بکرزایی: تعدادی از گونه‌های جانوری نیازی به روز ولنتاین ندارند!

آیا استرس پیدا کردن همسری خوب شما را از پای درآورده است؟ تا به حال شده است که آرزو کنید فارغ از تمام مشکل و تنش‌های یافتن شریک جنسی مناسب، بتوانید خانواده‌ای برای خود داشته باشید و صاحب فرزندانی شوید که شباهت بسیاری به شما دارند؟

اگر انسان هستید که روزگارتان سیاه است! ولی در صورتی که به گونه‌هایی از ماهی، خزندگان و حتی پرندگان تعلق دارید و خیلی اتفاقی مخاطب دکتر مجازی هم هستید، تبریک گرم ما را پذیرا باشید. شما می‌توانید با آمیزش جنسی و عشق به کل خداحافظی نمایید! بله درست است – تولید مثل غیرجنسی صرفاً مختص باکتری و هیدر (کتاب زیست‌شناسی دبیرستان را که به خاطر دارید؟!) نیست. شاید تعجب کنید، ولی بعضی از جانداران بزرگ نظیر کوسه سرچکشی نیز این نوع تولید مثل را دارند.

بهتر است با کمی اطلاعات پایه کارمان را شروع کنیم: بسیاری از حیوانات دو مجموعه کروموزومی دارند، که هر کروموزوم از یک مجموعه با کروموزومی از مجموعۀ دیگر هم‌ارز می‌باشد. طی فرآیند میوز، سلول‌های زایا با دو مجموعه کروموزومی به سلول‌های جنسی تقسیم می‌شوند، که هر یک تنها یک مجموعه کروموزوم دارد. هنگامی که سلول جنسی نر با ماده لقاح پیدا می‌کند، محتوای ژنتیکی دو سلول با یک‌دیگر درآمیخته و دوباره یک سلول با دو مجموعه کروموزوم حاصل می‌شود (که طی تقسیم‌های متعدد به رویان تبدیل خواهد شد).

بنابراین اگر در چنین روزی تنها و بی‌کس هستید، در همان گوشۀ عزلتی که اختیار کرده‌اید به این فکر کنید که تعدادی از گونه‌ها در این دنیای بی‌کران بدون خریدن گل و آیفون و داشتن هرگونه تعامل اجتماعی، تولید مثل کرده و خیلی شیک به زندگی بی‌غل‌وغش خود ادامه می‌دهند.

کوسه سرچکشی

دانشمندان تولید مثل غیرجنسی را در کوسه سرچکشی – که بدون شرکت سلول‌های جنسی نر صورت می‌گیرد – مشاهده کرده‌اند. ولی از کجا می‌توان مطمئن بود؟ شاید کوسه چکشی‌سر (!) هم مثل این خرچنگ بدجنس اسپرم‌های دریافتی از آمیزش‌های قبلی را در خود ذخیره کرده و پنهانی لقاح انجام می‌دهد؟

در سال ۲۰۰۱، یکی از سه کوسه سرچکشی که در آکواریوم نبراسکا نگهداری می‌شدند، نوزادی به دنیا آورد (این کوسه زنده‌زا است). مسئله‌ی ذخیرۀ اسپرم برای این سه تن کاملاً منتفی بود، چرا که سه سال قبل (که هنوز بلوغی صورت نگرفته بود) به این آکواریوم منتقل شده بودند. گروهی از محققین تعدادی آزمون ژنتیک از این کوسه‌ها به عمل آورد. نتیجۀ این مطالعه که سال پیش در قالب مقاله منتشر شد، تأیید می‌کند که این کوسه تولید مثل غیرجنسی انجام داده است.

مقالۀ مرتبط: دنیای بدون کوسه؟ این آرزوی ترامپ به ضرر بشر است!

ولی کوسه چگونه می‌تواند این کار را انجام دهد؟

بکرزایی

کوسه‌ها هم مثل اکثر گونه‌ها تقسیم میوز را انجام می‌دهند. با این وجود، تعدادی از گونه‌ها قادرند از طریق مسیری به نام بکرزایی (یا پارتنوژنز، Parthenogenesis) نوزادانی زیستا به دنیا آورند. شاید اصلاً سلول‌های زایا طی تقسیمی که در فرآیند بکرزایی صورت می‌گیرد، هر دو مجموعه کروموزوم خود را حفظ می‌کنند، یا دو تا از همین سلول‌های هاپلوئید (دارای یک مجموعه کروموزوم) با یک‌دیگر درآمیخته و سلولی دیپلوئید (دارای دو مجموعه کروموزوم) ایجاد می‌کنند. سؤال اصلی این است: آیا کوسه سرچکشی این عمل را تصادفی انجام داده یا از آن کاملاً آگاهی داشته است؟ نمونه‌های این‌چنین در سایر گونه‌های جانوری نیز مشاهده شده است.

