бесполые насекомые какие есть

Самцы не нужны: как и какие животные размножаются без участия сперматозоидов

Некоторые животные могут производить потомство без спаривания с помощью партеногенеза. Как это у них получается? Возможен ли такой вариант размножения у человека? Рассказываем главное о необычном явлении природы.

Читайте «Хайтек» в

Что такое партеногенез?

Процесс, называемый партеногенезом, позволяет различным существам — от медоносных пчел до гремучих змей — размножатся без участия самца. Это форма полового размножения, при котором развитие организма происходит из женской половой клетки (яйцеклетки) без оплодотворения ее мужской (сперматозоид).

Один из самых обсуждаемых случаев партеногенеза произошел с акулой-зеброй Леони, живущей вместе с другими акулами-самками в Австралийском аквариуме Reef HQ. В конце января 2017 года ученые опубликовали статью о ней. Хотя она не пересекалась с самцом акулы уже три года, эта пойманная в неволе особь отложила яйца, из которых вылупились три жизнеспособных детеныша.

Несколькими годами ранее в зоопарке Луисвилля самка сетчатого питона по имени Тельма, которая никогда даже не видела питона-самца, отложила шесть яиц. Из них появились здоровые молодые змеи. Исследование ее ДНК, опубликованное в Биологическом журнале Линнеевского общества, показало, что Тельма является единственным родителем всех змеенышей.

А в 2006 году в Англии самка комодского варана по имени Флора совершила аналогичный подвиг, озадачив хранителей зоопарка Честера.

Как это работает?

Сам по себе партеногенез — это однополое, или «девственное» размножение — одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослом организме без оплодотворения. Хотя партеногенетическое размножение не сопровождается слиянием мужских и женских гамет, партеногенез всё же считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки. Считается, что партеногенез возник в процессе эволюции раздельнополых форм.

Половое размножение происходит при участии двух компонентов: яйцеклетке и сперматозоида. Каждый предоставляет половину генетической информации, необходимой для создания живого организма. Но при партеногенезе организм находит уникальный способ восполнения генов, обычно обеспечиваемых сперматозоидом.

Яичники производят яйцеклетки посредством сложного процесса — мейоза. Во время него клетки реплицируются, реорганизуются и разделяются. Такие яйцеклетки содержат только половину материнских хромосом с одной копией каждой хромосомы. Они называются гаплоидными клетками (те, что содержат две хромосомные копии, называются диплоидными).

В процессе мейоза появляются побочные продукты: более мелкие клетки — полярные тельца.

Для большинства организмов, которые размножаются первым способом, посредством автомиксиса, потомство обычно получает две Х-хромосомы от своей матери. Две Х-хромосомы, основная генетическая кладовая, сцепленная с полом, дают потомство только женского пола.

Но в редких случаях такие животные, как тля, могут производить плодовитое потомство мужского пола, которое генетически идентично своей матери, за исключением отсутствия второй Х-хромосомы. Эти самцы обычно плодовиты, но поскольку они способны производить только сперму, содержащую Х-хромосомы, все их потомство будет самками.

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

Кстати, партеногенез бывает естественный — нормальный способ размножения некоторых организмов в природе и искусственный, вызываемый экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворенную яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.

Вообще 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 пчел). При соматическом партеногенезе в делящихся клетках тела наблюдается исходное диплоидное (2n) или полиплоидное (Зn, 4n, 5n, редко даже 6n и 8n) число хромосом.

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.

За миллионы лет животные воспроизводились посредством партеногенеза, который впервые появился у некоторых из самых маленьких и простых организмов. Ученые считают, что для более продвинутых животных, таких как позвоночные, способность к бесполому размножению стала последней попыткой для видов, находящихся в неблагоприятных условиях. Это может объяснить, почему партеногенез возможен у стольких видов пустынных и островных видов.

Большинство животных, размножающихся посредством партеногенеза, — это мелкие беспозвоночные, такие как пчелы, осы, муравьи и тли, которые могут чередоваться между половым и бесполым размножением. Партеногенез наблюдается у более чем 80 видов позвоночных, около половины из которых — рыбы или ящерицы. Редко когда сложные позвоночные, такие как акулы, змеи и крупные ящерицы, полагаются на бесполое размножение, поэтому Леони и другие поначалу ставили ученых в тупик.

