Недавно ученные из Института развития клеточной технологии (Массачусетс США) получили полноценные эмбрионы из неоплодотворенных яйцеклеток у 4 из 28 испытуемых макак. Таких результатов они смогли добиться благодаря химическому препарату под действием, которого происходит особый способ размножения - "партеногенез". Что же такое партеногенез?
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).
Партеногенез следует отличать от бесполого размножения , когда развитие происходит не из половых клеток, а из соматических клеток или органов делением, почкованием.
Это половое, но однополое размножение , возникшее в процессе эволюции организмов у раздельнополых форм. В тех случаях, когда партеногенетические виды представлены только самками, одно из главных биологических преимуществ партеногенеза заключается в ускорение темпа размножения вида, так как все особи подобных видов способны оставить потомство. В случае если из оплодотворенных яйцеклеток развивается самка, а из неоплодотворенных самец, партеногенез способствует регуляции численности и соотношения полов (например, у пчел партеногенетически развиваются самцы - трутни, а из оплодотворенных - самки - матки и рабочие пчелы).
Партеногенез - естественный нормальный способ размножения некоторых видов животных и растений . Полный естественный партеногенез встречается у беспозвоночных животных всех типов, но чаще всего - членистоногих. Из позвоночных это - рыбы некоторых видов амфибии рептилии отдельные виды птиц (индейки) размножаются партеногенетически. У млекопитающих известны только случаи зачаточного партеногенеза, единичные случаи полного развития наблюдались у кролика при искусственном партеногенезе. 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).
Партеногенез может быть облигатным , когда яйца способны только к партеногенетическому развитию, и факультативным при котором яйца могут развиваться и посредством партеногенеза, и в результате оплодотворения (у пчел). Часто размножение посредством партеногенеза чередуется с обоеполым - так называемый, циклический партеногенез. Так у некоторых видов тлей двупалые поколения (крылатые формы), сменяются партеногенетическими (бескрылыми самками) при этом разные поколения используют разные виды кормовых растений.
Партеногенетически может развиваться либо яйцеклетка, прошедшая мейоз и содержащая гаплоидный набор хромосом(n) (генеративный, гаплоидный, или мейотический партеногенетический), либо яйцеклетка одной из премейотических стадий оогенеза с сохранением свойственного данному виду хромосомного набора - диплоидного (2n) или полиплоидного (3n, 4n, 5n редко 6n , 8n) (амейотический партеногенез). При некоторых формах партеногенеза слияние гаплоидного ядра яйцеклетки с гаплоидным ядром направительного (полярного) тельца приводит к восстановлению диплоидности (аутомиктический партеногенез). От этих особенностей партеногенеза зависит генотип, пол партогенетического потомства, а так же сохранение или утрата гетерозиготности, приобретение гомозиготности и др.
Искусственный партеногенез у животных был впервые получен русским зоологом А. А. Тихомировым в 1886 г. путем воздействия на неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда различными физико-химическими раздражителями (растворы сильных кислот трение и др.) В дальнейшем искусственный партеногенез был получен Ж. Лебоном и др. ученными у многих животных, например, у морских беспозвоночных (морские ежи, звезды, черви, моллюски), а так же у некоторых земноводных (лягушек), и даже у млекопитающих.
Искусственный партеногенез вызывается действием на яйца гипертоническим раствором (гипотоническим - осмотический партеногенез), уколом яйца иглой смоченной гемолимфой (так называемый Травматический партеногенез земноводных), резким нагревом или охлаждением (Температурный партеногенез), а так же действием кислот щелочей и т. п.
С помощью искусственного партеногенеза обычно удается получить лишь начальные стадии развития организма, полный партеногенез достигается редко.
Способ массового партеногенеза разработан для тутового шелкопряда в 1936г Б. Л. Астауровым . Этот способ основан на точно дозированном кратковременном нагреве (до 46 o С в течение 18 минут) извлеченных из самки неоплодотворенных яиц. Способ позволяет получать особей только женского пола, наследственно идентичные с материнской самкой (исходной), а так же сходные между собой дающие повышенный выход шелкового волокна высшего качества.
