Партеногенез у пчел бесполое размножение

Партеногенез у пчёл

Партеногенез – это развитие потомства из неоплодотворенной яйцеклетки. У пчел из неоплодотворенного яйца получается самец (трутень), а из оплодотворенного – либо размножающаяся самка (матка), либо бесплодная самка (рабочая пчела) – в зависимости от того, чем рабочие пчелы будут кормить личинку.

Как матка откладывает яйца

Молодая матка сразу после вылупления из куколки отправляется в «брачный полет». Во время этого полета ее оплодотворяет множество трутней, и матка запасает их сперму в специальном органе – семяприемнике. Запасенной спермой матка будет оплодотворять откладываемые яйца (1-2 тысячи в день) всю оставшуюся жизнь (3-4 года).

Или – НЕ оплодотворять. Семяприемник соединен с яйцеводом специальным протоком. Если во время прохождения яйца по яйцеводу проток на короткое время открывается, то через него проходит около 10 сперматозоидов, оплодотворяющих яйцеклетку. Если проток не открывается, то яйцо остается неоплодотворенным – это будущий трутень.

Почему матка откладывает неоплодотворенные яйца? – Два варианта.
1) В семяприемнике матки отсутствуют сперматозоиды:

• их там никогда и не было (матку не оплодотворили в течение первого месяца жизни, потому что была нелетная погода, или эпидемия среди трутней, или еще какая-нибудь незадача);
• сперматозоиды были, но погибли из-за проблем с питанием, дыханием или выделением (техобслуживанием сперматозоидов занимается семяприемник – далеко не простой «мешок»);
• сперматозоиды были, но закончились (3-4 года с момента брачного полета уже прошло).

2) Матка (волосками на брюшке) почувствовала, что откладывает яйцо в специальную соту для трутней, и не стала открывать проток семяприемника. (Диаметр пчелиной соты составляет 5,5 мм, а трутневой – 7 мм, такую большую разницу трудно не почувствовать.)

Тяжелая жизнь трутней

Во-первых, сразу после спаривания трутни умирают (во время секса у них отрывается копулятивный орган вместе с частью брюшка). Во-вторых, осенью выживших (не спаривавшихся) трутней безжалостные рабочие пчелы выгоняют из улья наружу погибать от голода и холода.

В-третьих, (ближе к нашей с вами специализации), трутни имеют одинарный набор хромосом (16 штук) во всех клетках тела, т.е. они гемизиготны по всем признакам. Что это значит? – Хорошего мало.

Все наши с вами гены ходят парами (аллельными парами). Каждый ген у нас имеется в двух экземплярах – один ген от мамы (из яйцеклетки), другой от папы (из сперматозоида). При этом чаще всего нам достаточно только одного правильного (доминантного) гена из каждой пары, а второй ген может быть немножечко сломан (рецессивен) – никто этого и не заметит. Например: ген Н у человека отвечает за синтез в печени одного из факторов свертывания крови. Ген h – сломанный, содержит неправильную информацию, работающий фактор свертывания крови не получается. (Осталось еще сказать, что этот ген находится в половой Х-хромосоме, и можно, наконец, переходить к примеру.)

• Х Н Х Н – здоровая женщина, у нее оба гена Н правильные.
• Х Н Х h – здоровая женщина, потому что одного целого гена Н для жизни вполне достаточно.
• Х h Х h – женщина, больная гемофилией – что делать, ни одного целого гена Н у нее не осталось. (Ген Х h довольно редкий, вероятность поймать его составляет около 1/6666. Вероятность получить сразу два таких редких гена составляет 1/6666 в степени два – примерно один из сорока миллионов.)

Переходим к мужчинам: у них набор половых хромосом XY. Игрек короче, чем икс, поэтому часть «иксовых» генов в нем не помещается. Стало быть, эта «часть иксовых генов» у мужчины имеется только в одном экземпляре – в Х-хромосоме, полученной от мамы. Если такой ген рецессивен (сломан, мутация), то спрятаться за широкую спину доминантного напарника ему уже не удастся.

• Х Н Y – здоровый мужчина (одного рабочего Н вполне достаточно).
• Х h Y – мужчина, больной гемофилией. Вероятность мы помним – 1/6666.

