Уход за ногами

Пример бесполого размножения партеногенез пчел. Партеногенез: безраздельное материнство

Партеногенез - форма полового размножения, при которой яйцеклетки самок развиваются в новый организм без предварительного оплодотворения.

Терминология

Раньше многие авторы (например, Б.Н.Шванвич) определяли партеногенез как вариант бесполой формы , хотя это и противоречило общепринятой биологической терминологии. Бесполое - это появление новых особей из соматических клеток материнского организма, а не из половых, как это происходит при партеногенезе. Таким образом, в настоящее время партеногенез принято относить к половому , так как в его процессе дочерние особи образуются из , а не из частей тела «матери», как, например, при простом делении бактерий, почковании дрожжей, сегментации тела у плоских червей и т.д.

Явление партеногенеза в большинстве случаев наблюдается у примитивных организмов, хотя, в целом, встречается среди многих представителей животного мира: Членистоногих, Моллюсков, Рыб и даже Пресмыкающихся. Интересно предположение о существовании партеногенеза у человека: по неподтвержденным данным, были случаи, когда у погибших женщин обнаруживали беременность ранних сроков, и при исследовании плодного выяснялось, что эмбрион представляет полную генетическую копию матери. Впрочем, если у высших животных такое явление и возможно (имеется в виду, в естественных условиях), то полного развития яйцеклетки никогда не происходит, оно обычно останавливается на стадии бластулы. (прим.авт.) (фото)

Относительно часто данное явление наблюдают среди насекомых. В большинстве своем эти существа являются раздельнополыми, о чем даже на первый взгляд можно догадаться по половому особей многих видов, однако иногда партеногенез сочетается у них с классическим половым или даже полностью его замещает.

Партеногенез как биологический процесс

Цитологическая основа этого явления бывает различной. В одних случаях происходит «нарушение» развития нормальной яйцеклетки, например, изменение числа делений генетического материала. В других роль сперматозоидов берут на себя другие структуры. Например, существует такое образование, как направительное (полярное) тельце. Оно прикреплено к яйцеклетке, содержит небольшое количество цитоплазмы и генетический материал. В «норме», то есть при половом , оно отделяется от после определенного количества делений мейоза. У некоторых же партеногенетических особей, например, червеца Lecanium, тельце не дегенерирует и не открепляется, а проникает внутрь и сливается с ядром яйцеклетки, имитируя проникновение сперматозоида и давая толчок к развитию эмбриона.

Партеногенез представляется явлением, которое не зависит от «воли» насекомого. Однако в некоторых случаях особи сами управляют формами своего . У некоторых перепончатокрылых (медоносных пчел), а также у калифорнийской расы червецов, сперматозоиды хранятся в специальной камере, откуда самка может выпустить или не выпустить их на яйцо - в зависимости от «цели» осуществления кладки. (фото)

Разновидности партеногенеза

Партеногенез - это весьма неоднородное явление, которое разделяют на несколько категорий.

Спорадический : большую часть времени обоеполые особи размножаются «обычным» путем, но при создании определенных условий (снижение численности популяции, отсутствие самцов) могут переходить и на партеногенез. Данное явление характерно для Тополевого бражника, и других насекомых, в первую очередь, Чешуекрылых. В редких случаях спорадический партеногенез наблюдается у пауков, к примеру, тропических сенокосцев, однако обычно их неоплодотворенные гибнут, не завершив своего развития.

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

Существуют организмы, у которых частота встречаемости самцов различается, в зависимости от обитания. К примеру, самцы Кистевиков (многоножек) часто встречаются во Франции (42% особей), при этом, в Голландии их всего 39%, в Дании - 8%, а при дальнейшем продвижении на север их нет вообще.

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

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 особыми физическими (электричество, температура) и химическими факторами. Впервые это явление было открыто в 1886 году.

Педогенез : разновидность партеногенеза, при которой девственное

Пчелиные трутни появляются на свет без оплодотворения, то есть в результате партеногенеза. А если они выводятся из оплодотворенных яиц, то живут недолго. Но капская порода может без оплодотворения породить даже самку.

Партеногенез – это развитие и рождение особей из неоплодотворенных яиц. Именно так в пчелином улье появляются трутни. Но если партеногенез у пчел всегда порождает трутней, это не значит, что из неоплодотворенного яйца не может появиться рабочая особь. Более того: не все особи женского пола развиваются в рабочих особей. При помощи партеногенеза иногда порождается пчеломатка. Последними двумя свойствами обладает капская порода пчёл, а также и некоторые другие.

