rtenogenéza umožňuje niektorým pakobylkám rozmnožovať sa bez oplodnenia samcom. Samička kladie neoplodnené vajíčka, z ktorých sa vyvíjajú ďalšie jedince. Tento spôsob rozmnožovania je u pakobyliek mimoriadne rozšírený a môže byť trvalý alebo sa striedať s pohlavným rozmnožovaním.

Pre chovateľa má partenogenéza praktický význam. Samička môže založiť novú chovnú líniu aj bez samca a v niektorých chovoch môže populácia pokračovať celé generácie bez párenia. Za týmto jednoduchým výsledkom však stojí zaujímavý genetický mechanizmus.

Čo znamená partenogenéza?

Partenogenéza je spôsob rozmnožovania, pri ktorom sa nový jedinec vyvíja z vajíčka bez jeho oplodnenia spermiou. Pri pakobylkách ide takmer vždy o telitoknú partenogenézu, pri ktorej vznikajú samičie potomstvo.

Pri pohlavnom rozmnožovaní musí vajíčko spojiť svoju genetickú informáciu so spermiou samca, ale pri partenogenéze tento krok chýba. Vajíčko však napriek tomu musí prejsť procesmi, ktoré umožnia vznik životaschopného embrya.

Partenogenéza preto neznamená jednoducho „vajíčko sa vyliahne bez samca“. Rozhodujúce je, akým spôsobom sa počas vývoja obnoví potrebný počet chromozómov a akú genetickú informáciu embryo zdedí.

Prečo niektoré pakobylky nepotrebujú samca?

U niektorých druhov sa partenogenéza stala bežnou súčasťou ich rozmnožovania. Samička teda nemusí nájsť samca, aby vytvorila potomstvo. To je výhodné najmä v situácii, keď sa v populácii nachádza málo samcov alebo keď samička osídli nové územie sama.

Výskum pakobyliek ukazuje, že schopnosť partenogenézy sa v tejto skupine vyvinula opakovane a rôznymi spôsobmi. Niektoré línie zostali schopné pohlavného rozmnožovania, iné sa stali prevažne alebo úplne partenogenetickými.

Partenogenéza teda nie je vlastnosť, ktorú možno jednoducho priradiť všetkým pakobylkám. Rozmnožovací systém závisí od konkrétneho druhu a niekedy aj od konkrétnej populácie alebo línie.

Ktoré pakobylky sa rozmnožujú partenogeneticky?

Partenogenéza sa u pakobyliek vyskytuje u veľkého počtu druhov. Sú medzi nimi druhy, ktoré sa v chovoch rozmnožujú bez samcov pravidelne, ale aj druhy, pri ktorých sa partenogenéza môže uplatniť iba za určitých okolností.

Medzi známe príklady patria Carausius morosus (PSG1), Sipyloidea sipylus (PSG4) a viaceré druhy rodov Acanthoxyla, Bacillus a Timema.

Pri Carausius morosus a Sipyloidea sipylus sa partenogenetické rozmnožovanie bežne spája aj s chovom v zajatí. Pri niektorých iných druhoch však môže situácia v prírode vyzerať odlišne. Napríklad Sipyloidea sipylus patrí medzi druhy, pri ktorých sa uvádza partenogenetické rozmnožovanie v chove, zatiaľ čo vo voľnej prírode sa predpokladá pohlavné rozmnožovanie.

Moderný prehľad reprodukcie pakobyliek eviduje partenogenézu najmenej u 194 druhov. Zahŕňa pritom obligátne aj fakultatívne partenogenetické línie.

Fakultatívna a obligátna partenogenéza

Medzi týmito dvoma typmi je dôležitý rozdiel.

• Fakultatívna partenogenéza znamená, že samička môže vytvárať potomstvo bez samca, ale pri vhodných podmienkach sa môže rozmnožovať aj pohlavne.
• Obligátna partenogenéza znamená, že daná línia sa rozmnožuje partenogeneticky a pohlavné rozmnožovanie v nej neprebieha alebo sa v priebehu evolúcie výrazne obmedzilo.

Rozdiel je dôležitý aj pri chove. Ak chovateľ drží partenogenetickú líniu, prítomnosť samca nemusí byť potrebná na získanie ďalšej generácie. Pri fakultatívne partenogenetickom druhu však môže byť výsledok rozmnožovania odlišný podľa toho, či samička prišla do kontaktu so samcom.

Čo sa deje s genetikou potomstva?

Tu je partenogenéza zaujímavejšia, než sa môže na prvý pohľad zdať. Pri pohlavnom rozmnožovaní vzniká potomstvo kombináciou genetickej informácie dvoch rodičov. Meióza a následné oplodnenie vytvárajú nové genetické kombinácie.

Pri partenogenéze chýba genetický príspevok samca. Výsledné potomstvo preto nemá kombináciu génov od dvoch rodičov.

Pri viacerých vnútrodruhových partenogenetických líniách pakobyliek sa uplatňuje mechanizmus, pri ktorom sa po meiotickej fáze obnoví diploidný stav a dochádza k výraznej strate heterozygotnosti. Potomstvo tak môže byť geneticky veľmi podobné matke a v niektorých prípadoch prakticky homozygotné.

To však neznamená, že každá partenogenetická pakobylka je geneticky úplne identickou kópiou svojej matky. Mechanizmus sa medzi jednotlivými líniami líši a existujú aj partenogenetické línie s odlišným genetickým základom.

Partenogenetické línie nemusia byť geneticky rovnaké

Vedci rozlišujú medzi partenogenetickými líniami, ktoré vznikli v rámci jedného druhu, a líniami hybridného pôvodu. Tento rozdiel má veľký význam pre genetiku potomstva.

