Co je partenogeneze?
Co se dozvíte v článku
Partenogeneze, rovněž označovaná jako samobřezost nebo pannobřezost, je reprodukční strategie, při níž jedinec vzniká pouze z buněk mateřského organismu. Samotný termín partenogeneze pochází z řeckých slov „parthenos“ (panna) a „genesis“ (původ). Embryo tedy vzniká z neoplozené samičí pohlavní buňky (gamety).
Tento způsob rozmnožování se běžně vyskytuje u některých rostlin a bezobratlých živočichů, jako jsou včely, vosy, mšice a podobně, ale vzácně také u vyšších obratlovců. Odhaduje se, že partenogenezi využívá k reprodukci více než 2000 druhů. [1, 2, 3]
Typy partenogeneze
Existují druhy, které se rozmnožují výhradně pomocí partenogeneze, což je takzvaná obligátní partenogeneze, jelikož se nemohou se rozmnožovat pohlavně. Jiné druhy živočichů si pak mohou vybrat mezi partenogenezí a sexuální reprodukcí podle podmínek prostředí. V takovém případě se jedná o takzvanou fakultativní partenogenezi.
Vajíčko produkované partenogeneticky může být haploidní, tedy s jednou sadou odlišných chromozomů, nebo diploidní, čili s párovou sadou chromozomů. [4, 5]
Jak funguje partenogeneze?
Tradiční pohlavní rozmnožování zahrnuje dvě pohlavní buňky, samičí vajíčko a samčí spermii. Každá z nich poskytuje polovinu genetické informace nezbytné ke vzniku nového organismu. V reprodukčním procesu zvaném partenogeneze však organismus nachází jedinečný způsob, jak vytvořit geny běžně poskytované spermiemi.
Vaječníky produkují vajíčka v procesu zvaném meióza, při kterém se buňky replikují, reorganizují a rozdělují. Vajíčka obsahují pouze polovinu samičích chromozomů s jednou kopií každého chromozomu – tyto buňky se nazývají haploidní buňky. Proces meiózy však dále vytváří vedlejší produkt v podobě menších buněk zvaných polární tělíska, která jsou odlišná od plodného vajíčka.
Partenogeneze automixis
V rámci jedné formy partenogeneze nazývané automixis může živočich spojit polární tělíska s vajíčkem a vytvořit potomstvo. V tomto procesu dochází k lehkému promíchání genů matky a následně vzniká potomstvo, které sdílí podobnost s matkou.
Partenogeneze apomixe
V jiné formě partenogeneze zvané apomixe dochází k reprodukci buňky tak, že se buňka duplikuje a vytvoří dvě diploidní buňky. Tímto způsobem vznikají potomci, kteří jsou geneticky identičtí se svými rodiči. Během meiózy tedy nedochází k mísení genů, jak je tomu u běžného reprodukčního procesu. Tato forma reprodukce je častější u rostlin a u některých druhů hmyzu, jako jsou mšice. [6, 7]
U jakých živočichů je partenogeneze běžná?
Reprodukce u živočichů formou procesu nazývaného partenogeneze probíhá již po miliony let. Tato schopnost se poprvé objevila u některých z nejmenších a nejjednodušších organismů, jako jsou bezobratlí živočichové, především včely, vosy, mravenci a mšice.
U pokročilejších zvířat, jako jsou obratlovci, se vědci domnívají, že se schopnost nepohlavní reprodukce vyvinula jako pokus o záchranu některých živočišných druhů žijících v nepříznivých podmínkách. To by také vysvětlovalo, proč je partenogeneze běžná hlavně u živočichů žijících v pouštích a na ostrovech.
