Parthenogenezis (partenogenezis) – definíció, típusok és példák

Ismerd meg a parthenogenezis (partenogenezis) definícióját, típusait és jellegzetes példáit növényekben, rovarokban és gerincesekben — ciklikus parthenogenezis, Bdelloidok és további esetek.

A parthenogenezis a biológiában használatos kifejezés. Szűz születést jelent. A szaporodás aszexuális formája. A nőstények hím általi megtermékenyítés nélkül raknak petéket. Az embriók növekedése és fejlődése az anyától örökölt összes génnel történik.

Növényeknél és állatoknál egyaránt előfordul, és sokkal ritkább, mint az ivaros szaporodás. Még a gerinceseknél is előfordul: a természetben több mint 80 olyan uniszex hüllő-, kétéltű- és halfaj található, amelyeknél a hímek már nem vesznek részt a szaporodási folyamatban.

Egyes növények és állatok ivarosan vagy ivartalanul szaporodnak. Jó példa erre a levéltetvek (pl. zöldlepke), amelyek a nyár fénykorában parthenogenetikusan szaporodnak, de az időjárás romlásával ivaros szaporodásra térnek át. Az év különböző időszakaiban lehetnek élősködő (élve születő) vagy tojásos (petékkel szaporodó) állatok. Tavasszal és nyáron a levéltetvek általában parthenogenetikusan hozzák létre az élő fiatalokat (nimfákat). Ezeknek a nőstény levéltetveknek lehetnek vagy nem lehetnek szárnyaik. A hímek csak a szezon végén jelennek meg bármilyen számban. A nőstények az ősz folyamán ivarosan szülnek, petéket rakva. Ezért mondják, hogy a levéltetvek "ciklikus parthenogenezisnek" vannak kitéve.

Egy másik érdekes tény, hogy van egy egész rend cigányrák (a Bdelloid cigányrákok), ahol még soha nem találtak hímeket. Ez a legnagyobb taxonómiai kategória, amely teljes egészében parthenogenezissel szaporodik.

Az ivartalan szaporodásnak más típusai is léteznek. Számos Hydrozoa (például számos korall) klónokat hoz létre. A kolóniák nem peték lerakásával, hanem új egyedek kihajtásával növekednek. Nagyon hasonló a hasadással történő szaporodás, amely több törzsben, például a tüskésbőrűeknél és a szivacsoknál gyakori. Ezeket a módszereket nem nevezzük parthenogenezisnek, mert nem a nőstények peték lerakásával működnek.

Típusok és mechanizmusok

A parthenogenezis több különböző formában fordulhat elő; fontos megérteni a leggyakoribb megkülönböztetéseket:

• Obligát parthenogenezis — a faj csak partenogenetikusan szaporodik (nincsenek hímek vagy nem vesznek részt a szaporodásban).
• Fakultatív (vagy ciklikus) parthenogenezis — a faj képes mind ivaros, mind ivartalan szaporodásra; sok rovarnál az évszakok vagy környezeti feltételek szabályozzák, mikor melyik mód dominál (például a levéltetvek).
• Agyarok szerinti megosztás:
  • Thelytoky — kizárólag nőstények keletkeznek megtermékenyítés nélkül.
  • Arrhenotoky — általában hímek keletkeznek megtermékenyítés nélkül (ez jellemző a haplodiploid rendszerekre, pl. méhek).
  • Deuterotoky — mindkét nem előfordulhat megtermékenyítetlen petéből.
• Citológiai mechanizmusok:
  • Apomixis (mitotikus parthenogenezis) — nincs meiózis, a petesejt genomja változatlan marad; ez klónozáshoz hasonló eredményt ad.
  • Automixis (meiotikus parthenogenezis) — meiózis történik, de a diploid állapot helyreáll valamilyen módon (pl. kromatidok vagy gaméták egyesülése), ami megnövelt homozygotasághoz vezethet.

