في بعض الحيوانات في البرية، لا يمكن العثور على الذكور على الإطلاق، وهم موجودون عن طريق التكاثر اللاجنسي. اكتشف الباحثون أن العث، على سبيل المثال، يتحكم في عدد الذكور بين السكان من خلال البكتيريا الطفيلية
درور بار نير، غاليليو
معظم الكائنات متعددة الخلايا وحقيقية النواة (التي تحتوي على نواة ملفوفة بغشاء)، بما في ذلك نحن، هي كائنات ثنائية الصيغة الصبغية - تحمل مجموعتين من المعلومات الوراثية، كل منها جاءت من والد مختلف. تسمى العملية التي يتلقى فيها الفرد مجموعتين من المعلومات الوراثية من الوالدين التكاثر الجنسي (الزوجي). في هذه العملية، يقوم فردان من نفس النوع البيولوجي (الأنواع)، عادة من زوجين - ذكر وأنثى - بإنتاج ذرية. الفرداني (نظام وراثي واحد، يعني نسخة واحدة من كل كروموسوم بدلاً من نسختين) والتكاثر اللاجنسي، الذي هو في الأساس ازدواج للوالد (باستثناء معدل ضئيل من الطفرات العشوائية)، "تركت" بواسطة حقيقيات النوى متعددة الخلايا. الكائنات الحية إلى البكتيريا ومعظم الكائنات وحيدة الخلية.
""سعر"" التكاثر الجنسي مرتفع للغاية: فبدلاً من تكاثر الخلية المتكاثرة إلى خليتين ذريتين متطابقتين، في عملية تعرف باسم "الانقسام الفتيلي"، يتم إنشاء أربع خلايا، تسمى الأمشاج أو الأمشاج، في عملية تعرف باسم "" الانقسام الاختزالي". تشتمل عملية الانقسام الاختزالي على مرحلة تسمى الانقسام الاختزالي، حيث تنتقل الخلية من الحالة الثنائية الصبغية - التي تحتوي فيها الخلية على مجموعتين من الكروموسومات - إلى الحالة الأحادية الصبغية، والتي تحتوي فيها الخلية على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات، أي، نسخة واحدة وليس نسختين من كل كروموسوم.
فقط نسبة صغيرة جدًا من الأمشاج، أو الأمشاج، المتكونة بهذه الطريقة سوف تلتقي بأمشاج من الجنس الآخر، وهذه الأمشاج القليلة فقط هي التي ستنتج أفرادًا صغارًا سيكونون جزءًا من الجيل التالي. إلى جانب إهدار الموارد التي ينطوي عليها تكوين الأمشاج، يجب على الأفراد استثمار الكثير من الطاقة في تحديد موقع رفيق محتمل، والتودد، وفي بعض الأحيان حتى القتال مع المنافسين لهذا الشريك.
كما نعلم، من المقبول أن الميزة الرئيسية للتكاثر الجنسي هي خلق التنوع الجيني بين مختلف أفراد المجتمع (في مجتمع يكون فيه التكاثر اللاجنسي لا يوجد تنوع تقريبًا). وإذا تغيرت الظروف بشكل جذري، فإن التنوع يسمح على الأقل لبعض الأفراد - أولئك الذين يتمتعون بمزيج مناسب من الجينات - بالعيش في البيئة الجديدة. هذه الميزة للتكاثر الجنسي تبرر، بحسب بعض الباحثين، "التكلفة" العالية وعدم كفاءة التكاثر الجنسي.
الحالة المتوسطة
توجد حالة وسيطة، تسمى هابلوديبلويدي، في عدة مجموعات من الحشرات الاجتماعية - النمل والنحل - حيث يكون الذكور هابلويدي، في حين أن الملكات والشغالات إناث هابلويدي. وحتى في هذه الأنواع، لا يزال الأمر يتعلق بالتكاثر الجنسي.
في المعلومات الوراثية لكل مخلوق يتكاثر عن طريق التكاثر الجنسي توجد المعلومات التي تمكن من تطور كلا الزوجين. حتى السنوات القليلة الماضية، كان معروفًا نوعان من الآليات التي تحدد ما إذا كان فرد معين سيتطور إلى ذكر أو أنثى: الأول بيئي والثاني وراثي. مثال على الآلية الأولى هو تأثير درجة الحرارة التي يتم فيها "احتضان" بعض بيض التماسيح على تزاوج النسل الذي يفقس. مثال آخر هو بعض أنواع الأسماك، حيث يولد جميع الأفراد كأنثى، وفي حالة عدم وجود الذكر، تغير الأنثى المهيمنة جنسها. في المقابل، في معظم الثدييات ومعظم الكائنات حقيقية النواة الأخرى، تكون الآليات التي تحدد التزاوج وراثية. في البشر، على سبيل المثال، يتم تحديد الحياة الجنسية للذكور من خلال وجود كروموسوم Y (أو جين معين عليه). في الأنواع الأخرى يتم تحديد الاقتران من خلال "كمية" الجين (أو كروموسوم معين): نسخة واحدة من الجين ستحدد اقترانًا واحدًا، بينما وجود نسختين سيحدد الاقتران المعاكس.
