Значение партеногенеза для пчел и тлей

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 19.09.2024

Явление партеногенеза в большинстве случаев наблюдается у примитивных организмов, хотя, в целом, встречается среди многих представителей животного мира: Членистоногих, Моллюсков, Рыб и даже Пресмыкающихся. [4] Интересно предположение о существовании партеногенеза у человека: по неподтвержденным данным, были случаи, когда у погибших женщин обнаруживали беременность ранних сроков, и при исследовании плодного яйца 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 диморфизму особей многих видов, однако иногда партеногенез сочетается у них с классическим половым размножением или даже полностью его замещает. [3]

Медоносная пчела. Матка кладет яйца.

Партеногенез как биологический процесс

Из неоплодотворенного яйца могут развиваться организмы разных полов. В соответствии с этим, выделяют:

телитакию (из яиц выходят самки);
арренотокию (развиваются самцы);
амфитакию (появляются особи обоих полов).

Партеногенез у тли

Разновидности партеногенеза

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

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.

Существуют организмы, у которых частота встречаемости самцов различается, в зависимости от ареала 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. [2]

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. [3] (фото)

Педогенез: разновидность партеногенеза, при которой девственное размножение происходит среди личинок, как, например, у неполовозрелых особей комарика Oligarces, 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 (в гнилых пнях и др.). 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. [3]

Как известно, в основе полового размножения лежит процесс оплодотворения. Мужские клетки сливаются с женскими, в результате чего образуется зародыш, из которого развивается организм, несущий в себе признаки отца и матери. Партеногенез — удивительный вариант полового размножения, когда новая жизнь возникает без малейшего участия самца. Потомство появляется из неоплодотворенных половых клеток самки и, по сути, становится ее копией. Это феномен в животном царстве представлен довольно широко даже среди позвоночных: например, подобным образом размножаются некоторые ящерицы. Однако же отсутствие оплодотворения чаще встречается у тех организмов, которые находятся внизу эволюционного древа, то есть у беспозвоночных. Среди всех групп насекомых к партеногенезу более всего склонны равнокрылые.

Кто такие равнокрылые?

Традиционно в отряд равнокрылых относят цикад, а также опасных вредителей растений — тлей, кокцид и листоблошек. Партеногенез характерен только для представителей трех последних групп, но в целом всех их объединяет общее строение крыльев, в частности их твердость. Тем не менее в последнее время ученые засомневались, стоит ли выделять данных насекомых в особый отряд, возможно, их следует отнести к полужесткокрылым (клопам), с которыми у них много общего.

Жизненный цикл тлей

Принцип партеногенетического размножения лучше всего рассматривать на примере тлей. Данные насекомые имеют очень сложный жизненный цикл, который начинается с зимующих яиц. Весной из этих яиц на свет выходят лишенные крыльев самки и размножаются сами по себе (то есть партеногенезом). Так путем живорождения появляется несколько поколений аналогичных бескрылых насекомых. Однако в определенное время в очередном выводке самки рождаются крылатыми — у одних видов они перелетают на другое растение, у других остаются на прежнем месте. Потом вновь идет безудержное размножение женских особей с помощью все того же партеногенеза. Иногда у отдельных видов за лето появляется до 17 поколений, причем некоторые особи крылаты и способны к миграциям. С наступлением осени впервые за год рождаются крылатые самцы. Теперь возможно настоящее половое размножение с участием обоих полов, после которого самки сумеют отложить яйца на зиму.

Партеногенез: достоинства и недостатки

Партеногенез сводит на нет главное преимущество полового размножения — повышение генетического разнообразия потомков, которое достигается за счет того, что каждый организм получает ДНК обоих родителей. В данном же случае происходит почти полное копирование наследственного материала матери, а такая неизменность генофонда должна в конце концов привести к вырождению популяции. Однако в строгой форме (когда самки в течение многих поколений воспроизводят исключительно себе подобных) партеногенез встречается лишь у более примитивных животных. И даже в этом случае природа разработала сложные и до сих пор не совсем понятные механизмы обогащения новыми генами.