Различают облигатный партеногенез, при котором яйца способны только к партеногенетическому развитию, и факультативный, при котором яйца могут развиваться и посредством партеногенеза, и в результате оплодотворения (у многих перепончатокрылых насекомых, например у пчел, из неоплодотворенных яиц развиваются самцы (трутни), из оплодотворенных — женские особи (матки и рабочие пчелы).

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

А бывает искусственный партеногенез?

Искусственный партеногенез у животных впервые получен русским зоологом Александром Тихомировым. В 1886 году ему удалось показать, что неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда можно побудить к развитию растворами сильных кислот, трением и другими раздражителями. В дальнейшем искусственный партеногенез был получен Жаком Лёбом и другими учеными у многих животных, главным образом у морских беспозвоночных, а также у некоторых земноводных (лягушка) и даже млекопитающих (кролик).

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

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

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. Биологи 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.

Может ли человек размножаться партеногензом?

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.

В рассуждениях о партеногенезе неизбежно всплывает тема одного из главных догматов христианства — непорочного зачатия Девы Марии. Не хранят ли евангельские предания свидетельство о партеногенетическом рождении человека? Противники этой версии указывают на то, что, будь это так, младенец Иисус должен был бы родиться девочкой — разумеется, из-за отсутствия в яйцеклетке Y-хромосом.

К сожалению, на пути партеногенеза человека воздвигнут мощный заслон природой.

Известно, что никакие млекопитающие не воспроизводятся таким образом, потому что, в отличие от более простых организмов, млекопитающие полагаются на процесс, называемый геномным импринтингом.

Дело в том, что для развивающегося зародыша млекопитающего, образно говоря, не безразлично, от кого достался тот или иной ген — от мамы или от папы. Ген, отвечающий за развитие какого-нибудь жизненного важного органа, просто не будет работать, проявлять себя, если он имеет неправильный половой маркер. Если у потомства был бы только один родитель, некоторые гены не смогли бы активироваться вообще, что сделало потомство нежизнеспособным. Именно поэтому, даже если заставить яйцеклетку млекопитающего делиться, скажем, с помощью неких внешних раздражителей, нет никаких шансов на то, что в результате на свет появится жизнеспособный организм. Геномный импринтинг заблокирует развитие зародыша на ранних стадиях. Если, конечно, в дело не вмешается генная инженерия.

Стратегия одиночного выживания

В некоторых очень редких случаях виды животных размножаются исключительно путем партеногенеза. Одним из таких видов является ящерица Aspidoscelis uniparens, все ее особи женского пола.

У некоторых насекомых, саламандр и плоских червей, как ни странно, наличие спермы запускает партеногенез. Сперматозоиды запускают процесс, проникая в яйцеклетку, но позже дегенерируют, оставляя только материнские хромосомы. В этом случае сперма только запускает развитие яйцеклетки — она ​​не вносит никакого генетического вклада.

Способность к бесполому размножению позволяет животным передавать свои гены, не тратя энергию на поиск партнера, и, таким образом, может помочь поддерживать вид в сложных условиях. Например, если варан прибывает на необитаемый остров, она одна может создать популяцию посредством партеногенеза.

Однако, поскольку каждый человек будет генетически идентичным, матери комодских варанов и их дочери будут более уязвимы к болезням и изменениям окружающей среды, чем генетически измененная группа. Например, в некоторых районах Нью-Мексико некоторые популяции самок ящериц имеют почти идентичный генетический профиль.

Источник

20 очаровательных бесполых животных и их характеристики

Содержание:

Переиздание бесполые животные для воспроизводства которых требуется только один родитель, и в результате потомство генетически идентично своим родителям, поскольку не происходит слияния гамет. То есть они клоны.

Вот список из 20 животных, которые размножаются бесполым путем:

Топ-20 самых впечатляющих бесполых животных

1- Мраморный краб

Эти виды ракообразных, похожие на клыкастых креветок, представляют собой бесполую форму раков, обитающих во Флориде и на юге Джорджии.

Мраморные крабы осуществляют бесполое размножение посредством апомиксиса, процесса, обычно предназначенного для растений, в котором организм может произвести зародыш без оплодотворения.

2- Хлыстохвостая ящерица

Хотя это не является строго необходимым для воспроизводства, было показано, что этот симулированный пол увеличивает плодовитость ящериц, в частности, воздействуя на совокупление и производя больше яиц, чем те, которые этого не делают.

Ящерица, имитирующая женскую роль, будет производить яйца большего размера, чем та, которая действует, принимая мужскую роль.

