stringtranslate.com

Телитоки

Тля рождает путем партеногенеза , живые детеныши вырастают из неоплодотворенных яиц.

Телитокия (от греч. θῆλυς thēlys «самка» и τόκος tókos «рождение») — тип партеногенеза , при котором отсутствует спаривание и происходит последующее производство только женского диплоидного потомства, как, например, у тлей . Телитокический партеногенез встречается редко среди животных и зарегистрирован примерно у 1500 видов , примерно у 1 из 1000 описанных видов животных, согласно исследованию 1984 года. [1] Он чаще встречается у беспозвоночных , таких как членистоногие , но может встречаться и у позвоночных , включая саламандр , рыб и рептилий, таких как некоторые ящерицы-хлыстохвосты .

Телитокия может происходить по разным механизмам, каждый из которых по-разному влияет на уровень гомозиготности . Она встречается в нескольких группах перепончатокрылых , включая Apidae , Aphelinidae , Cynipidae , Formicidae , Ichneumonidae и Tenthredinidae . [2] Она может быть вызвана у перепончатокрылых бактериями Wolbachia и Cardinium . [ 3]

Преимущества телитоки

Виды могут столкнуться с несколькими преимуществами, используя эту форму системы спаривания. Телитокия позволяет самкам передавать генотипы, которые обеспечивают успех в этой конкретной среде, наличие только дочерей увеличивает выход вида, и энергия, которая в противном случае была бы потрачена на поиск или привлечение партнера, может быть напрямую инвестирована в воспроизводство. [4]

Телитокия может происходить естественным путем или может быть вызвана учеными в лабораторных условиях. [5] У некоторых видов телитокия может также происходить посредством слияния двух женских гамет. [6]

Типы телитокии

Факультативная телитокия относится к особи, способной размножаться половым или бесполым путем в зависимости от условий окружающей среды. Например, мелкозубые пилорылые рыбы в популяциях Флориды могут быть факультативно телитокическими, что означает, что они будут размножаться половым путем, когда условия благоприятны, но переключатся на телитокию, когда ресурсов и партнеров станет мало. [7]

Случайная телитокия происходит, когда женский организм производит потомство бесполым путем из-за отсутствия или неудачи оплодотворения самцом. Это может произойти у видов, которые обычно размножаются половым путем, но не могут найти себе пару, или у видов, у которых спаривание не удается из-за физических или поведенческих барьеров. Хотя случайная телитокия может обеспечить краткосрочное репродуктивное решение при отсутствии партнера, она, как правило, не является устойчивой в долгосрочной перспективе из-за потери генетического разнообразия. [8]

Циклическая телитокия — это форма телитокии, при которой организмы чередуют половое и бесполое размножение в регулярном цикле. Этот тип размножения наблюдается у галловых ос цинипид , у которых половое размножение происходит в чередующихся поколениях. Бесполое размножение, которое происходит между этими половыми поколениями, обычно облегчается наличием определенных экологических сигналов, таких как температура или фотопериод. Генетическое разнообразие, создаваемое половым размножением у этих организмов, как полагают, играет важную роль в их способности адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. [9]

Облигатная телитокия относится к форме бесполого размножения, при которой особь не способна размножаться половым путем и должна полагаться на бесполое размножение для размножения. Виды, которые являются облигатно телитокическими, не имеют генетических или физиологических механизмов, необходимых для производства самцов, и, таким образом, полагаются исключительно на женское потомство для продолжения своего рода. Примерами облигатно телитокических видов являются некоторые представители муравьев -церапахисов и некоторые виды ящериц-хлыстов . [10]

Арренотокия и телитокия у перепончатокрылых

Медоносные пчелы производят гаплоидных самцов из неоплодотворенных яиц ( арренотокия ).

Перепончатокрылые ( муравьи , пчелы , осы и пилильщики ) имеют гаплодиплоидную систему определения пола . Они производят гаплоидных самцов из неоплодотворенных яиц ( арренотокия ), форма партеногенеза . Однако у некоторых социальных перепончатокрылых королевы или рабочие способны производить диплоидное потомство женского пола с помощью телитокии. [11] Полученные дочери могут быть или не быть полными клонами своей матери в зависимости от типа партеногенеза, который имеет место. [12] [13] Потомство может развиться как в королев, так и в рабочих. Примерами таких видов являются капская пчела, Apis mellifera capensis , Mycocepurus smithii и клональный муравей-рейдер, Ooceraea biroi .

Автомиксис

Влияние центрального слияния и терминального слияния на гетерозиготность

Аутомиксис — это форма телитокии. При аутомиктическом партеногенезе происходит мейоз , и диплоидия восстанавливается путем слияния несестринских ядер первого деления (центральное слияние) или сестринских ядер второго деления (терминальное слияние). [14] (см. диаграмму).

