Существует ли партеногенез или «непорочное зачатие» в природе?

Однако есть еще один метод как полового, так и бесполого размножения — «непорочное зачатие». Первое и единственное упоминание о нем у человека в литературе — это рождение Иисуса Христа. Концепция непорочного зачатия может показаться мифической историей из древнего фольклора, но она и правда свойственна некоторым представителям фауны. За прошедшие годы у животных наблюдались единичные случаи непорочного рождения.

Партеногенез — это особая форма бесполого размножения. При нем деление неполовых клеток (или, говоря научным языком, митоз соматических клеток) родителя производит новую особь. С другой стороны, партеногенез требует образования яйцеклеток. Так что, в каком-то смысле это неполная форма полового размножения.

По-другому партеногенез еще называют «девственным» размножением. Несмотря на то, что при нем не происходит слияния между мужскими и женскими половыми клетками, этот способ размножения все равно считается половым. Все из-за того, что новый организм в любом случае развивается при участии половой клетки. Если при обычном размножении половину генетической информации «поставляет» сперматозоид, то при партеногенезе эта часть генов получается другим способом.

Классификацию партеногенеза можно разделить на несколько групп, в зависимости от того, как именно размножается тот или иной организм.

Кроме того, партеногенез может быть:

Чтобы разобраться в том, как работает партеногенез, нужно понять, что происходит это не всегда одинаково. Этот процесс может реализовываться двумя способами, в зависимости от того, как делится женская половая клетка.

В этом случае женская половая клетка сначала делится на множество копий. Позже — эти новые клетки начинают расти и насыщаться питательными веществами. Когда клетки достигают нужных размеров, они превращаются в ооциты — половые клетки, которые практически готовы стать яйцеклеткой. Далее — они дважды делятся на части. После первого деления образовывается новый ооцит и полярное тельце, которое называют побочным продуктом. На этом этапе у клетки есть только половина материнских клеток. После второго деления ооцит делится на яйцеклетку и еще одно полярное тельце.

Далее — яйцеклетка объединяется с тем самым полярным тельцем, в результате чего происходит «автомикс» — своеобразная перетасовка материнских генов. Организм это делает для того, чтобы новый организм был лишь похож на материнский, но не был идентичен ему.

Второй путь реализации партеногенеза — апомиксис. Такой процесс обычно наблюдается у растений и происходит путем непрямого деления клетки. Именно поэтому растения так похожи друг на друга, ведь в этом случае клетка создает своих «хромосомных клонов» и не проходит мейоз.

Иногда гермафродитизм можно спутать с партеногенезом. Гермафродиты — это организмы, у которых есть как мужские, так и женские половые органы. Некоторые гермафродиты способны к самооплодотворению. Однако, в отличие от партеногенеза, самооплодотворение происходит за счет слияния мужских и женских гамет.

Может показаться, что партеногенез — крайне редкое явление, но как бы не так! Такой способ размножения встречается у многих живых существ. Например, «непорочным зачатием» размножаются различные членистоногие: пауки, раки, тараканы, тля и другие насекомые. Входят в этот список и муравьи, у которых довольно часто встречаются случаи телитокии, при которых все потомство самки представлено только особями женского пола. Реже, но с определенной периодичностью такая же форма партеногенеза встречается и у некоторых термитов.

Другой пример существа, размножающегося с помощью партеногенеза, — дафния, планктонное ракообразное. Большую часть года у дафний также встречается телитокия, в результате которой рождаются только самки. Самцы дафнии появляются на свет только осенью, когда условия окружающей среды ухудшаются.

А вот у позвоночных существ партеногенез встречается крайне редко и является скорее исключением, чем правилом. Например, ученые замечали, что с помощью партеногенеза могут размножаться некоторые ящерицы, вараны, рыбы, земноводные, а иногда — и птицы! Среди млекопитающих случаев «девственного» зачатия еще ни разу не встречалось — звери и люди размножаются только путем слияния самки и самца.

Сам по себе искусственный партеногенез — это такой способ полового размножения, при котором на неоплодотворенную яйцеклетку воздействуют разными раздражителями в лабораторных условиях, чаще — в рамках эксперимента.

Впервые заниматься экспериментами с искусственным партеногенезом начал русский зоолог Александр Тихомиров. Первый удачный опыт состоялся в 1886 году, когда ученый смог вызвать «непорочное зачатие» у неоплодотворенных яиц тутового шелкопряда. В ходе эксперимента он влиял на яйца концентрированной серной кислотой, трением и перепадами температур от очень высоких к очень низким.

Следующим проводить подобные опыты над животными стал советский биолог Борис Астауров. В 1936 году мужчина научился добиваться массового полного партеногенеза все для того же тутового шелкопряда. Используя наработки предшественника, Астауров нагревал неоплодотворенные яйца до 46 °С на протяжении 18 минут. В ходе эксперимента у ученого получилось добиться вылупления новых особей, однако все они были одного, женского, пола, а также являлись клонами самки и друг друга.

