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Partenogénesis

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La lagartijaCnemidophorus neomexicanus(centro) tiene solo hembras que se reproducen por partenogénesis. Dos especies con reproducción asexual sonC. inornatus(izquierda) yC. tigris(derecha). Estas se híbrida y producen la forma asexualC. neomexicanus.

Lapartenogénesises una forma dereproducciónbasada en el desarrollo de células sexuales femeninas (óvulos) nofecundadas,que se da con cierta frecuencia enplatelmintos,rotíferos,tardígrados,crustáceos,insectos,anfibiosyreptiles,más raramente en algunospecesy, sobre todo, enaves.La partenogénesis fue descubierta porCharles Bonnet.Jan Dzierżonfue el primero en descubrir el origen partenogenético de loszánganosde lasabejas.

Consiste en lasegmentacióndelóvulosin fecundar, puesta en marcha por factores ambientales, químicos, descargas eléctricas, etc. En algunos casos (peces), a los que nos referimos comogeitonogamia,se requiere el contacto o la fusión con un gameto masculino, pero no se completa la fecundación, no contribuyendo con sus genes la célula masculina. En algunos animales y bajo ciertas condiciones específicas, un óvulo puede desarrollarse en un nuevo ser sin que haya sido fertilizado por un espermatozoide.

El producto, llamadopartenote,no podrá llevarcromosomasespecíficamente masculinos. Según la modalidad de la determinación del sexo, eso puede limitar a los descendientes a solo uno de ellos, como ocurre en lasabejasy otros insectoshimenópteros,donde las hembras sondiploides,procedentes de huevos fecundados, y los machoshaploides,partenogenéticos.

Aunque el procedimiento se ha intentado también congametosmasculinos, no se ha logrado todavía el desarrollo deembriones,porque las células masculinas están generalmente reducidas para la única función de fecundar, mientras que las femeninas son característicamentetotipotentes.

Tipos de partenogénesis

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Según exista o no meiosis, pueden distinguirse:

En esa última, si bien de un gameto haploide femenino se produce un individuo en todos los casos, la podemos dividir en tres tipos:

Apomíctica: solo se da una división de los gametos similar a una mitosis (sin meiosis), por lo que los descendientes de estas hembras apomícticas son clones de sus madres. Automíctica: se da una meiosis completa, contando con la autofecundación entre el óvulo y el cuerpo polar, de manera que los descendientes no son clones totales de sus madres. Por otro lado, dentro de los invertebrados y particularmente en los insectos, la partenogénesis puede dar lugar a descendientes de diferente sexo. Según la proporción de cada sexo de dichos descendientes, la partenogénesis puede ser:

Partenogénesis telitóquica: las progenitoras originan solo descendientes hembras. Partenogénesis arrenotóquica: las progenitoras originan solo machos. Partenogénesis anfitóquica: se originan descendientes de ambos sexos. Del mismo modo, según la capacidad de la especie para poder optar por la partenogénesis como proceso de reproducción asexual, esta puede ser considerada:

Partenogénesis obligada: las hembras se ven obligadas a reproducirse solo y exclusivamente mediante partenogénesis. Partenogénesis facultativa: las hembras pueden elegir entre este tipo de reproducción asexual o la reproducción sexual, según las condiciones del medio y la garantía de contar con individuos del sexo opuesto que facilite el apareamiento y la reproducción

Partenogénesis en rotíferos

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Matthew Meselsonrecibió elpremio Laskerde 2004. Él y sus estudiantes están investigando por qué el sexo es necesario para la evolución. Algunos animales acuáticos pequeños,rotíferosbdelloideos,son partenogenéticos y han sobrevivido durante millones de años sin sexo. Sirven como sistema modelo experimental. Meselson asume que la ventaja del sexo puede residir en su capacidad de reducir lo que él llama los "parásitos genéticos" (los elementostransferibles). Estos son los pedazos de ADN que se multiplican a sí mismos y pueden causar un daño genético. Los rotíferos bdelloideos no parecen tener tales parásitos.[1]​[2]​[3]​

Partenogénesis en caracoles

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Algunas especies degastropodospartenogenéticos han sido estudiados, especialmente respecto a su estatus de especies invasivas. Algunas especies incluyendoPotamopyrgus antipodarum,[4]​Melanoides tuberculata,[5]​ yTarebia granifera.[6]​

Partenogénesis en insectos

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Los pulgones se reproducen partenogenéticamente cuando las condiciones son favorables.

