specia asexuată cnemidophorus neomexicanus (centru) constă exclusiv din femele care se reproduc prin partenogeneză. C. neomexicanus este flancat de speciile care se reproduc sexual care s-au hibridizat pentru a-l genera: C. inornatus (stânga) și C. tigris (dreapta).partenogeneza este o formă de reproducere asexuată în care descendenții se dezvoltă din ouă nefertilizate. Un mod comun de reproducere la artropode, cum ar fi insectele și arahnidele, partenogeneza apare și la unele specii de pești, amfibieni și reptile.partenogeneza face parte din diversitatea largă a adaptărilor găsite în natură, asigurând perpetuarea descendenței organismelor. Reproducerea nu numai că asigură scopul individual al supraviețuirii speciilor, dar oferă și organisme pentru lanțurile alimentare. Majoritatea animalelor care se angajează în partenogeneză utilizează, de asemenea, reproducerea sexuală sau comportamentele sexuale, reflectând modul aproape universal al acestei forme de reproducere printre eucariote.

Prezentare generală

partenogeneza (care este derivată din cuvintele grecești pentru „Fecioară” și „creație”) este mai eficientă decât reproducerea sexuală, deoarece nu implică întotdeauna comportamente de împerechere, care necesită energie și, de obicei, implică riscuri. Mai mult, toți membrii unei populații asexuale sunt capabili să se reproducă. Dezavantajul este însă că reproducerea asexuată, spre deosebire de omologul său sexual, nu generează diversitate genotipică, ceea ce este important pentru adaptarea la schimbările de mediu abiotice și biotice.având în vedere dezavantajele reproducerii asexuale pentru supraviețuirea pe termen lung a speciei, majoritatea speciilor care se angajează în partenogeneză participă, de asemenea, la reproducerea sexuală sau la comportamente sexuale. Partenogeneza, astfel, servește de obicei ca o strategie de reproducere disponibilă, adesea un răspuns la condițiile de mediu sau sezoniere, cum ar fi cantitatea de resurse disponibile. Afidele, de exemplu, sunt partenogene primăvara și vara, înmulțindu-se rapid în timp ce condițiile sunt favorabile; în lunile de iarnă, se împerechează, iar femelele eclozează ouă fertilizate. În cazuri rare, totuși, partenogeneza nu apare în combinație cu reproducerea sau comportamentele sexuale: rotiferul bdelloid Philodina roseola, de exemplu, se reproduce exclusiv prin partenogeneză, iar specia se crede că a evitat reproducerea sexuală timp de 85 de milioane de ani (Judson 2002).

pe lângă rolul său reproductiv, partenogeneza funcționează ca parte a unui mecanism de determinare a sexului la unele specii. La furnici și la majoritatea speciilor de albine și viespi, femelele se dezvoltă din ouă nefertilizate și sunt denumite haploide (care posedă un set de cromozomi), în timp ce masculii se dezvoltă din ouă fertilizate și, prin urmare, sunt diploide (care posedă două seturi de cromozomi, unul de la fiecare părinte). Astfel, la speciile capabile și de reproducere sexuală, partenogeneza poate ajuta la reglarea numărului relativ de bărbați și femei dintr-o populație.

comportament Sexual

la unele specii, partenogeneza necesită un act sexual pentru a declanșa dezvoltarea ovulului, chiar dacă acest comportament nu fertilizează ovulul. În căpușele și acarienii parthenogeni, de exemplu, ouăle se dezvoltă numai după ce animalele s-au împerecheat, dar ouăle rămân nefertilizate. Unele specii de gândaci care nu au masculi necesită spermă pentru a declanșa dezvoltarea; acești gândaci se împerechează cu masculi din specii strâns înrudite. Cu toate acestea, sperma nu contribuie cu material genetic.

la alte specii parthenogene lipsite de masculi, femelele se stimulează reciproc pentru a activa mecanismele neuroendocrine necesare maturării ouălor. Acest fenomen a fost studiat pe larg în New Mexico whiptail (genul Cnemidophorus), dintre care 15 specii se reproduc exclusiv prin partenogeneză. O femelă joacă rolul masculului în speciile strâns legate și montează femela care urmează să depună ouă. Acest comportament se datorează ciclurilor hormonale ale femelelor, care le determină să se comporte ca bărbații la scurt timp după depunerea ouălor, când nivelurile de progesteron sunt ridicate și să ia rolul feminin în împerechere înainte de depunerea ouălor, când estrogenul domină. Șopârlele care îndeplinesc ritualul de curte au o fecunditate mai mare decât cele ținute izolate, datorită creșterii hormonilor care însoțesc montarea. Deci, deși populațiile nu au bărbați, ele necesită în continuare stimuli sexuali pentru un succes reproductiv maxim.