Мужчины болеют гемофилией в 6666 раз чаще женщин! – Вот он, горький вкус гемизиготности, чувствуете? А представьте теперь, что трутни «имеют в одном экземпляре» ВСЕ свои гены. – Ужас! Наверное, трутни должны быть слабыми и больными? Наверное, они должны страдать от всех возможных наследственных заболеваний, о которых самки (рабочие пчелы и матки) даже не знают? Наверное, как и у нас, трутни должны быть «испытателями» новых-перспективных (или беспесперктивных, кто заранее скажет) генов? Наверное, так и происходит.

75% родства

Половая клетка содержит в два раза меньше хромосом, чем соматическая. Следовательно, родитель отдает своему ребенку 50% имеющихся у него генов – родство между матерью и сыном составляет 0,5.

Родство между однояйцевыми близнецами стопроцентное, потому что у них совершенно одинаковый генотип.

Родство между родными братьями составляет 0,5 от отца плюс 0,5 от матери, делим на два – получаем те же самые 0,5. (Это, конечно, в среднем. Представим крайний случай – мать поместила в яйцеклетку для первого брата и яйцеклетку для второго брата совершенно одинаковые гены (повезло!), и отец сделал то же самое. В таком случае оба брата получат одинаковые гены и родство между ними составит 100%. В противоположном крайнем случае родство между братьями составит 0%. В среднем – получается 50%.)

Пчелиная матка помещает в яйцеклетку те же самые 50% своих генов, родство между самкой пчелы и ее потомством составляет 0,5.

Трутень производит сперматозоиды путем митоза (он и так уже весь гаплоидный, куда ему редукционно делиться), все сперматозоиды трутня получаются совершенно одинаковые, они несут весь его трутневой генотип. Стало быть, родство между трутнем и потомством составляет 100%.

Родство между пчелиными сестрами составляет (0,5 + 1)/2 = 0,75! Получается, что рабочие пчелы более родственны по отношению друг к другу (0,75), чем к своим потенциальным детям (0,5)! В этом месте эволюционисты делают умное лицо и говорят: «вот почему рабочим пчелам выгоднее не иметь собственных детей, а заботиться о своей семье (т.е. о своих сестрах)».

Непонятно только, почему САМЫХ РОДНЫХ СУЩЕСТВ НА ЗЕМЛЕ – стопроцентно родных отцов-трутней пчелы осенью отправляют умирать… Мир жесток! И эту жестокость мужчины чувствуют первыми! А женщины – просто лучше умеют разжалобить.

Ну, хорошо, хорошо. Если быть точным, то пчелы выгоняют своих братьев, а не отцов (год или два назад погибших смертью храбрых во время спаривания).

Но если уж быть точным до конца, то родство на 75% чисто теоретическое: в среднем, с учетом разных отцов (каждая матка оплодотворяется множеством трутней), рабочие пчелы родственны друг другу никак не больше, чем на 0,5 (а то и гораздо меньше). Почему цифра 0,75 используется в эволюционных построениях – для меня загадка.

Неправильные пчелы

1) Диплоидные самцы
Женский пол у пчел получается, если организм является гетерозиготой по половым аллелям (всего этих аллелей 19). Нормальный трутень, как мы помним, гемизиготен – вот он и самец. Большинство диплоидных пчел имеет разные аллели данного гена, но есть и меньшинство: вероятность встречи двух одинаковых аллелей полового гена пчел равняется одной девятнадцатой в квадрате – это примерно 0,3%. Каждая трехсотая пчелка получает и от матки и от трутня одинаковые аллели полового гена, и, несмотря на диплоидность, превращается в трутня. Судьба диплоидных трутней незавидна – в пчелиной семье их личинки поедаются рабочими пчелами в течение 6 ч после выхода из яиц.

2) Трутовки
Рабочие пчелы, в принципе, могут сами откладывать яйца – яичники у них есть, хоть и недоразвитие (по сравнению с маткой). – Почему же они этого не делают? – Имеется два объяснения. Первое – рабочие пчелы поедают яйца, отложенные другими рабочими пчелами, так что такое откладывание получается просто бесполезным занятием. Второй механизм нежнее: рабочие пчелы подчиняются своей матке, любят ее. Любовь эта, как и у человека, основана на химических взаимодействиях: матка выделяет «маточное вещество» – феромон, который распространяются при общении пчел между собой.