У насекомых партеногенез является лишь этапом жизненного цикла, который со временем и сменяется нормальным двуполым размножением. В таком случае его преимущества становятся очевидны. Во-первых, гораздо быстрее растет численность, ведь для размножения не нужны самцы, а значит, насекомые не ищут себе пары и не выполняют сложных брачных ритуалов, сражаясь за партнера. Во-вторых, для появления новой популяции достаточно всего одной-единственной материнской особи.

Партеногенез бывает гаплоидным и диплоидным.
При гаплоидном (генеративном) партеногенезе новый организм развивается из гаплоидной яйцеклетки. Получаемые при этом особи могут быть только мужскими, только женскими или теми и другими. Это зависит от хромосомного определения пола. Например, у пчел, паразитических ос, муравьев в результате партеногенеза из неоплодотворенных яиц появляются самцы, в то время как из оплодотворенных —диплоидные самки, что приводит к возникновению различных каст организмов. Такой механизм размножения у общественных насекомых позволяет регулировать численность потомков каждого типа.
У тлей, дафний, коловраток, некоторых ящериц наблюдается диплоидный (соматический) партеногенез, при котором ооци-ты самки формируют диплоидные яйцеклетки. Например, у дафний самки диплоидны, а самцы гаплоидны. В благоприятных условиях у дафний не происходит мейоза: диплоидные яйцеклетки развиваются без оплодотворения и дают начало самкам. У скальных ящериц перед мейозом происходит митотическое увеличение числа хромосом в клетках половых желез. Далее клетки проходят нормальный цикл мейоза, и в результате образуются диплоидные яйцеклетки, которые без оплодотворения дают начало новому поколению, состоящему только из самок. Это позволяет поддерживать численность особей в условиях, когда затруднена встреча особей разного пола.

Значение партеногиза заключается в возможности размножения при редких контактах разнополых особей , а также в возможности резкого увеличения численности потомства (что важно для видов и популяций с большой смертностью).

При этом очень часто возникают вопросы о том, какой это тип размножения (половой или бесполый), а так же какие виды партеногенеза различают и у каких организмов они наблюдаются.

Сегодня мы поговорим обо всем этом простыми словам и с примерами из кладовой матушки природы.

Партеногенез — это.

Эту форму размножения обнаружил в середине XVIII века швейцарский натуралист и философ Ш.Бонне.

Партеногенез, с одной стороны – половое размножение, поскольку происходит образование женских гамет (половых клеток с одинарным набором хромосом); с другой стороны – это однополое размножение, так как женская половая клетка не оплодотворяется сперматозоидом.

Партеногенез наблюдается как у животных, так и у растений. Его биологическая ценность состоит в том, что при определённых условиях происходит ускоренное размножение вида, поскольку оставлять потомство способны все особи данного вида.

Принято считать, что партеногенез возник у отдельных популяций в результате эволюционного процесса.

По преданию, Пресвятая Дева Мария, оставаясь девственницей, забеременела от Святого Духа без оплодотворения и произвела на свет Иисуса Христа (чей приход был предсказан в Ветхом Завете).

То есть она сумела добиться человеческого партеногенеза, возможность которого отрицается современной наукой. Но не будем забывать, что Творцу под силу то, что недоступно простым смертным.

Партеногенез не следует путать с бесполым размножением (почкованием), при котором половые клетки не образуются в принципе, а в размножении участвует только одна особь.

Объединяет эти два типа размножения только одно: отсутствие обмена генетической информацией.

Виды партеногенеза

факультативный (необязательный);
цикличный (сезонный);
обязательный (облигаторный).

При факультативном партеногенезе развитие яйца может происходить как без оплодотворения (партеногенетически), так и в результате оплодотворения (пчёлы, муравьи).

Из оплодотворённых яиц получаются самки, из неоплодотворённых – самцы. Данный способ обеспечивает регуляцию соотношения полов.

