Почему на Земле так много змей и как скорость их эволюции ставит ученых в тупик
Ученым известно более 4000 видов змей. Это удивительно тем, что позволяет им составлять одну восьмую от всего видового разнообразия наземных позвоночных на Земле. Интересно и то, что змеям покорились самые разные среды обитания. Они умеют рыть норы, лазать по деревьям, плавать в воде. Ученые до сих пор ломают голову над тем, почему видов так много. Попробуем разобраться в этом и мы.
Змеи и сингулярность
Когда речь заходит о видовом разнообразии змей, они часто используют понятие «сингулярности». В обобщенном представлении здесь понимается то, что небольшие и при этом непредсказуемые изменения могут привести к крупным, неожиданным результатам.
В физике под сингулярностью понимается точка, в которой нарушаются правила и потенциально может случиться расширение времени и пространства. К примеру, в рамках Теории большого взрыва предполагается, что вся Вселенная появилась из одной такой сингулярности.
Применительно к биологии сингулярность предполагает взрыв численности вида. Обычно к этому приводит целая серия изменений, которые так тесно переплетены друг с другом и происходят настолько одновременно и внезапно, что их практически невозможно отличить друг от друга.
Новые исследования говорят о том, что такое количество видов змей появились именно в результате биологической сингулярности.
Взрывной рост популярности
В рамках одного из исследований ученые отмечают, что даже на фундаментальном уровне для змей характерна быстрая эволюция. В частности, такой позиции придерживается профессор Мичиганского университета Дэниел Рабоски. Он отмечает: «Если мы представим, что в рамках эволюционного развития все живые существа едут на каком-то транспорте, то ящерицы будут перемещаться на мопеде. А вот змеи едут в скоростном поезде». Именно эта скорость помогла змеям стать настолько разнообразными. При этом остается загадкой то, по каким причинам случился такой эволюционный сдвиг.
Есть вероятность, что распространению змей на нашей планете способствовало множество удачных эволюционных изменений, которые случились последовательно и быстро.
Изучив генетические последовательности более тысячи видов змей и семи тысяч рептилий, ученым удалось построить подробное эволюционное древо. Оно показало, что змеи в отличие от других чешуйчатых, занимают новые ниши в три раза быстрее. Причем большая часть скачка случилась в довольно сжатые сроки ― от 70 до 100 миллионов лет.
Процесс продолжается ― змеи стремительно эволюционируют. Рабоски говорит о том, что нет никаких признаков замедления и потому ученые продолжают находить все новые и новые виды. Природа готовит и другие сюрпризы. К примеру, совсем недавно выяснилось, что самая крупная змея на планете, зеленая анаконда, на самом деле представляет собой два вида, отличающихся по генетическим параметрам. Но со стороны при взгляде на анаконду человек вряд ли сможет найти какие-то отличия.
Как змеи отделились от ящериц
В природе существует много ящериц, которые по виду можно перепутать со змеями. К ним относятся удлиненные, безногие, с удлиненными челюстями, ядовитые. Некоторые даже имеют схожий со змеями запах.
Исследователи обнаружили, что несмотря на свои сходства ни одной группе ящериц так и не удалось достичь той же скорости эволюции, как у змей. Ученые отмечают, что пока не понимают, какая именно из уникальных змеиных черт могла бы стать стимулом для настолько заметного эволюционного скачка.
На основании анализа более 70 тыс. наблюдений содержимого желудков животных, выяснился еще один интересный факт. Ящерицы больше поедают насекомых, в то время как змеи делают упор на позвоночных.
В своем пищевом поведении змеи более избирательны. Ящерицы же более всеядны и не так долго ищут конкретный источник пищи.
Но и диета змей не позволяет сделать выводы относительно того, по какой причине они эволюционируют настолько активно. Но ученые полны оптимизма, потому что новое исследование дало много новой информации, которую только предстоит изучить и построить на ее основе новые концепции.