Если пчелиная семья сильно разрастается (или с маткой случается что-то нехорошее), то маточного вещества начинает на всех не хватать, среди рабочих пчел возникают революционные настроения, и они приступают к производству новой королевской династии:

• строят трутневые соты (более крупные; матка на автомате отложит туда неоплодотворенные яйца);
• самостоятельно откладывают яйца (рабочие пчелы не имеют семяприемника, не могут спариваться с самцами, поэтому все потомство рабочих пчел является трутнями);
• а матку, в принципе, революционерки могут вырастить из любого оплодотворенного яйца. Было бы оно. – А что если с маткой совсем плохо? Откуда тогда взять оплодотворенное яйцо?

3) Телитокический аутомиктический партеногенез
Раз уж вы дочитали такую длинную статью до конца – значит, вас не запугаешь хитрыми греческими словами – это я так, для красоты – как обычно, сложными терминами называются совсем простые понятия. Если из неоплодотворенного яйца развивается самец, то такой партеногенез называется арренотокия, а если самка – телитокия. У пчел редко, но все-таки встречается последний вариант.

Мы еще помним, что пчелиная самка обязана быть гетерозиготой по гену пола? – Помним. – Как достичь гетерозиготности без оплодотворения? – Очень просто: путем слияния ядра яйцеклетки с ядром одного из направительных телец. Часть яиц при этом получается гомозиготными (диплоидными трутнями), а вторая часть – гетерозиготными, самками (их дальнейшая судьба зависит от кормления). На пальцах:

• клетка с генотипом Аа приступает к мейозу;
• после первого деления мейоза получается две клетки – А и а;
• второе деление мейоза – это фактически митоз. Каждая из полученных в первом делении клеток делится, и образуется четыре клетки – А, А, а, а;
• и теперь одна из четырех клеток – яйцеклетка – сливается с одной из трех оставшихся.

(Пчелиная самка, размножающаяся таким образом, фактически скрещивается сама с собой, отсюда хитрое слово «аутомиктический».)

Для селекционеров самооплодотворение является любимым способом «закрепить желательные признаки». Ботаники могут пользоваться своим самоопылением совершенно свободно – но как самооплодотворить, например, свинью? Никак! Селекционеры животных поэтому, горько плача, обходятся «близкородственным скрещиванием» – а тут у нас, как мы видим, совершенно конкретное самооплодотворение у пчел! Жаль, что почти что нормой телитокия является только у капских пчел (подвида медовой пчелы, живущего в Южной Африке), а для нормальных медовых пчел это редко встречающееся отклонение. Впрочем, раз оно в принципе есть – значит, его можно вызвать искусственно?

Партеногенез у пчел

Партеногенез у пчел — это размножение из неоплодотворённых яиц. Которое приводит к рождению трутней, то есть мужских особей, или самок в результате телитокии. Это нужно для восстановления семейства при отсутствии самцов, контроля количества особей разного пола, размножения в случае снижения численности насекомых.

Способы кладки яиц у пчел

В природе наблюдается два типа размножения: половое, бесполое. У пчел границы стираются, поэтому проявляется такое явление, как партеногенез. Этот вид относят к половому размножению из неоплодотворённых клеток. Процесс бывает 2 подтипов: мейотический (из гаплоидной яйцеклетки) и амейотический (из диплоидной яйцеклетки).

Трудовые насекомые (самки) не спариваются из-за неразвитости половых органов. Тогда самец передаёт генетический материал маткам для сохранения в приёмнике на животе. После спаривания мужские особи погибают, а королевы откладывают коконы. При хорошей развитости половой системы труженицы спариваются с трутнями.

Пчеломатка откладывает за сутки до 2 тысяч яиц. Решение об оплодотворении принимает самостоятельно. Способы кладки:

1. По трутневым ячейкам. Пчеломатки с помощью волосяного покрова на тельце измеряют размеры сот: для тружениц – 5,4–5,6 мм, а для самцов – 6,9–7,2 мм. Рождаются трутни.
2. В рабочие соты меньшей площади. Матка откладывает тот же расплод, но при этом обрабатывает семенной жидкостью из мешка. Из них рождаются новые пчеломатки или труженицы.

Подвид партеногенеза у пчел – это телитокия, то есть появление самок из неоплодотворённых яйцеклеток рабочих насекомых (не трутней). Рождённая по этому сценарию женская особь отличается от тех, что выходят естественным путём (тружениц). Примеры – насекомые, появившиеся в результате телитокии, мельче; пыльцевые щёточки и зазубрины на челюстях другого строения и вида. К тому же у тружениц брюшко в виде конуса, с блестящей поверхностью.