Példák az élővilágban

Néhány jól ismert példa és csoport:

• Levél tetvek (pl. levéltetvek): ciklikus parthenogenezis, nyáron gyors ivartalan sokszorozás.
• Bdelloid cigányrákok (cigányrákok): hosszú távú, látszólag kizárólagos parthenogenezis — a csoportban sosem találtak hímeket.
• Hymenoptera (pl. méhek, darazsak): arrhenotoky révén a hímek haploidok és megtermékenyítés nélkül születnek.
• Hüllők és halak: bizonyos Aspidoscelis cimborák (amerikai gyíkok) teljesen partenogenetikusok; dokumentáltak esetekben parthenogenezis komodói sárkányoknál (Varanus) fogságban; több cápafajnál (pl. bonnethead, zebra shark) is regisztrált parthenogenezis.
• Növények: az apomixis (pl. egyes Taraxacum fajok, citrusok, bizonyos gyepfajok) eredményeként mag nélküli vagy megtermékenyítés nélküli magképződés fordul elő, ami klónmagokat eredményez.

Ökológiai és evolúciós következmények

A parthenogenezis előnyei és hátrányai összetettek:

• Előnyök:
  • Gyors populációnövekedés, ha a környezet stabil és az egyedek jól alkalmazkodtak hozzá.
  • Kolonizációs képesség: egyetlen nőstény is képes új populációt alapítani (például szigetekre vagy elszigetelt élőhelyekre).
  • Költségek megtakarítása a párkeresés és párzási rituálék terén.
• Hátrányok:
  • Genetikai változatosság csökkenése, ami hátrányos lehet változó környezeti feltételek vagy kórokozók esetén.
  • Homozygotizáció és a káros mutációk felhalmozódása (Muller's ratchet) különösen automiktikus mechanizmusoknál.

Érdekes kivételként a Bdelloid cigányrákok különböző trükkökkel (pl. deszikkáció közbeni túlélés és horizontális géntranszferek) képesek elkerülni a parthenogenezissel járó hagyományos genetikai hátrányokat.

Emberi felhasználás, kutatás és etikai megfontolások

A parthenogenezist laboratóriumi körülmények között mesterségesen is előidézték tojások kémiai vagy elektromos aktiválásával. Ennek kutatási jelentősége van, például embrionális őssejtkutatásban vagy klonáláshoz kapcsolódó kísérletekben. Néhány fontos pont:

• Parthenogenetikus őssejtek előállítását vizsgálják terápiás célokra, de ennek jogi és etikai vonatkozásai vitatottak.
• Mezőgazdasági és növénytermesztési gyakorlatokban az apomixis hasznos lehet hibrid tulajdonságok megőrzésére klónmagok révén.
• A parthenogenezis természetes előfordulása és mesterséges előidézése kutatásokat segít a nemi szaporodás evolúciójának megértésében.

Összefoglalás

A parthenogenezis sokféle formában létezik, és mind előnyökkel, mind kockázatokkal jár. Egyes fajoknál átmeneti vagy szezonális stratégiaként jelenik meg, másoknál biztosítja a teljes szaporodást. A biológusok számára különösen érdekes, mert rávilágít a szexualitás és az ivaros szaporodás evolúciós jelentőségére, továbbá gyakorlati alkalmazásai is lehetnek a kutatásban és a mezőgazdaságban.

Kérdések és válaszok

K: Mit jelent a "parthenogenezis" kifejezés?

K: A parthenogenezis előfordul a növényeknél és az állatoknál is?

K: Van-e példa gerincesekre, amelyek parthenogenezis útján szaporodnak?

K: Egyes növények vagy állatok szaporodhatnak szexuálisan vagy ivartalanul?

Kérdés: Van olyan rendje a cigányrágóknak, amelyik teljes egészében parthenogenezissel szaporodik?

K: A parthenogenezisen kívül léteznek más típusú ivartalan szaporodási módok is?

Keresés betűvel