К партеногенезу относят так же своеобразные способы развития животных и растений - гиногенез и андрогенез , при которых яйцеклетки активируются к развитию проникающими спермием своего или близкого вида, но ядра яйцеклетки и спермия не сливаются. Оплодотворение оказывается ложным, и зародыш развивается только с женским (гиногенез) или только с мужским (андрогенез) ядром.
Таким образом, если у американских ученных эксперимент закончится удачно, то есть родятся здоровые детеныши макак, то в скором времени видимо начнутся опыты и с человеческими яйцеклетками, тем более что женщин добровольцев достаточно.
Наиболее в этом заинтересованы бесплодные и лесбийские пары. Однако они должны учитывать, что родиться могут только девочки. Пока же ученные не намерены проводить подобные эксперименты на людях, так как существует серьезный риск развития раковых заболеваний и нарушений обмена веществ у новорожденных, а так же в том, что у нас имеются гены, которые работают только в случае, если получены от отца. Именно в них закодированы белки необходимые для развития тканей и органов. Поэтому вряд ли женщины смогут обойтись без мужчин, во всяком случае, в ближайшее время пока человек не способен перехитрить природу.
Партеногенез пчел – уникальное природное явление, рождение жизнеспособной особи из неоплодотворенного яйца. Именно так в их ульях появляются трутни. Случается, что трутень появляется из обычного, оплодотворенного яйца, в таком случае длительность его жизни вдвое короче.
Два способа размножения
В животном мире размножение бывает – половое, с участием яйцеклетки и сперматозоида, и бесполое, когда сперматозоид не участвует. При спаривании самец отдает сперму матке, у нее на животике есть приемник, для хранения сперматозоидов. После завершения спаривания, самец погибает, а она начинает класть кокон. Если пчела имеет хорошо развитые половые органы, то она спаривается с трутнем, так происходит партеногенез.
Представитель пчелиного семейства, трутень, появляется только из неоплодотворенного яйца, которое откладывают рабочие пчелы.. В Африке, обитают породы пчел, способные вывести вид любого пола из неоплодотворенного яйца.
Способы размножения:
- Яйцо откладывается в трутневую ячейку. Матка волосками на животике измеряет размеры соты, для трудовой особи всего 5,5 мм, а вот самцу нужно 7 мм. Самцы также рождаются из неоплодотворенных яиц трутовок.
- В рабочие соты меньшего размера королева откладывает те же яйца, но капает на них сперму, открывая приемник на животике. Из этих яиц родятся рабочие единицы или матка.
Три разновидности особей
Состав пчелиной семьи: развитая матка, от 200 до 2000 самцов – трутней и трудовые пчелы. В гнезде семьи находятся тысячи яиц, личинок и куколок, большое количество кормовых запасов – меда и перги.
Особи могут жить, размножатся и продуктивно работать они могут только при полном составе семьи.
Матка — королева улья
От ее плодовитости зависит продуктивность пчелиной семьи. Чем она крупнее, тем она быстрее перерабатывает корм и, соответственно, интенсивнее яйцекладка.
Срок жизни около 5 лет, в первые два года особенно высокая плодовитость, постепенно плодовитость спадает, и неоплодотворенных яиц с трутнями становится больше.
Пока в семье живет одна и та же пчеломатка, четко прослеживаются особенности в сборе меда, агрессивности и зимостойкости. Как только матка сменяется другой, особенности меняются.
Трутень
Временный член пчелиной семьи, он не рабочий и выполняет одну задачу — спаривается с неплодотворными пчеломатками. Трутни не имеют защитных функций, у них нет жала. По сути, у самца нет отца, но на его детородные функции это никак не повлияло, ни одна самка не будет оплодотворена без его участия.
Природа наделила его отличным зрением и аэродинамическими способностями, чтобы быстро найти пчелиную матку. До окончания медосбора трутней кормят рабочие особи. Как только медосбор окончен, пчелы изгоняют самцов. Если же они остаются, значит в семье неплодная пчеломатка, это повод для беспокойства пчеловода.
Рабочие пчелы
Рабочие пчелы — это женская часть с недоразвитыми половыми органами, составляют основную массу пчелиной семьи. Они собирают урожай и заботятся о потомстве и трутнях.
