den asexuella whiptail-arten Cnemidophorus neomexicanus (center) består uteslutande av kvinnor som reproducerar via parthenogenes. C. neomexicanus flankeras av de sexuellt reproducerande arterna som hybridiseras för att generera den: C. inornatus (vänster) och C. tigris (höger).

parthenogenes är en form av asexuell reproduktion där avkommor utvecklas från obefruktade ägg. Ett vanligt reproduktionssätt hos leddjur, såsom insekter och araknider, parthenogenes förekommer också hos vissa arter av fisk, amfibier och reptiler.

parthenogenes är en del av den stora mångfalden av anpassningar som finns i naturen, vilket säkerställer bevarandet av organismernas härstamning. Reproduktion säkerställer inte bara det individuella syftet med artens överlevnad utan ger också organismer för livsmedelskedjor. De flesta djur som bedriver parthenogenes använder också sexuell reproduktion eller sexuellt beteende, vilket återspeglar det nära universella läget för denna form av reproduktion bland eukaryoter.

översikt

parthenogenes (som härrör från de grekiska orden för ”Jungfru” och ”skapelse”) är effektivare än sexuell reproduktion eftersom det inte alltid involverar parningsbeteenden, som kräver energi och vanligtvis medför risker. Dessutom kan alla medlemmar i en asexuell befolkning reproducera. Nackdelen är emellertid att asexuell reproduktion, till skillnad från sin sexuella motsvarighet, inte genererar genotypisk mångfald, vilket är viktigt för att anpassa sig till abiotiska och biotiska miljöförändringar.med tanke på nackdelarna med asexuell reproduktion för artens långsiktiga överlevnad deltar de flesta arter som bedriver parthenogenes också i sexuell reproduktion eller sexuellt beteende. Parthenogenes tjänar således vanligtvis som en tillgänglig reproduktiv strategi, ofta ett svar på miljö-eller säsongsbetingelser, såsom mängden tillgängliga resurser. Bladlöss är till exempel parthenogena på våren och sommaren och multipliceras snabbt medan förhållandena är gynnsamma; under vintermånaderna parar de sig och kvinnorna kläcker befruktade ägg. I sällsynta fall förekommer emellertid inte parthenogenes i kombination med sexuell reproduktion eller beteenden: bdelloidrotifer Philodina roseola reproducerar till exempel uteslutande genom parthenogenes, och arten tros ha undvikit sexuell reproduktion i 85 miljoner år (Judson 2002).

förutom sin reproduktiva Roll fungerar parthenogenes som en del av en mekanism för att bestämma kön hos vissa arter. I myror och de flesta arter av bin och getingar utvecklas kvinnor från obefruktade ägg och kallas haploida (som har en uppsättning kromosomer), medan män utvecklas från befruktade ägg och därmed är diploida (som har två uppsättningar kromosomer, en från varje förälder). Således kan parthenogenes i arter som också kan sexuell reproduktion hjälpa till att reglera det relativa antalet män och kvinnor i en befolkning.

sexuellt beteende

i vissa arter kräver parthenogenes en sexuell handling för att utlösa utvecklingen av ägget, även om detta beteende inte befruktar ägget. I parthenogena fästingar och kvalster utvecklas ägget först efter att djuren har parat, men äggen förblir obefruktade. Vissa arter av skalbaggar som inte har några män kräver spermier för att utlösa utveckling; dessa skalbaggar parar sig med män av närbesläktade arter. Spermierna bidrar dock inte med genetiskt material.

i andra parthenogena arter som saknar män stimulerar kvinnor varandra för att aktivera de neuroendokrina mekanismer som är nödvändiga för äggmognad. Detta fenomen har studerats omfattande i New Mexico whiptail (släktet Cnemidophorus), varav 15 arter reproducerar uteslutande genom parthenogenes. En kvinna spelar rollen som hanen i närbesläktade arter och monterar honan som håller på att lägga ägg. Detta beteende beror på kvinnornas hormonella cykler, vilket får dem att bete sig som män strax efter att ha lagt ägg, när nivåerna av progesteron är höga och att ta den kvinnliga rollen i parning innan de lägger ägg, när östrogen dominerar. Ödlor som agerar uppvaktningsritualen har större fecundity än de som hålls isolerade på grund av ökningen av hormoner som följer med monteringen. Så även om populationerna saknar män, kräver de fortfarande sexuella stimuli för maximal reproduktiv framgång.

