Pastinya Anda masing-masing mengetahui kisah yang digambarkan dalam Kitab Suci. Maria, sebagai orang pilihan Tuhan, melahirkan seorang anak yang dikandung tanpa noda ke dunia. Sulit untuk mengatakan apakah ini benar-benar terjadi atau hanya hasil imajinasi liar para penulis pada masa itu. Namun perlu diketahui, kelahiran dari perawan cukup umum di dunia kita. Apa itu partenogenesis dan apa esensinya?

Dunia yang menakjubkan

Mungkin salah satu misteri terbesar alam semesta kita adalah asal usul kehidupan. Dari mana asalnya dan siapa pencipta segala sesuatu masih menjadi misteri yang tersegel. Namun siapa pun pencipta kita, dia telah melakukan pekerjaan luar biasa dalam memastikan bahwa kehidupan di planet biru tidak pernah habis. Berbagai bentuk yang menghuni Bumi mampu mereproduksi jenisnya sendiri dengan berbagai cara, terkadang sangat tidak terduga.

Partenogenesis

Apa itu partenogenesis? Ini adalah kemampuan perempuan untuk memberikan kehidupan kepada generasi baru tanpa partisipasi pasangan seksual - laki-laki. Ini tidak berarti bahwa laki-laki tidak dibutuhkan sama sekali; mereka tentu saja penting. Partenogenesis bukanlah metode reproduksi aseksual, seperti pada beberapa tanaman (misalnya, tunas). Tetapi jika betina karena alasan tertentu tidak dapat menemukan pasangan untuk kawin dan pembuahan sel telur tidak terjadi, ia masih dapat menghasilkan keturunan yang utuh tanpa partisipasinya. Kemampuan ini memberikan spesies tersebut kelangsungan hidup yang sangat baik. Ketika jumlahnya berkurang, betina dapat mengisi kembali populasinya dalam waktu singkat dan melanjutkan perlombaan. Inilah inti dari partenogenesis.

Ciri penting lainnya dari reproduksi tersebut adalah pengaturan rasio jumlah betina dan jantan. Jadi misalnya pada lebah, muncul drone (jantan) dari telur yang tidak dibuahi, dan dari telur yang dibuahi muncul pekerja yang semuanya betina.

Jenis partenogenesis

Apa itu partenogenesis dan bagaimana hal itu dapat terjadi pada hewan tertentu? Pada beberapa spesies, ini dianggap sebagai metode reproduksi utama (wajib). Untuk bentuk lain, bersifat siklis, yaitu keturunan muncul secara berkala dari telur yang tidak dibuahi, tetapi lebih sering dengan partisipasi pejantan. Metode reproduksi fakultatif atau darurat memastikan kelangsungan hidup spesies dalam kondisi kehidupan yang paling sulit; inilah inti partenogenesis bagi mereka. Kasus-kasus ini merupakan pengecualian, karena biasanya hewan tersebut menganut reproduksi biseksual.

Partenogenesis pada hewan

Apa itu partenogenesis? Ini adalah proses di mana sel telur induk, yang tidak dibuahi, mulai berkembang untuk kemudian berubah menjadi makhluk hidup dewasa yang utuh. Partenogenesis dapat sangat bervariasi antar spesies. Jadi, misalnya, reproduksi melalui partenogenesis pada lebah sangat berbeda dengan reproduksi serangga lain, misalnya semut.

Pengetahuan tentang apa itu partenogenesis dan bagaimana hal itu terjadi telah memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perkembangan ilmu pengetahuan dan mendorong munculnya tren tertentu dalam industri. Dengan demikian, para ilmuwan mengetahui bahwa pada ulat sutera, partenogenesis dimulai setelah terpapar suhu tertentu. Hal ini secara signifikan mempercepat proses perkembangbiakan serangga ini.

