Партеногенез пчел егэ

Оплодотворение
у животных

Оплодотворение —
процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого
образуется зигота. Зигота — оплодотворенная яйцеклетка. Она
всегда имеет диплоидный набор хромосом. Из зиготы развивается зародыш, который
дает начало новому организму.

Процесс оплодотворения начинается с момента проникновения
сперматозоида в яйцеклетку. При контакте сперматозоида с оболочкой яйцеклетки
содержимое акросомы выводится на поверхность оболочки. Под действием
гидролитических ферментов, содержащихся в акросоме, оболочка яйцеклетки в месте
контакта растворяется. Специальные белки обеспечивают проникновение содержимого
сперматозоида внутрь яйцеклетки. Далее синхронно происходит ряд процессов.
Сперматозоид как бы запускает программу развития, заложенную в яйцеклетке.
Во-первых, оболочка яйцеклетки становится непроницаемой для остальных
сперматозоидов. Во-вторых, в яйцеклетке начинается усиленный синтез белков,
которые обеспечат развитие зиготы. Далее происходит слияние двух гаплоидных ядер,
которые называются пронуклеусами (в переводе с лат.
«предшественники ядра»). В результате слияния пронуклеусов формируется
диплоидное ядро зиготы. В оплодотворенном яйце происходит репликация ДНК двух
ядер, и оно готовится к делению. Вместе с пронуклеусом в яйцо попадают и
центриоли сперматозоида, которые играют важную роль. Они обеспечивают
образование веретена первого деления.

Таким образом оплодотворение у животных состоит из нескольких
стадий:

Первая стадия — денудация —
характеризуется тем, что яй­цеклетка, проходя по яйцепроводу, освобождается от
окружающих фолликулярных клеток (лучистого венца). Основная роль в денудация
принадлежит спермиям, которые, внедряясь между клетками фоллику­лярного
эпителия, выделяют ферменты, главным образом гиалуронидгзу. За счет этих
ферментов и неизвестных еще факторов разжижав гиалуроновая кислота, входящая в
состав студенистого вещества, свя­зывающего клетки лучистого венца. Рассеивание
клеток лучистого венца это не видовая особенность, и оно может происходить под
влиянием спермиев животных другого вида. Так, при осеменении свиней смесью
спермы быка и хряка спермин быка освобождают яйцо от фолликуляр­ных клеток, а
проникают в него только спермин хряка. Процессу денатурации способствуют также
механические препятствия, обусловленные ворсинками слизистой оболочки
яйцепровода.

Для оплодотворения не
обязательно полное освобождение яйце­клетки от клеток лучистого венца.
Достаточно лишь места, чтобы спер­мии проникли через прозрачную оболочку
яйцеклетки в околожелточное пространство. Этот процесс, составляющий вторую
стадию опло­дотворения, в видовом отношении более специфичен. В это время
закан­чивается созревание яйцеклетки (выделение второго направительного
тельца). Ядро, содержащее гаплоидное число хромосом, превращается в женский
пронуклеус. На третьей стадии оплодотворения один, реже несколько
спермиев проникают через желточную оболочку яйцеклетки в ее цитоплазму. Это уже
строго специфический процесс, поскольку в яйцеклетку могут проникать только
спермин своего вида. При этом проникает не весь спермий, а лишь его головка и
шейка. Внедрившись в цитоплазму клетки спермий претерпевает большие изменения.
Головка спермия быстро увеличивается в десятки раз, вследствие ассимиляции.

Этот процесс, основной и
является еще недостаточно изученным. Образуется каждая новая клетка (зигота),
ядро которой содержит диплоидное количество хромосом. Образовавшаяся зигота,
таким образом, имеет двойную наследственность.

Полиспермия (переоплодотворение). Проникновение в
протоплазму яйцевой клетки  двух или вообще нескольких спермиев называется
полиспермией.

В норме после
проникновения в яйцо одного спермия другие не пропускаются. У стареющих яиц
зональная реакция начинается, что обусловливает невозможность проникновения
спермия в яйцо, а иногда под влиянием каких-то условий проходит слияние ядра
яйца с несколькими спермиями. Это происходит, вероятно, тогда, когда
одновременно приблизившиеся к яйцу спермии проникают внутрь него.

