Parthenogenese is ongeslachtelijke voortplanting waarbij de genetische bijdrage van mannen achterwege blijft. Eieren ontwikkelen zich zelfstandig 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 schakelen de dieren onder moeilijke situaties over van seksuele 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” bij Drosophila melanogaster (een niet-parthenogenetische soort) door genetisch engineering. Het onderzoeksteam identificeerde de betrokken genen en demonstreerde voor de eerste keer 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 sperma. Het embryo wordt door het vrouwtje zelf gevormd (zonder genetisch bijdrage van een man) die zich ontwikkelt tot een “maagdelijke geboorte”. Parthenogenese kan verplicht of facultatief zijn. In het geval van facultatieve parthenogenese schakelt het dier onder moeilijke situaties over van seksuele naar parthenogenetische voortplanting, terwijl obligate parthenogenese de situatie is waarin de voortplanting voornamelijk aseksueel is via 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 daarna “maagdelijke geboorten” gaven genetisch engineering. Dit is het eerste voorbeeld van een seksueel voortplantend dier dat parthenogenetisch wordt vanwege manipulaties in hun genen.
In dit onderzoek werden twee soorten Drosophila gebruikt. Drosophila mercatorum-soort, die een seksueel reproducerende stam en een parthenogenetisch reproducerende stam heeft (facultatief), werd gebruikt om genen te identificeren die betrokken zijn bij parthenogenese, terwijl Drosophila melanogaster, een niet-parthenogenetische soort, werd gebruikt voor genmanipulatie om te produceren parthenogenetisch vlieg.
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 kandidaatgenen met een potentiële rol in de parthenogenese. Vervolgens werd getest of het manipuleren van kandidaat-genhomologen facultatieve parthenogenese zou veroorzaken bij Drosophila melanogaster. De onderzoekers ontdekten een polygeen systeem: facultatieve parthenogenese bij Drosophila melanogaster (een niet-parthenogenetische soort) werd veroorzaakt door verhoogde expressie van het mitotische proteïnekinasepolo en verminderde expressie van een desaturase, Desat2, die werd versterkt door verhoogde expressie van Myc. De eieren groeiden parthenogenetisch voornamelijk aan triploïde nakomelingen. Dit is de eerste demonstratie van genetisch basis van facultatieve parthenogenese bij een dier, evenals de inductie ervan genetisch engineering.
***
Bronnen:
- Sperling AL, c.s. 2023. De genetisch 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.
***
