بکرزایی نوعی تولید مثل در جانداران است که در آن تخمک بدون آنکه بوسیله گامت نر تلقیح شود، خودبخود تقسیم شده و به جاندار جدید ، تبدیل می‌شود که این نوع تولید مثل هم در گیاهان و هم در جانوران دیده می‌شود.

دید کلی

در هر جاندار ، اعم از اینکه تک جنسی باشد یا هرمافرودیت ، بسیار اتفاق می‌افتد که نتوانند جفت مناسبی پیدا کنند. بیشتر چنین گامتهای ناموفقی پس از اندک زمانی متلاشی می‌شوند. اما در موارد استثنایی ، گامتهای منفرد می‌توانند رشد کنند و افراد بالغ طبیعی بوجود آورند. این پدیده را بکرزایی (Parthenogenesis) گویند. از آنجا که هیچ جاندار نری در این نوع تولید مثل شرکت ندارد تا ماده ژنتیک خود را به اشتراک بگذارد، فرزندان حاصل کاملا شبیه مادر هستند و در واقع یک کلون هستند. در طبیعت کلونها در نتیجه تولید مثل غیر جنسی پدید می‌آیند. بکرزایی ، شکل ویژه‌ای از کلون کردن است که به انواع تولید مثل تعلق دارد.

بکرزایی در چه جاندارانی رخ می‌دهد؟

 

در بسیاری از آغازیان ، هر نوع گامت می‌تواند به شیوه بکرزایی رشد کند. در جانوران ائوگام ، فقط تخمکها گاهی می‌توانند به این شیوه رشد کنند. از اینرو ، بکرزایی طبیعی مثلا در روتیفرها ، زنبورها و دیگر حشرات اجتماعی صورت می‌گیرد. و در پرندگانی از قبیل بوقلمون و مرغ خانگی نیز بندرت رخ می‌دهد. آپومیکسی نوعی بکرزایی است که در گیاهان رخ می‌‌دهد. در این پدیده ، جنین از طریق لقاح حاصل نمی‌شود. بلکه از یاخته‌های داخل کیسه جنینی و یا یاخته‌های خورش اطراف کیسه جنینی بوجود می‌آید. در بکرزایی گامتی که قادر به بکرزایی است، از نظر کنش تفاوتی با هاگ ندارد یعنی هر دوی آنها سلولهای زاینده‌ای هستند که می‌توانند مستقیما به فرد بالغ تبدیل شوند.

بکرزایی طبیعی

 

حشرات اجتماعی از جمله زنبورها ، جانورانی هستند که در آنها پدیده بکرزایی اتفاق می‌افتد. به این ترتیب که ، هنگامی جمعیت یک کندو زیاده از حد شود. ملکه و چند زنبور نر و چندین هزار کارگر از کلونی جدا می‌شوند. ملکه و زنبور نر با هم جفت تشکیل می‌دهند. اسپرم‌های دریافت شده توسط ملکه در کیسه‌ای واقع در درون شکم ذخیره می‌شوند. اسپرمهای دریافت شده از همین یکبار جفتگیری تا آخر دوره تخمگذاری ملکه باقی می‌مانند.

در میان تخمهایی که یکی یکی در جایگاههای شانه کندو زنبور نهاده می‌شوند، حتی در بدن ملکه جوان هم بعضی از آنها بارور نمی‌شوند. در ملکه پیری که ذخیره اسپرم خود را به پایان رسانده ، هیچکدام از تخم‌ها بارور نمی‌شوند. تخم‌های بارور نشده ، زنبورهای نر را می‌سازند. چنین رشد محروم از پدری را که معمولا در میان حشرات اجتماعی فراوان است، بکرزایی طبیعی گویند.

بکرزایی مصنوعی

 

در بعضی از گونه‌های جانداران ، با استفاده از وسایل آزمایشگاهی ، بکرزایی مصنوعی ایجاد می‌کنند. مثلا می‌توان با فرو کردن سوزن بر سطح تخمک بارور نشده قورباغه (همراه با تدابیر دیگر) ، آن را وادار به رشد کرد. نیش سوزن بر سطح تخمک ، اثری چون نفوذ اسپرم دارد و رشد آن را سبب می‌شود. سرد کردن تخمک بارور نشده یا تحریک کردن آن با اسیدهای قوی از دیگر راههای بکرزایی مصنوعی به شمار می‌روند.