اژدهای کومودو

تولید مثل دو اژدهای کومودو در بریتانیا، در غیاب اژدهای مذکر، خبری بود که سروصدای زیادی در سال ۲۰۰۶ به پا کرد. یکی از این دو اژدها، به نام فلورا (Flora)، یازده عدد تخم گذاشت (که ۸ تا به صورت نرمال نمو یافتند) و دیگری، سونگای (Sungai)، بیست‌ودو تخم گذاشت که در نهایت چهارتاشان به اژدهای مذکر تبدیل شدند.

ممکن است کمی گیج‌کننده به نظر برسد. مگر نه این که فرزند حاصل از بکرزایی نوعی کلون (کاملاً مشابه والد) است؟ پس چرا اژدهای کومودو نوزاد مذکر به دنیا آورد؟ ساز و کار بکرزایی با آن‌چه ما تصور می‌کنیم تفاوت دارد. دو کروموزوم هم‌ارز لزوماً یکسان نیستند. تقسیم میوز با هدف مبادلۀ محتوای ژنتیکی بین دو کروموزوم و ایجاد تفاوت‌هایی بین والد و فرزند صورت می‌گیرد. این دو اژدها موفق شده بودند پس از اتمام تقسیم میوز، کروموزوم‌های نوترکیب را دو برابر نمایند.

ولی چرا نوزاد مذکر حاصل شد؟ به طور قطع با سیستم تعیین جنسیت در بین جانوران آشنایی دارید. فرزند جانوران مختلف معمولاً (نه همیشه) ماده است، مگر این که به جای یکی از کروموزم‌های X، کروموزومی تحلیل یافته به نام Y داشته باشد. با این حال، در اژدهای کومودو، سیستم ZW جایگزین سیستم رایج XY شده است. به طوری که ZZها مذکر هستند و حضور کروموزوم W باعث تغییر جنسیت فرزند به ماده می‌شود (عکس حالت قبلی). از همین رو، اگر سلول جنسی هاپلوئید دارای کروموزوم Z باشد و بتواند از طریق بکرزایی محتوای ژنتیکی خود را مضاعف نماید، سلولی دیپلوئید با دو کروموزوم Z حاصل خواهد شد که طبیعتاً مذکر است. سلول WW به احتمال زیاد محکوم به مرگ است (ماده ZW می‌باشد).

مقالۀ مرتبط: کمک اژدهای کومودو برای مقابله با مقاومت آنتی بیوتیکی!

به علاوه، اگر این قضیه حقیقت داشته و فرآیند بکرزایی در مریم مقدس صورت گرفته باشد (که نگرفته، چرا که پستانداران بکرزایی انجام نمی‌دهند) در آن صورت حضرت عیسی (ع) باید زن می‌بود، نه مرد. تولد ایشان تنها از طریقی غیرطبیعی (معجزه) می‌تواند اثبات شود.

مارمولک دم شلاقی

ولی گویا مثال اژدهای کومودم هم دانشمندان را تماماً راضی نکرده، چرا از آن زمان تا کنون، باز هم تحقیقات گسترده‌ای پیرامون تصادفی بودن این پدیده صورت گرفته است. تولید مثل غیرجنسی در بعضی از گونه‌های مارمولک به نوعی قانون تبدیل شده است، مانند جمعیت تمام‌مؤنث “مارمولک دم شلاقی” (Whiptail lizard).

مقالۀ مرتبط: ترمیم نخاع؛ مارمولک‌ها چگونه دُم خود را بازسازی می‌کنند؟

مارمولک دم شلاقی این کار را چگونه انجام می‌دهد؟ این جانور همیشه تخم‌هایی با دو مجموعه کروموزوم تولید می‌کند. به گزارش Scientific American، تعداد کروموزوم‌ها در تخم این مارمولک، دو برابر سایر گونه‌های مارمولک می‌باشد. ساز و کارهای متفاوتی نیز جهت نوترکیبی کروموزوم‌ها در مارمولک دم شلاقی تکامل یافته است که اجازه می‌دهد تنوع ژنتیکی در جمعیت مارمولک دم شلاقی حفظ شده (و خطر انقراض در پی آسیب‌های محیطی کاهش یابد).

خارچنگ مرمری

همه چیز از یک خطا در طی میوز آغاز شد! همین خطا باعث به وجود آمدن نوعی خارچنگ جهش‌یافته (نه خرچنگ!) شده که تمام اروپا را فتح کرده است.

مقاله مرتبط: برترین وقایع علمی هفته (۳۳)

هفتۀ پیش بود که محققان مقاله‌ای با محوریت “خارچنگ مرمری” (Marbled crayfish) منتشر نمودند. این خارچنگ تمام‌مؤنث، ۲۵ سال قبل در پی تنها یک جهش پا به حیات گذاشت. در دهۀ ۱۹۹۰، کلکسیونری آلمانی گونه‌ای خارچنگ را به عنوان حیوان خانگی نگهداری می‌کرد. این خارچنگ فرزندان بسیاری به دنیا آورده بود. او نوزادان خارچنگ را به دوستانش هدیه داد و چندی بعد هر یک، صدها خارچنگ در آکواریوم خود داشتند. این خارچنگ‌ها، که هم‎اکنون خارچنگ مرمری نامیده می‌شود، از طریق تولید مثل غیرجنسی حاصل شده بودند. در نهایت تعداد نوزادان خارچنگ به حدی رسید که دوستان آن کلکسیونر مجبور شدند جانور را به طبیعت باز گردانند. از همان ۲۵ سال پیش خارچنگ مرمری به صورت دیوانه‌واری تولید مثل کرده و هم‌اکنون یکی از گونه‌های با فراوانی بالا در اروپا محسوب می‌شود.