Несмотря на отсутствие внешнего оплодотворения, потомки ящерицы на самом деле не являются идеальными клонами друг друга. Скорее, недавние исследования показали, что хлыстохвостая ящерица Нью-Мексико производит в два раза больше хромосом, чем другие виды ящериц.

3- Комодо Драгонас

Varanus komodoendis. Этот вид ящериц, самый большой в мире, может вырасти до чуть более 3 метров, и недавно было показано, что самки могут воспроизводить потомство, не будучи оплодотворенными самцом.

Это явление было обнаружено у двух стрекоз в неволе в двух лондонских зоопарках, которые оплодотворяли себя как отец и мать для своих детенышей.

Из яиц этого типа самооплодотворения появляются только яйца с мужскими генами. Это открытие имеет большое значение, так как драконы Комодо находятся под угрозой исчезновения, а на всей планете осталось всего около 4000 особей.

Затем можно определить, что посредством партеногенеза драконы Комодо могут сохранять свой вид, создавая активную популяцию, в которой они могут воспроизводиться половым путем и сохранять пряность.

4- Акулы в неволе

Акулы, обитающие в неволе, хотя и редко, размножаются бесполым путем. Самки-молоты, отловленные в качестве детенышей и держащиеся подальше от самцов во Флориде, США, были первыми, кто размножался бесполым путем.

Бесполое размножение, которое происходит у акул-молотов, также известно как партеногенез. Это относится к способности самки создавать и поддерживать детенышей акулы без самца акулы и никогда не спариваясь.

Это наблюдается только в случаях содержания акул в неволе, но может происходить и в дикой природе, где наблюдается острая нехватка акул-самцов. Хотя это явление встречается крайне редко, у нескольких акул наблюдалось бесполое размножение.

После обнаружения детеныша акулы было проведено обширное тестирование (включая проверку отцовства). Было подтверждено, что некоторые самки никогда не контактировали с какой-либо другой акулой, и была исключена возможность сохранения спермы от предыдущих встреч.

5- Гидра

Гидра имеет трубчатое тело, «голову» на дистальном конце и «ступню» на проксимальном конце. Они используют эту ногу, чтобы приставать к камням или нижней стороне растений.

У них есть кольцо из щупалец, чтобы собирать пищу вокруг головы. У гидры есть только эктодерма и энтодерма (без мезодермы). Гидры обычно размножаются бесполым путем. Бесполое размножение гидры обычно происходит в среде с избытком пищи.

Впоследствии происходит отряд Новой Гидры. Это последний этап цикла бесполого размножения гидры, на этом этапе новая гидра отделяется от матери, создавая совершенно новую гидру, размер этой новой гидры обычно составляет 3/5 размера новой гидры.

6- Осы

Бесполое размножение ос затруднено. Когда определенные виды заражаются бактериями Вольбахия, хромосомы в яйцах осы изменяются. В результате яйца не делятся, и вместо создания единственного потомства материнские осы создают самих себя самок.

Хотя это звучит как изящный способ выживания, осы только выигрывают время. В конечном итоге бактерии создают только инфицированных женских клонов. В Вольбахия Это бактерия, которая живет в яичниках и семенниках многих видов членистоногих, нанося ущерб сексуальной жизни и гендерным пропорциям.

У ос Вольбахия он полностью уничтожил самцов, в результате чего яйцеклетка превратилась в самку.

У ос инфекция кажется врожденной; В лаборатории бактерии не могли передаваться между осами. Это заставило исследователей предположить, что оса и ее паразит могут быть видами в ко-видообразовании, событии, которое происходит, когда симбиотические отношения между двумя организмами приводят к изменению и создают новый вид в процессе.

Когда род осы разделялся на два вида, появлялась новая линия Вольбахия он развивается у каждого изолированного вида ос.

7- Морская звезда

Морские звезды могут размножаться половым и бесполым путем. При половом размножении оплодотворение происходит в воде, при этом самцы и самки выделяют в окружающую среду сперму и яйцеклетки. Оплодотворенные эмбрионы, которые являются свободно плавающими животными, становятся частью зоопланктона у большинства видов.

В конце концов личинки претерпевают метаморфоз, оседают на дно и вырастают во взрослых особей. Некоторые виды закрывают свои яйца, просто сидя на них или используя специальные корзины.

Бесполое размножение происходит путем фрагментации, часть руки и часть центрального диска отделяются от «родительского» и становятся самостоятельной морской звездой.

В прошлом многие морские звезды были истреблены путем разрезания их на части, но морские звезды смогли регенерировать и стать еще более морскими звездами.

