Waran z Komodo
– największa jaszczurka świata – może rozmnażać się partenogenetycznie
Mszyce – owady u których występuje partenogeneza cykliczna
Partenogeneza (z
greckiego
παρθενος, "dziewica" oraz γενεσις "narodziny") – dzieworództwo, odmiana rozmnażania bezpłciowego[1] polegająca na rozwoju osobników potomnych jedynie z niezapłodnionej
komórki jajowej
, bez udziału
plemnika
. U
roślin
zwana
apomiksją
.
Partenogeneza może być traktowana jako cecha przystosowawcza. W warunkach stałego (stabilnego) środowiska o dużych, niewykorzystanych zasobach, partenogeneza umożliwia (tak jak i
rozmnażanie bezpłciowe
) szybkie zwiększenie liczebności populacji[2] (zobacz też:
pomnażanie
). W warunkach zmiennego środowiska lub środowiska z zaburzeniami, korzystniejszą strategią jest
rozmnażanie płciowe
, które umożliwia większą różnorodność potomstwa, na skutek m.in. rekombinacji genetycznej. Adaptacyjne cechy dzieworództwa widoczne są wyraźnie w przypadku partenogenezy geograficznej, ekologicznej, cyklicznej i pedogenezy.
Odmianą partenogenezy jest
pedogeneza
, która występuje np. u owadów: niektórych gatunków mszyc i chrząszczy, polega na przemiennym występowaniu w cyklu życiowym larw zdolnych do rozmnażania dzieworodnego.
Do rozwoju partenogenetycznego można doprowadzić w sposób sztuczny, np. nakłuwając komórkę jajową żaby igłą zanurzoną wcześniej w krwi żaby. Do sztucznej partenogenezy doprowadzić można także działając bodźcami elektrycznymi lub chemicznymi na komórki jajowe. W ten sposób udało się zapoczątkować rozwój u żab, niektórych ryb a nawet królika[3].
Historia badań nad partenogenezą
Pierwszym odkrywcą partenogenezy (u mszyc) był
Charles Bonnet
. W
1740
Bonnet dostarczył do
Francuskiej Akademii Nauk
referat odnośnie zjawiska, które współcześnie zwane jest partenogenezą u tych
pluskwiaków
. Odkrywcą partenogenezy u pszczół był
Jan Dzierżon
(1845) – górnośląski pszczelarz i naukowiec. Jego teoria była przez wiele lat powodem gwałtownych sporów naukowych, ponieważ w owym czasie powszechnie wierzono, że każdy żywy organizm musi posiadać ojca i matkę.
Przykłady dzieworództwa
Przykładem
organizmów
rozmnażających się dzieworodnie są niewielkie skorupiaki wodne –
rozwielitki
, inaczej dafnie. Od wiosny do jesieni samice rozwielitki składają jaja, z których – bez zapłodnienia – rozwijają się kolejne pokolenia
samic
. Jednak jaja te nie są odporne na niesprzyjające warunki środowiska. Jesienią z niektórych jaj rozwijają się samice, a z innych
samce
. W wyniku typowego rozmnażania płciowego powstają tak zwane jaja zimowe o grubszej osłonce, zdolne do przezimowania. Partenogeneza występuje u pszczół, os,
chruścików
z rodzaju
Apatania
,
jedwabnika morwowego
, wielu innych owadów i niektórych innych stawonogów (np. roztocza).
Spotykana u nielicznych
ryb
,
płazów
i
gadów
. Spośród
bezkręgowców
występuje u
wrotków
,
nicieni
,
skorupiaków
,
roztoczy
i
owadów
.
Spośród nielicznych partenogenetycznych gadów wyróżnić można
jaszczurki
z
rodzaju
Lacerta
żyjące w górach
Kaukazu
, północnoamerykańskie jaszczurki z rodzaju
Cnemidophorus
,
gekony
z wysp
Oceanu Spokojnego
, czy
warany
z wysp
Komodo
.
Niedawno (2007) taką możliwość rozmnażania zaobserwowano u
rekina młota
. Obserwacji tych dokonano w ogrodzie zoologicznym w mieście
Omaha
(stan
Nebraska
,
USA
)[4]. W maju tego samego roku odkryto partenogenetyczną ciążę w ciele samicy rekina czarnopłetwego, która zdechła przed porodem. Odkrycia dokonano w Oceanarium stanu
Wirginia
(ang. Virginia Aquarium),
USA
[5]. W roku
2010
zaobserwowano partenogenezę u samicy
rekina
w akwarium w
Karlsruhe
[6].
Rodzaje partenogenezy
W zależności od gatunku dzieworództwo może być jedyną lub sezonową formą rozmnażania, zależnie od temperatury otoczenia lub dostępu do pożywienia. Wyróżnia się wtedy odpowiednio partenogenezę obligatoryjną lub fakultatywną (geograficzna, ekologiczna). Trzecią formą partenogenezy jest partenogeneza cykliczna, będąca częścią
cyklu rozwojowego
i występująca na przemian z
rozmnażaniem obupłciowym
.
Partenogeneza stała
Partenogeneza stała (obligatoryjna) występuje wtedy, gdy głównym lub jedynym sposobem rozmnażania jest dzieworództwo. W populacji występują tylko samice. Jeśli pojawiają się rzadko samce, to nie osiągają dojrzałości płciowej i nie biorą udziału w rozmnażaniu[2]. Partenogeneza obligatoryjna występuje na przykład u
patyczaków
– owadów, żyjących w stałych środowiskowo i bogatych w pokarm warunkach klimatu tropikalnego.