بکرزایی در روتیفرها

 

رده روتیفرها جز شاخه آشلمنت‌ها یا کرم سانان رده بندی می‌شوند و شامل 1500 گونه هستند. روتیفرهای ماده در طول بهار و تابستان تخمک‌هایی تولید می‌کنند که بدون لقاح ، روتیفرهای ماده دیگری را پدید می‌آورند. این ماده‌ها نیز بدون لقاح تولید مثل می‌کنند و به این روش ، نسلهای ماده متوالی حاصل می‌آید. در پاییز ، ماده‌ها چند تخمی کوچکتر از بقیه می‌گذارند که از آنها نرهای کوچکی حاصل می‌آیند.

نرها می‌توانند اسپرم تولید کنند که با تخمک لقاح یافته و تخم حاصل می‌شود که دارای پوسته‌ای ضخیم است که می‌تواند شرایط نامساعد را تحمل کند. در شرایط مساعد مثلا در بهار سال بعد ، از این تخم‌ها ، کرمهای ماده حاصل می‌شود. در بعضی از اقسام روتیفرها ، اصولا جنس نر دیده نمی‌شود و افراد همگی حاصل از رشد تخمک‌های لقاح نیافته هستند که رشد بدون لقاح یا بکرزایی است.

بکرزایی در گیاهان

 

بذرهای غیر جنسی یا نامیزه (Ampomict) در اثر پدیده آپومیکسی حاصل می‌شوند. پدیده آپومیکسی نوعی بکرزایی بشمار می‌رود و جنین‌ها در اثر بی نر زایی (Agamosprmy) حاصل می‌شوند. در پدیده آپومیکسی ، تولید مثل غیر جنسی جانشین تولید مثل جنسی در اندامهای اختصاص یافته به تولید مثل جنسی می‌گردد.

 

آپومیکسی مداوم

 

در این حالت ، کیسه جنینی از سلول مادری تخم حاصل می‌شود و دیپلوئید می‌باشد. اما سلول مادری تخم تقسیم میوز ناقص انجام می‌دهد و در نتیجه سلول تخم همانند گیاه مادری دیپلوئید بوده و جنین غیرجنسی نیز که دیپلوئید می‌باشد بطور مستقیم از هسته تخم و بدون عمل لقاح حاصل می‌شود. این حالت در گیاهانی مانند پیاز ، گل قاصدک ، سیب و تمشک دیده می‌شود.

 

بکرزایی هاپلوئید

 

این پدیده را آپومیکسی غیر مداوم نیز می‌نامند. در این حالت جنین غیر جنسی از سلول تخم زا که هاپلوئید است، بوجود می‌آید و نهال تولید شده نیز هاپلوئید خواهد بود. این پدیده بندرت افتاق می‌افتد. برای مثال در 25 هزار نهال هلو احتمال دارد که 4-3 نهال هاپلوئید مشاهده شود.

آپوگامی

 

در این حالت جنین‌های غیر جنسی از دو سلول قرینه در کیسه جنینی مثلا در سوسن ، و یا جنین هاپلوئید از سلولهای متقاطر در کیسه جنینی مثلا در سیاهدانه حاصل می‌شوند.

 

اهمیت پدیده بکرزایی در گیاهان

 

از آنجایی که اکثر گیاهان تولید شده در پدیده آپومیکسی زا سلولهای پایه مادری می‌باشند، در نتیجه گیاهان بوجود آمده شبیه پایه مادری می‌باشند. در این نوع گیاهان ، تفرقه صفات کمتر مشاهده می‌شود. بذور غیر جنسی نیر شبیه بذرهای جنسی مراحل مختلف نونهالی ، انتقال و بلوغ را سپری می‌کنند. بذرهای حاصل از بکرزایی سریعتر رشد می‌کنند. از آنجایی که این بذرها معمولا فاقد ویروس هستند، در نتیجه نهالهای تولید شده ، عاری از ویروس خواهند بود.