چطور شد که این‌طور شد؟ احتمالاً لقاح اولیه‌ای به شکل کاملاً عادی بین دو جنس خارچنگ صورت گرفته بوده است. میوز در یکی از خارچنگ‌های حاصل، با خطا مواجه شده و نوعی سلول جنسی با دو مجموعه کروموزوم تولید کرده است. این سلول دیپلوئید با سلول جنسی نرمال هاپلوئید لقاح حاصل کرده و سلول تخمی با ۳ مجموعه کروموزوم حاصل شده که اتفاقاً زیستا بوده (از بین نرفته) و توانسته بالغ شود. این موجود تریپلوئید بعدها دیده که برای تولید مثل نیازی به جنس نر ندارد و خیلی راحت توانست جمعیت خود را افزایش دهد.

برخلاف کوسه سرچکشی و اژدهای کومودو که تولید مثل غیرجنسی تصادفی دارند – بدین مفهوم که کلون نمی‌سازند – تولید مثل غیرجنسی در خارچنگ مرمری تصادفی نبوده و با هدف تشکیل کلون صورت می‌گیرد (پس بیشتر مستعد انقراض است؟).

بوقلمون

در دهۀ ۱۹۵۰، گروهی از محققین در مرکز تحقیقات کشاورزی مری‌لند تعدادی بوقلمون کشف نمودند که قادر بودند تولید مثل غیرجنسی انجام دهند. شاید تا به حال نمی‌دانستید که چیزی بالغ بر ۳۰ درصد از تخمک‌های لقاح نیافته در بوقلمون می‌تواند به جوجه بوقلمون سالم نمو پیدا کند. امروزه خیلی راجع به این مطلب صحبت نمی‌شود.

مالی آمازون

ممکن است چنین بیندیشیم که تولید مثل غیرجنسی به ضرر شایستگی ژنتیکی است. برای مثال، درون‌آمیزی (inbreeding) تنوع ژنتیکی را کاهش می‌دهد (که آن‌قدری که ما فکر می‌کنیم مشکل‌زا نیست)، و ممکن است به تجمع جهش‌های نامطلوب در جمعیت کمک کند. ولی نوعی ماهی وجود دارد که آخ هم نگفته است!

دانشمندان چند روز قبل گزارش نمودند شواهد قانع‌کننده‌ای از تجمع جهش‌های نامطلوب در جمعیتی تمام‌مؤنث از مالی‌های آمازون (Amazon molly) در دست نیست. مالی هم‌چنان به اسپرم جفت خود نیاز دارد، ولی از این اسپرم در تشکیل تخم استفاده نمی‌کند – بلکه اسپرم نقش رهاسازی را دارد که باعث آغاز نمو جنسی در مالی ماده می‌شود. جفت نر همیشه به گونه‌های دیگر مالی تعلق دارد.

عامل حفظ یک‌پارچگی ژنوم در مالی آمازون شناخته نشده است. این یافته نشان می‌دهد که تولید مثل غیرجنسی در بعضی گونه‌ها پیشرفت چشمگیری داشته است.

مورچه و زنبور

برخی گونه‌ها قادرند هر دو نوع تولید مثل – جنسی و غیرجنسی – را انجام دهند. ولی فرزندی که در این گونه‌ها به طریق غیرجنسی متولد می‌شود، عمدتاً یک چیزی کم دارد.

مقالۀ مرتبط: چرا سرنوشت بعضی از زنبورها کارگری و برخی دیگر ملکه شدن است؟

گونه‌های پرشماری از حشرات را در نظر بگیرید، مثل زنبورها. تخم لقاح نیافته با یک مجموعه کروموزومی به تولد نوزاد نر منجر می‌شود. تخم لقاح یافتۀ دیپلوئید نیز به ماده نمو می‌یابد. تولد نر دیپلوئید در تعدادی از جمعیت‌ها – مثل زنبور عسل – شدنی است، ولی زنبورهای کارگر (ماده) اغلب این نرها را می‌خورند.

ولی نه کرم خاکی

با وجود این که تمام کرم‌های خاکی، نرماده (herpmaphrodite) می‌باشند، ولی برخلاف باور عموم از تولید مثل غیرجنسی بهره نمی‌گیرند. اگر یک کرم خاکی را نصف کنید، دم اصلی می‌میرد و دم جدیدی به جای آن رشد می‌کند.

بله، این طوریاست! اگر امشب تنها هستید، می‌توانید به بکرزایی فکر کنید! 🙂