Новые неизвестные
Несмотря на то, что в рамках исследований постоянно собирается большое количество новой информации, сами по себе змеи остаются одной из наиболее крупных биологических загадок. При этом, есть еще немало неизведанных уголков, в которых могут обитать змеи. К примеру, в тропиках мы еще можем открыть новые виды. Есть вероятность, что они смогут дать ответы на накопившиеся вопросы ученых.
Анри Пуанкаре: гений, чья гипотеза определила развитие математики на столетие
Вклад Пуанкаре в науку настолько значителен, что его справедливо причисляют к величайшим математикам всех времен. Более пятисот научных работ — впечатляющее наследие, свидетельствующее о феноменальной работоспособности ученого. А работал он строго по графику — два часа утром и два часа вечером. Такой подход был чем-то вроде «инкубационного периода» для идей, позволяющего решать сложнейшие научные задачи без перегрузки.
Вундеркинд и дерзкий студент
Еще в детстве Пуанкаре начал проявлять исключительные способности. В восемь лет он поступил сразу в девятый класс лицея, поразив преподавателей глубиной своих знаний. Его академическая карьера была триумфальным шествием: ежегодные победы и признание лучшим из учеников. Кульминацией детства стала победа в состязании по элементарной математике, закрепившая за ним звание лучшего юного математика Франции. В 19 лет он стал студентом элитной Политехнической школы.
Стоит отметить, что юных лет Пуанкаре не отличался скромностью. Он осознавал свое положение и смело вступал в дискуссии с преподавателями, иногда даже опровергая их утверждения.
Взрыв, из-за которого появился гениальный математик
Однако путь Пуанкаре к научной славе был не так уж прост. После увлечения кристаллографией он планировал пойти в горную инженерию. Работа на шахте в Везуле чуть не стоила ему жизни: взрыв рудничного газа, забравший жизни 16 горняков, резко изменил его планы.
Трагический инцидент стал поворотным моментом в жизни Пуанкаре. Он побудил отказаться от опасной профессии и полностью посвятить себя математике. Благодаря этому уже в молодые годы он стал известен в Европе как первоклассный специалист, читающий лекции в Парижском университете.
Обычный человек
В 1881 году Пуанкаре женился на Луизе Полен д’Андеси. У них родились четверо детей: сын и три дочери.
В мире науки Пуанкаре себя никак не сдерживал. Местами он упорствовал, был дерзким или мог позволить себе идти напролом к целям. Но вот в семейной жизни он был обычным человеком: застенчивым, но добрым и остроумным.
Достижения за достижениями
В 1886 году Пуанкаре получил кафедру математической физики и теории вероятностей в Сорбонне, а годом позже был избран в Академию наук.
В 1904 году ученый сформулировал задачу, будоражащую умы математиков почти столетие: гипотезу о том, что любое односвязное компактное трехмерное многообразие без края гомеоморфно трехмерной сфере. Попросту говоря, гипотеза утверждала, что трехмерная сфера — это простейшая возможная форма трехмерного пространства без «дыр». Чтобы упростить понимание, Пуанкаре использовал аналогию с двумерной петлей на поверхности: если любую замкнутую петлю можно непрерывно стянуть в точку, то поверхность подобна сфере. Вопрос состоял в том, справедливо ли это для многомерных пространств и существуют ли другие, более сложные, односвязные формы в высших измерениях.
Вхождение в историю Перельмана
Решение этой «головоломки» оказалось невероятно сложным. Десятки лет лучшие математики мира бились над доказательством гипотезы Пуанкаре безрезультатно. Прорыв случился лишь в 2002—2003 годах, когда российский математик Григорий Перельман представил свое решение, используя метод «потока Риччи с хирургией».
После тщательной проверки и подтверждения математическим сообществом в 2006 году, гипотеза Пуанкаре стала первой и пока единственной решенной «задачей тысячелетия» — проблемой, решение которой Институт Клея оценил в миллион долларов. Перельман, однако, отказался от награды, что вызвало широкий общественный резонанс. Его работа представила собой настоящий прорыв в математике, помогая лучше понять форму и эволюцию Вселенной после Большого взрыва.