Inti dari partenogenesis sudah diketahui oleh peternak lebah dan produsen sutra, banyak invertebrata yang menggunakan metode ini. Beberapa spesies kadal dan ikan sering melakukan hal ini; proses ini diketahui oleh perwakilan dunia tumbuhan; bahkan ada kalkun partenogenetik.

Perwakilan ilmu pengetahuan bekerja tanpa lelah untuk mempelajari fitur ini. Banyak upaya telah dilakukan untuk menginduksi partenogenesis pada hewan berdarah panas. Sayangnya, tidak mungkin memberikan contoh, karena dalam beberapa kasus terjadi pertumbuhan sel dan perkembangan embrio, namun hal tersebut tidak pernah mencapai tahap akhir. Ada juga minat yang besar dari sisi medis. Sebuah survei dilakukan, setelah itu diketahui bahwa mayoritas pasangan menikah yang tidak dapat memiliki bayi akan dengan senang hati memutuskan konsepsi sempurna tersebut. Siapa tahu, mungkin lama kelamaan tabir kerahasiaan akan tersingkap. Dan keajaiban akan menjadi kenyataan - partenogenesis akan mampu memberikan kehidupan pada bayi manusia.

Menjelang hari raya Paskah umat Kristiani, saya ingin membahas topik yang secara ilmiah mendekati mukjizat Perjanjian Baru.

Menurut legenda, Perawan Maria yang Terberkati, tanpa pembuahan apa pun, hamil dan melahirkan Raja orang Yahudi Yesus Kristus - Mesias, yang kedatangannya telah diramalkan dalam Perjanjian Lama.

“Tanpa pemupukan? Mustahil!" – beberapa akan keberatan. Namun fenomena seperti itu mungkin saja terjadi. Perawan Maria disebut "Agni Parthene" dalam bahasa Yunani, diterjemahkan sebagai "Perawan Murni".

Di sini dari kata “ parthenay"- gadis, perawan - istilah partenogenesis terbentuk.

Reproduksi dengan partenogenesis

Partenogenesis- Ini adalah proses dimana reproduksi terjadi dari yang tidak dibuahi.

Namun hal ini jangan disamakan dengan reproduksi.

Reproduksi dengan partenogenesis- Ini adalah bentuk reproduksi seksual, saat gamet betina terbentuk.

Salah satu orang pertama yang mempelajari partenogenesis adalah naturalis Swedia Charles Bonnet dan ahli zoologi Jerman Karl Siebold.

Partenogenesis dibagi menjadi dua jenis: meiosis Dan ameiotik .

Pada ameiotik partenogenesis telur tetap diploid karena tidak mengalami meiosis.

Pada meiosis partenogenesis organisme berkembang baik dari telur haploid, dan dirinya sendiri haploid, atau telur mengembalikan diploiditas dan organisme menjadi diploid.

Pemulihan diploiditas dapat terjadi dengan berbagai cara: sel telur dapat menyatu dengan badan polar (mirip dengan persetubuhan gamet) atau dapat pula terjadi endomitosis.

Endomitosis – proses penggandaan. Sama halnya, tetapi membran inti tidak larut dan sel tidak membelah.

Organisme apa yang dapat berkembang biak melalui partenogenesis?

Berikut beberapa contoh klasik

kutu daun. Dengan cara ini, mereka dengan cepat menambah jumlah mereka tanpa mengeluarkan banyak biaya. Secara partenogenetik berkembang biak di musim panas. Hasilnya hanya perempuan. Ini adalah semacam persiapan menghadapi kondisi buruk, yang bertujuan untuk memastikan bahwa sebanyak mungkin individu dapat bertahan hidup. Saat musim gugur mendekat, berbagai jenis gamet lahir, yang darinya gamet jantan dan betina dapat muncul. Dan serangga mulai berkembang biak melalui hubungan seksual biasa.

Daphnia. Selama musim panas mereka berkembang biak dengan partenogenesis ameiotik. Ketika suhu reservoir turun dan siang hari diperpendek, jantan haploid muncul. Populasi beralih ke reproduksi seksual biasa.

