Parthenogenese is ongeslachtelijke voortplanting waarbij wordt afgezien van de genetische bijdrage van de man. Eieren ontwikkelen zich vanzelf tot nakomelingen zonder te worden bevrucht door een sperma. Dit wordt in de natuur gezien bij sommige soorten planten, insecten, reptielen enz. Bij facultatieve parthenogenese schakelt het dier in moeilijke situaties over van geslachtelijke naar parthenogenetische voortplanting. Niet-parthenogenetische soorten planten zich seksueel voort en geven geen "maagdelijke geboorten". In een onlangs gerapporteerde studie bereikten onderzoekers de inductie van facultatieve parthenogenese en "maagdelijke geboorten" in Drosophila melanogaster (een niet-parthenogenetische soort) door middel van genetische manipulatie. Het onderzoeksteam identificeerde betrokken genen en toonde voor het eerst aan hoe expressies van betrokken genen de inductie van facultatieve parthenogenese bij een dier beïnvloeden.
Parthenogenese is een vorm van ongeslachtelijke voortplanting waarbij geen sprake is bevruchting van een eicel door een zaadcel. Het embryo wordt alleen gevormd door het vrouwtje (zonder genetische bijdrage van een mannetje) dat zich ontwikkelt om een "maagdelijke geboorte" te geven. Parthenogenese kan verplicht of facultatief zijn. In het geval van facultatieve parthenogenese schakelt het dier onder moeilijke omstandigheden over van seksuele naar parthenogenetische voortplanting, terwijl obligate parthenogenese de situatie is waarin reproductie voornamelijk aseksueel is door parthenogenese.
"Maagdelijke geboorten" zonder bevruchting door sperma klinkt misschien vreemd, maar deze vorm van voortplanting waarbij het mannetje wordt afgezien, wordt van nature gezien in veel soorten planten, insecten, antwoorden enz. Niet-pathogene soorten geven geen "maagdelijke geboorten", hoewel het heeft kunstmatig in de eieren in het laboratorium zijn geïnduceerd om nakomelingen van kikkers en muizen te baren. Deze gevallen van kunstmatige parthenogenese bij kikkers en muizen maakten vrouwelijke kikkers en muizen niet geschikt om zelf maagdelijke geboorten te geven, aangezien alleen hun eieren werden aangezet om embryogenese in de laboratoriumomstandigheden. Dit is nu veranderd met het rapport (gepubliceerd op 28th juli 2023) van niet-parthenogenetische dieren die "maagdelijke geboorten" hebben gekregen na genetische manipulatie. Dit is het eerste geval van seksueel voortplantende dieren die parthenogenetisch worden vanwege manipulaties in hun genen.
In deze studie werden twee soorten Drosophila gebruikt. Drosophila mercatorum-soorten, die seksueel voortplantende stam en parthenogenetisch voortplantende stam (facultatief) hebben, werden gebruikt om genen te identificeren die betrokken zijn bij parthenogenese, terwijl Drosophila melanogaster, een niet-parthenogenetische soort, werd gebruikt voor genmanipulatie om parthenogenetische vlieg te produceren.
Het onderzoeksteam heeft de genomen van twee stammen van Drosophila mercatorum gesequenced en de genactiviteit in eieren van de twee stammen vergeleken. Dit leidde tot de identificatie van 44 kandidaat-genen met mogelijke rollen in parthenogenese. Het volgende was om te testen of het manipuleren van kandidaat-genhomologen facultatieve parthenogenese in Drosophila melanogaster zou veroorzaken. De onderzoekers vonden een polygeen systeem - facultatieve parthenogenese in Drosophila melanogaster (een niet-parthenogenetische soort) werd veroorzaakt door verhoogde expressie van het mitotische eiwitkinasepolo en verminderde expressie van een desaturase, Desat2, die werd versterkt door verhoogde expressie van Myc. De eieren groeiden parthenogenetisch voornamelijk uit tot triploïde nakomelingen. Dit is de eerste demonstratie van de genetische basis van facultatieve parthenogenese bij een dier, evenals de inductie ervan genetisch engineering.
***
Bronnen:
- Sperling AL, c.s. 2023. Een genetische basis voor facultatieve parthenogenese bij Drosophila. Huidige biologie Gepubliceerd: 28 juli 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.006
- Universiteit van Cambridge 2023. Nieuws- Wetenschappers ontdekken geheim van maagdelijke geboorte en schakelen het vermogen in vrouwelijke vliegen in. Verkrijgbaar bij https://www.cam.ac.uk/research/news/scientists-discover-secret-of-virgin-birth-and-switch-on-the-ability-in-female-flies Betreden op 2023-08-01.
***