Больше чем одна гипотеза
Вклад Анри Пуанкаре в науку выходит далеко за рамки его знаменитой гипотезы. Он был настоящим универсалом, оставившим профессиональный след практически во всех областях математики. Одиннадцать томов его работ, изданных Парижской академией наук, — это впечатляющее свидетельство его феноменальной продуктивности и широты интересов. От топологии и теории автоморфных функций до теории дифференциальных уравнений, комплексного анализа, теории вероятностей и теории чисел — Пуанкаре внес фундаментальный вклад в каждую из этих областей. Более того, его влияние распространилось и на небесную механику, физику, а также философию математики и науки в целом. Он не просто решал задачи, он формировал новые направления исследований.
Секрет гения: интуиция и подсознание
Ключ к его творческому методу Пуанкаре — удивительное сочетание интуиции и феноменальной памяти. Он часто решал сложнейшие задачи «в уме», а затем записывал уже готовое решение, словно диктовал его из недр своего подсознания. Его способность цитировать тексты слово в слово поражала современников и до сих пор является предметом исследования психологов.
Более того, Пуанкаре сознательно использовал стратегию «инкубации»: он не зацикливался на одной задаче, позволяя своему подсознанию продолжать работу над ней, даже когда занимался другими вопросами. Этот подход, описанный им в классическом докладе «Математическое творчество», и сегодня служит источником вдохновения для исследований творческого процесса.
Пуанкаре показал, что научный прогресс не всегда является результатом упорного труда, но и способностью «слушать» свое подсознание и доверять интуиции. Его работы — яркое свидетельство невероятного потенциала человеческого мозга и его загадочных способностей.
«Вояджер-1»: история космического аппарата, фото и послание инопланетянам
Этот зонд вошел в историю как первый межзвездный космический аппарат. Хотя технологии давно изменились, ученые продолжают с интересом исследовать сведения, которые отправляет «Вояджер-1». В статье расскажем про историю создания этого космического аппарата, его устройство и сделанные им снимки.
Что из себя представляет «Вояджер-1»
Космический аппарат создан на базе марсианских станций Mariner Mars 71. На старте масса «Вояджер-1» составляла 825 кг. Его корпус выполнен из алюминия и имеет форму 10-гранной призмы. За каждой из граней есть отсек с различной электроникой. Топливный бак расположен вдоль продольной оси аппарата.
При проектировании «Вояджеров» главной проблемой было найти источник энергии, который выдержал бы дальний космический перелет. Солнечные батареи для этого не подходили, потому что излучаемая мощность звезды ослабевает по мере удаления от нее. Поэтому для электропитания на борту аппарата разместили специальные «атомные электростанции».
На штангу «Вояджера» вынесли три радиоизотопных термоэлектрических генератора фирмы General Electric. Каждый из них весит по 37,7 кг. В их корпусах содержатся 24 сферы из двуокиси плутония-238, выделяющие около 100 Вт тепловой энергии и разогревающиеся благодаря радиоактивному распаду до 1000 °C. Тепло преобразуется в электричество с помощью 312 кремний-германиевых термопар.
Управляют космическим аппаратом три компьютерные системы: CCS, AACS и FDS. У каждой из них есть своя функция. Ученые могут перепрограммировать их с Земли, а если возникнет непредвиденная ошибка — начнут действовать специальные алгоритмы. Например, если «Вояджер» станет расходовать слишком много электроэнергии, такой защитный механизм автоматически отключит часть приборов.
Компьютер CCS отвечает за ориентацию аппарата и его стабилизацию по трем осям или вокруг оси, направленной на Землю. Информацию о своем положении «Вояджер» получает от инерциального измерительного блока и трех датчиков: двух солнечных и одного — звезды Канопус. Это значит, что в качестве ориентира движения он может выбирать Солнце и одну из ярких звезд или двигаться по инерциальной навигации.