determinarea sexului

partenogeneza implică moștenirea și duplicarea ulterioară a unui singur cromozom sexual. Oul nefertilizat poate fi astfel masculin sau feminin, în funcție de schema cromozomială a speciei:

• dacă doi cromozomi asemănători determină sexul feminin (cum ar fi sistemul de determinare a sexului XY), descendenții vor fi femei.
• dacă doi cromozomi asemănători determină sexul masculin (cum ar fi sistemul de determinare a sexului ZW), descendenții vor fi bărbați.

la animalele eusociale care se angajează în specializarea reproductivă, partenogeneza poate fi un mijloc de reglare a numărului relativ de femele și bărbați din grup. Un exemplu binecunoscut este albina: majoritatea femelelor din colonie sunt muncitori sterili, dar câteva devin regine fertile. După ce regina se împerechează, ea posedă o cantitate de spermă pe care o controlează, permițându-i să producă ouă fertilizate sau nefertilizate. Astfel, Regina determină când și cât din resursele coloniei sunt cheltuite pentru producția de bărbați (numiți drone).

exemple recente

• dragonul Komodo, care se angajează în mod normal în reproducerea sexuală, s-a dovedit recent că este capabil să se reproducă asexuat prin partenogeneză (Highfield 2006; Watts 2006). Deoarece genetica determinării sexului în dragonii Komodo folosește sistemul WZ (unde WZ este feminin, ZZ este masculin și WW este inviabil), descendenții partenogenezei vor fi masculi (ZZ) sau inviabili (WW), fără a se naște femele. S-a postulat că această strategie ar putea oferi Dragonului Komodo un avantaj în colonizarea insulelor, unde o singură femelă ar putea teoretic să aibă descendenți masculi asexuat, apoi să treacă la reproducerea sexuală pentru a menține un nivel mai ridicat de diversitate genetică decât reproducerea asexuată singură ar putea produce.

• În 2001, un cap de cap (un tip de rechin ciocan mic) se credea că a produs un pui în captivitate la o grădină zoologică din Nebraska. Rezervorul conținea trei capete de ciocan feminine și niciun bărbat. Testele ADN au arătat că ADN-ul puilor se potrivea cu o singură femelă care trăia în rezervor și că niciun ADN masculin nu era prezent în pui. Puiul nu era un geamăn sau o clonă a mamei; mai degrabă, conținea doar jumătate din ADN-ul ei (un proces numit partenogeneză automictică). Tipul de reproducere expus a fost văzut înainte la peștii osoși, dar niciodată la peștii cartilaginoși, cum ar fi rechinii (eșantion 2007). O altă naștere aparentă a rechinului partenogen a avut loc în 2002, când doi rechini de bambus cu pete albe s-au născut la Acvariul Belle Isle din Detroit. Nașterea a uimit experții în timp ce mama împărțea un acvariu cu un singur alt rechin feminin.

repercusiunile auto-fertilizării la rechini, care reduce diversitatea genetică a puilor, reprezintă un motiv de îngrijorare pentru experții în rechini, luând în considerare strategiile de gestionare a conservării pentru această specie, în special în zonele în care poate exista un deficit de masculi din cauza pescuitului sau a presiunilor asupra mediului. Spre deosebire de dragonii Komodo, care au un sistem de cromozomi WZ și produc descendenți masculi (ZZ) prin partenogeneză, rechinii au un sistem de cromozomi XY, deci produc doar descendenți feminini (XX) prin partenogeneză. Drept urmare, rechinii nu pot restabili o populație masculină epuizată prin partenogeneză, astfel încât o populație exclusiv feminină trebuie să intre în contact cu un bărbat extern înainte ca reproducerea sexuală normală să poată fi reluată.

partenogeneza diferă de clonare

partenogeneza este distinctă de clonarea artificială a animalelor, un proces în care noul organism este identic cu donatorul de celule. Partenogeneza este cu adevărat un proces de reproducere care creează un nou individ sau indivizi din materialul genetic variat în mod natural conținut în ouăle mamei. Cu toate acestea, la animalele cu un sistem de cromozomi XY în care descendenții partenogeni (numiți partenogeni) sunt femele, descendenții unui partenogen sunt identici genetic unul cu celălalt și cu mama, deoarece un partenogen este homozigot (posedând două seturi identice de gene).

lecturi suplimentare

toate linkurile preluate 16 ianuarie 2019.

• National Geographic NEWS: Nașterea virgină așteptată la Crăciun—de Komodo Dragon.
• BBC NEWS: ‘nașteri Virgine’ pentru șopârlele uriașe (dragonul Komodo).
• rechini de sex feminin capabile de naștere virgină.