Rotifer. Jangan heran jika nama ini asing di telinga Anda, setahu saya tidak ada dalam kurikulum sekolah. Singkatnya: rotifera adalah jenis yang terpisah. Mereka adalah organisme multiseluler, namun ukurannya sangat kecil. Rotifera, seperti kutu daun dan daphnia, berkembang biak melalui partenogenesis dalam kondisi yang menguntungkan, dan ketika kondisi buruk terjadi, mereka beralih ke reproduksi seksual biasa. Bahkan ada beberapa spesies seperti rotifera yang telah mencapai “kesempurnaan”: spesies ini hanya dibentuk oleh betina yang berkembang biak melalui partenogenesis. Dalam kasus seperti itu, ketika partenogenesis adalah satu-satunya metode reproduksi, disebut mewajibkan. Dan bila terjadi pergantian partenogenesis dan metode reproduksi lain, disebut partenogenesis berhubung dgn putaran(seperti daphnia dan kutu daun).

Lebah. Pada lebah, perkembangan telur mengikuti dua pola: ada yang dibuahi, ada yang tidak. Dari telur yang tidak dibuahi (1n), jantan berkembang - drone. Oleh karena itu, sel somatik drone bersifat haploid ( Anda tidak boleh melupakan hal ini jika Anda tiba-tiba menemukan sesuatu tentang topik ini dalam masalah genetika).

Dari telur yang dibuahi, betina berkembang - lebah pekerja atau ratu. Dalam hal ini, ketika sel telur dapat berkembang baik sebagai hasil pembuahan maupun secara partenogenetik, partenogenesis disebut fakultatif.

Berkat kemampuan partenogenesis fakultatif pada lebah, jumlah individu dari setiap kasta (pekerja, drone) dapat dikontrol.

Batang Batu mencakup beberapa spesies yang mampu melakukan partenogenesis. Sebelum sel germinal kadal ini mengalami peningkatan mitosis jumlah kromosom, oleh karena itu, setelah siklus meiosis normal, telur menjadi diploid dan siap membentuk organisme baru. Kadal batu hidup di bebatuan dan terkadang berpindah dari satu batu ke batu lainnya merupakan masalah; dalam kondisi seperti itu, partenogenesis adalah hal yang dibutuhkan.

Partenogenesis telah ditemukan di Komodo. Wanita memiliki kromosom seks: ZW, dan pria: ZZ. Oleh karena itu, sebagai hasil partenogenesis, organisme harus diperoleh: ZZ atau WW, tetapi WW tidak dapat hidup. Oleh karena itu, pada komodo, hanya komodo jantan yang dapat berkembang melalui partenogenesis.

Partenogenesis juga disebut reproduksi perawan; proses ini merupakan karakteristik spesies yang siklus hidupnya pendek disertai dengan perubahan musim yang nyata.

Androgenesis dan ginogenesis

Selama proses adrogenesis, sel germinal betina tidak mengambil bagian dalam perkembangan organisme baru, yang muncul sebagai hasil peleburan dua inti sel germinal jantan – sperma. Dalam hal ini, hanya laki-laki yang hadir dalam keturunannya. Di alam, androgenesis terjadi pada serangga hymenopteran.

Selama ginogenesis, inti sperma tidak menyatu dengan inti sel telur, hanya dapat merangsang perkembangannya, sehingga terjadi pembuahan palsu. Proses ini merupakan ciri khas ikan bertulang dan cacing gelang, dan keturunannya hanya betina.

Partenogenesis haploid dan diploid

Dalam partenogenesis haploid, suatu organisme berkembang dari telur haploid, dan individu dapat berjenis kelamin betina, jantan, atau keduanya, bergantung pada penentuan jenis kelamin kromosom spesies tersebut. Pada semut, lebah, dan tawon, sebagai hasil partenogenesis, jantan muncul dari telur yang tidak dibuahi, dan betina dari telur yang dibuahi. Berkat ini, organisme dibagi menjadi beberapa kasta; prosesnya memungkinkan Anda mengatur jumlah keturunan dari jenis tertentu.

