Ученые открыли секрет непорочного зачатия и активировали эту способность у самок мух
Ученые обнаружили секрет партеногенеза и включили эту способность у самок мух. Партеногенез — явление, когда животные размножаются без оплодотворения. Этот процесс называется партеногенезом и был зафиксирован у разных видов животных, таких как пчелы, гремучие змеи и драконы Комодо.
Партеногенез происходит от двух греческих корней, которые буквально означают «девственное творение». Как это работает? Сексуальное размножение включает в себя два основных элемента: яйцеклетку и сперматозоид. Каждый из них предоставляет половину генетической информации, необходимой для создания живого организма. Но при партеногенезе организм находит уникальный способ заполнить пробел за гены, обычно предоставляемые спермой.
Яичники производят яйцеклетки посредством сложного процесса, называемого мейозом, когда клетки реплицируются, переорганизовываются и разделяются. Эти яйцеклетки содержат только половину хромосом матери, по одной копии каждой хромосомы. (Это называется гаплоидными клетками; клетки, содержащие две хромосомные копии, называются диплоидными клетками.)
Процесс мейоза также создает побочный продукт: меньшие клетки, называемые полярными тельцами, отличные от плодовитой яйцеклетки. В одной из версий партеногенеза, называемой автомиксисом, животное может объединить полярное тельце с яйцеклеткой для производства потомства. При этом процессе, который уже был ранее задокументирован у акул, гены матери перемешиваются, чтобы создать потомство, которое похоже на мать, но не становится ее точными клонами.
В другой форме партеногенеза, апомиксисе, репродуктивные клетки реплицируются посредством митоза — процесса, при котором клетка дублируется, чтобы создать две диплоидные клетки — своего рода генетическое копирование и вставка. Поскольку эти клетки никогда не подвергаются перемешиванию генов в процессе мейоза, потомство, произведенное таким образом, является клонами своего родителя, генетически идентичными. Эта форма партеногенеза более распространена у растений.
Для большинства организмов, которые размножаются первым способом — через автомиксис — потомство обычно получает две X-хромосомы от своей матери. Это означает, что все потомки будут женского пола. Однако у некоторых животных, таких как пчелы, мейоз происходит по-другому. У пчел есть только одна хромосома, которая определяет пол: A. Если яйцеклетка содержит эту хромосому, то из нее вырастет женская пчела, если нет, то из нее вырастет пчела мужского пола. Таким образом, партеногенез у пчел приводит к рождению мужских особей.
Ученые, экспериментируя с генами мухи-дрозофилы, нашли гены, которые могут вызвать партеногенез у этого вида. Они генетически модифицировали мух, чтобы они могли рожать девственным образом без участия самцов. Эти мухи могли передавать свою способность к девственному рождению следующим поколениям, но это происходило только в отсутствие самцов для спаривания. Ученые предполагают, что такая способность может быть полезна для выживания вида в условиях стресса или изоляции.
— доктор Алексис Сперлинг, исследователь из Кембриджского университета, одна из авторов статьи.
Доктор Сперлинг (слева) в лаборатории со студентом.
Открытие может иметь значение для продовольственной безопасности, поскольку девственные рождения могут становиться более распространенными среди вредителей сельскохозяйственных культур, говорят исследователи. Например, тля — один из самых разрушительных вредителей растений — может размножаться партеногенетически и быстро наращивать численность. Понимание генетических механизмов партеногенеза может помочь разработать новые способы борьбы с такими вредителями.
Что такое партеногенез?
Партеногенез происходит от двух греческих корней, которые буквально означают «девственное творение». Как это работает? Сексуальное размножение включает в себя два основных элемента: яйцеклетку и сперматозоид. Каждый из них предоставляет половину генетической информации, необходимой для создания живого организма. Но при партеногенезе организм находит уникальный способ заполнить пробел за гены, обычно предоставляемые спермой.
Яичники производят яйцеклетки посредством сложного процесса, называемого мейозом, когда клетки реплицируются, переорганизовываются и разделяются. Эти яйцеклетки содержат только половину хромосом матери, по одной копии каждой хромосомы. (Это называется гаплоидными клетками; клетки, содержащие две хромосомные копии, называются диплоидными клетками.)
Процесс мейоза также создает побочный продукт: меньшие клетки, называемые полярными тельцами, отличные от плодовитой яйцеклетки. В одной из версий партеногенеза, называемой автомиксисом, животное может объединить полярное тельце с яйцеклеткой для производства потомства. При этом процессе, который уже был ранее задокументирован у акул, гены матери перемешиваются, чтобы создать потомство, которое похоже на мать, но не становится ее точными клонами.