Два способа размножения

Трутень может появиться только из неоплодотворенного яйца. Когда выполняется кладка, пчела-королева сама решает, сколько должно быть трутней и сколько женских особей.

Пчела-королева на сотах

Рабочие пчелы могут так же откладывать неоплодотворенные яйца. Таких пчёл у нас называют трутовками – они порождают трутней! А вот в Африке и в некоторых странах Европы партеногенез идет сложнее: там обитают породы, способные вывести особь любого пола, даже если яйцо будет неоплодотворенным.

Почти все породы размножаются стандартным способом:

Пчела-королева откладывает оплодотворенные яйца, из которых выводятся женские особи;
Она же иногда выполняет кладку так, что выводятся трутни;
Пчелы-трутовки откладывают только неоплодотворенные яйца – из них выводятся трутни.

Для двух-трех уникальных пород неверно лишь последнее утверждение: выводятся особи любого пола. Из неоплодотворенного яйца может появиться женская особь, которая развивается в рабочую пчелу или в пчеломатку. Говорят, что раньше подобных пород было больше – не 2 и не 3…

Три разновидности особей

Каждая осмия или пчела-мегахила – это самка или трутень. Но у пчёл рода Apis рой устроен сложнее: в нем находятся рабочие особи, пчела-королева и две-три сотни трутней. Общая численность может превышать сто тысяч.

Трутневый расплод в сотах

При кладке яиц королева не оплодотворяет яйцо, укладываемое в крупную ячейку. Каждая из таких ячеек предназначена для трутней.

Рабочая особь принадлежит к женскому полу. Она не спаривается, но в остальном от пчеломатки отличается мало.

Трутовка в день может засеять 15-30 ячеек. И засеянные ячейки у нее получаются с пропусками. Все особи, получаемые от трутовок, будут гаплоидными. Эти особи должны получать пчелиное молочко – продукт, предназначенный для трутней.

Капские пчелы производят особей с двойным набором хромосом. Он образуется из гаплоидного набора. Указанный вид партеногенеза называют телитокией.

Размножаться при помощи телитокии способны несколько разных пород. Одну из них, например, вывели в США для пчеловодов Европы.

Не понятно, как пчелы капской породы могут определять, кто именно находится в сотах – будущий трутень или самка, то есть рабочая пчела. Тех и других надо кормить по-разному. Если самок кормить как трутней, из них получатся пчеломатки. И они будут лишними.

Результат телитокии

Во-первых, нужно уточнить, что полноценная пчела-королева участвовать в телитокии может. Рабочие особи капских пчёл откладывают яйца с диплоидным набором, но пчела-королева без оплодотворения на это способна тоже.

Насекомые капской породы

Термин «телитокия» не относится также и к трутням. Они обладают гаплоидным набором, а при удваивании образуются не трутни, а самки.

Внешние отличия

Каждый трутень, появившийся на свет – это результат партеногенеза. Не будет важно, кто был родителем, пчеломатка или рабочая особь. В каждом случае внешний вид оказывается одинаковым. Но если пчела капской породы получена в результате телитокии, она выглядит по-новому – не так, как обычная. Сказывается отсутствие «новых» хромосом.

Ниже перечислены признаки, характерные для пчёл, получаемых в результате телитокии:

Из ячеек, в зависимости от условий содержания, выводится либо пчеломатка, либо особь, отдаленно похожая на рабочую пчелу;
Новые «рабочие особи» выглядят крупнее обычных, их брюшко – всегда коническое, блестящее;
Меняется форма пыльцевых щеточек, зазубрин на челюстях и т.д.

Новую рабочую особь можно оплодотворить искусственно. И тогда выводятся пчелы с тройным хромосомным набором. Последнее утверждение не доказано, но его придерживаются в науке.

Типичные недостатки

Не нужно делать вывод, что телитокия – это будущее пчеловодства.

Капская порода в Африке

Пчела-королева, получаемая как результат телитокии, является полноценной. Что внушает надежды. Но с выводами спешить нельзя:

Выживаемость личинок, получаемых от яйцекладущих рабочих пчёл, не превышает 50%;
У пчелы-королевы этот показатель равен 97%.