Pada beberapa kadal, kutu daun, dan rotifera, partenogenesis diploid diamati; ini juga disebut somatik. Dalam hal ini, telur diploid terbentuk pada betina. Proses ini memungkinkan untuk mempertahankan jumlah individu jika pertemuan individu yang berbeda jenis kelamin sulit dilakukan.

Partenogenesis alami dan buatan

Partenogenesis bersifat siklus pada rotifera, kutu daun, dan daphnia. Di musim panas, hanya betina yang ada; mereka berkembang secara partenogenetik, dan di musim gugur, reproduksi terjadi dengan pembuahan.

Partenogenesis dapat disebabkan secara artifisial, misalnya dengan mengiritasi permukaan telur ulat sutera, pemanasan atau paparan berbagai asam; fragmentasi telur dapat dicapai tanpa pembuahan. Kelinci dan katak dewasa dapat diperoleh secara partenogenetik.

Baru-baru ini, para ilmuwan dari Institut Pengembangan Teknologi Sel (Massachusetts USA) memperoleh embrio lengkap dari telur yang tidak dibuahi dari 4 dari 28 kera uji. Mereka mampu mencapai hasil seperti itu berkat obat kimia, di bawah pengaruh metode reproduksi khusus yang terjadi - “partenogenesis”. Apa itu partenogenesis?

Partenogenesis(Parthenogenesis - dari bahasa Yunani parthenos - gadis, perawan + genesis - generasi) - suatu bentuk reproduksi seksual di mana perkembangan suatu organisme terjadi dari sel reproduksi wanita (telur) tanpa pembuahan oleh sel pria (sperma).

Partenogenesis harus dibedakan dari reproduksi aseksual ketika perkembangan terjadi bukan dari sel germinal, tetapi dari sel atau organ somatik melalui pembelahan, pertunasan.

Itu seksual, tapi reproduksi sesama jenis, yang muncul selama evolusi organisme dalam bentuk dioecious. Dalam kasus di mana spesies partenogenetik hanya diwakili oleh betina, salah satu keuntungan biologis utama partenogenesis adalah percepatan laju reproduksi spesies, karena semua individu dari spesies tersebut mampu meninggalkan keturunan. Jika seekor betina berkembang dari telur yang telah dibuahi, dan seekor jantan berkembang dari telur yang tidak dibuahi, maka partenogenesis berkontribusi pada pengaturan jumlah dan rasio jenis kelamin(misalnya, pada lebah, jantan - drone - berkembang secara partenogenetik, dan dari lebah yang dibuahi - betina - ratu dan lebah pekerja).

Partenogenesis - alami metode reproduksi normal untuk beberapa spesies hewan dan tumbuhan. Partenogenesis alami lengkap terjadi pada semua jenis hewan invertebrata, tetapi paling sering pada artropoda. Dari vertebrata tersebut adalah ikan, beberapa spesies amfibi, reptil, dan spesies burung tertentu (kalkun) berkembang biak secara partenogenetik. Pada mamalia, hanya kasus partenogenesis embrio yang diketahui; kasus terisolasi dari perkembangan penuh telah diamati pada kelinci selama partenogenesis buatan. Pada manusia ada kasus yang diketahui ketika, di bawah pengaruh situasi stres suhu tinggi dan situasi ekstrem lainnya, sel telur betina dapat mulai membelah, meskipun tidak dibuahi, tetapi dalam 99,9% kasus sel telur tersebut segera mati (menurut beberapa data , 16 kasus konsepsi sempurna yang terjadi dalam sejarah diketahui dalam sejarah Afrika dan negara-negara Eropa).

