az aszexuális whiptail Fajok Cnemidophorus neomexicanus (center) kizárólag olyan nőstényekből áll, akik a parthenogenezisen keresztül szaporodnak. A C. neomexicanust a nemi úton szaporodó fajok alkotják, amelyek hibridizáltak, hogy létrehozzák: C. inornatus (balra) és C. tigris (jobbra).

a parthenogenezis az aszexuális szaporodás egyik formája, amelyben az utódok nem fertőzött tojásból fejlődnek ki. A közös mód reprodukció ízeltlábúak, például rovarok, pókok, a szűznemzés is előfordul néhány faj a halak, kétéltűek, valamint a hüllők.

a parthenogenezis része a természetben megtalálható adaptációk széles skálájának, biztosítva az organizmusok vonalának állandóságát. A reprodukció nemcsak a faj túlélésének egyéni célját biztosítja, hanem az élelmiszerláncok szervezeteit is biztosítja. A legtöbb állat, amely részt vesz a parthenogenezisben, szexuális reprodukciót vagy szexuális viselkedést is alkalmaz, ami az eukarióták között a reprodukció ezen formájának közel univerzális módját tükrözi.

áttekintés

a parthenogenezis (amely a görög “Szűz” és “teremtés” szavakból származik) hatékonyabb, mint a szexuális reprodukció, mivel nem mindig jár párzási viselkedéssel, amely energiát igényel, és általában kockázatot jelent. Sőt, az aszexuális népesség minden tagja képes reprodukálni. A hátrány azonban az, hogy az aszexuális szaporodás, ellentétben a Szexuális megfelelőjével, nem generál genotípusos sokszínűséget, ami fontos az abiotikus és biotikus környezeti változásokhoz való alkalmazkodáshoz.

tekintettel az aszexuális reprodukció hátrányaira a faj hosszú távú túléléséhez, a parthenogenezisben részt vevő legtöbb faj szexuális reprodukcióban vagy szexuális viselkedésben is részt vesz. A parthenogenezis tehát jellemzően egy rendelkezésre álló reprodukciós stratégiaként szolgál, gyakran a környezeti vagy szezonális körülményekre, például a rendelkezésre álló erőforrások mennyiségére adott válaszként. A levéltetvek például tavasszal és nyáron parthenogén jellegűek, gyorsan szaporodnak, míg a feltételek kedvezőek; a téli hónapokban párosodnak, a nőstények megtermékenyített tojásokat kelnek ki. Ritka esetekben azonban a parthenogenezis nem fordul elő szexuális reprodukcióval vagy viselkedéssel kombinálva: a bdelloid rotifer Philodina roseola például kizárólag parthenogenezissel reprodukálódik, és úgy gondolják, hogy a faj 85 millió évig elkerülte a szexuális reprodukciót (Judson 2002).

reproduktív szerepe mellett a parthenogenezis egy olyan mechanizmus részeként működik, amely bizonyos fajokban meghatározza a nemet. A hangya meg a legtöbb faj a méhek, darazsak, illetve, nők fejleszteni a megtermékenyítetlen tojás, a továbbiakban haploid (kaphatja meg, egy sor kromoszómák), míg a férfiaknál alakul ki a megtermékenyített petesejtet, ezért vagy diploid (kaphatja meg, két különböző kromoszómák, egy minden szülő). Így a szexuális reprodukcióra is képes fajokban a parthenogenezis segíthet a populációban élő hímek és nőstények relatív számának szabályozásában.

szexuális viselkedés

egyes fajokban a parthenogenezis szexuális cselekményt igényel a tojás fejlődésének kiváltásához, annak ellenére, hogy ez a viselkedés nem megtermékenyíti a tojást. A parthenogén kullancsok, atkák, például, a tojás alakul csak miután az állatok párosodtak, de a tojás marad megtermékenyítetlen. Néhány olyan bogárfaj, amelynek nincs hímje, spermát igényel a fejlődés kiváltásához; ezek a bogarak szorosan kapcsolódó fajok hímjeivel párosodnak. A sperma azonban nem járul hozzá a genetikai anyaghoz.

más, hímekkel nem rendelkező parthenogén fajokban a nőstények stimulálják egymást, hogy aktiválják a tojás éréséhez szükséges neuroendokrin mechanizmusokat. Ezt a jelenséget széles körben tanulmányozták az Új-Mexikói whiptailben (cnemidophorus nemzetség), amelyből 15 faj kizárólag parthenogenezissel szaporodik. Az egyik nőstény a hím szerepét játssza a közeli rokonságban álló fajokban, és a tojásra készülő nőstényt támasztja alá. Ez a viselkedés a nőstények hormonális ciklusainak köszönhető, amelyek miatt röviddel a tojásrakás után férfiakként viselkednek, amikor a progeszteron szintje magas, és a nőstény szerepet játszik a párzásban a tojásrakás előtt, amikor az ösztrogén dominál. A gyíkok, amelyek az udvarlás rituáléját hajtják végre, nagyobb termékenységgel rendelkeznek, mint az elszigetelten tartott gyíkok, a szerelést kísérő hormonok növekedése miatt. Tehát, bár a populációkban nincs hím, még mindig szexuális ingereket igényelnek a maximális reprodukciós siker érdekében.