Две антенны получают данные из космоса и передают их на Землю. Когда они не направлены на нашу планету или на пути радиосигнала встречаются препятствия, информация записывается на запоминающее устройство, которое может сохранять до 536 Мбит данных. Это примерно 96 снимков.
На борту зонда находится различная аппаратура, с помощью которой проводятся научные измерения. Количество доступной электроэнергии «Вояджера-1» постоянно уменьшается, поэтому команда NASA постепенно отключает приборы. Половина инструментов уже не работают. Через некоторое время аппарат сможет только передавать сигналы на Землю.
Чем «Вояджер-1» отличается от «Вояджера-2»
Космические аппараты запустили с разницей в 16 дней. «Вояджер-2» отправился в путешествие 20 августа 1977 года, а «Вояджер-1» — 5 сентября.
Конструкция одинаковая, но отличия все-таки есть. Подробнее о них рассказывает Татьяна Старостина, аспирант Института авиационной и ракетно-космической техники, специалист по учебно-методической работе.
«Вояджер-1» был запущен по более быстрой траектории и обогнал «Вояджер-2». Его основная цель была исследовать Юпитер и Сатурн, а также их спутники. После сближения с Сатурном «Вояджер-1» направился в сторону границы Солнечной системы.
«Вояджер-2» следовал по более медленной траектории, что позволило ему посетить не только Юпитер и Сатурн, но также Уран и Нептун. Это единственный космический аппарат, который посетил все четыре газовых гиганта Солнечной системы.
Оба аппарата оснащены схожими научными инструментами, но из-за разных траекторий и задач они собрали уникальные данные. «Вояджеры» покинули гелиосферу и находятся в межзвездном пространстве, но в разных направлениях.
История создания и запуска «Вояджера-1»
Идея создания зондов для исследования космоса возникла в 1960-х годах, когда ученые начали осознавать, что возможности осваивать Солнечную систему с помощью наземных телескопов ограничены. Изучение планет происходило на фоне соперничества СССР и США. Так, советская станция в феврале 1961 года первой отправилась к Венере, а в ноябре 1962 года запустили аппарат к Марсу. Однако, как пишет Игорь Лисов в работе «Разведчики внешних планет. Путешествие „Пионеров“ и „Вояджеров“ от Земли до Нептуна и далее» (2022), более подробное изучение этих планет провели американские космические аппараты «Маринер-2» и «Маринер-4».
Вояджер-1
Специалисты из обоих государств бились над проблемой достижения более высоких скоростей, которые позволили бы сэкономить время полета и исследовать больше космического пространства. В Америке эту проблему решил молодой математик Майкл Минович. Работая в Калифорнийском университете, ученый создал многофункциональный алгоритм просчета траектории, который позволил бы космическим аппаратам последовательно летать к нескольким планетам.
Минович доказал, что, если войти с определенной стороны в гравитационное поле какой-либо планеты, можно «позаимствовать» часть ее энергии, ускориться и выйти в другом направлении. Его расчеты позволили значительно увеличить скорость перелетов и легли в основу разработки концепции «гранд-тур». Согласно этой программе, один космический аппарат должен был одновременно изучать несколько планет.
Еще одним открытием, которое подстегнуло разработку и запуск «Вояджеров», стало изучение движения Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Ученый Гарри Фландров обнаружил, что в определенное время траектории этих планет выстроятся в одну линию. Такое явление повторяется примерно раз в 175 лет. Специалисты решили воспользоваться парадом планет, чтобы сэкономить на мощности двигателей и ускорить перелет космических аппаратов.
Проектирование «Вояджера-1» началось в 1972 году под руководством NASA и Лаборатории реактивного движения (JPL). Аппарат разработали как универсальный исследовательский зонд, способный выполнять множество задач, включая изучение магнитных полей, атмосфер и спутников планет. Однако целью выбрали исследование только двух космических тел — Юпитера и Сатурна.