Ejemplos de partenogénesis son los que ocurren en muchosinsectos,principalmente en los himenópteros, como lashormigasy lasabejas,y también en otros órdenes, como losPhasmatodea,donde incluso se conocen especies que solo se reproducen partenogenéticamente como sucede con el odonatoIshnura hastata.[7]​ EnHymenopterael huevo se desarrolla haya sido o no fecundado. Si se desarrolla partenogenéticamente, da nacimiento exclusivamente a individuoshaploidesque son entoncesmachos;si es fecundado, nacenhembras(diploides).[8]​ (Las hembras de insectos sociales, como la abeja, dependiendo de los alimentos que reciba lalarva,pueden convertirse enobrerasoreinas).

En otras especies, la reproducción partenogenética ocurre por influencias de las condiciones externas. Por ejemplo, lospulgones,parásitosde las plantas, se reproducen partenogenéticamente cuando las condiciones son favorables y hay abundante alimento. De lo contrario, como al fin del verano y durante el otoño, producen machos y hembras que se reproducen sexualmente.

En algunos insectos, la partenogénesis se encuentra frecuentemente relacionada con la reducción o atrofia completa de las alas, de modo que su capacidad de movimiento es escasa o nula. La ausencia de alas constituye una desventaja para los insectos dereproducción sexual,pues ellos deben trasladarse para el encuentro con el sexo opuesto, pero no representa un problema para las especies partenogenéticas.[9]​ La correlación entre partenogénesis y ausencia de alas se observa en muchos insectos devida parásita,como piojos y pulgas, y en algunas especies de vida libre que habitan en ambientes donde el costo energético del vuelo es alto, por ejemplo gorgojos que habitan en desiertos, costas oceánicas o zonas de alta montaña. En ambientes con una mayor complejidad biótica, como bosques y selvas, existe una menor proporción de insectos ápteros y la partenogénesis es menos frecuente.

Otra característica frecuentemente asociada con la partenogénesis es lapoliploidía(aumento en la dotación cromosómica completa de un organismo). Dado que las hembras poliploides producen gametas inviables, pues lameiosisda lugar a un número irregular de cromosomas en cada núcleo celular, la partenogénesis se convierte en la única forma para escapar de la esterilidad.

Se ha sugerido una superioridad de los insectos partenogenéticos para colonizar ambientes de climas rigurosos o con un alto grado de disturbio, pues estarían mejor adaptados que las formas sexuales para afrontar condiciones adversas fuera de su área de distribución original. Por eso muchos insectos fitófagos que se reproducen por partenogénesis, como ciertas especies degorgojos(Coleoptera: Curculionidae) son perjudiciales para cultivos establecidos en zonas marginales. En esos ambientes las hembras partenogenéticas suelen actuar como oportunistas y convertirse enplagas.[10]​

Partenogénesis en peces

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Algunas raras especies de peces tropicales pueden alternar la reproducción sexual con la partenogénesis, por lo general la partenogénesis se da cuando escasean los machos, esto se ha observado en al menos dos especies de escualos, el tiburón martillo (Sphyrna mokarran)[11]​ y el tiburón cebra (Stegostoma fasciatum).[12]​

Partenogénesis en anfibios y reptiles

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La partenogénesis de estos grupos es diferente al de los insectos, siempre se encuentran poblaciones de hembras que se reproducen sin necesidad de ser fecundadas por machos. Se trata de un proceso dereproducción asexual.Estaríamos ante la presencia declonesgenéticos, que no tendrían la posibilidad de variación genética alcanzada en la reproducción sexual, por lo tanto deberían estar imposibilitados a adaptarse genéticamente a los cambios ambientales salvo por efecto demutaciones.