 

بکرزایی در میان کوسه ها

 

 دانشمندان وقوع دومین پدیده بکرزایی کوسه ها را تایید کردند. در یکی از تحقیقاتی که جمعه در مجله Fish Biology منتشر شده است، ذکر شده که تست دی ان ای نوزادی که توسط یک کوسه ماهی اقیانوس آتلانتیک حمل می شده ، نشان می دهد هیچ ژنی از طرف جنس نر وجود نداشته است!

اولین نمونه مستند تولید مثل غیرجنسی یا بکرزایی در میان کوسه ها متعلق به چکش ماهی است که در باغ وحش اوماها زندگی می کرده است. دمیان چپمن یکی از محققان این موضوع می گوید: این امر کاملاً ممکن است که یک کوسه ماده در موقع لزوم دست به عمل بکرزایی بزند.
تمامی کوسه های آکواریومی که بدون شریک جنسی تولید مثل کرده بودند، تنها یک نوزاد بدنیا آورند در حالیکه بعضی از گونه های کوسه قادرند تا 12 نوزاد و حتی بیشتر به دنیا آورند. دانشمندان هشدار می دهند که تولید مثل غیرجنسی را نباید راه حلی برای نقصان جهانی کوسه ها دانست.
چپمن می گوید: احتمال بسیار کمی وجود دارد که تعدادی کوسه ماده بازمانده توانسته باشند از طریق بکرزایی تعداد خود را افزایش دهند.
این راز در دنیای پزشکی 16 ماه پیش آغاز شد زمانی که کوسه نوک سیاهی به نام تیدبیت در آکواریوم ساحل ویرجینیا مرد. در طول هشت سال زندگی اش در این آکواریوم هیچ کوسه نری در آنجا قرارداده نشده بود.
در ماه می 2007، این کوسه به طول یک و نیم متر و وزن 43 کیلوگرم در اثر استرس و مشکلات ناشی از یک بارداری ناشناخته که در جریان چکاپ سالیانه اش مشخص شده بود، مرد. به هنگام کالبدشکافی کوسه، یک نوزاد به طول 254 سانتیمتر نیز پیدا شد که کارکنان آکواریوم را شگفت زده کرد. آنها در همان ابتدا فکر کردند این جنین حاصل یک بکرزایی یا تولید مثل عادی باشد که کوسه نر در مستندات یافت نشد. نوزاد تیدبیت تقریباً کامل شده بود و احتمال داشت که توسط کوسه های دیگر خورده شود. در آن زمان به نظر می آمد نوزاد توسط چیزی جویده شده و تست دی ان ای روی بقایای بدن او انجام شده است.
بکرزایی در میان موجوداتی از قبیل ماهی استخوانی، دوزیستها و خزندگان و پرندگان اثبات شده و در میان کوسه ها نیز مورد ظن قراردارد. جنین این کوسه ها یک ست از کروموزوم ها را دارد و کروموزوم های مادر که در هنگام تخمکگذاری تفسیم شده است، بعد از آن به هم پیوسته و یکی می شود.
غیبت کروموزم موجود در اسپرم جنس نر و تولید مثل غیرجنسی ، تنوع ژنتیکی را کاهش می دهد و دانشمندان این پدیده را برای آینده دنیای وحش زیان آور می دانند. نوزادی که از این راه بدنیا آمده مستعد ابتلا به خطر اختلالات و بیماری های مادرزادی است.
احتمال دارد که بکرزایی با توجه کاهش جمعیت کوسه ها، معمول تر شود زیرا کوسه های ماده در پیدا کردن جفت نر به مشکل بر میخورند.

 

بكرزايي در مارها

 

بكرزايي يا توليد مثل يك جاندار ماده ،‌بدون انجام لقاح ، تاكنون در چند نوع متفاوت از خزندگان شامل مارمولك هاي خانواده Teiidae و جنس Lacerta از خانواده Lacertidae و مارهاي خانواده Typhlopidae گزارش شده است. در تمام اين موارد جمعيت هاي ايجاد شده توسط بكرزايي ، بطور كامل از افراد نر با ماهيت ژنتيكي يكسان (كلون) تشكيل يافته اند.