bestämning av kön

parthenogenes involverar arv och efterföljande duplicering av endast en enda könskromosom. Det obefruktade ägget kan således vara man eller kvinna beroende på artens kromosomala schema:

• Om två liknande kromosomer bestämmer det kvinnliga könet (som XY-könsbestämningssystemet) kommer avkomman att vara kvinnlig.
• Om två liknande kromosomer bestämmer det manliga könet (som ZW-könsbestämningssystemet) kommer avkomman att vara manlig.

i eusociala djur som bedriver reproduktiv specialisering kan parthenogenes vara ett sätt att reglera det relativa antalet kvinnor och män i gruppen. Ett välkänt exempel är honungsbin: de flesta kvinnor i kolonin är sterila arbetare, men några blir bördiga drottningar. Efter drottningen kompisar, hon har en leverans av spermier som hon kontrollerar, gör det möjligt för henne att producera antingen befruktade eller obefruktade ägg. Således bestämmer drottningen när och hur mycket av koloniens resurser som används på produktion av män (kallade drönare).

Nya exempel

• Komodo-draken, som normalt bedriver sexuell reproduktion, visade sig nyligen kunna reproducera asexuellt via parthenogenes (Highfield 2006; Watt 2006). Eftersom genetiken för sexbestämning i Komodo drakar använder WZ-systemet (där WZ är kvinnlig, ZZ är manlig och WW är okränkbar) kommer avkomman till parthenogenes att vara manlig (ZZ) eller okränkbar (WW), utan att kvinnor föds. Det har antagits att denna strategi kan ge Komodo draken en fördel i koloniseringen av öar, där en enda kvinna teoretiskt kunde ha manliga avkommor asexuellt, sedan byta till sexuell reproduktion för att upprätthålla en högre nivå av genetisk mångfald än asexuell reproduktion ensam kunde producera.

• 2001 ansågs en bonnethead (en typ av liten hammerhead haj) ha producerat en valp i fångenskap i en djurpark i Nebraska. Tanken innehöll tre kvinnliga hammerheads och inga män. DNA-testning visade att valpens DNA matchade endast en kvinna som bodde i tanken, och att inget manligt DNA var närvarande i valpen. Valpen var inte en tvilling eller klon av modern; snarare innehöll den bara hälften av hennes DNA (en process som kallades automiktisk parthenogenes). Den typ av reproduktion som uppvisades hade sett tidigare i benfisk men aldrig i broskfisk som hajar (prov 2007). En annan uppenbar parthenogen hajfödelse inträffade 2002, då två vitfläckiga bambuhajar föddes på Belle Isle Aquarium i Detroit. Födelsen förvirrade experter eftersom mamman delade ett akvarium med bara en annan kvinnlig haj.

konsekvenserna av självbefruktning hos hajar, vilket minskar avkommans genetiska mångfald, är en fråga om hajexperter, med hänsyn till bevarandehanteringsstrategier för denna art, särskilt i områden där det kan finnas brist på män på grund av fiske eller miljötryck. Till skillnad från Komodo drakar, som har ett WZ-kromosomsystem och producerar manliga (ZZ) avkommor genom parthenogenes, har hajar ett XY-kromosomsystem, så de producerar endast kvinnliga (XX) avkommor genom parthenogenes. Som ett resultat kan hajar inte återställa en utarmad manlig befolkning genom parthenogenes, så en helt kvinnlig befolkning måste komma i kontakt med en yttre man innan normal sexuell reproduktion kan återupptas.

parthenogenes skiljer sig från kloning

parthenogenes skiljer sig från artificiell djurkloning, en process där den nya organismen är identisk med cellgivaren. Parthenogenes är verkligen en reproduktiv process som skapar en ny individ eller individer från det naturligt varierade genetiska materialet som finns i moderns ägg. Men hos djur med ett XY-kromosomsystem där parthenogena avkommor (kallade parthenogener) är kvinnliga, är avkomman till en parthenogen alla genetiskt identiska med varandra och till modern, eftersom en parthenogen är homozygot (har två identiska uppsättningar gener).

Vidare läsning

alla länkar hämtade januari 16, 2019.

• National Geographic nyheter: Jungfrufödsel förväntas vid jul-av Komodo Dragon.
• BBC NEWS: ’Jungfrufödslar’ för jätte ödlor (Komodo dragon).
• kvinnliga hajar som kan födas Jungfru.