Partenogenesis mungkin mewajibkan, ketika telur hanya mampu berkembang secara partenogenetik, dan opsional di mana telur dapat berkembang baik melalui partenogenesis maupun sebagai hasil pembuahan (pada lebah). Seringkali reproduksi melalui partenogenesis bergantian dengan reproduksi biseksual - yang disebut partenogenesis siklik. Jadi, pada beberapa spesies kutu daun, generasi berjari dua (bentuk bersayap) digantikan oleh partenogenetik (betina tidak bersayap), sedangkan generasi yang berbeda menggunakan jenis tanaman pangan yang berbeda.

Secara partenogenetik, telur yang telah mengalami meiosis dan mengandung satu set kromosom haploid (n) (generatif, haploid, atau partenogenetik meiosis) dapat berkembang, atau telur dari salah satu tahap oogenesis premeiotik dengan mempertahankan karakteristik set kromosom dari spesies ini - diploid (2n) atau poliploid (3n, 4n, 5n jarang 6n, 8n) (partenogenesis ameiotik). Dalam beberapa bentuk partenogenesis, peleburan inti haploid telur dengan inti haploid dari badan pengarah (kutub) menyebabkan pemulihan diploiditas (partenogenesis otomatis). Genotipe, jenis kelamin keturunan partenogenetik, serta pelestarian atau hilangnya heterozigositas, perolehan homozigositas, dll., bergantung pada ciri-ciri partenogenesis ini.

Partenogenesis buatan pada hewan pertama kali diperoleh oleh ahli zoologi Rusia A. A. Tikhomirov pada tahun 1886 dengan memaparkan telur ulat sutera yang tidak dibuahi terhadap berbagai iritan fisikokimia (larutan asam kuat, gesekan, dll.) Selanjutnya, partenogenesis buatan diperoleh oleh J. Lebon dan ilmuwan lain pada banyak hewan, misalnya pada invertebrata laut (bulu babi, bintang, cacing , moluska), serta pada beberapa amfibi (katak), dan bahkan pada mamalia.

Partenogenesis buatan disebabkan oleh efek pada telur dari larutan hipertonik (hipotonik - partenogenesis osmotik), penyuntikan telur dengan jarum yang dibasahi dengan hemolimf (yang disebut partenogenesis traumatis amfibi), pemanasan atau pendinginan mendadak (Suhu partenogenesis), serta aksi asam alkali, dll.

Dengan bantuan partenogenesis buatan, biasanya hanya tahap awal perkembangan suatu organisme yang dapat diperoleh, partenogenesis lengkap jarang dapat dicapai.

Metode partenogenesis massal dikembangkan untuk ulat sutera pada tahun 1936 oleh B. L.Astaurov. Metode ini didasarkan pada pemanasan jangka pendek dengan dosis yang tepat (hingga 46 o C selama 18 menit) dari telur yang tidak dibuahi yang dikeluarkan dari betina. Metode ini memungkinkan untuk memperoleh individu betina saja, yang secara turun temurun identik dengan betina induk (awal), serta mirip satu sama lain, sehingga memberikan peningkatan hasil serat sutera dengan kualitas terbaik.

Partenogenesis juga mencakup cara-cara khusus perkembangan hewan dan tumbuhan - ginogenesis dan androgenesis, di mana sel telur diaktifkan untuk berkembang dengan menembus sperma dari spesiesnya sendiri atau spesies serupa, tetapi inti sel telur dan sperma tidak menyatu. Pembuahan ternyata salah, dan embrio berkembang hanya dengan inti betina (ginogenesis) atau hanya inti jantan (androgenesis).

Jadi, jika percobaan para ilmuwan Amerika berakhir dengan sukses, yaitu lahirnya bayi kera yang sehat, maka percobaan dengan telur manusia mungkin akan segera dimulai, terutama karena Jumlah relawan perempuan cukup banyak.

