Partenogeneza to rozmnażanie bezpłciowe, w którym rezygnuje się z wkładu genetycznego pochodzącego od samca. Z jaj rozwijają się potomstwo samoistnie, bez zapłodnienia plemnikiem. Zjawisko to obserwuje się w naturze u niektórych gatunków roślin, owadów, gadów itp. W partenogenezie fakultatywnej zwierzęta przechodzą z rozmnażania płciowego na partenogenetyczne w trudnych sytuacjach. Gatunki niepartenogenetyczne rozmnażają się płciowo i nie rodzą „dziewiczych urodzeń”. W niedawno opublikowanym badaniu naukowcy osiągnęli indukcję partenogenezy fakultatywnej i „dziewiczych urodzeń” u Drosophila melanogaster (gatunku niepartenogenetycznego) poprzez inżynierię genetyczną . Zespół badawczy zidentyfikował zaangażowane geny i po raz pierwszy wykazał, jak ekspresja zaangażowanych genów wpływa na indukcję partenogenezy fakultatywnej u zwierzęcia.
Partenogeneza to forma rozmnażania bezpłciowego, która nie obejmuje zapłodnienia komórki jajowej przez plemnik. Zarodek powstaje samodzielnie (bez udziału genetycznego mężczyzny) i rozwija się, dając „dziewicę”. Partenogeneza może być obligatoryjna lub fakultatywna. W przypadku partenogenezy fakultatywnej, zwierzę przechodzi z rozmnażania płciowego na partenogenetyczne w trudnych sytuacjach, podczas gdy partenogeneza obligatoryjna to sytuacja, w której rozmnażanie odbywa się głównie bezpłciowo poprzez partenogenezę.
„Dziewicze porody” bez zapłodnienia plemnikiem mogą brzmieć dziwnie, ale ta forma rozmnażania, w której samiec jest pozbawiony potomstwa, występuje naturalnie u wielu gatunków roślin, owadów, reproduktorów itp. Gatunki niepatogeniczne nie rodzą „dziewiczych porodów”, chociaż proces ten został sztucznie wywołany w jajach w laboratorium, aby dać początek potomstwu żab i myszy. Te przypadki sztucznej partenogenezy u żab i myszy nie uczyniły samic żab i myszy zdolnymi do samodzielnego rodzenia dziewiczych porodów, ponieważ jedynie ich jaja zostały wywołane do embriogenezy w warunkach laboratoryjnych. Sytuacja ta uległa zmianie wraz z raportem (opublikowanym 28 lipca 2023 r.) o zwierzętach niepartenogenetycznych dających „dziewicze porody” w wyniku inżynierii genetycznej . Jest to pierwszy taki przypadek rozmnażania płciowego zwierzęcia, które przeszło partenogenezę z powodu manipulacji w swoich genach.
W badaniu wykorzystano dwa gatunki Drosophila. Do identyfikacji genów zaangażowanych w partenogenezę wykorzystano gatunek Drosophila mercatorum, który charakteryzuje się rozmnażaniem płciowym, oraz szczep rozmnażający się partenogenetycznie (fakultatywnie), natomiast do manipulacji genami w celu wyhodowania muchy partenogenetycznej wykorzystano gatunek Drosophila melanogaster, który nie jest gatunkiem partenogenetycznym.
Zespół badawczy zsekwencjonował genomy dwóch szczepów Drosophila mercatorum i porównał aktywność genów w jajach obu szczepów. Doprowadziło to do identyfikacji 44 genów kandydujących o potencjalnej roli w partenogenezie. Kolejnym krokiem było sprawdzenie, czy manipulacja homologami genów kandydujących wywoła fakultatywną partenogenezę u Drosophila melanogaster. Naukowcy odkryli system poligeniczny – fakultatywna partenogeneza u Drosophila melanogaster (gatunku niepartenogenetycznego) była wyzwalana przez zwiększoną ekspresję mitotycznej kinazy białkowej polo i zmniejszoną ekspresję desaturazy Desat2, która była wzmacniana przez zwiększoną ekspresję Myc. Jaja rosły partenogenetycznie, dając głównie triploidalne potomstwo. Jest to pierwsza demonstracja genetycznych podstaw fakultatywnej partenogenezy u zwierzęcia, a także jej indukcji poprzez inżynierię genetyczną .
***
Źródła:
- Sperling AL, i wsp 2023. genetyczny podstawy fakultatywnej partenogenezy u Drosophila. Aktualna biologia Opublikowano: 28 lipca 2023 r. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.006
- University of Cambridge 2023. Aktualności- Naukowcy odkrywają sekret narodzin z dziewicy i włączają tę zdolność u samic muszek. Dostępne o https://www.cam.ac.uk/research/news/scientists-discover-secret-of-virgin-birth-and-switch-on-the-ability-in-female-flies Dostęp 2023-08-01.
***