Partenogeneza geograficzna
Partenogeneza geograficzna występuje wtedy, gdy jedne
populacje
danego gatunku w części geograficznego zasięgu występowania rozmnażają się płciowo, a część populacji zasiedlające inne regiony geograficzne rozmnażają się dzieworodnie. Taki typ partenogenezy zaobserwowano u niektórych
chrząszczy
z rodziny
Curculionidae
[2].
Partenogeneza ekologiczna
Partenogeneza ekologiczna występuje w przypadku, gdy część populacji danego gatunku rozmnaża się w jednym środowisku płciowo, a część populacji, zasiedlających inne środowisko rozmnaża się przez partenogenezę. Taką partenogenezę zaobserwowano u
ślimaka
Paludestrina jenkensii, który rozmnaża się partenogenetycznie w środowisko morskim natomiast w wodach śródlądowych rozmnaża się płciowo[2].
Partenogeneza cykliczna
Partenogeneza cykliczna występuje wtedy, gdy przemiennie występują pokolenia rozmnażające się dzieworodnie i rozmnażające się płciowo. Taka przemiana pokoleń wiąże się z cyklicznymi zmianami środowiska (stałość i stabilność a zaburzenia i nieciągłość środowiska). Partenogeneza cykliczna występuje u
motylicy wątrobowej
,
mszyc
,
wioślarek
i niektórych
muchówek
.
zobacz też:
heterogonia
Partenogeneza hemozygoidalna
Z niezapłodnionych jaj mogą powstawać tylko
samce
– mówimy wtedy o arrhenotokii. Samce tak powstałe nie mają ojca a wszystkie ich komórki sa haploidalne. Partenogeneza hemozygoidalna występuje u niektórych roztoczy i błonkówek
Partenogeneza zygoidalna
Partenogeneza zygoidalna zachodzi w przypadku, gdy organizmy powstałe w wyniku rozmnażania dzieworodnego są diploidalne. W ten sposób mogą powstawać albo wyłącznie
samice
(
telitokia
) albo obie płcie (deuterotokia, zwana też amfitokią). Znane są dwie drogi utrzymywania diploidalności w trakcie partenogenezy; partenogeneza mejotyczna (gdy podczas spermatogenezy i oogenezy zachodzi mejoza).
Partenogeneza mejotyczna
Podczas spermatogenezy i oogenezy zachodzi mejoza. Podwojenie liczby chromosomów może mieć miejsce w wyniku endomitozy lub zachodzi łączenie się jąder haploidalnych jeszcze w trakcie bruzdkowania. Partenogeneza mejotyczna zachodzi stosunkowo rzadko, zaobserwowane zostało u niektórych skorupiaków
Entomostraca
, u muszki owocowej (Drosophila parthenogenetica) oraz u niektórych czerwców (Insecta: Homoptera: Coccina)[2].
Partenogeneza amejotyczna
Partenogeneza amejotyczna – częściej występujący sposób zachowania diploidalności w rozmnażaniu dzieworodnym. Brak jest mejozy w czasie dojrzewania komórek rozrodczych. Ten typ partenogenezy zaobserwowano u wioślarek, równonogów, niektórych owadów (karaczany, pasikoniki, muchówki, ryjkowce, mszyce, czerwce) a także u mięczaków[2]..
Ekologiczne uwarunkowania partenogenezy
Wynikiem partenogenezy jest wysoka
płodność
, jednak kosztem
zmienności genetycznej
. Pozwala ona w krótkim czasie opanować bogate źródła pożywienia, które pojawiają się efemerycznie. Zawodzi jednak w zmieniających się warunkach środowiska, kiedy organizmy partenogenetyczne wykazują gorsze przystosowanie na skutek małej zmienności genetycznej
populacji
. Partenogeneza (tak jak i inne formy pomnażania) korzystna jest w stałych, stabilnych warunkach środowiskowych z duża ilością zasobów pokarmowych. W warunkach zmiennego środowiska, nieregularnych zaburzeń i katastrof korzystniejsza jest strategia rozmnażania płciowego.
W populacjach niektórych stawonogów obserwuje się cykliczne zmiany pokoleń rozmnażających się płciowo i dzieworodnie (zobacz
heterogonia
).
Wioślarki
(
skorupiaki
, Cladocera) wiosną i latem mają w toni wodnej dużo pokarmu (rozwijające się glony) w tym czasie obserwuje się w środowisko pokolenia partenogenetyczne. Pokolenie rozmnażające się płciowo pojawia się jesienią. Podobna przemiana pokoleń występuje u mszyc. U roztoczy glebowych wiosna, na skutek wyższej temperatury, dostępne są zeszłoroczne, opadłe liście jako baza pokarmowa[2].
Zobacz też
Przypisy
- ↑ D.F. Went (1982) Egg activation and parthenogenetic reproduction in insectsBiological Reviews, 57, 319-344
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 A.Rajski "Zoologia" PWN, Warszawa 1983
- ↑ John W. Kimball "Biologia", PWN, Warszawa 1979, , strona 363
- ↑ gazeta.pl:
Rekiny mogą rozmnażać się bez seksu
.
- ↑ ekologia.pl:
Sztuczki natury: Rozmnażanie bez samców!
.
- ↑
Žraločí samice Mařenka má mláďata bez přispění samce
(
cz.
).
Bibliografia
- Czesław Jura, "Bezkręgowce. Podstawy morfologii funkcjonalnej, systematyki i filogenezy." Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 1997, (wydanie drugie),
- Aleksander Rajski, "Zoologia, tom 1, część ogólna" PWN, Warszawa 1983 (strony 389-393)