Pasangan infertil dan lesbian paling tertarik dengan hal ini. Namun, mereka harus memperhitungkan bahwa hanya anak perempuan yang bisa dilahirkan. Untuk saat ini, para ilmuwan tidak bermaksud melakukan eksperimen serupa pada manusia, karena terdapat risiko serius terkena kanker dan gangguan metabolisme pada bayi baru lahir, dan juga karena kita memiliki gen yang hanya berfungsi jika diturunkan dari ayah. Di dalamnya protein yang diperlukan untuk perkembangan jaringan dan organ dikodekan. Oleh karena itu, kecil kemungkinannya perempuan akan mampu hidup tanpa laki-laki, setidaknya dalam waktu dekat, sementara laki-laki tidak mampu mengecoh alam.

Organisme anak berkembang dari telur yang tidak dibuahi. Dibuka pada pertengahan abad ke-18. Naturalis Swiss III. Kap mesin.

Arti dari partenogenesis:

1) reproduksi dimungkinkan melalui kontak langka individu lawan jenis;

2) jumlah populasi meningkat tajam, karena keturunannya biasanya banyak;

3) terjadi pada populasi dengan angka kematian yang tinggi dalam satu musim.

Jenis partenogenesis:

1) partenogenesis wajib (wajib). Hal ini ditemukan dalam populasi yang hanya terdiri dari individu betina (pada kadal batu Kaukasia). Pada saat yang sama, kemungkinan bertemu dengan individu yang berbeda jenis kelamin sangat kecil (batuan dipisahkan oleh ngarai yang dalam). Tanpa partenogenesis, seluruh populasi akan berada di ambang kepunahan;

2) partenogenesis siklik (musiman) (pada kutu daun, daphnia, rotifera). Terjadi pada populasi yang secara historis punah dalam jumlah besar pada waktu-waktu tertentu dalam setahun. Pada spesies ini, partenogenesis digabungkan dengan reproduksi seksual. Apalagi di musim panas hanya ada betina yang bertelur dua jenis - besar dan kecil. Dari telur besar, betina muncul secara partenogenetik, dan dari telur kecil, muncul jantan, yang membuahi telur yang tergeletak di dasar di musim dingin. Hanya perempuan yang muncul dari mereka;

3) partenogenesis fakultatif (opsional). Ditemukan pada serangga sosial (tawon, lebah, semut). Dalam populasi lebah, telur yang telah dibuahi menghasilkan lebah betina (lebah pekerja dan ratu), sedangkan telur yang tidak dibuahi menghasilkan lebah jantan (drone).

Pada spesies ini, partenogenesis ada untuk mengatur

rasio jenis kelamin numerik dalam populasi.

Ada juga partenogenesis alami (ada dalam populasi alami) dan buatan (digunakan oleh manusia). Jenis partenogenesis ini dipelajari oleh V.N.Tikhomirov. Ia mencapai perkembangan telur ulat sutera yang tidak dibuahi dengan mengiritasinya dengan sikat tipis atau merendamnya dalam asam sulfat selama beberapa detik (hanya betina yang diketahui menghasilkan benang sutera).

Ginogenesis(pada ikan bertulang dan beberapa amfibi). Sperma menembus sel telur dan hanya merangsang perkembangannya. Dalam hal ini inti sperma tidak menyatu dengan inti sel telur dan mati, dan sumber bahan keturunan untuk perkembangan keturunannya adalah DNA inti sel telur.

Androgenesis. Perkembangan embrio melibatkan inti jantan yang dimasukkan ke dalam sel telur, dan inti sel telur tersebut mati. Sel telur hanya menyediakan nutrisi dari sitoplasmanya.

Poliembrioni. Zigot (embrio) terbagi menjadi beberapa bagian secara aseksual, yang masing-masing berkembang menjadi organisme mandiri. Ditemukan pada serangga (pengendara), armadillo. Pada armadillo, bahan seluler dari satu embrio pada tahap blastula dibagi rata antara 4-8 embrio, yang masing-masing kemudian menghasilkan individu yang utuh.