No siendo claro el estatus de estas "especies"es factible que tengan fases de reproducción sexual en algún momento histórico, mientras en otro se reproduzcan por partenogénesis. Esta alternancia, sí es común en pulgones y algunos otrosartrópodos,como las pulgas de agua y recientemente el ácaro del polvo (Crotoniidae).[13]​ Cabe destacar que enhimenópterossociales los miembros de la casta obrera son genéticamente diversos no solo por la recombinación en la formación de los óvulos por la reina, sino por la pluralidad de los machos (poligamia), aunque cada uno de ellos, haploides, estén limitados a producir espermatozoides genéticamente idénticos.

En reptiles y anfibios los patrones de coloración y dibujos miméticos son similares para todos los individuos delclon.

Hay autores que han esbozado hipótesis de la ventaja que tendrían estas "especies" partenogenéticas en ambientes muy estables, lo que valdría como explicación para laevolución biológicade estas especies, que denominaremos fijistas, por su flexibilidad escasa ante el proceso deselección natural.

Se da la partenogénesis con bastante frecuencia en algunas especies degeckocomo elHeteronotia binoei;se conocen casos de partenogénesis enofidioscomo laRamphotyphlops braminus.Excepcionalmente envaranoscomo elVaranus komodoensis.

Partenogénesis en aves

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De las aves actuales se registran casos de partenogénesis en ejemplares deMeleagris gallopavo,Gallus gallusy algunas especies decodornices.[14]​ Recientemente se descubrieron 2 casos de cóndores de California.[15]​

Partenogénesis en mamíferos

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Artículo principal:Partenogénesis en mamíferos

En 1936Gregory Goodwin Pincusinformó de que había inducido partenogénesis en un conejo exitosamente.[16]​ En abril de 2004, científicos de laUniversidad de agricultura de Tokioemplearon partenogénesis para crear unratón sin padre.Empleandogene targeting,fueron capaces de manipular doslociH19/IGF2 y DLK1/MEG3para producir un ratónbimaterno[17]​ y posteriormente demostrar que los ratones sin padre tenían una mayor longevidad.[18]​

La partenogénesis inducida en ratones y monos suele resultar en un desarrollo anormal. Esto se debe a que los mamíferos poseen regiones deimpronta genética,donde o bien el cromosoma materno o bien el paterno es inactivado en la progenie para que el desarrollo proceda normalmente. Un mamífero creado por partenogénesis tendría el doble de dosis de genes de impronta materna, y carecería de la paterna, dando lugar a anormalidades en el desarrollo. Se ha sugerido[19]​ en el plegamiento de la placenta o en la interdigiración, que son algunas de las causas del desarrollo abortivo de lospartenotesporcinos. Como consecuencia, la investigación en partenogénesis humana se enfoca en la producción decélulas madrepara su uso en tratamientos médicos, y no como estrategia reproductiva.

Causas de la partenogénesis

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Determinar cómo apareció la partenogénesis en los seres vivos es todo un desafío, pero lentamente la investigación científica va desvelando este misterio. Un agente causante de la partenogénesis es unabacteriaque pertenece alordenRickettsialesdenominadoWolbachiaque induce a la endogénesis deartrópodosynematodos;esta bacteria se especula que ingresó en elADN(ácido desoxirribonucleico) de estos animales mitificándolo. Las especies portadoras deWolbachia,como es el caso deApis mellifera,le deberían a esta bacteria la capacidad de desarrollar huevos no fecundados.

Laaporismaes un proceso reproductivo parangonable a una endogénesis que se da en algunosvegetales.

