Partenogenéza je termín z biológie. Znamená panenské zrodenie. Je to asexuálna forma rozmnožovania. Samice kladú vajíčka bez oplodnenia samcom. Rast a vývoj embryí prebieha so všetkými génmi zdedenými od matky.

Vyskytuje sa u rastlín aj živočíchov a je oveľa menej časté ako pohlavné rozmnožovanie. Vyskytuje sa dokonca aj u stavovcov:v prírode existuje viac ako 80 druhov nepohlavných plazov, obojživelníkov a rýb, u ktorých samce už nie sú súčasťou reprodukčného procesu.

Niektoré rastliny a živočíchy sa môžu rozmnožovať pohlavne alebo nepohlavne. Dobrým príkladom sú mšice (napr. zelenáči), ktoré sa počas leta rozmnožujú partenogeneticky, ale keď sa zhorší počasie, začnú sa rozmnožovať pohlavne. V rôznych ročných obdobiach môžu byť živorodé (živé plody) alebo vajíčkovité (vajíčka). Počas jari a leta mšice zvyčajne produkujú živé mláďatá (nymfy) partenogeneticky. Tieto samičky mšíc môžu, ale nemusia mať krídla. Samčekovia sa objavujú v akomkoľvek počte až na konci sezóny. Samičky potom na jeseň rodia pohlavne a kladú vajíčka. Preto sa hovorí, že mšice podliehajú "cyklickej partenogenéze".

Ďalšou zaujímavou skutočnosťou je, že existuje celý rad chrobákov (chrobáky rodu Bdelloid), v ktorom nikdy neboli nájdené samce. Ide o najväčšiu taxonomickú kategóriu, ktorá sa rozmnožuje výlučne partenogenézou.

Existujú aj iné typy nepohlavného rozmnožovania. Klonmi sa rozmnožujú mnohé druhy Hydrozoa (napríklad mnohé koraly). Kolónie sa nerozrastajú kladením vajíčok, ale odnožovaním nových jedincov. Veľmi podobné je rozmnožovanie delením, ktoré je bežné u viacerých fylov, napríklad u ostnatokožcov a húb. Tieto metódy sa nenazývajú partenogenéza, pretože nefungujú tak, že samice kladú vajíčka.

Mechanizmy partenogenézy

Partenogenéza môže prebiehať rôznymi cytologickými spôsobmi, ktoré majú rozdielny dopad na genetickú variabilitu potomstva:

  • Apomixia – vajíčko sa vyvíja bez meiotického delenia (mitotická oocytogenéza). Potomstvo je takmer geneticky identické s matkou.
  • Automixia – dochádza k meióze, ale potom sa haploidné produkty opäť spoja (napr. fúzia jadier), čo čiastočne obnoví diploiditu; v závislosti od typu fúzie môže byť zachovaná časť heterozygotnosti.
  • Arrhenotokia – špecifický typ u hmyzu s haplodiploidným systémom (napr. včely, osy, mravce), kde z neoplodnených vajíčok vznikajú haploidní jedinci (často samci).

Typy partenogenézy podľa výskytu

  • Obligátna partenogenéza – druhy, ktoré sa rozmnožujú výlučne bez oplodnenia (napr. niektoré druhy Aspidoscelis – amerických jašteríc alebo určité bezstavovce).
  • Fakultatívna partenogenéza – druhy, ktoré sa obyčajne rozmnožujú pohlavne, ale dokážu vyprodukovať potomstvo partenogeneticky za určitých okolností (napr. niektoré hadi a ryby v zajatí).
  • Cyklická partenogenéza – striedanie nepohlavnej a pohlavnej generácie v priebehu roka, ako je to u mšíc.

Príklady v prírode

Partenogenéza sa vyskytuje u mnohých skupín:

  • Bezstavovce: mšice, niektoré červy, určití rotiféry (napr. bdelloidné rotiféry), a rôzne hmyzy. Poznámka: v pôvodnom texte sa spomínajú "chrobáky rodu Bdelloid" – bdelloidné rotiféry však nie sú chrobáky, ale drobné vodné bezstavovce (Rotifera), ktoré sa rozmnožujú dlhodobo bez pohlavného rozmnožovania.
  • Stavovce: existujú príklady u plazov (napr. niektoré samičie druhy jašteríc rodu Aspidoscelis), u vodných stavovcov boli zistené prípady u ryb (napr. niektoré žraloky) a u varanov (dokumentovaná partenogenéza u komodských varanov Varanus komodoensis v zajatí).
  • Rastliny: apomixia (nepohlavné tvorenie semien) je pomerne častá u niektorých kvetín a umožňuje šírenie stabilných genotypov.
  • Hmyz s haplodiploídiou: včely, mravce a osy – u nich sú samce často výsledkom neoplodnených vajíčok (arrhenotokia).
  • Bdelloidné rotiféry a niektoré iné skupiny sú známe ako "staré asexuálne línie" – t. j. pretrvalo sa rozmnožujú partenogeneticky po veľmi dlhú dobu.

Výhody a nevýhody

Výhody partenogenézy zahŕňajú:

  • Rýchle zvýšenie počtu jedincov, keď sú vhodné podmienky (každá samica môže produkovať potomstvo bez potreby partnera).
  • Umožňuje kolonizovať nové biotopy jediným samcom/samičkou alebo skupinou samíc (tzv. Bakerovo pravidlo).
  • Zachovanie úspešných genotypov v stabilnom prostredí.

Nevýhody sú najmä genetické:

  • Znižovanie genetickej variability potomstva, čo znižuje schopnosť prispôsobenia sa meniacim sa podmienkam a zvyšuje citlivosť na choroby a parazity (súvisí s "Red Queen" hypotézou).
  • Akumulácia škodlivých mutácií (Muller's ratchet) u čistých asexuálnych línií môže viesť k dlhodobému zhoršeniu genetického zdravia populácie.

Význam a použitie

Partenogenéza je predmetom základného výskumu v genetike, embryológii a evolučnej biológii. V rastlinnej šľachtiteľskej praxi sa apomixia skúma ako prostriedok na zachovanie žiadaných genotypov bez nutnosti opakovaného šľachtenia. V biomedicíne sú v laboratóriách známe techniky umelého aktivovania vajíčok (parthenogenetická aktivácia) na štúdium ranného vývoja, avšak u cicavcov vrátane človeka nie je prirodzená partenogenéza životaschopnou reprodukčnou cestou.

Zhrnutie

Partenogenéza je rozmanitý súbor procesov, ktorými jedinci vznikajú z neoplodnených vajíčok. Môže byť adaptívna v krátkodobom horizonte a pri obsadzovaní nových prostredí, no dlhodobo často vedie k zníženiu genetickej variability. V prírode sa objavuje v rôznych formách u rastlín, bezstavovcov aj stavovcov a jej štúdium nám pomáha lepšie pochopiť alternatívne stratégie rozmnožovania a evolučnú dynamiku druhov.