Старт «Вояджера-1» состоялся 5 сентября 1977 года с космодрома Кеннеди на мысе Канаверал во Флориде. Аппарат запустили с помощью ракеты-носителя «Титан-Центавр». Время старта было выбрано с учетом «гранд-тура», чтобы обеспечить максимальную эффективность использования гравитационных маневров.
Характеристики «Вояджера-1»
Космические аппараты из серии «Вояджер» идентичны друг другу. Изначально исследователи NASA рассчитывали, что они проработают всего несколько лет, чтобы изучить нужные планеты, а затем перестанут передавать данные на Землю.
В таблице собрали основные характеристики аппарата «Вояджер-1» по данным NASA.
| Масса | 721,9 кг |
| Источники питания | 3 радиоизотопных термоэлектрических генератора |
| Мощность | 420 Вт |
| Антенны | 2 (направленная и ненаправленная) |
| Частота приема данных | 2113 МГц |
| Частота передачи данных | 2295 МГц |
Какие снимки удалось сделать «Вояджеру-1»
За время работы аппарат передал на Землю уникальные фотографии Юпитера и Сатурна, которые значительно расширили знания об этих планетах и их спутниках.
1. Снимки Юпитера
Съемка этой планеты началась в январе 1979 года. Аппарат обнаружил кольца Юпитера, образованные в результате вулканической деятельности его спутников.
Юпитер и спутники, снимок «Вояджера-1»
«Вояджер-1» также пролетел мимо нескольких спутников планеты, сделав их снимки крупным планом, и открыл два новых: Фебу и Метиду. Благодаря полученным изображениям ученые узнали многое о событиях, происходящих на поверхности этих космических тел. Например, на спутнике Ио обнаружили действующие вулканы, которые извергали серу, кислород и натрий.
Сближение с Юпитером завершилось в апреле 1979 года. Всего «Вояджер-1» сделал почти 19 000 снимков планеты и ее спутников.
2. Снимки Сатурна
Сближение с этой планетой произошло в 1980 году. Минимальное расстояние до нее зафиксировали 12 ноября. В этот день «Вояджер-1» находился в 126 000 км от Сатурна. Аппарат сфотографировал спутники планеты: Титан, Мимас, Энцелад, Тефию, Диону и Рею.
Снимок Реи, сделанный «Вояджером-1»
Он обнаружил пять новых спутников, новое кольцо и сложные кольцевые структуры, в том числе «спутники-пастухи», которые удерживают некоторые кольца в определенном положении.
Снимок Сатурна и его колец, сделанный «Вояджером-1»
Полученные изображения изменили представления ученых о Сатурне. Например, выяснилось, что атмосфера планеты более чем на 90% состоит из водорода, а оставшуюся ее часть занимает гелий.
Аппарат также зафиксировал на Сатурне сильные ветра, которые дуют со скоростью около 500 м/с, снял ультрафиолетовое излучение водорода, похожее на полярное сияние, и измерил период вращения планеты. Согласно сведениям «Вояджера», сутки на Сатурне длятся 10 часов 39 минут 24 секунды.
3. «Семейный портрет»
14 февраля 1990 года «Вояджер-1» развернул свою телекамеру и сфотографировал планеты Солнечной системы. 64 кадра, сделанные на расстоянии 40 астрономических единиц от Солнца, собрали в мозаику. На итоговом снимке были изображены все планеты Солнечной системы, кроме Меркурия и Марса.
«Семейный портрет» планет Солнечной системы
4. Pale Blue Dot
Отдельный снимок Земли на «семейном портрете» 1990 года называют «бледно-голубой точкой» — потому что именно так планета выглядит с расстояния шесть миллиардов километров.