Почему королева откладывает неоплодотворенные яйца в рабочие ячейки

При однополом размножении пчеломатка иногда помещает расплод по рабочим (мелким) сотам. Как результат, на свет рождаются трутни. Происходит это по разным причинам. Примеры:

• плохие условия для жизни пчелиной матки, что ведёт к массовой гибели сперматозоидов;
• отсутствие семенной жидкости в мешочке на животе королевы;
• расход всего генетического материала, что наблюдается обычно через 2–4 года после оплодотворения.

Нормальным считается процесс, когда неоплодотворённые клетки кладут в трутневые ячейки. Если самка помещает «пустые» яйца по рабочим сотам, то это ведёт к серьёзным последствиям для семейства.

Почему в семенном мешке королевы нет спермы

Одна из причин расклада в рабочие ячейки – это недостаток в приёмнике спермы. Распространённый фактор развития явления – негативное действие на пчеломатку окружающей обстановки. Примеры:

1. Нелётная погода, холода, ветер за пределами улья, массовый мор самцов. В таких условиях брачный период заканчивается для королев неудачно – оплодотворение не происходит, поэтому спермы нет.
2. Истощение запасов в семенном мешке. Это явление настигает матку через 2–4 года жизни, ведёт к откладыванию только неоплодотворённых клеток самкой.
3. Дефицит корма, нарушение температурно-влажностного режима в улье и проблемы с дыханием, выделением. Это факторы, из-за которых сперма «умирает», то есть перестаёт быть способной к оплодотворению.

Молодая пчеломатка после выхода из куколки отправляется в полёт для спаривания с самцами. Это заканчивается запасом семенной жидкости в мешке на теле. По перечисленным ранее причинам иногда процесс даёт сбой (сперма не запасается), поэтому яйцеклетки не соединяются со сперматозоидами.

Как вылечить партеногенез у пчел

Нельзя считать партеногенез пчел болезнью. Это естественный процесс, в основе которого лежит половое размножение без участия мужских клеток. Если всё в норме, то королева просто вкладывает «пустые» яйца в трутневые ячейки, не применяя сперму из приёмника. Если кладка выполняется в рабочие соты, то требуется заменить самку плодной пчеломаткой.

Труженицы нормальной семьи занимаются сбором нектара из-за того, что половые органы не получают развития. Трудовые самки не размножаются. Однако иногда случается, что трудовые пчелы начинают распространять в доме расплод (иногда по несколько яиц в каждую ячейку), из которого рождаются самцы. Это опасно для семейства, особи не пускают в улей и убивают плодных маток.

Способ возвращения пчелосемьи к нормальной жизни избавление от трутовок, которое остановит однополое размножение. Для этого потребуется на улице в солнечную погоду вечером вытряхнуть представителей пчелосемьи из улья. Позже труженицы вернутся в дома, но трутовок не пустят, из-за чего они погибнут на холоде и без корма.

Партеногенез – это не болезнь пчелиных семейств, а способ размножения. Пчелы пользуется этим для контроля особей разных полов или восстановления численности семьи. От пасечника требуется следить за процессом, чтобы в улье не рождалось слишком много трутней.

Размножение пчёл путём партеногенеза

Приступая к обустройству пасеки на участке, каждый фермер должен обязательно изучить весь жизненный цикл пчёл. Благодаря этому можно добиться высокой продуктивности насекомых, а также создать для них наиболее оптимальные условия в том либо ином жизненном цикле. Одним из наиболее важных процессов среди них считается размножение. В статье будут рассмотрены главные особенности и тонкости такой формы этого процесса, как партеногенез.

Партеногенез у пчёл — какое это размножение?

Науке известно несколько способов размножения организмов. Получение новой особи может происходить во время скрещивания яйцеклетки женского организма и сперматозоида мужского, либо в формировании нового организма берут участие исключительно женская особь и её яйцеклетки. Такой процесс известен под названием партеногенез и может быть присущ птицам, насекомым и микроорганизмам. Он представляет собой одну из форм полового размножения, отличаясь от почкования дрожжей и прочих способов бесполого.

