Естественный и искусственный партеногенез

Эксперименты по партеногенезу  привели Астаурова к проблеме полиплоидии. На основе большого количества экспериментальных данных он высказал ряд соображений о путях эволюционного возникновения партеногенетических полиплоидных форм, а позднее сформулировал и гипотезу о непрямом (через этапы партеногенеза) возникновении в природе полиплоидных видов животных, которые способны к размножению путем обычного скрещивания. Исследования Астаурова получили высокую оценку научной общественности.

 В дальнейшем американец  Грегори Пинкус из неоплодотворенных яиц партеногенетически получил взрослых лягушек и кроликов.

 В природе естественный  партеногнез встречается у ряда растений (одуванчик, ястребинка и др.) и носит название апомиксис Под апомиксисом обычно понимают либо развитие из неоплодотворенной яйцеклетки, либо возникновение зародыша вообще не из гамет (например, у цветковых растений зародыш может развиваться из различных клеток зародышевого мешка).

Работа  В.А. Струнникова.

Струнников Владимир Александрович  – выдающийся российский советский  генетик и селекционер, организатор  науки, президент Всесоюзного общества генетиков и селекционеров имени  Н.И.Вавилова, доктор биологических наук, профессор.

    Струнников всю жизнь занимался генетикой и селекцией тутового шелкопряда. В самом начале своей научной деятельности им была изучена биология оплодотворения и размножения тутового шелкопряда, разработаны способы его искусственного размножения. При его участии и под его непосредственным руководством были созданы полтора десятка районированных производственных пород и гибридов.

Для тутового шелкопряда были усовершенствованы способы клонирования самок (амейотический партеногенез) и разработаны методы клонирования самцов (мейотический партеногенез плюс андрогенез). Впервые разработанный у шелкопряда мейотический партеногенез позволил получать полностью гомозиготных самцов, которые широко использовались в качестве важного методического приема во многих генетических исследованиях. Так, выведенные с их помощью амейотические клоны оказались настолько высокожизнеспособными, что это позволило предложить использовать их в гибридизации в качестве материнской породы. Достаточно легкое получение в нужных количествах абсолютно гомозиготных самцов делает возможным проведение процедуры очищения популяции от вредных генов, которая получила название «генетический сепаратор».

 Струнниковым разработаны тонкие методики активации яиц к мейотическому партеногенезу, гиногенезу (особый вид партеногенетического развития, при котором индукция развития осуществляется проникшим в яйцеклетку сперматозоидом, неспособным к слиянию с ядром яйцеклетки, то есть кариогамия), к моноспермическому андрогенезу (особое развитие, которое протекает на основе цитоплазмы материнского организма и хромосомного набора спермия).

 Практически полностью  гомозиготную линию получили  путем комбинации мейотического и андрогенетического размножения. Андрогенезом можно получить лишь высокогомозиготную мужскую линию, тогда как мейотический партеногенез дает абсолютно гомозиготных самцов. Полученную абсолютную гомозиготу далее размножали андрогенезом, без изменения его генотипа (абсолютно гомозиготный клон) в течение 25 поколений, и в каждом поколении самцы этого клона скрещивались с самками обоеполой линии. Такое число скрещиваний привело к выведению абсолютно гомозиготной обоеполой линии. Скрещивание между собой двух линий, полученных таким образом, позволяет получать в неограниченных количествах высокожизнеспособных, генетически идентичных двойников, причем обоих полов, которые можно использовать в тонких генетических исследованиях.

Струнниковым был предложен метод получения двухотцовского андрогенеза. При этом способе размножения потомство возникает от слияния сперматозоидов, происходящих от двух разных отцов. Это позволило проводить «скрещивание» двух выдающихся по показателям самцов. Кроме того, этот метод позволил повысить выход (вылупление) андрогенетических потомков до 5-20%.

Работы Струнникова хорошо известны у нас в стране, в странах ближнего и дальнего зарубежья, прежде всего в традиционных шелководческих странах – Японии и Китае.

В начале 2000 гг. было показано, что обработкой in vitro ооцитов млекопитающих (крыс, макак, а затем и человека) либо предотвращением отделения второго полярного тельца при мейозе возможно индуцировать партеногенез[13], при этом в культуре развитие можно довести до стадии бластоцист. Полученные таким образом бластоцисты человека потенциально являются источником плюрипотентных стволовых клеток, которые могут быть использованы в клеточной терапии[14].

Работа Даревского.

Зоолог Даревский описал партеногенетических скальных ящериц на Кавказе. От других своих сородичей эти ящерицы отличаются тем, что в одном и том же виде встречаются и популяции, размножающиеся обычным способом, и однополые. Внешне их очень трудно отличить от двуполых ящериц.

 Проанализировав состав  их белков, структуру ДНК и  хромосом, зоологи сделали вывод:  эти ящерицы — результат скрещивания  между близкими видами. Мутации  привели к возникновению аномалии  развития, при которой яйцеклетки могут развиваться без оплодотворения. То есть все дети от партеногенетического размножения — самочки, и все они приносят потомство женского пола. В результате количество способных к такому типу размножения самок постоянно растет.

Очевидно, секрет такого перехода на партеногенез кроется в том, что  у обычных двуполых ящериц половина самцов бесплодна. Самки из однополых  популяций могут скрещиваться с  обычными самцами, давать потомство (оно  составляет от десяти до двадцати процентов  в смешанной популяции), но у детей-гибридов самки полностью стерильны, а  плодовитость самцов снижена. Размножаются ли эти самцы, ученым неизвестно. Основной прирост обеспечивают однополые  популяции самок.

Но самое удивительное, что партеногенез используется иногда и более сложными позвоночными. Выяснилось, что потенциальную способность  к партеногенезу имеют и клетки животных, в природе размножающихся исключительно половым путем. Ученым из Института репродуктивной медицины и генетики в Лос-Анджелесе удалось  добиться деления неполовых клеток взрослых мышей и преобразовать  их в нейроны.

Список  литературы:

1) Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"

2) И. К. Захаров, В. К. Шумный Шелковая нить жизни: академик Владимир Александрович Струнников (15.07.1914—9.12.2005) Вестник ВОГиС. 2006. Том 10, No 1. с. 213—218.

3) http://ru.wikipedia.org/wiki/Партеногенез