Создание этого изображения инициировал Карл Саган — известный астроном, астрофизик и писатель. Он написал одноименную книгу «Голубая точка. Космическое будущее человечества» и посвятил снимку речь, которую прочитал в Корнельском университете в 1994 году.
Где «Вояджер-1» находится сейчас
«Аппарат находится в межзвездном пространстве, за пределами гелиосферы — области, где доминирует солнечный ветер. Он продолжает удаляться от Солнца и сейчас расстояние от Земли до „Вояджера-1“ составляет более 24 млрд км. То есть, около 160 астрономических единиц. Аппарат все еще передает данные, хотя его мощность постепенно снижается», — рассказывает эксперт Татьяна Старостина.
На сайте NASA можно посмотреть местоположение «Вояджера-1» и других космических аппаратов с помощью 3D-визуализации данных в режиме, близком к реальному времени.
Интересные факты о «Вояджере-1»
При создании этого космического аппарата ученые рассчитывали, что он проработает не более пяти лет. В итоге миссия «Вояджера-1» продолжается и по сей день. Расскажем еще несколько интересных фактов о работе этого аппарата.
- У «Вояджера» есть специальная «золотая пластинка», которая содержит послание для внеземных цивилизаций. Если когда-нибудь аппарат попадет в руки инопланетян, они узнают местонахождение Солнечной системы и Земли, посмотрят 115 изображений из разных областей знаний, послушают аудиозаписи звуков с нашей планеты, отрывки музыкальных произведений и приветствия на 55 языках. Для воспроизведения послания прилагается отдельное устройство — на случай, если у представителей внеземных цивилизаций не окажется нужной техники.
- «Вояджер-1» обошелся правительству США в 865 млн долларов. Еще 30 млн долларов выделили на продолжение миссии в межзвездном пространстве.
- Длительный срок жизни «Вояджера» объясняют тем, что аппарат готовили к полету на Юпитер, который отличается суровыми условиями среды. От зонда требовалась повышенная надежность, чтобы миссия не закончилась провалом.
- Даже если бы миссия «Вояджера-1» закончилась на Юпитере и Сатурне, переданные им данные все равно бы произвели революцию в астрономии. А если собрать сведения, которые отправили первый и второй аппараты на Землю, их объем превысит всю информацию, накопленную о Солнечной системе со времен Средневековья.
- С помощью карты звездного неба найдите созвездие Змееносца. Обратите внимание на его верхнюю часть: примерно там со скоростью почти 17 км/с движется «Вояджер-1».
- «Вояджер-1» — самый удаленный от Земли объект, созданный человеком.
- В октябре 2024 года, после включения обогревателя на борту зонда, связь с «Вояджером-1» была потеряна. Из-за недостатка электроэнергии защитная система отключила второстепенные системы, и аппарат перестал передавать сигналы. Однако уже в ноябре ученые восстановили с ним связь.
- По данным NASA, после 2036 года «Вояджер» окажется за пределами дальнего космоса и перестанет подавать сигналы.
Партеногенез: что это такое и бывает ли у человека
Когда речь заходит о размножении, то наиболее логичным и естественным способом принято считать слияние яйцеклетки и сперматозоида. Но есть и другие варианты, например, партеногенез — рассказываем о нем подробнее.
Что такое партеногенез
Партеногенез — это способ размножения, свойственный как животным, так и растениям. В отличие от классического размножения, для партеногенеза не нужно участие мужской гаметы или сперматозоида.
Об особенностях партеногенеза нам рассказала Анна Новикова, преподаватель естественных наук и репетитор.
"В природе партеногенез встречается у пчел, некоторых видов муравьев, ящериц, акул и у ряда растений через механизм апомиксиса. Этот феномен позволяет организмам размножаться даже в условиях отсутствия партнера, что особенно ценно, если популяция сталкивается с нехваткой самцов или стрессовыми условиями среды.
Ученые продолжают активно изучать партеногенез. Возможно, именно в нем кроется подсказка, которая поможет лучше понять механизмы размножения для дальнейшего прогресса в сфере клонирования организмов", — объясняет эксперт.
