19. Партеногенез: его разновидности, значение

Партеногенез девственное размножение, одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются без оплодотворения. П. — половое, но однополое размножение — возник в процессе эволюции организмов у раздельнополых форм. В тех случаях, когда партеногенетические виды представлены (всегда или периодически) только самками, одно из главных биологических преимуществ П. заключается в ускорении темпа размножения вида, так как все особи подобных видов способны оставить потомство. В тех случаях, когда из оплодотворённых яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворённых — самцы, П. способствует регулированию численных соотношений полов. П. следует отличать от бесполого размножения, которое осуществляется всегда при помощи соматических органов и клеток (размножение делением, почкованием и т.п.). Различают П. естественный — нормальный способ размножения некоторых организмов в природе и искусственный, вызываемый экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.

Разновидности партеногенеза

Спорадический: большую часть времени обоеполые особи размножаются «обычным» путем, но при создании определенных условий могут переходить и на партеногенез. Данное явление характерно для Тополевого бражника, Непарного шелкопряда и других насекомых, в первую очередь, Чешуекрылых.

Постоянный: наблюдается все время, наряду с половой формой размножения. Типичный пример – общественные перепончатокрылые, у которых самцы всегда развиваются из неоплодотворенных яиц, а самки – из оплодотворенных. В ряде случаев партеногенез полностью или практически полностью замещает собой половое размножение. Так, у некоторых видов палочников, червецов, орехотворок и пилильщиков самцы либо редки, либо вообще неизвестны.[3] Аналогичное явление встречается и среди клещей.

Циклический: происходит правильное чередование половых и бесполых поколений, как, например, у подотряда Тлей. У них оплодотворенное яйцо переживает зиму, после чего из него выходит девственная самка, дающая еще ряд генераций, также размножающихся партеногенетически. Осенью отрождаются нормальные самки и самцы, которые спариваются и откладывают яйца, начиная новый виток жизненного цикла.

Искусственный: эту категорию можно рассматривать как разновидность спорадического партеногенеза, но в природе она не встречается. Сущность данной формы состоит в том, что особи, которые размножаются «обычным» половым путем, переходят на партеногенез при воздействии на яйцо особыми физическими (электричество, температура) и химическими факторами. Впервые это явление было открыто в 1886 году.

Педогенез: разновидность партеногенеза, при которой девственное размножение происходит среди личинок, как, например, у неполовозрелых особей комарика , у которых это явление выглядит весьма интересно и даже в некоторой степени зловеще. Внутри особей, вышедших из яйца, развивается по несколько дочерних личинок, которые в качестве питания используют внутренние органы материнского организма. Когда последний погибает, личинки прогрызают его покровы и выходят наружу, поселяясь в местах, где они могут иметь доступ к органическим веществам. Все то же самое повторяется еще несколько раз. Наконец, когда количество личинок достигнет достаточно большой численности, они окукливаются, а по выходе из куколки превращаются в обычных самцов и самок.

Значение партеногенеза

Увеличение темпа роста популяции. Это особенно четко заметно в тех случаях, когда в процессе размножения развиваются самки, ведь они способны нести потомство, «дополняя» типичным половым размножением партеногенетическое.

Регуляция соотношения особей мужского и женского пола.

Обеспечение продолжения существования вида (впрочем, это характерно и для других форм размножения).

Преодоление географических преград. Даже если на новую территорию обитания попадет очень небольшое количество особей, в условиях, когда самкам не требуется искать самцов, они смогут размножиться и дать начало новой популяции.

Отдельно стоит упомянуть о значении искусственного партеногенеза, впервые выявленного у Тутового шелкопряда, а затем полученного и у других организмов. В настоящее время потенциальная возможность развития новых организмов без оплодотворения служит заманчивой областью для генноинженерных исследований. Уже получены обнадеживающие результаты у мышей и макак; представляется, что в будущем это поможет решить проблему бесплодия у человека.

Особенности полового размножения

1. В нем задействованы, как правило, две особи. Партеногенез, при котором в размножении участвует только одна особь, тоже является случаем полового размножения, ведь новый организм образуется из одной яйцеклетки — половой клетки.

2. Каждая особь вносит лишь одну половую клетку — гамету (сперматозоид или яйцеклетку), имеющую гаплоидный набор хромосом, который вдвое меньше, чем в соматических клетках.

3. После слияния пары половых клеток формируется зигота.

4. Первичные половые признаки характеризуют базовые различия между женскими и мужскими особями, к примеру, яичники у самок, семенники у самцов.

5. Вторичные половые признаки развиваются под действием половых гормонов. Они проявляются в различиях между размерами и пропорциями тела самцов и самок, их половых органов, в особенностях роста волосяного покрова, окраски оперения и звуковых сигналов (у птиц) и др. Комплекс таких различий определяется термином «половой диморфизм».

6. Эволюция сперматозоидов у млекопитающих шла в направлении уменьшения размеров и увеличения подвижности. Яйцеклетки, напротив, увеличивались в размерах и утрачивали подвижность.

7. Сперматозоид имеет головку, туловище (шейку), хвост, длинный жгутик. В головке акросома и ядро, в туловище митохондрии.

8. Акросома представляет собой видоизмененный аппарат Гольджи, из которого выходят ферменты, способные растворить яйцевую оболочку.

9. Особи, несущие признаки двух полов, называются гермафродитами. Эта особенность встречается у многих кишечнополостных, некоторых кольчатых червей и практически всех плоских червей.

В чем генетическое преимущество полового размножения? Новый организм приобретает «свежие», неожиданные, комбинации генов и наследственных задатков, не свойственные родителям.

Интересно, что пол будущего организма нередко определяется внешними факторами. Биолог Б. Л. Астауров нагревал неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда до 46 градусов и получал в потомстве преобладание самок.