С центральным слиянием

Автомиксис с центральным слиянием имеет тенденцию поддерживать гетерозиготность при передаче генома от матери к дочери. Эта форма автомиксиса наблюдалась у нескольких видов муравьев, включая пустынного муравья Cataglyphis cursor [11] , клонального муравья-рейдера Cerapachys biroi [15] , хищного муравья Platythyrea punctata [ 14] и электрического муравья (малого огненного муравья) Wasmannia auropunctata [16] . Автомиксис с центральным слиянием также встречается у медоносной пчелы Apis mellifera capensis [13] , артемии Artemia parthenogenetica [ 17] и термита Embiratermes neotenicus [18] .

Ооциты , которые подвергаются аутомиксису с центральным слиянием, часто демонстрируют сниженную скорость кроссоверной рекомбинации . Низкая скорость рекомбинации в аутомиктических ооцитах способствует поддержанию гетерозиготности и только медленному переходу от гетерозиготности к гомозиготности в течение последовательных поколений. Это позволяет избежать немедленной инбридинговой депрессии . Виды, которые демонстрируют центральное слияние с пониженной рекомбинацией, включают муравьев P. punctata [14] и W. auropunctata , [16] артемию A. parthenogenetica , [17] и медоносную пчелу A. m. capensis . [13] У A. m. capensis скорость рекомбинации во время мейоза, связанного с телитокическим партеногенезом, снижена более чем в 10 раз. [13] У W. auropunctata снижение составляет 45 раз. [16]

Колонии с одной королевой узкоголового муравья Formica exsecta являются наглядным примером возможных пагубных последствий повышенной гомозиготности. У этого муравья уровень гомозиготности королевы отрицательно связан с возрастом колонии. [19] Снижение выживаемости колонии, по-видимому, связано с уменьшением продолжительности жизни королевы в результате гомозиготности королевы и проявления пагубных рецессивных мутаций ( инбридинговая депрессия ).

С терминальным слиянием

Аутомиксис с терминальным слиянием имеет тенденцию способствовать гомозиготности при передаче генома от матери к дочери. Эта форма аутомиксиса наблюдалась у водяной блохи Daphnia magna [20] и колумбийского радужного удава Epicrates maurus . [21] Партеногенез у E. maurus является лишь третьим генетически подтвержденным случаем последовательных девственных рождений жизнеспособного потомства от одной самки в пределах любой линии позвоночных. [21] Однако выживаемость потомства в течение двух последовательных пометов была низкой, что позволяет предположить, что аутомиксис с терминальным слиянием приводит к гомозиготности и экспрессии вредных рецессивных аллелей ( инбридинговая депрессия ).

Смотрите также

Найдите значение слова thelytoky в Викисловаре, бесплатном словаре.