Здесь цифры отличаются вдвое.

Последнее свойство характерно для пчеломаток, порождаемых любым способом, в том числе телитокией. А первое свойство, если говорить о порождении трутней, будет относиться к любым породам.

Трутневый расплод, молоко

Ясно одно: рабочие пчелы производят слабый расплод. Это утверждение выполнено для всех пород, но не для партеногенеза вообще.

Личинки, полученные не от пчеломатки, выживают с вероятностью ниже, чем 50%. А для капской породы характерно число 44%. Ее общепринятое название – Apis Mellifera Capensis.

Особенности поиска трутовок

Вне зависимости от породы, рабочие особи выполняют кладку не совсем стандартно: они засевают крупные «трутневые» ячейки. Такой алгоритм в них заложен природой. Из крупных ячеек, если не рассматривать телитокию, выходят трутни. Засев всегда идет небрежно, не так как у пчелы-королевы:

Заметны пропуски;
В большинство ячеек попадает по 2 яйца, а иногда и больше.

В ячейке должна быть одна личинка. Иначе развитие останавливается. Вот откуда берутся цифры 44%!

Трудно ответить на вопрос, чему равна выживаемость при партеногенезе. Все зависит от того, кем велась кладка – пчелой-трутовкой или пчеломаткой.

Кажется, трутовку можно отловить.

Трутовка на сотах

Одну яйцекладущую особь на сотах сопровождают рабочие пчелы. Их размер – меньше. Это выяснилось при наблюдении за капскими пчелами. Собственно, так же все выглядит и с пчеломаткой.

Любому пчеловоду известны три правила:

Внутри роя найти пчелу-трутовку нельзя;
Отлавливать бесполезно – появится замена;
Семьи с трутовками не принимают новую пчелу-королеву. Даже если пчеломатку отловить и заменить, это ни к чему не приводит.

Вести наблюдение за кладкой будет бессмысленно. Если семья выродилась, в ней размножение идет при помощи партеногенеза. Кстати, у капских пчёл семья не окажется трутневой. Более того – они могут вырастить новую пчеломатку.

Пчелы любой породы весной закладывают на сотах маточники. В них формируются будущие королевы. Но, несмотря на этот защитный механизм, некоторые семьи все равно будут трутневыми.

Партеногенез у разных видов

Род насекомых Apis включает в себя 7 видов, и все они являются медоносными. Самый известный вид – Apis Mellifera. Гаплоидный набор для этого вида состоит из 16-ти хромосом. При удваивании получится 32.

Два способа размножения

Гаплоидным набором обладают трутни. Они появляются в результате партеногенеза.

Существуют два вида с другими типичными наборами. У трутней Apis Dorsata, а также Apis Florea обнаружено по 8 хромосом. Значит, диплоидный набор состоит из 16-ти элементов. Но не факт, что эти насекомые не способны к телитокии. Их названия:

Dorsata – гигантская пчела, она же большая индийская;
Florea – малая (карликовая) индийская.

Все насекомые рода Apis вырабатывают мед и воск. Гипотеза: в 16-ти гаплоидных хромосомах (Mellifera и т.д.) содержится столько же информации, сколько в 8-ми.

Гигантская горная пчела (Laboriosa) больше похожа на представительниц Apis Dorsata. Однако ее диплоидный набор включает в себя 32 хромосомы. Все виды, а также их названия указаны в таблице.

Среднерусская темная пчела	Слабо защищаются от пчел-воровок и сами намного реже занимаются воровством, чем их остальные перепончатокрылые сородичи.
Серая горная кавказская пчела	Хорошо защищаются от пчел-воровок, но сами очень вороваты; если где-то поблизости находятся среднерусские пчелы, то в весеннее время могут воровать у них мед при взятке до 5 кг.
Желтая кавказская пчела	Отличаются воровством и способны нападать на другие семьи.
Дальневосточная пчела	Склонны к воровству насекомые, отлично защищают гнездо от пчел-воров.
Карпатская пчела	Наиболее спокойные и неагрессивные насекомые, гнездо свое защищают хорошо, не склонны к воровству.
Украинская пчела	Когда их не раздражать, достаточно миролюбивые, но могут хорошо защищают свое гнездо от пчел-воровок, а в случае отсутствия взятка склонны к воровству.
Украинская пчела	Миролюбивые пчелы, не вороватые, но свое гнездо будут защищать активно.