После, когда опытными путями был намечен наиболее верный маршрут, ученые смогли успешно провести эксперименты с партеногенезом над другими особями: морскими беспозвоночными, лягушками и кроликами. Дело советских ученых смог продолжить немецкий зоолог Оскар Гертвиг. Он смог добиться дробления неоплодотворенных яйцеклеток и червяков, и морских ежей. Сделать это получилось благодаря воздействию на существа стрихнином, хлористым кальцием, дифтерийной сывороткой, а также — морской водой.

Еще одно имя, не упоминая которое нельзя говорить об экспериментах с искусственным партеногенезом, — Жак Леб, американский зоолог, который разработал методику искусственной активации яиц у иглокожих живых существ. Его опыты строились следующим образом: ученый погружал яйца в кислоту, затем — помещал их в морскую воду с повышенным уровнем солености, а после — переносил яйца в нормальные условия и наблюдал за тем, как они начинают развиваться с помощью партеногенеза. Продолжил опыты коллеги другой американский ученый, Грегори Гудвин Пинкус. Он экспериментировал с партеногенезом у кроликов, забирая неоплодотворенные яйцеклетки самки прямо из яичников или из фаллопиевых труб. После — ученый воздействовал на клетки гипертоническим раствором и нагревал их при температуре почти в 50 °С. Когда процесс деления был пройден, ученый возвращал их в матку самки кролика и позволял им развиваться в организме естественным путем. Таким образом Пинкусу удалось добиться успешного появления на свет двух особей кролика.

Конечно, во время экспериментов с партеногенезом не остались без внимания и растения. Так, ученые проводили опыты над водорослями и грибами с помощью специальных гипертонических растворов и кратковременного нагревания. Например, у ботаника из Австрии, Эриха Чермарка, получилось добиться партеногенеза у хлебных злаков и некоторых бобовых культур. Ученый раздражал рыльца растений чужеродной пыльцой и различными порошками. А вот советский экспериментатор Евгений Вермель ставил опыты с партеногенезом на томатах и огурцах. Мужчина раздражал клетки растений, используя диметилсульфоксид.

Причина, по которой у некоторых животных проявляется способность к партеногенезу, не обязательно заключается в отсутствии самца. Недавно проведенное исследование обнаружило партеногенез у самок калифорнийского кондора — а ведь у них был доступ к самцам вида!

А был и обратный случай. Например, желтобрюхая водяная змея родила потомство в неволе, несмотря на то, что не контактировала с самцом того же вида в течение восьми лет. Ее тело могло решить взять дело в свои «руки» и воспроизвести детенышей путем партеногенеза.

Хотя детеныш змеи не выжил, этот случай опроверг существующую теорию такого рождения в неволе. Она заключалась в том, что самки животных могли воспроизводить потомство путем партеногенеза, несмотря на то, что находились вдали от самцов, лишь благодаря своей способности накапливать сперму. Однако в этом случае водяная змея была изолирована слишком долго, чтобы иметь возможность хранить семенную жидкость.

Несмотря на то, что полного партеногенеза у человека никогда не встречалось, неполный все же был зарегистрирован в 1995 году. Случилось это после того, как родители мальчика, обеспокоенные, что у их сына очень несимметричное лицо, обратились к медикам. Те развели руками и пошли к ученым — ответ нашелся, когда специалисты пересчитали хромосомы ребенка.

Выяснилось, что в некоторых клетках крови мальчика находятся две X-хромосомы, тогда как у детей мужского пола должно присутствовать сочетание XY. Однако сама кровь у ребенка была на 95% мужской (с набором XX). В результате получилось так, что полный хромосомный набор клетки у ребенка был мужской, а вот кожа его была на 5% женской, что и вызвало несимметричность.

Специалисты долго не могли понять, — в чем дело, пока не предположили, что яйцеклетка матери слишком быстро прошла два первых цикла деления, из-за чего возник партеногенез автомикс, и только после этого получила оплодотворение сперматозоидом. Именно поэтому большая часть клеток у ребенка была мальчишечьей и лишь некоторые — девчачьими.

Помимо этого случая, ученые также регистрировали ситуации, когда малыши появлялись на свет с частью клеток набором хромосом XX, а частью — XY, однако при этом во всех клетках детей были отцовские хромосомы.

Как так получалось? Доподлинно неизвестно. Исследователи лишь предполагают, что изначально клетка сначала сама «активировалась», а после первого деления была оплодотворена двумя разными спермотозоидами. Другая версия гласит, что женская половая клетка прошла просто-напросто прошла процесс деления весьма нестандартным путем.

В 2017 году ученые пришли к выводу, что, вероятно, партеногенез у людей все же существует, однако остается незамеченным из-за отсутствия тщательного анализа геномов новорожденных. Чтобы разобраться в этом вопросе, некоторые исследователи целенаправленно ищут случаи партеногенеза у людей. Сделать это получается очень медленно — всему виной этические причины, которые «тормозят» процесс. Сейчас ученые склонны думать, что некоторые партеногенетические явления у людей — это результат эволюции, а, значит, через много лет полный партеногенез у человека может и вовсе стать обыденностью.