Un dragon de apa asiatic a eclozat dintr-un ou la Gradina Zoologica Nationala Smithsonian, iar detinatorii ei au fost socati. De ce? Mama ei nu fusese niciodata cu un dragon de apa masculin.

Prin teste genetice, oamenii de stiinta de la gradina zoologica au descoperit ca femela proaspat eclozata, nascuta pe 24 august 2016, a fost produsa printr-un mod de reproducere numit partenogeneza.

Partenogeneza este un cuvant grecesc care inseamna „creatie virgina”, dar se refera in mod specific la reproducerea asexuata feminina. In timp ce multi oameni pot presupune ca acest comportament este domeniul stiintifico-fantastic sau al textelor religioase, partenogeneza este surprinzator de comuna in intregul arbore al vietii si se gaseste intr-o varietate de organisme, inclusiv plante, insecte, pesti, reptile si chiar pasari. Deoarece mamiferele, inclusiv fiintele umane, necesita anumite gene sa provina din spermatozoizi, mamiferele sunt incapabile de partenogeneza.

Crearea urmasilor fara sperma

Reproducerea sexuala implica o femela si un barbat, fiecare contribuind cu material genetic sub forma de oua sau spermatozoizi, pentru a crea un descendent unic. Marea majoritate a speciilor de animale se reproduc sexual, dar femelele unor specii sunt capabile sa produca oua care contin tot materialul genetic necesar reproducerii.

O vedere microscopica a unui purice de apa translucid arata patru oua rotunde in interior.

Femelele acestor specii, care includ unele viespi, crustacee si soparle, se reproduc numai prin partenogeneza si sunt numite partenogeni obligati.

Un numar mai mare de specii experimenteaza partenogeneza spontana, cel mai bine documentata la animalele tinute in gradina zoologica, cum ar fi dragonul de apa din Asia de la Gradina Zoologica Nationala sau un rechin cu varf negru la Acvariul din Virginia. Partenogenii spontani se reproduc de obicei sexual, dar pot avea cicluri ocazionale care produc oua pregatite pentru dezvoltare.

Oamenii de stiinta au aflat ca partenogeneza spontana poate fi o trasatura ereditara, ceea ce inseamna ca femeile care experimenteaza brusc partenogeneza ar putea avea mai multe sanse sa aiba fiice care pot face acelasi lucru.

Cum isi pot fertiliza femelele propriile oua?

Pentru ca partenogeneza sa aiba loc, un lant de evenimente celulare trebuie sa se desfasoare cu succes. In primul rand, femelele trebuie sa fie capabile sa creeze ovule (oogeneza) fara stimulare de la spermatozoizi sau imperechere. In al doilea rand, ouale produse de femele trebuie sa inceapa sa se dezvolte singure, formand un embrion in stadiu incipient. In cele din urma, ouale trebuie sa eclozeze cu succes.

Fiecare pas al acestui proces poate esua cu usurinta, in special pasul doi, care necesita ca cromozomii ADN din interiorul oului sa se dubleze, asigurand o completare completa de gene pentru descendentii in curs de dezvoltare. Alternativ, oul poate fi „fertilizat fals” de celulele ramase din procesul de producere a oualor cunoscut sub numele de corpuri polari. Indiferent de metoda care porneste dezvoltarea embrionului, va determina in cele din urma nivelul de similitudine genetica dintre mama si descendentii ei.

Evenimentele care declanseaza partenogeneza nu sunt pe deplin intelese, dar par sa includa schimbari de mediu. La speciile care sunt capabile atat de reproducere sexuala, cat si de partenogeneza, cum ar fi afidele, factorii de stres precum aglomeratia si pradarea pot determina femelele sa treaca de la partenogeneza la reproducerea sexuala, dar nu invers. In cel putin un tip de plancton de apa dulce, salinitatea ridicata pare sa provoace schimbarea.

Avantajele auto-reproductiei

Desi partenogeneza spontana pare a fi rara, ea ofera unele beneficii femeii care o poate realiza. In unele cazuri, poate permite femelelor sa-si genereze propriii parteneri de imperechere.

Sexul descendentilor partenogenetici este determinat prin aceeasi metoda, sexul este determinat in specia in sine. Pentru organismele in care sexul este determinat de cromozomi, cum ar fi cromozomii de sex feminin XX si de sex masculin XY la unele insecte, pesti si reptile, o femela partenogenetica poate produce descendenti numai cu cromozomii sexuali pe care ii are la indemana – ceea ce inseamna ca va produce intotdeauna descendenti feminini XX. . Dar pentru organismele in care femelele au cromozomi sexuali ZW (cum ar fi serpii si pasarile), toti descendentii vii produsi vor fi fie ZZ si, prin urmare, masculi, fie mult mai rar, WW si femele.

Intre 1997 si 1999, un sarpe cu jartiera in carouri tinut la Gradina Zoologica din Phoenix a dat nastere a doi pui masculi care au supravietuit pana la maturitate. Daca o femela s-a imperecheat cu fiul ei produs partenogenetic, ar constitui consangvinizare. In timp ce consangvinizarea poate duce la o serie de probleme genetice, dintr-o perspectiva evolutiva este mai bine decat sa nu aiba urmasi deloc. Capacitatea femelelor de a produce descendenti de sex masculin prin partenogeneza sugereaza, de asemenea, ca reproducerea asexuata in natura poate fi mai comuna decat au realizat vreodata oamenii de stiinta inainte.

Biologii au observat, pe perioade lungi de timp, ca speciile care sunt partenogeni obligatorii mor frecvent din cauza bolilor, parazitismului sau modificarilor habitatului. Consangvinizarea inerenta speciilor partenogenetice pare sa contribuie la scurtele lor cronologie evolutive.

Cercetarile actuale asupra partenogenezei incearca sa inteleaga de ce unele specii sunt capabile atat de sex, cat si de partenogeneza si daca reproducerea sexuala ocazionala ar putea fi suficienta pentru ca o specie sa supravietuiasca.