По идее, 6 видов из 7-ми были изучены мало.

Один смелый опыт

Возможно, телитокии нет.

Ячейки укрупненные и обычные

Ф. Дикель из Дармштадта утверждает, что в печатном расплоде все яйца оплодотворены изначально. Опыт:

Личинок, находящихся на стадии яйца, переносили из трутневых ячеек в другие (обычные), и наоборот;
Результат: в трутневых ячейках выводились трутни, а в обычных - рабочие особи. Но согласно генетике, все должно быть не так.

Исходя из результатов опыта, Дикель делает свои выводы (см. выше). Но можно сделать и другой вывод: возможно, все пчелы размножаются телитокией, а спаривание пчелы-королевы – это просто обычай.

Последний тезис опровергается тем, что особи, полученные в результате телитокии, отличаются от обычных пчёл.

В опытах Дикеля кладку выполняла пчеломатка, которая была оплодотворена. Если бы яйца откладывала трутовка, и если исключить телитокию, в результате вывелись бы трутни.

Трутень действительно может появиться из оплодотворенного яйца (опыт Дикеля), но тогда он будет диплоидным и нежизнеспособным;
Из неоплодотворенных яиц выводятся трутни (гаплоидные) или трутни и самки, но последние – это результат телитокии.

Лейкарт и Сайболд тоже проводили эксперимент с перемещением зародышей. В результате из всех оплодотворенных яиц выводились рабочие особи…

Как известно, Ф. Дикель возглавляет редакцию Nordlinger Bienenzeitung. Скорее всего, его оппоненты что-то делали не так.

Читатель может спросить, а зачем вообще проводить опыты, не имеющие отношения к живой природе. Наверное, смысл – не в получении диплоидных трутней и даже не в изучении телитокии у пчёл. Капская порода, способная к телитокии, обладает важными особенностями:

Период развития обычных рабочих особей составляет 18 дней, а не 21;
Зародыши клеща Варроа за 18 дней не успевают развиться. Они гибнут, как только расплод выходит из сот.

Результатом исследований будет появление пород, устойчивых к варроатозу, а значит и к другим сопутствующим заболеваниям. Два из них – это вирусный паралич, хронический и острый.

Партеногенез (Parthenogenesis - от греч. parthenos - девушка, девственница + genesis -зарождение) - форма полового размножения, при котором развитие организма происходит из женской половой клетки (яйцеклетки) без оплодотворения ее мужской (сперматозоид).

В тех случаях, когда партеногенетические виды представлены (всегда или периодически) только самками, одно из главных биологических преимуществ партеногенеза 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, партеногенез способствует регулированию численных соотношений полов (например, у пчел).

Партеногенез следует отличать от бесполого размножения , которое осуществляется всегда при помощи соматических органов и клеток (размножение делением, почкованием и т.п.).

Различают партеногенез естественный - нормальный способ размножения некоторых организмов в природе и искусственный , вызываемый экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.

Партеногенез у животных

Исходная форма партеногенеза - зачаточный, или рудиментарный партеногенез - свойственен многим видам животных в тех случаях, когда их яйца остаются неоплодотворёнными. Как правило, зачаточный партеногенез ограничивается начальными стадиями зародышевого развития; однако иногда развитие достигает конечных стадий.

При андрогенезе ядро женской половой клетки (яйцеклетки) в развитии не участвует, а новый организм развивается из двух слившихся ядер мужских половых клеток (сперматозоидов). Естественный андрогенез встречается в природе, например у перепончатокрылых насекомых - наездников. Искусственный андрогенез используется для получения потомства у тутового шелкопряда: при андрогенезе в потомстве получаются только самцы, а коконы самцов содержат существенно больше шёлка, чем коконы самок.

В случае гиногенеза ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки, а только стимулирует её развитие (ложное оплодотворение). Гиногенез свойствен круглым червям, костистым рыбам и земноводным. При этом в потомстве получаются одни самки.

У человека известны случаи, когда под влиянием стрессовых ситуаций высоких температур и в других экстремальных ситуациях женская яйцеклетка может начать делится, даже если не оплодотворена, но в 99, 9% случаев она вскоре погибает (по некоторым данным в истории известны 16 случаев непорочного зачатия , имевшие место в Африке и странах Европы).