Множественное оплодотворение, или суперфекундация (superfecunio), — это
оплодотворение нескольких яйцевых клеток в период одного полового цикла, но
спермой разных производителей. Оно часто наблюдается у многоплодных животных
(собаки, свиньи, кошки), реже у кобыл, коров. Суперфекундация, развившаяся в
результате осеменения производителями, принадлежащими к одной породе и
одинаковой с самками масти, часто остается незамеченной; она выявляется, когда
несколько производителей, принимавших участие в осеменении самки, принадлежат к
разным породам и даже видам. Так, из-за недосмотра в стадию возбуждения у
породистых собак наряду с чистопородными могут ро­диться щенята с признаками
двух или трех пород, нескольких мастей т. д. Отмечены случаи суперфекундации у
свиней, когда рождаются поросята различных мастей, у кобыл, проявлявшейся
одновременным рождением нормально развитых жеребенка и муленка.

У животных
существует два способа оплодотворения: наружный и внутренний. При наружном
оплодотворении самка выметывает яйцеклетки (икру), а самец — сперму во внешнюю
среду, где и происходит оплодотворение. Такой способ оплодотворения характерен
для водных обитателей (морских ежей, рыб, земноводных).

При внутреннем
оплодотворении слияние гамет происходит в половых путях самки. Такой способ
характерен для наземных и некоторых водных обитателей (червей, насекомых,
рептилий, птиц, млекопитающих).

Оплодотворенное яйцо
может развиваться либо в теле самки, как у млекопитающих, либо во внешней
среде, как у многих птиц, пресмыкающихся, насекомых. В последнем случае
оплодотворенное яйцо покрывается специальной оболочкой или скорлупой. Самка
откладывает его в наиболее безопасное место.

Биологическое
значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии гамет
восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм несет
наследственную информацию и признаки двух родителей.

Партеногенез

Разновидность полового
размножения, при котором взрослая особь развивается из неоплодотворенного яйца,
называется партеногенезом.

Партеногенез встречается
у низших ракообразных (дафний), насекомых (пчел, тлей), у некоторых птиц
(индюшек) и, как правило, чередуется с обычным половым размножением. Из
неоплодотворенных яйцеклеток с гаплоидным набором хромосом развивается новый
организм. При первом делении митоза после удвоения ДНК хромосомы не расходятся
и диплоидный набор восстанавливается.

Партеногенез может идти
как при благоприятных условиях, так и при неблагоприятных. Например, у тлей,
дафний летом развиваются самки, а осенью из неоплодотворенных яиц развиваются
самцы. У пчел из неоплодотворенных яиц развиваются всегда самцы — трутни, а из
оплодотворенных — самки (матки) и рабочие пчелы.

Партеногенез можно
вызвать искусственно, воздействием какого-либо фактора на яйцеклетку.

Виды
партеногенеза

В
науке есть несколько способов классификации этого удивительного биологического
явления:

§    По
способу размножения: естественный (происходящий в природных условиях) и
искусственный (воспроизведенный в лаборатории).

§    По
полноте протекания: рудиментарный – когда неоплодотворенные клетки начинают
деление, но зародышевое развитие прекращается на раннем этапе; и полный, когда
это самое зародышевое развитие доходит до формирования взрослой особи.

§    В
зависимости от пола организма различается гиногенез (партеногенез самок) и
андрогенез (партеногенез самцов).

Партеногенез у пчел

У пчел при партеногенезе
из неоплодотворенных яиц рождаются самцы, они же трутни, из оплодотворенных
исключительно самки, которые в свою очередь делятся на размножающуюся матку
(королеву улья) и бесплодную рабочую пчелку.

Партеногенез у муравьев

В муравьином царстве
явление партеногенеза присутствует у восьми видов муравьев и может условно
разделится на три вида:

§   
самки производят рабочих
муравьев и других самок через него, при этом рабочие самцы стерильны.

§   
рабочие муравьи производят
самок посредством партеногенеза.

§   
самки производят других самок
посредством партеногенеза, а рабочих муравьев самцов – обычным половым путем.

Партеногенез у ящериц

Существует лишь несколько
видов ящериц, размножающихся столь необычным образом, среди них, например
комодские вараны, обладающие удвоенной копией яиц ДНК и специальным веществом –
полоцитом, способным выступать в качестве спермы, оплодотворяя яйцеклетку,
превращая ее в эмбрион.

Биологическое значение
партеногенеза

Основное значение
партеногенеза в том, что благодаря ему, те виды, чьи особи представлены преимущественно
самками (например, пчелы) могут ускорено размножаться
без участия мужского начала. Также часто бывает, что из оплодотворенных
яйцеклеток появляются самки, а из неоплодотворенных самцы и таким образом, с
помощью партеногенеза происходит регуляция численных соотношений полов.