Většina zvířat, u nichž probíhá partenogeneze, jsou malí bezobratlí, jako jsou včely, vosy, mravenci a mšice, a mají schopnost střídat mezi pohlavním a nepohlavním rozmnožováním. Partenogeneze však již byla zaznamenána u více než 80 druhů obratlovců, z nichž asi polovinu tvoří ryby nebo ještěrky. Vzácně byl tento způsob reprodukce pozorován i u složitých obratlovců, jako jsou žraloci, hadi a velcí ještěři. [8, 9]
Partenogeneze u včel, vos a mravenců
Včely, vosy a mravenci náleží do řádu zvaného Hymenoptera, u něhož může partenogeneze probíhat dokonce ve třech formách:
- Arrhenotokie: haploidní samci jsou produkováni z neoplozených vajíček spářenými samicemi nebo náhradními matkami, které nebyly oplodněny. V tomto případě spermie pouze podnítí vývoj vajíčka, ale nepřispívá geneticky.
- Thelotykie: nespářené samice produkují samce.
- Deuterotokie: nespářené samice produkují samice i samce.
K těmto formám samobřezosti se někdy váže také termín pseudoarrhenotokie, což je nepohlavní rozmnožování, které se obvykle vyskytuje u nadčeledi blanokřídlého hmyzu, jako jsou malé parazitické vosy, a u některých druhů roztočů.
Podobně jako u arrhenotokie vede pseudoarrhenotokie k vytvoření samců, kteří mají pouze jednu sadu chromozomů (jsou haploidní). Proces začíná jako u diploidních organismů, avšak během vývoje samci ztrácejí jednu sadu chromozomů, tedy samčího příspěvku do jejich genomu. Tato ztráta nebo deaktivace otcovského genomu vede k tomu, že samci se stávají haploidními. [10, 11]
Partenogeneze u plazů
Schopností rozmnožovat se nepohlavně disponují některé druhy ještěrek a také hadů. Toto rozmnožování může být fakultativní, nebo obligátní. Při fakultativní partenogenezi se pohlavně rozmnožující se plaz stává partenogenetickým, když v jeho populaci chybí samci.
Obligátní partenogeneze se vyskytuje u některých plazů, především ještěrek a gekonů, kteří se mohou rozmnožovat pouze samobřezostí. Existuje celkem asi 50 druhů ještěrek a pouze 1 druh hada, kteří se rozmnožují obligátní partenogenezí.
U některých druhů ještěrů, jako jsou mloci, slouží přítomnost spermií ke spuštění procesu partenogeneze. Spermie vstoupí do vajíčka a zahájí jeho vývoj, avšak později samy degenerují. Spermie v tomto případě fungují pouze jako spouštěč pro vývoj vajíčka. [12, 13]
Partenogeneze u rostlin
Partenogeneze se neomezuje pouze na zvířata, přirozeně se vyskytuje také u rostlin, zejména u nižších rostlin, jako jsou řasy, mechy, zhruba 10 % kapradin a přibližně 1 % vyšších kvetoucích rostlin.
U rostlin se partenogeneze vyskytuje ve dvou formách: autonomní tvorba endospor a apomeióza. Apomeióza je proces, kdy nedochází k meióze. Oba tyto jevy dohromady tvoří již zmiňovaný proces nazývaný apomixis. Tento způsob reprodukce vede k vytváření klonálních semen. Rostliny začínají vytvářet haploidní megasporu pomocí samičí meiózy, která se později vyvíjí v gametofyt. [14]
Je možná partenogeneze u člověka?
Doposud není známo, že by se savci reprodukovali formou partenogeneze, protože savci na rozdíl od jednodušších organismů spoléhají na proces nazývaný genomický otisk. Genomický otisk je jakési molekulární razítko, které označuje, které geny pocházejí od matky a které od otce. Experimentálně však již byla partenogeneze vyvolána u několika savců, a to včetně králíků.
U savců, jako jsou lidé, genomický otisk znamená, že určité geny jsou zapnuty nebo vypnuty v závislosti na přispívajícím rodiči. Pokud by existoval pouze jeden rodič, některé geny by se neaktivovaly úplně, což by znemožnilo vznik životaschopného potomstva. Partenogeneze u lidí se sice může objevit spontánně, nicméně může docházet pouze k produkci nádorů, jako je teratom vaječníků. [15, 16]
Zdroje: britannica.com, nationalgeographic.com, sciencedirect.com, frontiersin.org, biologyonline.com, oxfordbibliographies.com, Benda V., Babůrek I., Kotrba P., Základy biologie, vesmir.cz, vedantu.com