Ссылки

  1. ^ Уайт, Майкл Дж. Д. (1984). «Хромосомные механизмы в воспроизводстве животных». Bolletino di Zoologia . 51 (1–2): 1–23. doi :10.1080/11250008409439455. ISSN  0373-4137.
  2. ^ Суомалайнен, Эско; Ансси Саура; Юхани Локки (31 августа 1987 г.). Цитология и эволюция в партеногенезе . ЦРК Пресс. стр. 29–31, 51. ISBN. 978-0-8493-5981-1.
  3. ^ Jeong, G; R Stouthamer (2004-11-03). "Генетика женской функциональной девственности у зараженной партеногенезом-вольбахией паразитоидной осы Telenomus nawai (Hymenoptera: Scelionidae)". Наследственность . 94 (4): 402–407. doi : 10.1038/sj.hdy.6800617 . ISSN  0018-067X. PMID  15523503.
  4. ^ J., Bell, William (2007). Тараканы: экология, поведение и естественная история. Johns Hopkins University Press. ISBN 978-1-4356-9271-8. OCLC  646769575.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Чжу, Дао-Хун; Хэ, И-Юань; Фань, Юн-Шэн; Ма, Мин-Юн; Пэн, Де-Лян (сентябрь 2007 г.). «Отрицательные доказательства индукции партеногенеза вольбахией у вида орехотворки Dryocosmus kuriphilus». Entomologia Experimentalis et Applicata . 124 (3): 279–284. doi :10.1111/j.1570-7458.2007.00578.x. ISSN  0013-8703. S2CID  84922476.
  6. ^ Бенджамин П. Олдройд; Майкл Х. Оллсопп; Розалин С. Глоаг; Джулианна Лим; Линдон А. Джордан; Мадлен Бикман (1 сентября 2008 г.). «Thelytokous Parthenogenesis in Unmated Queen Honeybees (Apis mellifera capensis): Central Fusion and High Recombination Rates». Genetics . 180 (1): 359–366. doi :10.1534/genetics.108.090415. PMC 2535687 . PMID  18716331. 
  7. ^ Филдс, Эндрю Т.; Фельдхайм, Кевин А.; Пулакис, Грегг Р.; Чепмен, Демиан Д. (2015-06-01). «Факультативный партеногенез у находящихся под угрозой исчезновения диких позвоночных». Current Biology . 25 (11): R446–R447. doi : 10.1016/j.cub.2015.04.018 . ISSN  0960-9822. PMID  26035783.
  8. ^ Pardo, MC; López-León, MD; Cabrero, J; Camacho, JPM (ноябрь 1995 г.). «Цитологический и онтогенетический анализ тихопартеногенеза у Locusta migratoria». Наследственность . 75 (5): 485–494. doi : 10.1038/hdy.1995.165 . ISSN  0018-067X.
  9. ^ "Исправление к: 'Закрытие жизненного цикла' Andricus quercuslanigera (Hymenoptera: Cynipidae)". Анналы энтомологического общества Америки . 116 (1): 72–73. 2022-10-22. doi : 10.1093/aesa/saac020 . ISSN  0013-8746.
  10. ^ Куэльяр, Орландо (1968). «Дополнительные доказательства истинного партеногенеза у ящериц рода Cnemidophorus». Herpetologica . 24 (2): 146–150. ISSN  0018-0831. JSTOR  3891303.
  11. ^ ab Pearcy, M. (2004). «Условное использование пола и партеногенеза для производства рабочих и королев у муравьев» (PDF) . Science . 306 (5702): 1780–1783. Bibcode :2004Sci...306.1780P. doi :10.1126/science.1105453. PMID  15576621. S2CID  37558595.
  12. ^ Фурнье, Дени; Эступ, Арно; Оривел, Жером; Фуко, Жюльен; Журдан, Эрве; Бретон, Жюльен Ле; Келлер, Лоран (2005). «Клональное размножение самцов и самок у маленького огненного муравья» (PDF) . Природа . 435 (7046): 1230–1234. Бибкод : 2005Natur.435.1230F. дои : 10.1038/nature03705. PMID  15988525. S2CID  1188960.
  13. ^ abcd Baudry E, Kryger P, Allsopp M, Koeniger N, Vautrin D, Mougel F, Cornuet JM, Solignac M (2004). "Сканирование всего генома у рабочих-телитокусов медоносной пчелы Капской бухты (Apis mellifera capensis): центральное слияние, сниженные показатели рекомбинации и картирование центромеры с использованием анализа полутетрад". Genetics . 167 (1): 243–252. doi :10.1534/genetics.167.1.243. PMC 1470879 . PMID  15166151. 
  14. ^ abc Келлнер, Катрин; Хайнце, Юрген (2010). «Механизм факультативного партеногенеза у муравья Platythyrea punctata ». Эволюционная экология . 25 (1): 77–89. doi :10.1007/s10682-010-9382-5. S2CID  24645055.
  15. ^ Oxley PR, Ji L, Fetter-Pruneda I, McKenzie SK, Li C, Hu H, Zhang G, Kronauer DJ (2014). «Геном клонального муравья-рейдера Cerapachys biroi». Current Biology . 24 (4): 451–8. doi :10.1016/j.cub.2014.01.018. PMC 3961065. PMID  24508170 . 
  16. ^ abc Rey O, Loiseau A, Facon B, Foucaud J, Orivel J, Cornuet JM, Robert S, Dobigny G, Delabie JH, Mariano Cdos S, Estoup A (2011). «Мейотическая рекомбинация резко снизилась у телитокических королев малого огненного муравья и их рабочих, рожденных половым путем». Молекулярная биология и эволюция . 28 (9): 2591–601. doi : 10.1093/molbev/msr082 . PMID  21459760.
  17. ^ ab Nougué O, Rode NO, Jabbour-Zahab R, Ségard A, Chevin LM, Haag CR, Lenormand T (2015). «Автомиксис у артемий: решение векового спора». Журнал эволюционной биологии . 28 (12): 2337–48. doi : 10.1111/jeb.12757 . PMID  26356354.
  18. ^ Fougeyrollas R, Dolejšová K, Sillam-Dussès D, Roy V, Poteaux C, Hanus R, Roisin Y (2015). «Асексуальная смена королев у высших термитов Embiratermes neotenicus». Труды Королевского общества Лондона B: Биологические науки . 282 (1809): 20150260. doi :10.1098/rspb.2015.0260. PMC 4590441. PMID  26019158 . 
  19. ^ Хааг-Лиаутард С, Витикайнен Э, Келлер Л, Сундстрём Л (2009). «Приспособленность и уровень гомозиготности у социальных насекомых» (PDF) . Журнал эволюционной биологии . 22 (1): 134–42. doi : 10.1111/j.1420-9101.2008.01635.x . PMID  19127611.
  20. ^ Свендсен Н, Рейссер СМ, Дукич М, Тюилье В, Сегар А, Лиотар-Хааг С, Фазель Д, Хюрлиманн Э, Ленорман Т, Галимов Ю, Хааг CR (2015). «Раскрытие загадочной асексуальности у Daphnia magna с помощью RAD-секвенирования». Генетика . 201 (3): 1143–55. doi : 10.1534/genetics.115.179879. ПМЦ 4649641 . ПМИД  26341660. 
  21. ^ ab Booth W, Million L, Reynolds RG, Burghardt GM, Vargo EL, Schal C , Tzika AC, Schuett GW (2011). «Последовательные девственные рождения у змеи нового света, колумбийского радужного удава, Epicrates maurus». Журнал наследственности . 102 (6): 759–63. doi : 10.1093/jhered/esr080 . PMID  21868391.