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

В преддверии христианского праздника Пасхи я хотел бы рассмотреть тему, которая с научной точки зрения подходит к одному новозаветному чуду.

По приданию Пресвятая Дева Мария, без всякого оплодотворения, забеременела и родила Царя Иудейского Иисуса Христа – мессию, приход которого был предсказан в ветхом завете.

«Без оплодотворения? Не возможно!» – возразят некоторые. Но такое явление возможно. Деву Марию по-гречески называют «Агни Партене», переводится «Чистая Дева».

Вот от слова «партене» – дева, девственница — образован термин партеногенез.

Размножение партеногенезом

Партеногенез – это процесс, при котором размножение происходит из неоплодотворенной .

Но не следует путать это с размножением.

Размножение партеногенезом – это форма полового размножения, так как образуются женские гаметы .

Одними из первых партеногенез стали изучать шведский натуралист Шарль Бонне и немецкий зоолог Карл Зибольд .

Партеногенез делится на два вида: на мейотический и амейотический .

При амейотическом партеногенезе яйцеклетки остаются диплоидными, так как не претерпевают мейоза.

При мейотическом партеногенезе организм развивается либо из гаплоидной яйцеклетки, и сам является гаплоидным , либо яйцеклетка восстанавливает диплоидность и организм получается диплоидным .

Восстановление диплоидности может осуществляться по-разному: яйцеклетка может слиться с полярным тельцем (это похоже на копуляцию гамет) или может произойти эндомитоз .

Эндомитоз – процесс удвоения . Как при , только не растворяется ядерная оболочка и не делится клетка.

Какие же организмы могут размножаться партеногенезом?

Вот несколько классических примеров

Тли . Они таким образом быстро, без особых затрат увеличивают свою численность. Партеногенетически размножаются летом. В результате получаются только самки . Это своеобразная подготовка к неблагоприятным условиям, направленная на то, чтобы как можно больше особей выжили. С приближением осени на свет появляются другого типа гаметы, из которых могут появиться как самцы, так и самки. И насекомые начинают размножаться обыкновенным половым путем.

Дафнии . В течение лета размножаются амейотическим партеногенезом. Когда понижается температура водоема, сокращается световой день, появляются гаплоидные самцы. Популяция переходит к обыкновенному половому размножению.

Коловратки . Не удивляйтесь, если это название вам не знакомо, насколько мне известно, их нет в школьной программе. Если кратко: коловратки – это целый отдельный тип . Они многоклеточные организмы, но размеры их очень малы. У коловратки, так же как и тли и дафнии, размножаются партеногенезом в благоприятных условиях, а при наступлении неблагоприятных переходят к обыкновенному половому размножению. Есть даже некоторые виды типа коловратки, которые достигли «совершенства»: эти виды образованы только самками, которые размножаются партеногенезом. В таких случаях, когда партеногенез является единственным способом размножения, он называется облигатным . А когда наблюдается чередование партеногенеза и другого способа размножения партеногенез называется циклическим (как у дафний и тлей).

Пчелы . У пчел развитие яиц идет по двум схемам: некоторые оплодотворяются, некоторые нет. Из неоплодотворенных яиц (1n) развиваются самцы – трутни. Поэтому соматические клетки трутней гаплоидны (об этом не нужно забывать, если вдруг в задаче по генетике попадется что-нибудь на эту тему ).

Из оплодотворенных яиц развиваются самки – рабочие пчелы либо матка. В таком случае, когда яйца могут развиваться и в результате оплодотворения, и партеногенетически, партеногенез называют факультативным.

Благодаря способности к факультативному партеногенезу у пчел осуществляется контроль численности особей каждой касты (рабочие, трутни).

Род Скальные включает несколько видов, способных к партеногенезу. Перед в половых клетках этих ящериц происходит митотическое увеличение числа хромосом, поэтому после нормального цикла мейоза яйцеклетки получаются диплоидными и готовы образовать новый организм. Скальные ящерицы живут на камнях и иногда перебраться с одного на другой проблематично, в таких условиях как раз нужен партеногенез.

Обнаружен партеногенез у комодских варанов . Самки имеют половые хромосомы: ZW, а самцы: ZZ. Поэтому в результате партеногенеза должны получиться организмы: ZZ либо WW, но WW нежизнеспособны. Поэтому у комодских варанов в результате партеногенеза могут развиться только самцы.