У пчёл процесс предусматривает формирование особи из достаточно узкого набора генов. Это позволяет получить специфический генотип из всего небольшого объёма генетических материалов. Но несмотря на это, каждая особь получает уникальные признаки. Зачастую пчеломатка откладывает зрелые яйца в соты, которые по мере кладки оплодотворяются из её семяприёмника. В нём находится генетический материал самца после спаривания, который сохраняется здесь определённое время. Партеногенез возникает в том случае, если в семье недостаточно самцов для оплодотворения маток либо как следствие её старения. Партеногенез у пчел.

Партеногенез имеет некоторые преимущества перед размножением с участием обоих полов:

• это явление является уникальным способом сохранения популяции насекомых, так как помогает мгновенно восполнить потери семейства вследствие какого-либо происшествия;
• помогает избежать гомозиготности генетического аппарата насекомых, что часто наблюдается при половом скрещивании;
• даёт возможность обезопасить популяцию от разнообразных генетических патологий.

В результате партеногенеза появляются самцы-оплодотворители (трутни), поэтому часто процесс носит название аренотокия. Однако при сочетании определённых факторов из неоплодотворённых яиц могут возникать и особи женского пола со всеми присущими половыми признаками. В этом случае говорят о так называемой телитокии.

Три разновидности особей

Благополучное существование и развитие пчёл обусловлено созданием насекомыми небольшой группы. В каждой из них любая особь носит индивидуальное предназначение и выполняет особую роль. Это предусматривает их градацию на определённые группы: матки, трутни и рабочие особи. Только так насекомые смогут не только выжить, но и удвоить своё количество, а также достигнуть повышенной продуктивности, необходимой человеку в его хозяйственной деятельности.

Матка

Матка является главной особью в любом улье: от её продуктивности зависит жизнеспособность и эффективность семьи. Чем быстрее она перерабатывает корм, тем интенсивнее происходит кладка яиц, что и влияет на активность улья. Каждая пчелосемья содержит в себе не более 1 зрелой и продуктивной пчеломатки. Остальные либо погибают вследствие конкуренции, либо по мере взросления покидают улей, создавая новую семью.

Продолжительность жизни матки составляет не более 5 лет, при этом особая продуктивность наблюдается в течение 2 лет со дня взросления. После этого её активность снижается в разы, что вызывает мгновенное пополнение семьи трутнями. По этим причинам в процессе интенсивного пчеловодства каждые 2 года проводят замену пчеломатки.

Трутень

Несмотря на свою важность в улье, трутней относят к временным обитателям семейства. Их главная задача — оплодотворять молодых маток, что обеспечивает рост и продуктивность семьи. Они не имеют жала и прочих органов защиты. Держат их в ульях на протяжении всего периода медосбора, после чего рабочие пчёлы их выгоняют либо умерщвляют.

Но зачастую трутни погибают естественным путём, примерно через 2–3 недели после спаривания. Кроме того, трутни являются индикатором продуктивности семьи: их отсутствие на период зимовки говорит о сильной матке, в то время как появление свидетельствует о её старении.

Рабочие пчёлы

Рабочие особи представляют собой женских насекомых с неразвитыми половыми органами. Они составляют основную массу, поэтому их количество в одной семье может доходить до нескольких тысяч. Такие особи занимаются сбором нектара и производством мёда, уходом за молодыми личинками и маткой.

Кроме того, побочным продуктом их развития также служит накопление пыльцы, прополиса, воска и прочих важных в пчеловодстве продуктов. Длительность их жизни часто не превышает 6–9 месяцев, поэтому пополнение их количества и является главным условием здоровой и продуктивной пчеломатки.

Телитокия и её результат

Как упоминалось выше, результатом партеногенеза может быть не только появление трутней. Часто во время формирования личинки происходит удваивание набора хромосом, благодаря чему особь приобретает признаки самки. Однако такое насекомое часто имеет некоторые особенности, отличающие его от сородичей.

Внешние отличия

Полученные вследствие телитокии пчёлы будут иметь следующие отличия:

• особь приобретёт признаки матки либо отдалённо будет напоминать рабочую особь;
• достаточно крупные размеры;
• брюшко отличается конусообразной формой и глянцевым отблеском;
• строение пыльцевых щёточек и прочих придатков ротового аппарата будут иметь нехарактерную форму и размеры;
• вследствие оплодотворения насекомые дадут тройной набор хромосом.

Недостатки

Рождённая вследствие телитокии матка будет иметь полноценные женские признаки, поэтому по мере взросления она станет абсолютно пригодна для пополнения семейства. Однако часто в этом заключается и главный её недостаток. Она будет давать слабых личинок, со всевозможными патологиями и низкой выживаемостью. Постепенно это приведёт к вырождению всей популяции и стремительной гибели семейства.