حسنًا، اتضح أن هناك آليات تزاوج أخرى أيضًا. معظم العث - المفصليات الصغيرة من سلسلة العنكبوتيات - هي أحادية الصيغة الصبغية (الذكور أحادية الصيغة الصبغية والإناث ثنائية الصيغة الصبغية)، وتتكاثر عن طريق التكاثر الجنسي، على غرار النمل والنحل. لكن أكاري من جنس Brevipalpus تنحرف عن هذه القاعدة: فهي أحادية الصيغة الصبغية، وتتكاثر في التكاثر البكر (التوالد العذري) - وضع بيض غير مخصب، والذي تخرج منه الإناث أحادية الصيغة الصبغية فقط.
يحتوي العث المسطح (B. phoenicis)، الذي ينتمي إلى هذا الجنس، على كروموسومين (مختلفين، أي غير مقترنين). تعيش على ما لا يقل عن 65 نباتًا مختلفًا في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية، وتتسبب في أضرار جسيمة للمحاصيل ذات الأهمية الاقتصادية مثل الحمضيات والبابايا والشاي والقهوة.
ذكور نادرون
هل يشمل عدد العث الإناث فقط؟ - اتضح أن الإجابة ليست مطلقة، لأنه من وقت لآخر يفقس الذكور أيضًا من البيض (وهي أيضًا أحادية الصيغة الصبغية)، لكن معدلها عادة لا يتجاوز خمسة بالمائة.
ما هو أصل هذه العلاقة؟ هل يشارك الذكور حتى في عملية تكاثر هذه الأكاريا؟ هل لهذه البكتيريا تكاثر جنسي، وهل منتجاتها ثنائية الصبغية؟ لماذا يوجد ذكور بين السكان أصلاً بنسبة صغيرة نسبياً؟ في كل أنثى، وكذلك في البيض الذي تضعه، تعيش أيضًا عشرات البكتيريا التكافلية. لم يتم بعد تحديد البكتيريا المتعايشة، والتي ربما تكون ملزمة (غير قادرة على العيش إلا داخل المضيف).
ولاختبار ما إذا كان وجود البكتيريا له تأثير على بيولوجيا العث، قام أندرو ويكس (ويكس) وفريقه، من جامعة أمستردام، بمعالجة مجموعة من العث بالمضاد الحيوي التتراسيكلين لمدة ثلاثة أيام. مجموعة أخرى من الفئران، والتي كانت بمثابة مجموعة تحكم، لم يتم علاجها بالتتراسيكلين. خلال الأيام العشرة التالية للعلاج بالمضادات الحيوية، تم جمع كل البيض الذي وضعته العث وفحص جنس النسل الذي فقس منه. وكانت النتائج مثيرة للإعجاب: فبينما كانت نسبة الذكور في المجموعة الضابطة حوالي 6%، كان حوالي 50% من نسل العث المعالج بالمضادات الحيوية من الذكور - وهي زيادة قدرها 10 أضعاف.
استنتاج ويكس: تمنع البكتيريا، من خلال آلية غير معروفة، تطور الذكور الجيني، الذي يتطور كأنثى.
التكاثر الجنسي الذي يحسن فرص البقاء على قيد الحياة
عندما يتم إنشاء الذكور، يحدث التكاثر الجنسي في مجموعة سكانية، مما قد يساهم على الأرجح في تنوع المجموعة السكانية (بالطبع فقط بشرط أن ينتقل الذكور إلى مجموعة سكانية أخرى، مختلفة وراثيًا عن المجموعة الأصلية). إن تكوين الذكور ومساهمتهم الجينية في المجموعات السكانية الأخرى يمنع سكان هذه الأكاريا من أن يصبحوا قبيلة موحدة وراثياً.
يبدو أن لدينا حالة من التكافل، حيث يستفيد كل من العث والبكتيريا من المشاركة. يعود ربح البكتيريا إلى حقيقة أنها تنتقل إلى الجيل التالي (من خلال البيض) في معظم النسل. ويستفيد من ذلك أيضًا العث الذي يحمل البكتيريا، وذلك بسبب الانتقال إلى التكاثر البكر وتوفير "سعر" التكاثر الجنسي. وهذا يمنحها ميزة البقاء على منافسيها الذين يتكاثرون جنسياً، طالما أن الظروف البيئية مستقرة.
السمكة المفلطحة ليست وحدها. اتضح أن بكتيريا جنس Wolbachia، والتي توجد كطفيليات داخل الخلايا في المفصليات وغيرها من الكائنات الصغيرة، تسبب، من بين أمور أخرى، موت الأجنة الذكور التي لا تزال في البيض و/أو تحول الذكور الجينيين إلى إناث (التأنيث). . توجد بكتيريا Wolbachia في أنواع القشريات متساوية الأرجل (Isopoda، والتي تشمل spp.
ونتيجة للعدوى، يتحول الذكور الوراثيون إلى إناث النمط الظاهري، الذين ينقلون البكتيريا أيضًا إلى الجيل التالي. ومن ثم تضاف آلية جديدة ومثيرة للاهتمام إلى آليات تحديد التزاوج التي وصفناها في بداية العمود وهي العدوى البكتيرية.
* يقوم الدكتور درور بار نير بتدريس علم الأحياء الدقيقة وبيولوجيا الخلية في الجامعة المفتوحة.
