Η παρθενογένεση είναι η ασεξουαλική αναπαραγωγή κατά την οποία παραλείπεται η γενετική συνεισφορά του αρσενικού. Τα ωάρια αναπτύσσονται σε απογόνους μόνα τους χωρίς να γονιμοποιούνται από σπέρμα. Αυτό παρατηρείται στη φύση σε ορισμένα είδη φυτών, εντόμων, ερπετών κ.λπ. Στην προαιρετική παρθενογένεση το ζώο μεταβαίνει από τη σεξουαλική σε παρθενογενετική αναπαραγωγή κάτω από δύσκολες καταστάσεις. Τα μη παρθενογενετικά είδη αναπαράγονται σεξουαλικά και δεν γεννούν «παρθενογέννητα». Σε μια μελέτη που αναφέρθηκε πρόσφατα, οι ερευνητές πέτυχαν επαγωγή προαιρετικής παρθενογένεσης και «παρθενογέννησης» στο Drosophila melanogaster (ένα μη παρθενογενετικό είδος) μέσω γενετική μηχανική. Η ερευνητική ομάδα αναγνώρισε εμπλεκόμενα γονίδια και έδειξε για πρώτη φορά πώς οι εκφράσεις των εμπλεκόμενων γονιδίων επηρεάζουν την επαγωγή προαιρετικής παρθενογένεσης σε ένα ζώο.
Η παρθενογένεση είναι μια μορφή ασεξουαλικής αναπαραγωγής που δεν περιλαμβάνει γονιμοποίηση ενός ωαρίου από ένα σπέρμα. Το έμβρυο σχηματίζεται από το θηλυκό μόνο του (χωρίς γενετική συνεισφορά από αρσενικό) που αναπτύσσεται για να γεννήσει «παρθενική». Η παρθενογένεση μπορεί να είναι είτε υποχρεωτική είτε προαιρετική. Σε περίπτωση προαιρετικής παρθενογένεσης, το ζώο μεταβαίνει από τη σεξουαλική σε παρθενογενετική αναπαραγωγή κάτω από δύσκολες καταστάσεις, ενώ η υποχρεωτική παρθενογένεση είναι η κατάσταση όπου η αναπαραγωγή είναι κυρίως ασεξουαλική μέσω της παρθενογένεσης.
Οι «παρθενογέννητες» χωρίς γονιμοποίηση με σπέρμα μπορεί να ακούγονται περίεργες, αλλά αυτή η μορφή αναπαραγωγής στην οποία παραχωρείται το αρσενικό εμφανίζεται φυσικά σε πολλά είδη φυτών, εντόμων, απαντήσεων κ.λπ. προκλήθηκε τεχνητά στα αυγά στο εργαστήριο για να γεννήσει απογόνους βατράχων και ποντικών. Αυτές οι περιπτώσεις τεχνητής παρθενογένεσης σε βάτραχο και ποντίκια δεν έκαναν τους θηλυκούς βάτραχους και τα ποντίκια να μπορούν να γεννήσουν μόνα τους παρθενογένεση, καθώς μόνο τα αυγά τους προκλήθηκαν να υποστούν εμβρυογένεση στις εργαστηριακές συνθήκες. Αυτό έχει αλλάξει τώρα με την έκθεση (δημοσιεύτηκε στις 28th Ιούλιος 2023) μη παρθενογενετικών ζώων που δίνουν «παρθενογέννητα». γενετική μηχανική. Αυτή είναι η πρώτη τέτοια περίπτωση σεξουαλικής αναπαραγωγής ζώων που γίνονται παρθενογενετικά λόγω χειρισμών στα γονίδιά τους.
Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δύο είδη Drosophila. Το είδος Drosophila mercatorum, το οποίο έχει σεξουαλικά αναπαραγόμενο στέλεχος και παρθενογενετικά αναπαραγόμενο στέλεχος (προαιρετικό), χρησιμοποιήθηκε για τον εντοπισμό γονιδίων που εμπλέκονται στην παρθενογένεση ενώ το Drosophila melanogaster που είναι ένα μη παρθενογενετικό είδος χρησιμοποιήθηκε για γονιδιακό χειρισμό για την παραγωγή παρθενογενετική πετώ.
Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε την αλληλουχία γονιδιωμάτων δύο στελεχών Drosophila mercatorum και συνέκρινε τη γονιδιακή δραστηριότητα στα αυγά των δύο στελεχών. Αυτό οδήγησε στην ταυτοποίηση 44 υποψηφίων γονιδίων με πιθανούς ρόλους στην παρθενογένεση. Έπειτα ήταν να ελεγχθεί εάν ο χειρισμός των υποψήφιων γονιδίων ομολόγων θα προκαλούσε προαιρετική παρθενογένεση στο Drosophila melanogaster. Οι ερευνητές βρήκαν ένα πολυγονιδιακό σύστημα - η προαιρετική παρθενογένεση στο Drosophila melanogaster (ένα μη παρθενογενετικό είδος) πυροδοτήθηκε από την αυξημένη έκφραση της μιτωτικής πρωτεΐνης κινάσης polo και τη μειωμένη έκφραση μιας δεσατουράσης, Desat2 που ενισχύθηκε από την αυξημένη έκφραση του Myc. Τα αυγά μεγάλωσαν παρθενογενετικά κυρίως σε τριπλοειδείς απογόνους. Αυτή είναι η πρώτη επίδειξη του γενετική βάση της προαιρετικής παρθενογένεσης σε ένα ζώο καθώς και η επαγωγή της μέσω γενετική μηχανική.
***
Πηγές:
- Sperling AL, et αϊ 2023. Ο γενετική βάση για προαιρετική παρθενογένεση στη Drosophila. Current Biology Δημοσιεύθηκε: 28 Ιουλίου 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.006
- University of Cambridge 2023. Ειδήσεις- Επιστήμονες ανακαλύπτουν το μυστικό της παρθενικής γέννησης και ενεργοποιούν την ικανότητα στις θηλυκές μύγες. Διαθέσιμο στο https://www.cam.ac.uk/research/news/scientists-discover-secret-of-virgin-birth-and-switch-on-the-ability-in-female-flies Πρόσβαση στις 2023-08-01.
***