Шаблоны для Joomla 3 здесь

Задание № 18849

Нашли ошибку в задании? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Что такое партеногенез

Это одна из форм полового размножения, присуща не только пчелам, но и другим живым существам. В биологии этот процесс называют «девственным размножением». Особенность партеногенеза заключается в том, что развитие женских половых клеток происходит без оплодотворения. Никакого слияния гамет разных полов не происходит, но такая форма размножения в науке по-прежнему называется половой. Связано это с тем, что развитие полноценного организма происходит из половой клетки взрослой особи женского рода.

Биологическое значение

Суть партеногенеза заключается в том, что размножение и развитие насекомых возможно без участия мужских особей и в ускоренном режиме. К партеногенезу склонны не только пчелы, но и другие виды насекомых, представители которых в большей степенны представлены самками. Если яйцеклетки оплодотворенные, то зачастую из них на свет появляются самки, а из неоплодотворенных – самцы. Подобная закономерность происходит в большинстве случаев, но не всегда. Подобным образом партеногенез участвует в регуляции соотношения полов того или иного вида.

Классификация

В научной среде партеногенез как уникальное биологическое явление классифицируется по нескольким критериям.

1. По половым отличиям организма. Различают андрогенез (партеногенез у мужских особей) и гиногенез (партеногенез у женских особей).
2. По особенностям протекания процесса. Различают рудиментарный партеногенез (прекращение зародышевого развития происходит на начальной стадии) и полный (формируется взрослая особь без прекращения зародышевого развития).
3. По методу размножения пчел. Различают искусственный (размножение происходит в лабораторных условиях) и естественный (особи размножаются в природной среде).

Обратите внимание! Партеногенез свойственен большому количеству беспозвоночных. Но среди насекомых это явление впервые обнаружил Я. Дзержон – пчеловод из Польши.

Преимущества

Если сравнивать партеногенез с традиционным способом размножения, то первый имеет целый ряд преимуществ:

• с помощью партеногенеза насекомые могут быстро восполнить семейство после серьезных потерь, сохранив тем самым свою популяцию;
• партеногенез помогает предотвратить гомозиготность (особое состояние, при котором гомологичные хромосомы несут одинаковые алели генов) генетического аппарата. Нередко данное явление замечается при традиционном половом скрещивании насекомых;
• защита популяции пчел от различных патологий генетического характера.

На заметку! Партеногенез – это уникальная возможность контролирования популяции пчел и защиты насекомых от серьезных генетических заболеваний.

Разновидность пчелиной семьи

Только благодаря созданию небольшой группы пчелы могут рассчитывать на благополучное развитие. Каждая из созданных групп должна выполнять свои конкретные функции и вносить свой вклад в развитие семейства. Существует три основных группы пчел. Это матка, рабочая особь и трутень. Такое разделение помогает не только выжить колонии насекомых, но также увеличивать популяцию при необходимости и повышать свою продуктивность. Теперь подробнее о каждой из групп.

Матка

В любом улье, независимо от его размеров или местоположения, главной особью является матка. Она напрямую влияет на эффективность и жизнеспособность всей семьи. От скорости прорабатывания маткой корма зависит интенсивность кладки яиц и, следовательно, активность целого улья. На одну пчелосемью должна припадать одна зрелая матка, но не более. Если имеются сразу несколько пчеломаток, то некоторые из них могут в итоге погибнуть или просто покинуть улей в поисках новой семьи.

Рабочая пчела

Рабочие пчелы представляют собой женские особи, половые органы у которых недоразвиты. Они составляют основную часть улья и выполняют самую «грязную» работу – заботятся о других членах пчелиной семьи и собирают урожая меда.

На плечи рабочих пчел возложены различные функции. В первую очередь, насекомые нужны для произведения следующих продуктов:

• маточное молочко;
• пыльца;
• прополис или уза;
• воск;
• мед;
• апитоксин или пчелиный яд.

Средняя продолжительность жизни рабочих пчел составляет 5-7 месяцев. Это зависит от многих факторов, например, от обмена веществ у насекомых или интенсивности выполнения своих обязанностей в улье. Но нередко пчелы доживают и до 9-месячного возраста.

Трутень

Еще одна группа, входящая в состав пчелиной семьи – это трутни. Они играют важную роль в жизни улья, но в то же время трутни считаются временными обитателями. Основная задача трутней заключается в оплодотворении маток, за счет чего популяция и продуктивность семьи увеличивается. Трутни не одарены органами защиты или нападения, например, жалом. Пасечники держат трутней в ульях на протяжении периода сбора меда, после чего особей выгоняют. Нередко трутней после медосбора просто умерщвляют.