Особенности поиска трутовок

Определить трутневую пчеломатку достаточно тяжело, однако от этого зависит будущее всего семейства. Следовательно, если продуктивность улья резко падает, нужно в первую очередь заподозрить в этом трутовок и бросить все силы на борьбу с ними. Для этого в первую очередь следует произвести осмотр состояния пчелиного домика изнутри. В первую очередь, осмотру следует подвергнуть плодовые соты: здоровые и молодые матки откладывают яйца равномерно, по всему периметру ячеек.

В свою очередь трутовки откладывают их группами либо с многочисленными пропусками по всей территории сот. Также следует тщательно осмотреть и сами ячейки: трутневая матка откладывает в каждую из них по 2 и более яиц, в то время как продуктивная кладёт в одну ячейку не более одного. С этим связывают также и низкую продуктивность трутовок, так как развитие в одной ячейке 2 личинок практически всегда приводит к гибели обоих. Однако поиск трутовок часто не даёт положительного результата: они теряются на фоне рабочих пчёл, поэтому отделить такое насекомое от роя практически не возможно. При этом, даже в случае успеха, ловля и уничтожение трутовки не даёт необходимых результатов. Даже при подселении сильной и половозрелой матки рой в большинстве случаев не воспринимает новую королеву.

Партеногенез у разных видов

Все представители культурных разновидностей пчёл относят к так называемому роду Apis. Несмотря на общие морфологические и метаболические особенности, каждый из них отличается собственными тонкостями прохождения партеногенеза и его активностью. Самый известный и распространённый подвид насекомого Mellifera являет собой одного из наиболее ярких представителей однополого размножения. Это насекомое достаточно часто формирует гаплоидный набор хромосом, что и обеспечивает появление трутней. В таком случае особь приобретает 32 хромосомы.

Этой особенностью отличается большинство представителей рода Apis, однако некоторые виды имеют несколько другой генетический аппарат. Например, пчёлы Dorsata, а также Florea отличаются набором из 8 хромосом. Это даёт возможность получить диплоидную особь, генетический аппарат которой будет состоять из 16 хромосом. Это способствует развитию телитокии, однако далеко не каждая особь из этих видов способна к процессу. Соответственно, трутовки рождаются только при определённых факторах. Под партеногенезом у пчёл понимают специфическую систему размножения, которая не предусматривает вовлечение в процесс мужских клеток. Это достаточно распространённое явление у этих групп насекомых, однако оно не является естественной нормой. Партеногенез — ответная реакция на гибель трутней либо на всевозможные проблемы с оплодотворением маток. Со временем он приводит к вырождению семьи, грозя для неё медленной гибелью.

Партеногенез. Справка

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.

Полный естественный партеногенез встречается у беспозвоночных животных всех типов, но чаще всего – у членистоногих. Партеногенез открыт и у позвоночных – рыб, земноводных, особенно часто встречается у пресмыкающихся (этим способом размножаются не менее 20 рас и видов ящериц). У птиц большая склонность к партеногенезу, усиленная искусственным отбором до способности давать половозрелых особей (всегда самцов), обнаружена у некоторых пород индеек. У млекопитающих известны только случаи зачаточного партеногенеза; единичные случаи полного развития наблюдались у кролика при искусственном партеногенезе.

В последние годы описаны несколько поразительных случаев партеногенеза у акул, у которых до этого партеногенеза никогда не наблюдали. В 2001 году в зоопарке Henry Doorly в штате Небраска (США) малоголовая рыба-молот произвела на свет детеныша после длительного пребывания в резервуаре с водой, где не было самцов. Это «непорочное зачатие» поначалу поставило ученых в тупик. В числе прочих рассматривался вариант с длительным сохранением спермы от давнего полового контакта – такое явление «ложного партеногенеза» порой наблюдается в природе.

Ученым помог несчастный случай: выросший детеныш погиб от укола ската. Результат ДНК-анализа однозначно показал, что в клетках детеныша не было никакого генетического материала, кроме материнского. Похожий случай произошел в 2002 году в океанариуме города Детройт (США), а затем в Венгрии.

В 2006 году в лондонском зоопарке партеногенетический детеныш вылупился из яйца самки комодского варана.