При циклическом партеногенезе самки размножаются партеногенетическим способом летом, а вот осенью размножение происходит уже посредством оплодотворения.

За счёт этого обеспечивается выживание популяций, которые исторически вымирают в определённое время года (тли, дафнии).

При обязательном партеногенезе яйца развиваются только партеногенетическим путём, то есть все особи являются самками (скальная ящерица).

Данный способ свойственен видам, у которых самцы либо отсутствуют вообще, либо не обладают функциональными способностями. Возник как механизм выживания ввиду невозможности или трудностей встречи партеров друг с другом.

По полноте протекания различают рудиментарный (зачаточный) и полный партеногенез.

В первом случае зародышевое развитие заканчивается на ранних стадиях, во втором развитие яйцеклетки завершается формированием взрослой особи (в основном у беспозвоночных видов).

Партеногенез делят также на генеративный (он же гаплоидный) и соматический (он может быть диплоидным и полиплоидным).

При генеративном партеногенезе в делящихся клетках возникает гаплоидное число хромосом (n); этот случай относительно редок (гаплоидные самцы – трутни пчёл).

При соматическом партеногенезе в делящихся клетках наблюдается диплоидное (2n) или полиплоидное (от Зn до 8n) число хромосом. То есть яйцеклетка может быть гаплоидной или полиплоидной.

Существуют и специфические формы партеногенеза: андрогенез и гиногенез.

В первом случае новый организм зарождается путём слияния ядер мужских сперматозоидов, без участия женской яйцеклетки. Во втором случае сперматозоид лишь стимулирует развитие женской половой клетки (без её фактического оплодотворения), а в полученном потомстве присутствуют только самки.

Партеногенез у животных

У позвоночных животных партеногенез встречается редко (всего лишь порядка 0,1% от всех видов).

В качестве примера можно привести скальную ящерицу, гигантского индонезийского варана и серебристого карася.

Прецедентов естественного однополого размножения у млекопитающих не обнаружено. Однако искусственным путём их яйца поддаются активации, что было доказано опытами на кроликах.

У беспозвоночных животных (особенно членистоногих) встречается как рудиментарный, так и полный партеногенез. Разработан даже промышленный способ получения нужного потомства посредством партеногенеза.

Это дало возможность стимулировать рождаемость самцов у тутового шелкопряда, так как они более продуктивны, чем женские особи данного вида.

Партеногенез у пчёл и муравьёв

У пчёл из неоплодотворённых яиц вылупляются самцы (трутни). Поскольку по большому счёту это дармоеды, природа распорядилась так, что их рождается немного. А вот из оплодотворённых яиц получается два типа самок: плодовитая матка и бесплодная пчела-труженица.

самки без оплодотворения производят других самок, а также стерильных рабочих самцов;
рабочие муравьи посредством партеногенеза производят самок;
самки производят на свет других самок через партеногенез, а рабочих муравьёв – традиционным половым путём.

Партеногенез у растений (апомиксис)

Партеногенез распространён среди растений, размножающихся семенами или спорами. Пол у таких растений, как правило, женский.

То есть, клетки зародыша содержат только материнские хромосомы, в которых заложена наследственная программа материнского организма. Связано это либо с отсутствием (или большой редкостью) мужских растений, либо с дегенерацией мужских цветков.

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (2)

Лишний раз убеждаюсь, что в природе нет ничего невозможного, когда жизнь заставит, то и размножаться сможет всякая букашка без помощи полового партнера. Вообще, всё это похоже на написанную кем-то программу, какой-то гениальный программист, можно назвать его Богом, придумал так, чтобы все в нашем мире было в равновесии, в том числе и популяция различных живых организмов и их половая принадлежность.

Надо бы хотя бы сноски с пояснениями сделать, или в скобках дать емкое, но понятное пояснение сразу после первого употребления научного термина. На некоторые из них эти пояснения есть, но на многие не даете.

Читайте также: