Le concept de parthénogenèse

Lors de la fécondation, le spermatozoïde libère l’ovule de son état de dormance et celui-ci commence à se développer. Mais dans la nature, il existe des cas où un organisme s'est développé à partir d'un œuf non fécondé.

Définition 1

Le phénomène de développement d'un organisme à partir d'un œuf non fécondé est appelé parthénogenèse .

Dans le cas de la parthénogenèse, la nouvelle génération possède un génotype parental inchangé. Chez certaines espèces, des populations à la fois parthénogénétiques et bisexuées peuvent exister (chez les lézards). Pour les autres espèces, la parthénogenèse est le seul moyen reproduction (chez les phasmes). Chez les carabes et les daphnies, les générations sexuelles et parthénogénétiques alternent naturellement.

Certains scientifiques considèrent la parthénogenèse comme une forme distincte reproduction asexuée, puisqu'il n'y a pas de processus sexuel (copulation). D'autres la considèrent comme une variante de la reproduction sexuée, puisque ce sont les cellules germinales qui y participent.

Parthénogenèse diploïde

Il existe un certain nombre d'espèces animales chez lesquelles des œufs non fécondés se développent pendant une certaine période. Dans le noyau de l'œuf, le nombre de chromosomes double et ils deviennent diploïdes (ou la méiose ne se produit pas lors de la formation de l'œuf).

Exemple 1

Par exemple, chez les coléoptères et les daphnies mentionnés ci-dessus, au printemps, en été et au début de l'automne (c'est-à-dire la majeure partie de l'année), la reproduction se produit uniquement par parthénogénétique. Seules les femelles se développent à partir d’œufs non fécondés. En automne, les mâles apparaissent et le processus de fécondation a lieu. Les œufs fécondés survivent à l'hiver. Au printemps, ils se transforment à nouveau en femelles capables de se reproduire parthénogénétiquement.

La parthénogenèse diploïde contribue à la reproduction rapide des populations de ces espèces.

Parthénogenèse haploïde

Chez les abeilles et certains autres insectes, les femelles se développent à partir d’œufs fécondés. À partir d'elles, se forment des ouvrières (femelles sous-développées) et des reines. Les faux-bourdons (mâles parthénogénétiques) se développent à partir d’œufs non fécondés. Les cellules mâles possèdent un ensemble haploïde de chromosomes. Lors de la formation des spermatozoïdes, la méiose ne se produit pas et le nombre de chromosomes dans les spermatozoïdes ne diminue pas. Par conséquent, lors de la fécondation, les organismes reçoivent un ensemble diploïde de chromosomes.

Parthénogenèse artificielle

Au cours de leurs recherches, les embryologistes ont pu stimuler le développement d'un ovule sans fécondation. Ils utilisaient certains stimuli comme facteurs stimulants (influences chimiques, mécaniques ou à court terme de forte ou basses températures etc.). L'influence de ces stimuli a contribué à l'excitation de l'œuf et au début de la formation des membranes de fécondation.

Remarque 1

Le phénomène de parthénogenèse artificielle est activement utilisé, par exemple, pour réguler le sexe ver à soie en sériciculture.

Androgenèse

Il existe des cas scientifiques où le noyau d'un œuf a été détruit. Dans le même temps, l’œuf lui-même conservait la capacité de féconder. Le noyau du spermatozoïde occupait alors une position centrale dans l’ovule. L'ovule s'est développé de manière parthénogénétique, mais avec un noyau de spermatozoïde. Le nouvel organisme qui en résulte n’a que des caractéristiques paternelles. Ce phénomène est appelé en science androgenèse .

Le phénomène de parthénogenèse est probablement apparu comme une réaction de l'organisme à des changements soudains des conditions environnementales. Ces changements ont conduit à l'impossibilité de la fécondation. Les individus ont donc survécu. Dans lequel l'œuf a commencé à se développer de manière indépendante. Cette adaptation a permis à l’espèce de survivre dans des conditions inhabituelles et changeantes. La méthode de parthénogenèse peut être très utile dans les travaux de sélection.

Parthénogenèse (de Mots grecs parthenos - vierge et genèse - origine) - le développement d'un organisme à partir d'un seul œuf sans fécondation. Il existe diverses formes de parthénogenèse chez les animaux et les plantes.

Au XVIIIe siècle Le scientifique suisse C. Bonnet a décrit phénomène étonnant: Les pucerons bien connus en été sont généralement représentés uniquement par des femelles aptères qui donnent naissance à des petits vivants. Ce n'est qu'en automne que les mâles apparaissent parmi les pucerons. Les œufs fécondés qui survivent à l'hiver donnent naissance à des femelles ailées. Ils se dispersent parmi les plantes alimentaires et établissent de nouvelles colonies de femelles parthénogénétiques sans ailes. Un cycle de développement similaire a été décrit chez de nombreux insectes, ainsi que chez les petits crustacés - daphnies et animaux aquatiques microscopiques - les rotifères. Chez certaines espèces de rotifères et d'insectes, aucun mâle n'a été trouvé - le processus sexuel y était complètement absent; ils sont tous représentés par des femelles parthénogénétiques.

Chez les plantes, la parthénogenèse a été découverte plus tard, d'abord chez la célèbre plante australienne Alhornea. Ce plante dioïque: sur certains spécimens, les fleurs se développent avec des étamines, sur d'autres - avec des pistils. Dans les jardins botaniques de Kew, près de Londres, ne poussaient que des plantes femelles à fleurs pistillées. À la surprise des botanistes, en 1839, ils apportèrent soudainement une abondante récolte de graines. Il s'est avéré que la parthénogenèse se produit encore plus souvent chez les plantes que chez les animaux. Chez les plantes, on parle d’apomixie. De nombreux représentants des familles composées et Poaceae, Rosacées, crucifères et autres (par exemple, de nombreuses variétés de framboises, pissenlits communs) sont apomictiques.

Il existe des parthénogenèses somatiques et génératives. Dans le premier cas, l'œuf se développe à partir d'une cellule diploïde du corps, avec un double jeu de chromosomes, dans le second, à partir de cellules ayant subi la méiose, c'est-à-dire avec un nombre de chromosomes divisé par deux. La parthénogenèse générative est courante chez les insectes : les faux-bourdons, par exemple, se développent à partir d’œufs non fécondés. Parfois, le nombre de chromosomes double au cours du développement de l'embryon.

Les formes particulières de parthénogenèse sont la gynogenèse et l'androgenèse. Au cours de la gynogenèse, le développement de l'ovule est stimulé par le sperme d'un individu mâle, même d'une espèce différente. Ensuite, le sperme se dissout sans laisser de trace dans le cytoplasme de l'ovule, qui commence son développement. En conséquence, des populations unisexes composées uniquement de femmes apparaissent. La gynogenèse a été décrite dans de petits poisson tropical mollies, notre poisson rouge (ses œufs se développent lorsqu'ils sont stimulés par le sperme de carpes, de vairons et d'autres poissons frayant simultanément, dans ce cas, lorsque le zygote est écrasé, l'ADN paternel est détruit sans affecter les caractéristiques de la progéniture), ainsi que chez certaines salamandres. Elle peut être induite artificiellement en exposant des ovules matures à des spermatozoïdes tués par irradiation aux rayons X. Naturellement, la progéniture produit des copies génétiques exactes des femelles.

Au contraire, lors de l’androgenèse, le noyau de l’œuf ne se développe pas. Le développement de l'organisme se produit grâce à la fusion de deux noyaux de spermatozoïdes qui y pénètrent (naturellement, un seul mâle est produit dans la progéniture). Le scientifique soviétique B.L. Astaurov a obtenu des vers à soie mâles androgénétiques en fécondant des œufs avec le sperme d'un mâle normal, dont les noyaux étaient détruits par les radiations ou par une température élevée. En collaboration avec V. A. Strunnikov, il a développé des méthodes permettant d'obtenir artificiellement une progéniture androgénétique du ver à soie, qui a un grand effet. signification pratique, puisque les chenilles mâles produisent plus de soie lors de la formation des cocons que les femelles.

La parthénogenèse est plus fréquente chez les animaux inférieurs. Chez les personnes plus organisées, il est parfois possible de la provoquer artificiellement, par l'influence de certains facteurs sur des œufs non fécondés. Elle a été causée pour la première fois en 1885 par le zoologiste russe A. A. Tikhomirov à partir du ver à soie.

Néanmoins, chez les animaux supérieurs, le développement parthénogénétique ne va le plus souvent pas jusqu'à son terme et l'embryon en développement finit par mourir. Mais certaines espèces et races de vertébrés sont plus capables de parthénogenèse. Par exemple, des espèces parthénogénétiques de lézards sont connues. DANS dernièrement Une race de dindes a été développée dont les œufs non fécondés ont de fortes chances de se développer jusqu'à leur terme. Il est curieux que dans ce cas, la progéniture soit masculine (généralement la parthénogenèse produit des femelles). L'énigme est facile à résoudre : si, par exemple, une personne et une mouche des fruits ont un ensemble de chromosomes sexuels dans le sexe féminin XX (deux chromosomes X) et dans le sexe masculin XY (chromosomes X et Y), chez les oiseaux, il C'est l'inverse : le mâle a deux chromosomes identiques ZZ et la femelle a des chromosomes différents (WZ). La moitié des œufs non fécondés possèdent un chromosome W, l’autre moitié un chromosome Z (voir Méiose). Dans l’œuf parthénogénétique en développement, le nombre de chromosomes double. Mais la combinaison W W n'est pas viable et de tels embryons meurent, mais la combinaison ZZ donne une dinde tout à fait normale.

Chez de nombreux animaux, le développement des œufs se produit sans. Cette forme de sexualité reproduction appelé parthénogenèse. La reproduction par parthénogenèse a été décrite pour la première fois chez les pucerons. Actuellement, une distinction est faite entre la parthénogenèse naturelle et artificielle.

Parthénogenèse naturelle

Parthénogenèse naturelle Il peut être périodique ou facultatif. Au cours de la parthénogenèse périodique, elle alterne avec une reproduction sexuée normale (pucerons). La parthénogenèse facultative est caractéristique des abeilles, des fourmis, etc. Leur utérus pond des œufs fécondés et non fécondés. Chez les abeilles, les reines et les ouvrières se développent à partir d’œufs fécondés, et les mâles (bourdons) à partir d’œufs non fécondés.

Parthénogenèse artificielle

Parthénogenèse artificielle est causée chez les animaux qui, dans des conditions normales, se reproduisent. Pour la première fois, la parthénogenèse artificielle a été réalisée par les A.A. Tikhomirov au ver à soie. Par la suite, de grands succès dans le domaine de la parthénogenèse artificielle sur les vers à soie ont été obtenus par B.L. Astaurov. La parthénogenèse artificielle peut être provoquée par une combinaison de divers facteurs : frotter les œufs avec une brosse, les exposer à de l'acide sulfurique faible, du sérum sanguin, des solvants gras, des influences électriques, etc.

Parthénogenèse ( Parthénogenèse- du grec parthénos- fille, vierge + genèse-Génération) est une forme de reproduction sexuée dans laquelle le développement d'un organisme se produit à partir d'une cellule reproductrice femelle (œuf) sans fécondation par une cellule mâle (sperme).

Dans les cas où les espèces parthénogénétiques sont représentées (toujours ou périodiquement) uniquement par des femelles, l'un des principaux avantages biologiques de la parthénogenèse est d'accélérer le taux de reproduction de l'espèce, puisque tous les individus types similaires capable de laisser une progéniture. Dans les cas où les femelles se développent à partir d’œufs fécondés et les mâles à partir d’œufs non fécondés, la parthénogenèse aide à réguler les sex-ratios numériques (par exemple chez les abeilles).

La parthénogenèse doit être distinguée de reproduction asexuée, qui s'effectue toujours à l'aide d'organes et de cellules somatiques (reproduction par division, bourgeonnement, etc.).

Il y a des parthénogenèses naturel- un mode normal de reproduction de certains organismes dans la nature et artificiel, provoquée expérimentalement par l'action de divers stimuli sur un ovule non fécondé, qui nécessite normalement une fécondation.

Parthénogenèse chez les animaux

La forme initiale de parthénogenèse - parthénogenèse rudimentaire ou rudimentaire - est caractéristique de nombreuses espèces animales dans les cas où leurs œufs restent non fécondés. En règle générale, la parthénogenèse embryonnaire se limite aux premiers stades du développement embryonnaire ; cependant, le développement atteint parfois ses dernières étapes.

À androgenèse le noyau de la cellule germinale femelle (œuf) ne participe pas au développement et un nouvel organisme se développe à partir de deux noyaux fusionnés de cellules germinales mâles (sperme). L'androgenèse naturelle se produit dans la nature, par exemple chez les insectes hyménoptères. L'androgenèse artificielle est utilisée pour produire une progéniture chez les vers à soie : avec l'androgenèse, seuls les mâles sont produits dans la progéniture, et les cocons des mâles contiennent beaucoup plus de soie que les cocons des femelles.

Au cas où gynogenèse le noyau du spermatozoïde ne fusionne pas avec le noyau de l'ovule, mais stimule seulement son développement (fausse fécondation). La gynogenèse est caractéristique des vers ronds, des poissons osseux et des amphibiens. Dans ce cas, les descendants produits sont uniquement des femelles.

U personne Il existe des cas connus où, sous l'influence situations stressantes températures élevées et dans d'autres situations extrêmes un ovule femelle peut commencer à se diviser, même s'il n'est pas fécondé, mais dans 99,9% des cas il meurt rapidement (selon certaines sources, 16 cas d'immaculée conception sont connus dans l'histoire qui ont eu lieu en Afrique et dans les pays européens).

Le matériel a été préparé sur la base d'informations provenant de sources ouvertes

Chez les animaux, la dioïque est plus fréquente, c'est-à-dire la présence d'individus mâles et femelles (mâles) et (femelles), qui diffèrent souvent par leur taille et leur taille. apparence (dimorphisme sexuel).

Les cellules sexuelles se forment dans des organes spéciaux - les gonades. Petit, équipé d'un flagelle, mobile spermatozoïdes se forment dans testicules, et les grands sont immobiles œufs(œufs) -V les ovaires.

Le processus de fécondation chez les organismes multicellulaires, comme chez les organismes unicellulaires, consiste en la fusion de gamètes mâles et femelles. En règle générale, la fusion de leurs noyaux se produit immédiatement avec la formation d'un zygote diploïde (œuf fécondé) (Fig. 1).

Riz. 1. Schéma illustrant le mécanisme de maintien de l'ensemble diploïde de chromosomes pendant la reproduction sexuée

Le zygote formé combine dans son noyau les ensembles haploïdes de chromosomes des organismes parents. Dans un organisme fille issu d'un zygote, les caractéristiques héréditaires des deux parents sont combinées.

Dans les organismes multicellulaires, il existe fécondation externe(lorsque les gamètes fusionnent à l'extérieur du corps) et fécondation interne, se produisant à l’intérieur de l’organisme parent. La candidature externe ne peut être effectuée que dans milieu aquatique, on le trouve donc le plus largement dans organismes aquatiques(algues, coelentérés, poissons). Les organismes terrestres sont plus souvent caractérisés par une fécondation interne (plantes à graines supérieures, insectes, vertébrés supérieurs).

Reproduction sexuée atypique

Nous parlerons de parthénogenèse, de gynogenèse, d'androgenèse, de polyembryonie, de double fécondation chez les angiospermes.

Parthénogenèse (reproduction vierge)

Ouvert au milieu du XVIIIe siècle. Naturaliste suisse C. Bonnet. La parthénogenèse se produit chez les plantes et les animaux. Avec lui, le développement d'un organisme fille s'effectue à partir d'un œuf non fécondé. De plus, les individus filles qui en résultent sont généralement soit des mâles (bourdons chez les abeilles), soit des femelles (chez les lézards des rochers du Caucase), de plus, des descendants des deux sexes (pucerons, daphnies) peuvent naître. Le nombre de chromosomes dans les organismes parthénogénétiques peut être haploïde (abeilles mâles) ou diploïde (pucerons, daphnies).

La signification de la parthénogenèse :

1) la reproduction est possible avec de rares contacts d'individus de sexe opposé ;

2) la taille de la population augmente fortement, car la progéniture est généralement nombreuse ;

3) se produit dans des populations présentant une mortalité élevée au cours d'une même saison.

Types de parthénogenèse :

1) parthénogenèse obligatoire (obligatoire). On le trouve dans des populations constituées exclusivement d'individus femelles (chez le lézard des rochers du Caucase). Dans le même temps, la probabilité de rencontrer des individus de sexe différent est minime (les rochers sont séparés par des gorges profondes). Sans parthénogenèse, la population entière serait au bord de l’extinction ;

2) parthénogenèse cyclique (saisonnière) (chez les pucerons, les daphnies, les rotifères). Présent dans des populations historiquement éteintes grandes quantités V certaine heure année. Chez ces espèces, la parthénogenèse se conjugue avec la reproduction sexuée. De plus, en été, seules les femelles pondent deux types d'œufs : grands et petits. Des gros œufs, les femelles émergent par parthénogénétique, et des petits œufs, des mâles émergent, qui fécondent les œufs couchés au fond en hiver. Seules des femelles en émergent ; parthénogenèse facultative (facultatif). Trouvé chez les insectes sociaux (guêpes, abeilles, fourmis). Dans une population d’abeilles, les œufs fécondés produisent des femelles (abeilles ouvrières et reines), tandis que les œufs non fécondés produisent des mâles (bourdons).

Chez ces espèces, la parthénogenèse existe pour réguler le sex-ratio dans la population.

Il existe également des parthénogenèses naturelles (existantes dans les populations naturelles) et artificielles (utilisées par l'homme). Ce type de parthénogenèse a été étudié par V.N. Tikhomirov. Il a réussi à développer des œufs de vers à soie non fécondés en les irritant avec une fine brosse ou en les plongeant dans de l'acide sulfurique pendant quelques secondes (seules les femelles sont connues pour produire du fil de soie).

Gynogenèse(oui poisson osseux et quelques amphibiens). Le sperme pénètre dans l’ovule et ne fait que stimuler son développement. Dans ce cas, le noyau du spermatozoïde ne fusionne pas avec le noyau de l'ovule et meurt, et la source du matériel héréditaire pour le développement de la progéniture est l'ADN du noyau de l'ovule.

Androgenèse. Le développement de l’embryon implique l’introduction du noyau mâle dans l’œuf et le noyau de l’œuf meurt. L'ovule ne donne que nutriments son cytoplasme.

Polyembryonie. Le zygote (embryon) est divisé de manière asexuée en plusieurs parties, dont chacune se développe en un organisme indépendant. Trouvé chez les insectes (cavaliers), les tatous. Chez les tatous, le matériel cellulaire d'un embryon initialement au stade blastula est réparti uniformément entre 4 à 8 embryons, dont chacun donne ensuite naissance à un individu à part entière.