Рабочие пчелы производят:
- воск;
- прополис;
- пыльцу;
- молочко;
- пчелиный яд.
Продолжительность их жизни от 3 до 9 месяцев, это зависит от интенсивности выполняемых работ и обмена веществ.
Телитокия и ее результат
Полноценная пчелиная матка в состоянии участвовать в телитокии, многие рабочие особи откладывают яйца с диплоидным набором хромосом, и неоплодотворенная она так же на это способна. Трутни имеют гаплоидный набор хромосом, и при их удваивании образуется самка.
Внешние отличия
Любой трутень – это результат партеногенеза пчел, особи внешне одинаковые. А вот если в результате телитокии родится самка, она будет иметь внешние отличия.
Рожденные в результате телитокии пчелы имеют ряд отличий:
- из ячеек появится либо матка, либо женская особь, отдаленно похожая на рабочую пчелу данной семьи;
- молодые рабочие особи всегда крупнее и их брюшко конусообразное и блестящее;
- у них другие пыльцевые щеточки и зазубрины на челюстях;
Такую рабочую особь можно искусственно оплодотворить, получив пчел с тройным набором хромосом.
Недостатки
Матка, рожденная в результате телитокии полноценная, но выживаемость потомства меньше, чем результат матки, рожденной естественным путем спаривания.
Особенности поиска трутовок
Партеногенез у пчел не дает возможности спрогнозировать рождаемость, все зависит от того, кто выложит яйцекладку – пчеломатка или пчела – трутовка. Последние выполняют кладку иначе, засевая только крупные ячейки, в большинство попадает по 2 яйца, заметны пропуски, а для нормальной рождаемости в ячейке должна быть одна личинка, иначе развитие не происходит.
- Выявить трутовку в рое сложно.
- Она быстро сменяется.
- Семьи с трутовками не примут новую матку.
Весной пчелы закладывают в соты маточник, но все равно некоторые семьи будут трутневыми. Наблюдать за такими семьями бессмысленно: размножение бесполое (партеногенез).
Большинство представителей животного и растительного мира разделены на особей мужского и женского пола. В результате смешения генетического материала родителей потомство получает больше шансов выжить и приспособиться к условиям постоянно меняющейся окружающей среды. Однако есть и обратный путь. Иногда женские особи при воспроизведении потомства обходятся своими силами, так сказать, без «папы». Мы не будем описывать все способы бесполого размножения организмов, а остановимся на одном из способов полового - партеногенезе. Что это такое? Какие виды данного явления бывают? Об этом мы расскажем в статье.
Две колоды или одна
Для пояснения разницы между бесполым (митоз) и половым (мейоз) делением клеток воспользуемся ассоциацией с карточными играми. Генный набор всех ядерных (эукариотических) организмов состоит из двух колод карт - одна получена от матери, другая от отца (диплоидный набор). Парные карты колод - аллели одного гена. Именно такая перетасовка генного материала дает возможность для эволюции и повышает шансы на успешное приспособление организмов к среде. При митозе (простом делении) хромосомный набор потомков полностью идентичен таковому у родительской клетки. При мейозе конечным продуктом деления будут половые клетки (гаметы) с половинным гаплоидным хромосомным набором - в каждой по одной колоде карт, причем с разными "рубашками".
Два родителя или один
При половом размножении женские и мужские гаметы сливаются и образуют зиготу (зародыш) с полным диплоидным набором хромосом (одна колода от папы, другая от мамы), свойственным конкретному организму. Но в некоторых случаях зигота образуется без участия одного из родителей. Партеногенез - способ размножения организмов, когда женские гаметы формируют зародыш без оплодотворения, без слияния с мужскими гаметами. Термин образован от греческих слов "партенос" - "девственница" и "генезис" - "зарождение, развитие". В природе партеногенетическое размножение встречается не так часто и называется естественным. Что такое партеногенез искусственный? Это деление яйцеклетки, вызванное воздействием различных агентов и в норме требующее оплодотворения.
Виды партеногенеза
Классификация партеногенеза основана на различных критериях сравнения.