Различают облигатный партеногенез, при котором яйца способны только к партеногенетическому развитию, и факультативный партеногенез, при котором яйца могут развиваться и посредством партеногенеза, и в результате оплодотворения (у многих перепончатокрылых насекомых, например у пчёл, из неоплодотворённых яиц развиваются самцы (трутни), из оплодотворённых – женские особи (матки и рабочие пчёлы).

Многие виды животных, не имеющие самцов, способны к длительному размножению путём партеногенеза – так называемый константный партеногенез. У некоторых видов наряду с партеногенетической женской расой существует обоеполая раса (исходный вид), занимающая иногда другой ареал – так называемый географический партеногенез (бабочки чехлоноски, многие жуки, многоножки, моллюски, коловратки, дафнии, из позвоночных – ящерицы и др.).

Партеногенез делят также на генеративный, или гаплоидный, и соматический (он может быть диплоидным и полиплоидным). При генеративном партеногенезе в делящихся клетках тела наблюдается гаплоидное число хромосом (n); этот случай относительно редок (гаплоидные самцы – трутни пчёл). При соматическом партеногенезе в делящихся клетках тела наблюдается исходное диплоидное (2n) или полиплоидное (Зn, 4n, 5n, редко даже 6n и 8n) число хромосом.

Искусственный партеногенез у животных был впервые получен русским зоологом Александром Тихомировым. Он показал (1886), что неоплодотворённые яйца тутового шелкопряда можно побудить к развитию растворами сильных кислот, трением и др. физико-химическими раздражителями. В дальнейшем искусственный партеногенез был получен Жаком Лёбом и др. учёными у многих животных, главным образом у морских беспозвоночных (морские ежи и звёзды, черви, моллюски), а также у некоторых земноводных (лягушка) и даже млекопитающих (кролик).

Искусственный партеногенез вызывают действием на яйца гипертонических или гипотонических растворов (так называемый осмотический партеногенез), уколом яйца иглой, смоченной гемолимфой (так называемый травматический партеногенез), резким охлаждением и особенно нагревом (температурный партеногенез), а также действием кислот, щелочей и т.п.

С помощью искусственного партеногенеза обычно удаётся получать лишь начальные стадии развития организма; полный партеногенез достигается редко, хотя известны случаи полного партеногенеза даже у позвоночных животных (лягушка, кролик).

В 2003 году ученым из Института развития клеточной технологии (штат Массачусетс, США) удалось получить полноценные эмбрионы из неоплодотворенных яйцеклеток у 4 из 28 испытуемых макак. Это произошло благодаря особому химическому препарату, стимулирующему деление яйцеклетки.

Добиться первого партеногенетического рождения млекопитающих удалось в 2004 году ученым из Токийского сельскохозяйственного университета. Японцы применили разработанную ими технологию гаплоидизации, то есть искусственного превращения соматических клеток самки мыши в гаплоидные (подобные то ли мужским, то ли женским гаметам) клетки. Затем в лабораторных условиях удалось добиться слияния этих клеток, «обманув» при помощи особых технологий геномный импринтинг. И, наконец, уже в материнском организме, из клетки начал развиваться зародыш.

Партеногенез у растений

Партеногенез, распространённый среди семенных и споровых растений, относится обычно к константному типу; факультативный партеногенез обнаружен в единичных случаях (у некоторых видов ястребинки и у василистника).

Как правило, пол партеногенетически размножающихся растений – женский: у двудомных растений партеногенез связан с отсутствием или крайней редкостью мужских растений, у однодомных – с дегенерацией мужских цветков, отсутствием или абортивностью пыльцы.

Искусственный партеногенез у растений получен у некоторых водорослей и грибов действием гипертонических растворов, а также при кратковременном нагревании женских половых клеток. Австрийский учёный Эрик Чермак получил (1935 – 1948) искусственный партеногенез у цветковых растений (хлебные злаки, бобовые и многие др.), вызывая его раздражением рыльца убитой или чужеродной пыльцой или порошкообразными веществами (тальк, мука, мел и пр.). Советский учёный Евгений Вермель получил (1972) диплоидный партеногенез у смородины, томатов и огурцов действием диметилсульфоксида.

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

Источники:

http://www.bio-faq.ru/zzz/zzz017.html
http://mirpchely.ru/pchelovodstvo/pchely/partenogenez
http://fermer.blog/bok/pchelovodstvo/7736-partenogenez-u-pchel.html
http://ria.ru/20090828/182767037.html