Véase también

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Referencias

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  1. ↑Arkhipova I, Meselson M (2000) Transposable elements in sexual and ancient asexual taxa.Proc Natl Acad Sci U S A97:14473-14477
  2. ↑Arkhipova I, Meselson M (2005) Deleterious transposable elements and the extinction of asexuals.Bioessays27:76-85
  3. ↑Normark BB, Judson OP, Moran NA (2003) Genomic signatures of ancient asexual lineages.Biological Journal of the Linnean Society79:69-84.
  4. ↑Wallace, C. (1992). «arthenogenesis, sex and chromosomes inPotamopyrgus».Journal of Molluscan Studies58(2): 93-107.doi:10.1093/mollus/58.2.93.
  5. ↑Ben-Ami, F.; Heller, J. (2005). «Spatial and temporal patterns of parthenogenesis and parasitism in the freshwater snailMelanoides tuberculata».Journal of Evolutionary Biology18(1): 138-146.PMID15669970.doi:10.1111/j.1420-9101.2004.00791.x.
  6. ↑Miranda, Nelson A. F.; Perissinotto, Renzo; Appleton, Christopher C.; Lalueza-Fox, Carles (2011).«Population Structure of an Invasive Parthenogenetic Gastropod in Coastal Lakes and Estuaries of Northern KwaZulu-Natal, South Africa».PLoS ONE6(8): e24337.PMC3164166.PMID21904629.doi:10.1371/journal.pone.0024337.
  7. ↑Lorenzo-Carballa, M.O.; Cordero-Rivera, A. (2009). ««Thelytokous parthenogenesis in the damselfly Ischnura hastata (Odonata, Coenagrionidae): genetic mechanisms and lack of bacterial infection».».Heredity(103): 377-384.
  8. ↑Systematic and Evolutionary implications of Parthenogenesis of Hymenoptera
  9. ↑Lanteri, Analía.«Formas curiosas de reproducción animal. La partenogénesis».Ciencia Hoy20(119).ISSN0327-1218.
  10. ↑«Detectan gorgojos asexuados que suelen convertirse en plagas».www.lanacion.com.ar.7 de agosto de 2010.Consultado el 4 de octubre de 2019.
  11. ↑Chapman, Demian D; Shivji, Mahmood S; Louis, Ed; Sommer, Julie; Fletcher, Hugh; Prodöhl, Paulo A (22 de agosto de 2007).«Virgin birth in a hammerhead shark».Biology Letters(en inglés)3(4): 425-427.PMC2390672.PMID17519185.doi:10.1098/rsbl.2007.0189.Consultado el 17 de mayo de 2021.
  12. ↑Dudgeon, Christine L.; Coulton, Laura; Bone, Ren; Ovenden, Jennifer R.; Thomas, Severine (6 de febrero de 2017).«Switch from sexual to parthenogenetic reproduction in a zebra shark».Scientific Reports7(1): 40537.doi:10.1038/srep40537.Consultado el 17 de mayo de 2021.
  13. ↑20MINUTOS.ES, 18.04.2007, Una especie de ácaro vuelve a reproducirse sexualmente tras millones de años sin hacerlohttp://www.20minutos.es/noticia/224166/0/acaros/sexo/
  14. ↑H. M. Parker, A. S. Kiess, J. B. Wells, K. M. Young, D. Rowe and C. D. McDaniel. (12 de julio de 2010).La selección genética aumenta la partenogénesis en codornices chinas pintadas (Coturnix chinensis).Archivado desdeel originalel 16 de diciembre de 2012.Consultado el 13 de enero de 2011.
  15. ↑https://elpais.com/ciencia/2021-11-23/dos-condores-en-peligro-de-extincion-tienen-crias-por-reproduccion-asexual.htmlDos cóndores en peligro de extinción tienen crías por reproducción asexual
  16. ↑Texto completo de "The eggs of mammals"deInternet Archive
  17. ↑Kawahara, Manabu; Wu, Qiong; Takahashi, Nozomi; Morita, Shinnosuke; Yamada, Kaori; Ito, Mitsuteru; Ferguson-Smith, Anne C; Kono, Tomohiro (2007).«High-frequency generation of viable mice from engineered bi-maternal embryos».Nature Biotechnology25(9): 1045-50.PMID17704765.doi:10.1038/nbt1331.
  18. ↑Kawahara, M.; Kono, T. (2009). «Longevity in mice without a father».Human Reproduction25(2): 457-61.PMID19952375.doi:10.1093/humrep/dep400.
  19. ↑Bischoff, S. R.; Tsai, S.; Hardison, N.; Motsinger-Reif, A. A.; Freking, B. A.; Nonneman, D.; Rohrer, G.; Piedrahita, J. A. (2009).«Characterization of Conserved and Nonconserved Imprinted Genes in Swine».Biology of Reproduction81(5): 906-920.PMC2770020.PMID19571260.doi:10.1095/biolreprod.109.078139.

Enlaces externos

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