Партеногенез. Безраздельное материнство

Олег Макаров

Большая часть мира живого разделена пополам. По полам. На пол женский и пол мужской. Сделав производство потомства делом двух особей вместо одной, природа совершила шаг вперед, так как смешение генетического материала дает шанс на появление более жизнеспособных организмов

Но есть и обратный путь. Порой в силу разных причин женская особь, давая жизнь потомству, обходится, так сказать, без папы... Это явление получило в научном обиходе название "партеногенез" - от двух греческих слов "партенос" (дева) и "генезис" (порождение"). Вообще говоря, мы с детских лет знаем, что новые живые организмы вполне могут возникать без всяких там тычинок и пестиков. Кустик клубники, например, раскидывая по грядке свои длинные усы, вырастит себе потомство в виде точно таких же кустиков. Воткнутая в землю ветка (модное слово "клон" - по-гречески черенок") превратится в новое дерево. Исторически предшествовавшее половому бесполое размножение строится на процессе митоза – простом делении живой клетки. В результате образуются две абсолютно идентичные клетки с одинаковым набором генов – точные копии родительской, сохранившие, образно выражаясь, все достоинства и пороки. Изменения от поколения к поколению могут происходить лишь в результате генетических мутаций. Правда, микробы прекрасно приспосабливаются к меняющимся условиям среды, но они берут числом и скоростью размножения. И даже у них существует что-то вроде полового процесса – обмена генами между клетками одного, а иногда и совершенно разных видов. А у подавляющего большинства растений и самых примитивных представителей животного царства (вроде дождевых червей и морских звезд), способных к вегетативному размножению, оно дополняет, но не заменяет половой процесс.

Игра природы

При половом размножении чертеж нового организма, заложенный в его ДНК, создается случайным сочетанием генетического материала двух родителей. Игральные кости брошены на стол. Какая комбинация выйдет в итоге – повышающая или понижающая шансы на выигрыш в борьбе за существование, – дело случая, но без постоянной перетасовки генов и отбора их оптимальных комбинаций сложные многоклеточные организмы не смогли бы эволюционировать. Если продолжить ассоциацию с азартными играми, геном эукариотических (имеющих клеточное ядро) организмов, от дрожжей до человека, составлен из двух "колод" – парных генов (аллелей), расположенных на парных хромосомах. Соматические (телесные) клетки при росте организма и замещении отмерших клеток размножаются тем же простым делением – митозом, при котором набор хромосом передается неизменным от родительской клетки дочерним. Мутации в соматических клетках могут привести к различным (обычно неприятным) последствиям, но в следующее поколение они не передаются.

Половые клетки образуются в результате намного более сложного процесса деления – мейоза, при котором из первичных половых клеток – оогониев (женских) и сперматогониев (мужских) – образуются соответственно яйцеклетки и сперматозоиды. При этом диплоидная (несущая в себе полный набор генетической информации в двух парах хромосом) первичная половая клетка превращается в гаплоидную, с одной из каждой пары хромосом и, соответственно, одним из каждой пары родительских генов. При этом хромосомы обмениваются участками, и каждой яйцеклетке или сперматозоиду достается случайный набор генов, полученных от бабушки и дедушки будущего младенца.

Две половые клетки сольются в одну – зиготу, которая некоторое время спустя начнет делиться митотическим способом, развиваясь в зародыш. Но и неоплодотворенная яйцеклетка может начать делиться – именно это и называется партеногенезом. Следует сразу уточнить: партеногенез является не бесполым размножением, а разновидностью полового (с присущими ему биологическими процессами), однако с участием лишь женских половых клеток.

Целомудренные коловратки

Партеногенез в живой природе нельзя назвать чем-то исключительным. Коловратки – крошечные (от 40 мкм до 2 мм) обитатели пресноводных водоемов, выделенные в отдельный тип царства животных, – уже 40 млн лет представлены только женскими особями, производящими потомство исключительно путем партеногенеза.

При всей прогрессивности полового размножения вариант с происхождением потомства от одной особи имеет свои плюсы. Например когда среда благоприятствует быстрому размножению вида и вокруг достаточно пищи для многочисленного потомства, партеногенез дает выигрыш в скорости заселения этой среды. В этом случае можно по жертвовать генетическим разнообразием (потомство несет в себе лишь хромосомы матери), зато мобилизовать потенциал вида на выполнение только материнских функций. Как только условия изменятся в неблагоприятную сторону, можно снова вернуться к оплодотворению, создавая менее многочисленные, но более приспособленные организмы. Но коловратки – это скорее исключение из правил. У многих видов растений, членистоногих, земноводных, рептилий и даже птиц существует не облигатная (обязательная) форма партеногенеза, а факультативная – при подходящих обстоятельствах. Например, у некоторых видов тлей переход к партеногенезу и обратно имеет характер сезонных колебаний.

Затосковавшая акула

Удивительно, однако, что порой к партеногенезу прибегают виды живых организмов, которые ранее не были в этом замечены. В последние годы описаны несколько поразительных случаев партеногенеза