Отличия партеногенеза от бесполого размножения
На первый взгляд партеногенез и бесполое размножение можно назвать схожими процессами. Оба этих способа позволяют организму воспроизводить потомство без участия партнера. Но между ними есть и важные различия.
1. Способ образования потомства
Партеногенез. Потомство развивается из неоплодотворенной яйцеклетки.
Бесполое размножение. Потомство формируется путем деления родительской особи, например, фрагментация у морских звезд. Также есть вариант, при котором происходит отращивание нового организма. Наиболее яркий пример — почкование у гидр.
2. Генетическое разнообразие
Партеногенез. Потомки могут визуально отличаться от родителя из-за возможных мутаций во время деления клеток.
Бесполое размножение. Потомки являются точными клонами родительской особи, так как их ДНК полностью идентична.
3. Трудоемкость процесса
Партеногенез. Требует более сложных клеточных механизмов, таких как деление мейозом и активация яйцеклетки без оплодотворения. На этот процесс могут напрямую влиять внешние факторы, например, высокая или низкая температура и наличие пищи.
Бесполое размножение. Происходит проще и быстрее, поскольку деление клетки, почкование или фрагментация требуют минимальных биологических ресурсов. Может происходить также в ответ на неблагоприятные условия.
4. Эволюционная роль
- Партеногенез. Позволяет поддерживать популяцию в отсутствие самцов или при нехватке партнеров. Однако долгосрочное отсутствие генетического обмена может снижать устойчивость популяции к изменениям среды: повышению или понижению температуры, нашествию инвазивных видов.
- Бесполое размножение. С его помощью получается прийти к быстрому росту численности популяции в благоприятной среде. Это особенно актуально для захвата новых территорий.
Виды партеногенеза
У партеногенеза нет единого сценария, процесс будет отличаться в зависимости от различных факторов. Расскажем, как его можно классифицировать.
По способу размножения
Можно выделить естественный партеногенез, который встречается в природе. Но есть и искусственный вариант, который реализуют в лабораторных условиях с использованием химических или физических воздействий. Например, повышенной или пониженной температуры, а также химических веществ. Таким образом, стимулируют развитие яйцеклетки без участия сперматозоидов для исследований в области биологии и медицины.
По способу восстановления диплоидности
Партеногенез также можно разделить на гаплоидный и диплоидный. В первом случае потомство развивается из яйцеклетки, которая сохраняет одинарный или гаплоидный набор хромосом. Самым ярким примером такого партеногенеза являются трутни у пчел. Их яйцеклетка не объединяется с генетическим материалом от самца, поэтому все потомки имеют половинный набор хромосом.
В случае диплоидного партеногенеза потомству передается полный, или диплоидный, набор хромосом, даже несмотря на отсутствие оплодотворения. Ярким примером можно назвать некоторые виды ящериц и рыб, где потомки являются полными клонами матери.
По наличию других форм размножения
Для некоторых видов партеногенез — это облигатный (то есть единственно возможный) способ размножения. Но есть и обратная ситуация, например, факультативный партеногенез. В таком случае организмы размножаются как партеногенетически, так и половым путем, в зависимости от условий окружающей среды. Например, в отсутствие самцов у особей активируется партеногенез, а при наличии противоположного пола — они переходят к половому размножению. В этом случае потомство получается разнообразным.
По полу потомства
Выделяют три типа партеногенеза в зависимости от пола потомства.
- Арренотокию — в этом случае из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются только самцы. Этот тип партеногенеза характерен для пчел, ос и муравьев.
- Телитокию, когда из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются только самки.
- Дейтеротокию, при которой из неоплодотворенных яйцеклеток могут развиваться как самцы, так и самки. Этот вид партеногенеза встречается реже, но его можно обнаружить у некоторых видов насекомых, например у тли.