В другой форме партеногенеза, апомиксисе, репродуктивные клетки реплицируются посредством митоза — процесса, при котором клетка дублируется, чтобы создать две диплоидные клетки — своего рода генетическое копирование и вставка. Поскольку эти клетки никогда не подвергаются перемешиванию генов в процессе мейоза, потомство, произведенное таким образом, является клонами своего родителя, генетически идентичными. Эта форма партеногенеза более распространена у растений.
Для большинства организмов, которые размножаются первым способом — через автомиксис — потомство обычно получает две X-хромосомы от своей матери. Это означает, что все потомки будут женского пола. Однако у некоторых животных, таких как пчелы, мейоз происходит по-другому. У пчел есть только одна хромосома, которая определяет пол: A. Если яйцеклетка содержит эту хромосому, то из нее вырастет женская пчела, если нет, то из нее вырастет пчела мужского пола. Таким образом, партеногенез у пчел приводит к рождению мужских особей.
Как ученым удалось воспроизвести процесс в лаборатории?
Ученые, экспериментируя с генами мухи-дрозофилы, нашли гены, которые могут вызвать партеногенез у этого вида. Они генетически модифицировали мух, чтобы они могли рожать девственным образом без участия самцов. Эти мухи могли передавать свою способность к девственному рождению следующим поколениям, но это происходило только в отсутствие самцов для спаривания. Ученые предполагают, что такая способность может быть полезна для выживания вида в условиях стресса или изоляции.
Мы первыми показали, что можно спроектировать партеногенез у животного — было очень интересно наблюдать, как девственная муха производит эмбрион, способный развиться до взрослой жизни, а затем повторить этот процесс
— доктор Алексис Сперлинг, исследователь из Кембриджского университета, одна из авторов статьи.
Доктор Сперлинг (слева) в лаборатории со студентом.
Открытие может иметь значение для продовольственной безопасности, поскольку девственные рождения могут становиться более распространенными среди вредителей сельскохозяйственных культур, говорят исследователи. Например, тля — один из самых разрушительных вредителей растений — может размножаться партеногенетически и быстро наращивать численность. Понимание генетических механизмов партеногенеза может помочь разработать новые способы борьбы с такими вредителями.
- Алексей Павлов
- Кембриджский университет.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Жуткие тайны из пасти людоедов
Ученые выяснили, чем на самом деле питались львы-каннибалы из Цаво....
Английский альпинист нашёлся спустя век. Правда, есть нюанс
На Эвересте обнаружили ногу британского исследователя....
Спустя 500 лет останки Колумба наконец-то обнаружены!
Ученым понадобилось более 20 лет, чтобы доказать их подлинность....
В Царской долине найден один из старейших скифских курганов
Как оказалось, здесь приносили человеческие жертвы 2000 лет подряд....
Миссия Илона Маска может погубить Марс
Эксперты пришли в ужас от планов миллиардера....
Таинственные области в мантии Земли оказались не тем, чем их считали ученые
Новое исследование показало, что все может быть намного проще....
Невероятный прорыв в науке: два человека смогли осознанно пообщаться во сне
Похоже, в нашей жизни скоро начнется новая эра....
Дотанцевался: у мужчины после многих лет брейк-данса появилась «дыра в черепе»
Врачи в шоке, а сами танцоры говорят, что это дело житейское....
Два подводных газовоза «Пилигрим» смогут заменить целый газопровод
Эксперты уверены, что новый российский проект в корне изменит систему грузоперевозок в Арктике....
Одно из древнейших животных на Земле обнаружили в австралийской глуши
Полмиллиарда лет назад был взрывной рост разнообразия видов....
Археологи восстановили приёмы боя на копьях в бронзовом веке
Экспериментальная археология проливает свет на технику обращения с оружием....
Находка окаменелостей может переписать историю не только Калифорнии, но даже США
Киты, мегалодоны, саблезубые лососи — и все это в одном месте!...
Контрольный выстрел в динозавров
Выяснилось, что астероид-убийца был не один....
Доказано генетиками: Неандертальцы не вымерли
Они — это мы, хотя бы отчасти....
Артроплевра: травоядный монстр длиной 2,7 м с головой хищника
Учёные воссоздали голову древнего членистоногого....
Набта-Плая — таинственный каменный круг в пустыне и самая древняя обсерватория в мире
Ученые говорят, что в свое время мастерство строителей круга превосходило даже зодчих Египта....