8- Слепая черепица

В Рамфотифлопс браминус Это очень распространенный, но редко встречающийся вид, который большую часть времени роется в земле и подстилке.

Их можно найти при копании в земле, переворачивании бревен или камней или после сильного ливня, когда они выталкиваются на поверхность земли. Это одна из самых маленьких змей в мире, редко превышающая 20 см в длину.

Тело от темно-коричневого до черного на всем протяжении. Голова практически незаметна для тела, а крошечные глазки выглядят как черные точки. Однако практически слепая эта змея может различать свет и тьму. Хвост короткий и тупой с коротким острым шипом.

Согласно Виртуальной энциклопедии испанских позвоночных и согласно Дасу и Ота (1998), Пеллегрино и др. (2003) или Ариас (2012):

«Развитие партеногенеза у этой и других рептилий, по-видимому, происходит от скрещивания между особями хорошо дифференцированных видов таким образом, что часть диплоидных гибридных самок, полученных таким образом, теряет способность уменьшать количество хромосом ооцита во время мейоз. Когда диплоидные яйцеклетки оплодотворяются гаплоидной спермой, они, наконец, производят триплоидных самок, способных к размножению без потребности в самцах, но генерирующих только свои собственные клоны ».

9- Морские анемоны

В зависимости от вида актинии размножаются половым или бесполым путем. Во время полового размножения яйца и сперма выделяются через рот.

Бесполое размножение происходит посредством продольного деления, бинарного деления или разрыва педали. Морские анемоны не имеют личиночной формы, но вместо этого развивают яйцеклетку, которая после оплодотворения превращается сначала в планулу, а затем в малоподвижный полип.

У морских анемонов, которые размножаются половым путем, некоторые виды имеют отдельные полы, в то время как другие являются протандрическими гермафродитами, то есть самцами, которые позже превращаются в самок.

Морские анемоны, которые размножаются бесполым путем посредством продольного или бинарного деления, делятся пополам по своей длине, образуя две полностью сформировавшиеся особи.

Когда морские анемоны размножаются через разрыв педали, части их педального диска отламываются, оседают и превращаются в новых анемонов. Поскольку морские анемоны в основном ведут оседлый образ жизни, родители и потомство растут близко друг к другу, образуя колонии, которые иногда живут и растут десятилетиями.

10- Морские ежи

11- Морские огурцы

В Stichopus chloronotus это вид, способный к размножению половым и бесполым путем. Кроме того, семь других видов Аспидохиротида они способны на эту необычную репродуктивную стратегию.

Бесполое размножение у этих видов осуществляется путем поперечного деления. У большинства видов морских огурцов, способных к бесполому размножению, используется метод, при котором передний и задний конец организма вращаются в противоположных направлениях.

Через некоторое время два конца медленно перемещаются в разных направлениях, в конечном итоге заставляя стенку тела разрушаться и разделять организм на двух отдельных особей.

Тем не менее Stichopus chloronotus для расщепления используется другой метод поперечного деления. В частности, тело начинается с создания сужения в центре вашего тела. В то время как задняя часть тела остается стабильной, передний конец начинает двигаться вперед.

Это приводит к более сильному сужению в центре тела. По мере того как передний конец отодвигается от задней части, сужение в центре или в месте деления начинает превращаться в жидкое вещество. После этого две половинки легко отделяются.

Согласно исследованию, весь этот процесс занимает всего несколько минут. После деления на заживление ткани в месте деления уходит около суток.

Стена тела Stichopus chloronotus Его часто называют «захватывающая соединительная ткань», он очень тонкий и жидкий. Считается, что эта ткань является причиной того, что морские огурцы могут легче подвергаться поперечному делению, чем другие виды, способные на это явление.

Кроме того, считается, что эта ткань также способствует быстрому восстановлению Stichopus chloronotus после того, как произошло деление. Поперечное деление обычно происходит в июне в Индо-Тихоокеанском регионе, а также считается, что оно происходит преимущественно ночью.

12- Морская лилия

Crinoidea, тип Echinodermata. Эти животные размножаются половым и бесполым путем, как и все иглокожие.

Бесполое размножение морских лилий обычно включает разделение тела на две или более части (фрагментацию) и восстановление недостающих частей тела. Для успешной фрагментации и регенерации требуется, чтобы стенка тела могла быть разорвана, и способность заделывать полученные раны.