A nem meghatározása

a parthenogenezis csak egyetlen nemi kromoszóma öröklését és későbbi duplikációját foglalja magában. A nem fertőzött tojás tehát férfi vagy nő lehet a faj kromoszómális rendszerétől függően:

• ha két hasonló kromoszóma határozza meg a női nemet (például az XY nemi meghatározási rendszert), az utódok nők lesznek.
• ha két hasonló kromoszóma határozza meg a férfi nemet (például a ZW nemi meghatározási rendszert), az utódok férfiak lesznek.

a reproduktív specializációban részt vevő eusocialis állatokban a parthenogenezis lehet A csoport nőstényeinek és hímjeinek relatív számának szabályozására szolgáló eszköz. Az egyik jól ismert példa a mézelő méh: a kolónia legtöbb nője steril munkás, de néhányan termékeny királynővé válnak. Miután a királynő társak, ő rendelkezik a kínálat a sperma, hogy ő irányítja, amely lehetővé teszi neki, hogy készítsen akár megtermékenyített vagy megtermékenyítetlen petesejt. Így a királynő meghatározza, hogy a kolónia erőforrásainak mikor és mennyi részét fordítják hímek (úgynevezett Drónok) előállítására.

friss példák

• a Komodo sárkány, amely általában szexuális reprodukcióval foglalkozik, a közelmúltban kiderült, hogy képes reprodukálni asexuálisan parthenogenezis útján (Highfield 2006; Watts 2006). Mivel a komodói sárkányok nemi meghatározásának genetikája a WZ rendszert használja (ahol a WZ nő, a ZZ férfi, a WW pedig inviable), a parthenogenezis utódai férfiak (ZZ) vagy inviable (WW) lesznek, nőstények nem születnek. Már feltételezik, hogy ez a stratégia lehet a Komodói sárkány előnyt a kolonizáció-szigetek, ahol az egyetlen női elméletileg férfi utód ivartalanul, majd kapcsoljuk be, hogy a szexuális felvilágosítás fenntartani egy magasabb szintű genetikai sokféleség, mint az aszexuális reprodukció egyedül képes termelni.

• 2001-ben egy bonnethead (a kis kalapácsfejű cápa egyik típusa) úgy gondolta, hogy fogságban egy kölyköt hozott létre egy nebraskai állatkertben. A tartály három női kalapácsfejet tartalmazott, férfiak nem voltak. A DNS-vizsgálatok azt mutatták, hogy a kölyök DNS-e csak egy, a tartályban élő nőstényhez hasonlított, és hogy a kölyökben nem volt férfi DNS. A kölyök nem volt az anya ikertestvére vagy klónja; inkább csak a DNS felét tartalmazta (az automiktikus parthenogenezisnek nevezett folyamat). A bemutatott reprodukció típusát korábban csontos halakban látták, de soha nem porcos halakban, például cápákban (Minta 2007). Egy másik látszólagos parthenogén cápa születése 2002-ben történt, amikor két fehér foltos bambuszcápa született a detroiti Belle Isle akváriumban. A születés zavarba ejtette a szakértőket, mivel az anya csak egy másik nőstény cápával osztozott egy akváriumban.

a cápák öntermékenyítésének következményei, amelyek csökkentik az utódok genetikai sokféleségét, aggodalomra adnak okot a cápaszakértők számára, figyelembe véve az e fajra vonatkozó természetvédelmi kezelési stratégiákat, különösen azokon a területeken, ahol a hímek hiánya a halászat vagy a környezeti nyomás miatt előfordulhat. A Komodo sárkányokkal ellentétben, amelyek WZ kromoszómarendszerrel rendelkeznek, és a parthenogenezis révén hím (ZZ) utódokat termelnek, a cápáknak XY kromoszómarendszerük van, így csak nőstény (XX) utódokat termelnek parthenogenezis útján. Ennek eredményeként, a cápák nem tudják visszaállítani a kimerült férfi populációt a parthenogenezis révén, tehát az egész nőstény populációnak érintkeznie kell egy külső férfival, mielőtt a normál szexuális reprodukció folytatódhat.

A Parthenogenezis különbözik a klónozástól

a parthenogenezis különbözik a mesterséges állati klónozástól, egy olyan folyamat, amelyben az új szervezet megegyezik a sejtdonorral. A parthenogenezis valóban reproduktív folyamat, amely új egyént vagy egyént hoz létre az anya tojásában található természetesen változatos genetikai anyagból. Azonban olyan XY kromoszómarendszerrel rendelkező állatokban, ahol a parthenogén utódok (parthenogének) nők, a parthenogén utódai genetikailag azonosak egymással és az anyával, mivel a parthenogén homozigóta (két azonos génkészlettel rendelkezik).

További olvasmány

minden link beolvasva január 16, 2019.

• National Geographic NEWS: Szűz születés várható karácsonykor-Komodo sárkány.
• BBC NEWS: “Virgin births” for giant gyíkok (Komodo dragon).
• szűznemzésre képes nőstény cápák.