هنگامي كه دكتر David shiszar از دانشگاه كلورادو دريافت كه ماري از گونة Crotalus horridus كه در آزمايشگاه او نگهداري مي شد و از زمان تولد با هيچ حيوان نري تماس نداشت، فرزنداني به دنيا آورده ، بسيار تعجب كرد. او و همكارانش متوجه شدند كه اين زاده ها شامل يك بچة زنده ، دو بچة مرده و سه تخم بارور نشده هستند. نكته عجيب تر اينكه حيوان زنده و دو بچة مرده همگي نر بودند. اين نوع بكرزايي كاملاً با آنچه قبلاً در خزندگان تك جنسي ديده شده بود، تفاوت داشت. ( اين اتفاق در ژانويه 1996 توسط دكتر Shiszar گزارش شد).

قبل از گزارش دكتر Shiszar ، تجربة‌ ديگري در دانشگاه آريزونا توسط دكتر Schuett مشاهده شده بود كه طي آن ماري از گونة Thamnophis elegans vagrans در حالي كه به مدت ده سال در آزمايشگاه و به دور از مارهاي نر نگهداري شده بود، فرزنداني به دنيا آورد. دكتر Schuett از تكنيك انگشت نگاري DNA براي تعيين سهم DNA ي پدري در تشكيل اين فرزندان استفاده كرد. نتايج نشان داد كه تمام DNA ي فرزندان از نوع مادري است. اما تمام DNA ي مادري در اين فرزندان يافت نمي شود. لذا اين يك بكرزايي واقعي بود كه جنس نر در آن هيچ دخالتي نداشت. از طرفي فقدان بخشي از DNA ي مادري همراه با اين واقعيت كه تمام افراد نسل جديد را نرها تشكيل مي دهند، باعث شد كه دكتر schuett معتقد شود اين مورد، نوعي خاص از بكرزايي به نام بكرزايي اتوميكتيك Automictic Parthenogenesis (AP) است.

 AP قبلاً در بوقلمون هاي اهلي و مرغ هاي خانگي گزارش شده بود و هميشه حاصل آن فرزنداني نر و ديپلوئيد بودند.

براي درك چگونگي بكرزايي اتوميكتيك (AP) بايد يادآوري نماييم كه در جريان تقسيم ميوز براي توليد سلول هاي جنسي ماده (تخمك) ، تقسيم بطور نامساوي انجام شده و در نتيجه يك سلول هاپلوئيد بزرگ و سه سلول هاپلوئيد كوچك (گويچه هاي قطبي) حاصل مي شود.

در (AP) دومين گويچة قطبي (كه در جريان دومين مرحلة ميوز همراه با تخمك حاصل مي شود) همانند يك اسپرم عمل كرده و دوباره وارد تخمك مي شود، يعني تخمك خودش را بارور مي كند. از آنجا كه اين گويچة قطبي داراي ذخيره ژنتيكي كاملاً يكساني با تخمك است و از تقسيم يك سلول هاپلوئيد كه در اولين مرحله ميوز ايجاد شده بود، بوجود آمده است ، پس فقط نيمي از انواع كروموزوم هاي سلول مادري در تشكيل سلول تخم شركت دارند. به همين دليل انگشت نگاري DNA ي فرزندان حاصل از AP فاقد برخي از نوارهاي DNA ي مادر است. اما چرا تمام فرزندان نر هستند؟ مي دانيم كه در پستانداران افراد داراي كروموزوم هاي جنسي XX ماده و افراد XY نر هستند. اما در دياپسيدها (diapsids) مانند پرندگان مارمولك و مارها كه داراي بكرزايي هستند، ماده ها داراي دو كروموزوم جنسي ناهمسان (ZW) و نرها كروموزوم هاي جنسي يكسان (ZZ) دارند. در جريان بكرزايي اگر تخمك و گويچة‌ قطبي همراه آن هر كدام داراي يك كروموزوم (Z) باشند. از لقاح آنها يك جانور نر حاصل مي آيد و اگر هر دو (W) داشته باشند، سلول تخم حاصل (WW) ، زيستا نخواهد بود. دليل بالا بودن تعداد تخم هاي ناقص در بكرزايي نيز همين است.