Могу сама, могу с партнером
Когда за критерий берется наличие в жизненном цикле организма разных форм размножения, то классифицируют три типа партеногенеза: облигатный, циклический и факультативный. Облигатный, или постоянный партеногенез - это размножение, единственно присущее данному организму. Циклическим называют тот, что чередуется с собственно половым. Что такое партеногенез факультативный? Это запасной способ оставить потомство или же ставший исключением для данного вида.
Партеногенез у пчел
Проиллюстрировать факультативный, полный и мейотический партеногенез можно на примере всем известных пчел. Ранней весной матка вылупляется из куколки и устремляется в брачный полет, когда ее оплодотворяет множество самцов (трутней). Но их сперма накапливается в семяприемнике пчелиной королевы, и именно ею она будет всю свою жизнь оплодотворять откладываемые яйца. Или же не будет. Когда по яйцеводу самки проходит яйцо, проток семяприемника открывается и оплодотворяет его - из диплоидного зародыша появляется самка, а станет она королевой или рабочей пчелой, зависит от того, чем личинку будут кормить рабочие пчелы. Если проток семяприемника не открывается, яйцо останется неоплодотворенным, и из него вырастет гаплоидный самец-трутень. Аналогичный цикл происходит у тли и муравьев.
Биологические плюсы
Несмотря на неоспоримые преимущества полового размножения, партеногенез имеет свои плюсы. Если условия окружающей среды благоприятны и в наличии достаточное количество пищи, то такой способ размножения, когда каждая особь оставляет потомство, дает преимущества, выражающиеся в скорости заселения конкретных биотопов. Когда условия среды изменятся в неблагоприятную сторону, можно пожертвовать количеством, но улучшить качество потомства, перейдя к половому размножению. Вот, что такое партеногенез факультативный. Он присущ членистоногим, земноводным, рептилиям и птицам.
Одинокая акула-мама
Очень редко бывает так, когда партеногенез становится настоящим чудом. Например, в случае с акулами был известен только один способ размножения - половой. Но в 2001 году акула-молот из зоопарка Небраски в США вдруг родила акуленка, и это при том, что в аквариуме она много лет жила одна. Биологов это событие поставило в тупик. Прояснить ситуацию позволила случайная смерть акуленка, которого ужалил ядовитый скат. Генетический анализ показал, что детеныш появился на свет путем истинного партеногенеза. Видимо, в организме акулы-мамы включились неизвестные науке механизмы сохранения вида на границах ареала. Или же акуле-маме было очень одиноко.
Соперничая с Богом
Тема непорочного, девственного зачатия уже много лет не сходит с полос СМИ. Может, история о рождении Иисуса Девой Марией - это пример партеногенеза у человека? Генетики однозначно и категорически говорят: "Нет!" Ведь если бы это было партеногенетическое размножение, Иисус должен был быть... девочкой. И вообще, естественный партеногенез у млекопитающих, и человека в том числе - как наиболее высокой филогенетической группы, - просто невозможен. И вот почему. У млекопитающих развитие множества признаков связано с генами, связанными с полом (половые маркеры). Это означает, что включение тех или иных генов зависит от качества генного материала как матери, так и отца. Конечно, если за дело не берутся специалисты по генной инженерии.
Именно японские специалисты, проведя более 600 экспериментов, из которых 24 закончились беременностью, а из них только 2 - родами, причем выжил лишь один детеныш, в 2004 году получили мышонка в результате «непорочного зачатия» мамы-мышки.
Наверняка каждый из вас знает историю, описанную в Священном писании. Мария, будучи избранницей божьей, явила на свет непорочно зачатое дитя. Случилось ли это на самом деле или было лишь результатом буйной фантазии авторов тех времен, сегодня сложно сказать. Но да будет вам известно, непорочное зачатие в нашем мире - дело вполне обычное. Что такое партеногенез и какова его суть?
Удивительный мир
Пожалуй, к одному из самых больших таинств нашего мироздания можно отнести именно зарождение жизни. Откуда она взялась и кто является творцом всего и вся - тайна за семью печатями. Но кем бы ни был наш создатель, он отлично позаботился о том, чтобы жизнь на голубой планете никогда не иссякла. Различные формы ее, населяющие Землю, способны воспроизводить себе подобных самыми разнообразными, порою очень неожиданными способами.