Обратите внимание! Трутни часто умирают естественным путем. Как правило, это происходит после спаривания с маткой, а точнее через 2-3 недели после данного процесса.

Результат телитокии

Появление трутней в улье – это далеко не единственный результат партеногенеза. Нередко набор хромосом в период формирования личинки пчелы удваивается. За счет таких изменений у особи появляются основные признаки самки. Но по достижению зрелого возраста такие насекомые уже имеют существенные отличия, по которым опытные пчеловоды их вычисляют среди сородичей. Но о каких именно отличиях идет речь? Читайте ниже.

Имеющиеся отличия

По внешним признакам все трутни, которые являются следствием партеногенеза пчел, абсолютно одинаковые. Но в случае с самкой, которая родилась в результате телитокии, все с точностью до наоборот. Она обязательно будет отличаться от своих сородичей.

К основным отличиям пчел, которые родились в результате телитокии, относятся:

• измененные зазубрины на челюсти;
• другие пыльцевые щеточки;
• брюшко стало блестящим и обрело конусообразную форму;
• тело молодых особей более крупное;
• появившаяся особь из яичка немного напоминает рабочую пчелу по внешних данным.

На заметку! Возможно искусственное оплодотворение рабочей особи. В итоге получатся особи, одарены тройным набором хромосом.

Какие есть минусы

Благодаря телитокии пчелы получат полноценные женские половые признаки, потому через некоторое время, когда особь повзрослеет, она сможет участвовать в пополнении семейства. Но основной минус телитокии как раз в этом и заключается. Личинки будут появляться всегда слабые и с разными заболеваниями. Следовательно, их выживаемость будет достаточно низкой. Рано или поздно это приведет к полному вымиранию пчелиного семейства.

Поиск трутовок

Даже опытным пчеловодам порой бывает трудно найти трутневую пчеломатку. Но это важно, ведь будущее всего пчелиного семейства зависит от трутовок. Например, если улей резко теряет свою продуктивность, то в первую очередь подозрения должны упасть именно на трутовок. Для поиска нужно провести визуальный осмотр улья. Первое, с чего нужно начать осмотр – это плодовые соты. Если матка молодая и здоровая, то яйца должны быть сложены равномерно по всему периметру.

После осмотра плодовых сот внимание следует обратить на сами ячейки. Если здоровая пчеломатка откладывает всего по одному яйцу в каждую ячейку, то трутовка может откладывать и по 2-3 штуки в каждую из ячеек. Этим и объясняется низкая продуктивность трутневых маток, поскольку развитие двух личинок в одной ячейке часто приводит к их гибели. Лишь иногда личинкам удается выжить.

Нужно ли это делать?

Не всегда поиск трутневых особей эффективен и дает желаемый результат. На фоне обычных пчел трутовки могут теряться, поэтому даже опытные пасечники не могут определить такое насекомое. Но даже если поиск увенчался успехом, а трутовки были обнаружены и уничтожены, это еще не значит, что необходимые результаты будут достигнуты. Рой может не принять даже сильную и здоровую матку. Как показывает практика, в большинстве случаев пчелы просто отторгают новую королеву.

Партеногенез у разных видов пчел

Существует всего 7 видов медоносных пчел и все они принадлежат роду Apis. Apis Mellifera является одним из наиболее распространенных видов. При удваивании их гаплоидного набора, который состоит из 16 хромосом, получается 32 пары. Именно самцы, которые появились на свет благодаря партеногенезу, имеют гаплоидный набор. Но далеко не для всех видов пчел данный набор хромосом является типичным. Например, виды Florea и Dorsata имеют по 8 хромосом.

Из оплодотворенного яйца могут появится трутовки (по результатам исследования Дикеля), но в итоге они будут диплоидными и, как следствие, нежизнеспособным. Если говорить о неоплодотворенном яйце, то из него на свет появляются самки и трутни, но самки являются результатом телитокии. Подобные опыты помогут выявить породы пчел, иммунная система которых может быть устойчивой к различным заболеваниям, например, к варроатозу.

FAQ. Часто задаваемые вопросы

Смотрите также: Воскотопка: варианты конструкции, пошаговые инструкции по изготовлению своими руками. Помимо того, вас наверняка заинтересует статья о поилке для пчел своими руками.

Видео – Значение и свойства партеногенеза