Для успешной регенерации необходимо, чтобы определенные части тела присутствовали в недостающих частях.

13- Морские губки

По данным Университета Висконсина в Ла-Кроссе, губки могут размножаться бесполым путем за счет внешних (или внутренних) зачатков и регенерации сломанных кусочков, которые сами по себе становятся губками для всего тела.

Губки также могут размножаться половым путем. Метод внешнего бутонирования при бесполом размножении включает незрелую молодую губку, которая формируется у внешнего основания губки. Эти бутоны могут полностью отделиться и стать отдельной губкой, или они могут оставаться рядом с вашей губкой, образуя колонию губок.

Их можно выпустить, когда родительская губка умирает, обычно из-за плохих условий, включая сезонные холода. Затем геммулы могут существовать в защитной упаковке до тех пор, пока условия не улучшатся, после чего они укореняются и созревают в губки.

Наконец, поскольку губки обладают регенерирующими способностями, частицы, которые отделяются от сформировавшейся взрослой губки, в конечном итоге могут стать живой губкой. Губка, из которой была сломана частица, регенерирует вашу ткань, чтобы заменить потерянный кусок, который теперь превращается в новую губку.

14- Амебы

По словам Дженнифер Уэлш из Live Science, амебы размножаются бесполым путем посредством процесса, называемого бинарным делением.

Это относится к действию, при котором ядро ​​клетки стимулируется делиться на равную и точную копию самого себя в пределах одних и тех же клеточных стенок, после чего два ядра разделяются на свои собственные индивидуальные клетки, в результате чего образуются две Суверенные, но генетически идентичные амебы.

15- Гольц, песочный доллар или морской бисквит

Leodia sexiesperforata. Песочные доллары размножаются половым и бесполым путями. Самки песчаных долларов распределяют яйца в океанской воде, а самцы плавают поблизости.

Самец песчаного доллара выбрасывает сперму на яйцеклетки, чтобы оплодотворить их. Оплодотворенные яйца всплывают в море, вылупляются личинки и в конечном итоге оседают на дно моря, где продолжают свой жизненный цикл.

Самцы и самки песочного ежа идентичны, без различимых отметок, позволяющих определить их пол. Исследователи из Национальной медицинской библиотеки США сообщают, что личинки песочного доллара Дендрастер эксцентричный они клонируются, когда вокруг хищники.

Это означает, что личинки песочного доллара обладают способностью к бесполому размножению, когда им угрожают, в попытке защитить и размножить свой вид. Клонированные личинки намного меньше по размеру, чем их оригинальные собратья, что затрудняет их обнаружение хищниками.

Для клонирования личинок условия окружающей среды должны быть благоприятными для роста и размножения.

16- Планарии

Несмотря на сходство полового размножения планарий с половым размножением других животных, планарии способны к бесполому размножению путем бинарного деления. Этот механизм использует исключительную способность планарий регенерировать утраченные части своего тела.

Этот процесс размножения посредством деления всего тела может происходить в результате травмы или инициироваться самим планарием как нормальный процесс, называемый поперечным делением. Когда планария начинает процесс, ее тело по широте делится между головной и хвостовой частями.

17- Парамеций

Парамеций размножается половым и бесполым путем. Бесполое размножение происходит методом бинарного деления: сначала микроядро делится на 2 ядра путем митоза. Макронуклеус делится на 2 митоза.

Глотка также делится на 2 части. Цитоплазма также делится на 2 части. Затем выполняется поперечная перетяжка с двух сторон. Формируются новые сократительные вакуоли. Перетяжка встречается в центре, и две дочери парамеций размножились.

18- Водяные блохи

Дафния пулекс. Водяные блохи размножаются бесполым и половым путем и имеют циклический партеногенетический жизненный цикл, демонстрируя гетерогенное размножение. При бесполом размножении самки производят диплоидные яйца, которые развиваются в точных клонов.

Во время цикла бесполого размножения производятся только самки. Однако в неблагоприятных условиях (низкая доступность пищи, экстремальные температуры, высокая плотность населения) этот вид размножается половым путем.

Во время полового размножения самцы цепляются за самок с помощью своих специализированных вторых антенн.

19- Скорпионы

20- Саламандры

Установлено, что некоторые саламандры этого рода Амбистома они размножаются бесполым путем с помощью процесса, называемого гиногенезом. Гиногенез происходит, когда сперма диплоидного самца стимулирует развитие триплоидной женской яйцеклетки, но никогда не включает новую зиготу.

Источник