Партеногенез
Что такое партеногенез? Это способность самки давать жизнь новому поколению без участия полового партнера - самца. Это не значит, что мужские особи не нужны вовсе, они, конечно же, важны. Партеногенез не является методом бесполого размножения, как у некоторых растений (почкование, к примеру). Но если случится так, что женская особь по какой-то причине не смогла найти партнера для спаривания и оплодотворение яйцеклетки не произошло, она все же сможет произвести полноценное потомство на свет без его участия. Такая способность обеспечивает виду очень хорошую выживаемость. Когда численность падает, самки в течение короткого времени могут восполнить популяцию и продолжить род. Вот в чем состоит сущность партеногенеза.
Еще одна важная особенность такого размножения - регуляция соотношения количества самок и самцов. Так, к примеру, у пчел из неоплодотворенных яиц появляются трутни (самцы), а из оплодотворенных - рабочие особи, которые все являются женскими.
Виды партеногенеза
Что такое партеногенез и как он может протекать у тех или иных животных? У некоторых видов он считается основным методом размножения (облигатный). Для других форм он является циклическим, то есть периодически потомство появляется из неоплодотворенных яйцеклеток, но чаще при участии самца. Факультативный, или экстренный способ размножения обеспечивает виду выживаемость в самых сложных жизненных условиях, вот в чем состоит сущность партеногенеза для них. Эти случаи является, скорее, исключением, ведь обычно такие животные придерживаются двуполого размножения.
Партеногенез у животных
Что такое партеногенез? Это процесс, при котором родительская яйцеклетка, будучи неоплодотворенной, начинает развиваться, чтобы впоследствии превратиться во взрослое полноценное живое существо. Партеногенез может существенно различаться у разных видов. Так, к примеру, размножение путем партеногенеза пчел существенно отличается от размножения других насекомых, скажем, муравьев.
Знания о том, что такое партеногенез и как он происходит, значительно повлияли на развитие науки и дали толчок к появлению некоторых направлений в индустрии. Так, ученым стало известно, что у тутового шелкопряда партеногенез запускается после воздействия определенных температур. Это значительно ускорило процесс разведения этих насекомых.
В чем сущность партеногенеза, хорошо известно пчеловодам и производителям шелка, многие беспозвоночные используют именно такой способ. часто практикуют некоторые виды ящериц, рыб, процесс хорошо знаком представителям растительного мира, есть даже партеногенетические индейки.
Представители науки трудятся над изучением этой особенности, не покладая рук. Было предпринято множество попыток запустить у теплокровных животных партеногенез. Примеры привести, к сожалению, невозможно, так как у некоторых рост клеток и развитие эмбрионов происходили, но до конечной стадии дело так и не дошло. Со стороны медицины интерес также вызван немалый. Был проведен опрос, после которого стало известно, что большинство супружеских пар, которые не могут завести малыша, с радостью решились бы на такое непорочное зачатие. Кто знает, быть может, со временем завеса тайны будет приоткрыта. И чудо станет явью - партеногенез сможет дать жизнь и человеческому малышу.
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).
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) , 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.
| У нас с вами в жизненном цикле тоже есть такие стадии - это наши половые клетки. Мы не воспринимаем сперматозоиды и яйцеклетки как отдельные одноклеточные организмы с собственной - а почему, собственно? Крошечный сперматозоид должен самостоятельно проплыть внутри половых путей женщины огромное по сравнению с его размерами расстояние - и, наверное, он за это время тоже может переболеть всеми возможными наследственными болезнями, и если что не так - погибнуть, не доплыть. Яйцеклетка должна прожить очень долгую жизнь (она старше своей женщины примерно на полгода), вырасти до больших размеров, накопить питательные вещества, приступить к дроблению - и часть этого времени она тоже гемизиготна. |
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 ), 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)».
Неправильные пчелы
1) Диплоидные самцы
Женский пол у пчел получается, если организм является гетерозиготой по половым аллелям (всего этих аллелей ). 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, основана на химических взаимодействиях: матка выделяет "маточное вещество" - , 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.
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?
Loading...