Pri niektorých vnútrodruhových partenogenetických líniách vedie mechanizmus rozmnožovania k postupnej strate heterozygotnosti. Genetická variabilita sa preto môže znižovať.

Hybridné partenogenetické línie fungujú inak. Ich genetický základ pochádza z dvoch pôvodných línií alebo druhov a niektoré takéto línie si dokážu zachovať vysokú heterozygotnosť. Pri pakobylkách sú známe aj hybridné línie s vyšším počtom chromozómových sád.

Preto nemožno všetky partenogenetické pakobylky označiť za genetické klony v úplne rovnakom zmysle. Spôsob, akým vznikli a udržiavajú svoju genetickú výbavu, môže byť výrazne odlišný.

Partenogenéza verzus pohlavné rozmnožovanie

Partenogenéza	Pohlavné rozmnožovanie
Na vznik potomstva nie je potrebný samec.	Na oplodnenie vajíčka je potrebný samec.
Potomstvo získava genetickú informáciu iba od matky.	Potomstvo získava genetickú informáciu od oboch rodičov.
Genetická variabilita môže byť výrazne nižšia.	Meióza a oplodnenie vytvárajú nové genetické kombinácie.
V partenogenetických líniách vznikajú spravidla samičie jedince.	Vznikajú samce aj samice podľa genetického systému konkrétneho druhu.

Partenogenéza preto poskytuje jednu veľkú výhodu: samička nemusí investovať čas a energiu do hľadania partnera. Zároveň však obmedzuje genetickú variabilitu, ktorá je dôležitá pri prispôsobovaní populácie meniacim sa podmienkam.

Prečo môže byť partenogenéza pre pakobylky výhodná?

Najväčšou výhodou je jednoduchosť rozmnožovania. Jedna samička môže založiť novú populáciu bez toho, aby potrebovala samca.

Takýto spôsob rozmnožovania môže byť mimoriadne účinný pri osídľovaní nového prostredia. Ak sa jedna samička dostane na vhodné miesto, môže vytvoriť ďalšiu generáciu bez potreby nájsť partnera.

Partenogenéza však prináša aj genetické nevýhody. Keď populácia dlhodobo nevymieňa gény s inými populáciami, klesá genetická variabilita. Výskum na rodoch s dlhodobo partenogenetickými líniami ukázal výrazne nízku heterozygotnosť a genetickú uniformitu niektorých populácií.

Môže sa v partenogenetickej populácii objaviť samec?

Áno. Výskyt samca automaticky neznamená, že celá populácia sa rozmnožuje pohlavne. U niektorých prevažne partenogenetických druhov sa samce objavujú veľmi zriedkavo.

Výskum napríklad zaznamenal vzácnych samcov v niektorých partenogenetických populáciách rodu Timema. Vedci skúmajú, či takéto prípady predstavujú pozostatok schopnosti pohlavného rozmnožovania alebo vznikajú v dôsledku chýb pri určovaní pohlavia a vývoji.

Aj preto treba pri posudzovaní rozmnožovania konkrétneho druhu rozlišovať medzi bežným spôsobom reprodukcie a ojedinelými biologickými odchýlkami.

Čo partenogenéza znamená pre chovateľa?

Pri partenogenetických druhoch môže chovateľ získať potomstvo aj od jedinej samičky. To je praktické najmä vtedy, keď sa samec nevyskytuje v chove alebo keď chovateľ začína s jediným jedincom.

Zároveň však treba počítať s rýchlym nárastom počtu jedincov. Ak samička pravidelne kladie vajíčka a potomstvo sa ďalej rozmnožuje bez potreby samcov, počet pakobyliek môže v niekoľkých generáciách výrazne narásť.

Pri zakladaní chovu je preto dôležité poznať konkrétny spôsob rozmnožovania daného druhu. Informácia, že „pakobylka sa rozmnožuje partenogeneticky“, sama osebe nestačí. Treba vedieť, či ide o obligátnu alebo fakultatívnu partenogenézu a či sa údaje týkajú konkrétnej chovnej línie.

Partenogenéza nie je u všetkých pakobyliek rovnaká

Pakobylky predstavujú jednu z najzaujímavejších skupín hmyzu z hľadiska vývoja alternatívnych spôsobov rozmnožovania. Partenogenéza sa u nich vyvinula opakovane a môže mať viacero genetických mechanizmov.

Preto sa pri jednotlivých druhoch môžeme stretnúť s úplne partenogenetickými líniami, s populáciami schopnými pohlavného aj partenogenetického rozmnožovania alebo s líniami hybridného pôvodu.

Pre chovateľa je najdôležitejšie poznať konkrétny druh a pôvod chovnej línie. Dve pakobylky patriace k rovnakému druhu nemusia mať vždy úplne rovnaký reprodukčný systém, najmä ak pochádzajú z odlišných populácií alebo dlhodobo udržiavaných chovných línií.

Záver

Partenogenéza umožňuje samičkám niektorých pakobyliek vytvárať potomstvo bez oplodnenia samcom. U pakobyliek je tento spôsob rozmnožovania mimoriadne rozšírený a môže byť fakultatívny alebo obligátny.

Geneticky však nejde vždy o jednoduché kopírovanie matky. Rôzne partenogenetické línie používajú odlišné mechanizmy a môžu sa výrazne líšiť mierou heterozygotnosti. Pri niektorých líniách dochádza k výraznej strate genetickej variability, zatiaľ čo hybridné partenogenetické línie si môžu zachovať vysokú heterozygotnosť.

Práve táto rozmanitosť vysvetľuje, prečo patria pakobylky medzi významné modelové skupiny na štúdium partenogenézy a evolúcie rozmnožovania.

Fotografia: © bigstockphoto