Партеногенез: как самки некоторых видов могут размножаться без самцов

Самка азиатской водяной ящерицы вылупилась из яйца в Смитсоновском национальном зоопарке, что стало шоком для смотрителей, поскольку её мать никогда не контактировала с самцом. Генетический анализ, проведенный в августе 2016 года, подтвердил, что особь появилась на свет благодаря партеногенезу — форме однополого (асексуального) размножения.

Партеногенез, что в переводе с греческого означает «девственное создание», распространен в живой природе и встречается у растений, насекомых, рыб, рептилий и птиц. Млекопитающие, включая человека, неспособны к нему, так как для развития зародыша им необходимы гены, вносимые сперматозоидом.

Создание потомства без спермы

Большинство животных размножаются половым путем, но самки некоторых видов могут производить яйцеклетки, уже содержащие весь необходимый для развития генетический материал.

  • Облигатные партеногены (некоторые осы, ракообразные, ящерицы) размножаются исключительно этим способом.
  • Факультативные (спонтанные) партеногены (например, азиатская водяная ящерица или чернопёрая акула) обычно размножаются половым путем, но иногда у них могут развиваться готовые к развитию яйцеклетки без оплодотворения. Это свойство может быть наследственным.

Как самки могут «оплодотворять» собственные яйцеклетки?

Для успешного партеногенеза должен произойти ряд клеточных событий:

  1. Образование яйцеклеток (оогенез) без стимуляции спермой.
  2. Самостоятельное начало развития яйцеклетки в эмбрион. Для этого хромосомы в яйцеклетке должны удвоиться, либо развитие может быть инициировано полярными тельцами — побочными продуктами образования яйцеклетки.
  3. Успешное вылупление.

Триггеры партеногенеза до конца не изучены, но могут включать изменения окружающей среды. Например, у тлей стрессовые факторы (скученность, хищники) могут заставить самок перейти от партеногенеза к половому размножению, но не наоборот.

Преимущества самовоспроизводства

Спонтанный партеногенез, хоть и редкий, дает самкам преимущества, например, возможность создать себе партнеров для спаривания.

Пол потомства определяется системой определения пола, характерной для вида:

  • При XX/XY-системе (некоторые насекомые, рыбы, рептилии) самка может произвести только XX-особей (самок).
  • При ZW/ZZ-системе (змеи, птицы, где самки — ZW) всё потомство будет либо ZZ (самцы), либо, гораздо реже, WW (самки).

DNA analysis was used to validate evidence for facultative parthenogenesis (where a female reproduced asexually) in a green anaconda at Ueno Zoo, Japan! https://t.co/ykeH7sbE45 #2018MMM pic.twitter.com/NbjlKl0UyX

— Melissa A. Wilson (@sexchrlab) March 22, 2018

Так, у клетчатой подвязочной змеи в зоопарке Финикса (1997–1999 гг.) родились два самца, которые выжили. Спаривание самки с сыном, полученным партеногенетически, является инбридингом. Хотя это несет генетические риски, с эволюционной точки зрения это лучше, чем полное отсутствие потомства. Такая способность также указывает, что асексуальное размножение в природе может встречаться чаще, чем считалось.

Однако облигатные партеногенетические виды часто вымирают из-за болезней, паразитов или изменений среды. Присущий им инбридинг, по-видимому, сокращает их эволюционную перспективу.

Современные исследования пытаются понять, почему одни виды способны и к половому размножению, и к партеногенезу, и может ли эпизодического полового размножения быть достаточно для выживания вида.

2020-12-15