Примеры партеногенеза у животных
Партеногенез встречается у различных видов животных, от простейших насекомых до рыб и рептилий. Такой способ размножения помогает выжить популяциям при нехватке партнеров или в сложных природных условиях. Ученым известно не меньше 70 различных видов пресмыкающихся, амфибий и рыб, самки которых могут воспроизводить свое потомство без участия самцов.
Партеногенез у пчел
Пчелы — это один из самых ярких и известных примеров партеногенеза. В пчелином улье из неоплодотворенных яйцеклеток рождаются трутни — самцы пчел. Это возможно благодаря гаплоидному партеногенезу, при котором у потомков сохраняется только одинарный набор хромосом.
«Рабочие пчелы и матка, наоборот, развиваются из оплодотворенных яйцеклеток и имеют диплоидный набор хромосом. Такая система позволяет улью эффективно регулировать количество самцов в популяции», — рассказывает Анна Новикова.
Партеногенез у тлей
Тли размножаются партеногенетически в теплое время года — в этот период условия для их выживания наиболее благоприятны. Этот процесс называют облигатным партеногенезом, поскольку тли на протяжении нескольких поколений могут обходиться без участия самцов.
С наступлением холодов появляются самцы, и осенью размножение у тлей переходит на половую форму. Такой гибкий подход позволяет виду быстро увеличивать численность популяции в благоприятной среде.
Партеногенез у ящериц
У некоторых видов скальных, например у скальных, партеногенез — это основной способ размножения, при котором самки воспроизводят собственных клонов. Также партеногенез встречается у и самых крупных представителей класса — комодских варанов.
«Если самок долгое время изолируют от самцов, они все равно способны откладывать яйца. Но, в отличие от других ящериц, партеногенетическое потомство комодских варанов — самцы. Это объясняется особенностями хромосомного набора рептилий», — уточняет эксперт.
Партеногенез у акул
Известны случаи партеногенеза у акул, например, у зебровых и черноперых рифовых видов. Ученые предполагают, что партеногенез у акул — это эволюционная стратегия, которая в случае отсутствия самцов поможет выжить целому виду. Хотя в естественной среде партеногенез среди акул — это довольно редкое явление. Чаще его фиксируют в аквариумах, где особи находятся в замкнутом пространстве без возможности встретить самца.
Партеногенез у ракообразных
У некоторых видов ракообразных, например, у дафний — маленьких пресноводных рачков, процесс размножения имеет четкую сезонную логику. Чаще всего он связан с изменениями окружающей среды.
В теплый сезон, когда в воде достаточно питания и комфортные условия для жизни, дафнии размножаются партеногенетически. При резком похолодании или снижении уровня кислорода в воде переход к половому размножению расширяет генетическое разнообразие потомства и увеличивает выживание в изменяющихся условиях.
Партеногенез у растений
В растительном мире партеногенез встречается в виде апомиксиса. Это процесс образования семян без оплодотворения, который встречается более чем у трех десятков семейств цветковых растений.
Механизм характерен также для некоторых видов злаков, цитрусовых, одуванчиков и ряда тропических растений, например манго. Апомиксис позволяет растениям воспроизводить генетически идентичное потомство, что особенно полезно для сохранения устойчивых сортов.
Возможен ли партеногенез у человека
«Теоретически запустить партеногенез у человека возможно, но только в сложных лабораторных условиях — ученые активно исследуют этот процесс. Пока партеногенетические эмбрионы нежизнеспособны и не могут развиваться до полноценного организма. Основная причина — необходимость в генах от обоих родителей для корректной работы определенных генетических механизмов», — объясняет Анна Новикова.
Партеногенез — это один из удивительных примеров того, насколько изобретательна природа в вопросах размножения. Этот процесс позволяет некоторым видам выживать даже в условиях нехватки или полного отсутствия партнеров. И разделение партеногенеза на разные виды показывает, насколько многообразными могут быть механизмы зарождения новой жизни.
Свежие комментарии