Androgeneza
Androgeneza występuje, gdy zygota jest wytwarzana tylko z ojcowskimi genami jądrowymi . Podczas standardowego rozmnażania płciowego jedna samica i jeden samiec wytwarzają haploidalne gamety (takie jak plemnik lub komórka jajowa, z których każda zawiera tylko jeden zestaw chromosomów ), które rekombinują, tworząc potomstwo z materiałem genetycznym obojga rodziców. Jednak w androgenezie nie ma rekombinacji chromosomów matczynych i ojcowskich, a tylko chromosomy ojcowskie są przekazywane potomstwu (odwrotnością tego jest gynogeneza , w której dziedziczone są tylko chromosomy matczyne, co jest częstsze niż androgeneza). Potomstwo wyprodukowane w procesie androgenezy nadal będzie miało mitochondria odziedziczone po matce , jak ma to miejsce w przypadku większości gatunków rozmnażających się płciowo.
Jedna z dwóch rzeczy może się zdarzyć, aby urodzić potomstwo z wyłącznie ojcowskim materiałem genetycznym: genom jądrowy matki może zostać wyeliminowany z zygoty lub samica może wyprodukować jajo bez jądra, w wyniku czego zarodek rozwija się tylko z genomem męskiej gamety .
Androgeneza zaciera granice między rozmnażaniem płciowym i bezpłciowym - nie jest to ściśle forma rozmnażania bezpłciowego, ponieważ wymagane są zarówno gamety męskie, jak i żeńskie. Jednak nie jest to ściśle forma rozmnażania płciowego, ponieważ potomstwo ma jednorodzicielskie jądrowe DNA, które nie przeszło rekombinacji, a proliferacja androgenezy może prowadzić do gatunków rozmnażających się wyłącznie bezpłciowo.
Androgenezę obserwuje się w naturze u patyczaka Bacillus rossius , cyprysa Tassili Cupressus dupreziana , małej mrówki ognistej Wasmannia auropunctata i kilku gatunków małży z rodzaju Corbicula , a czasami u muszek owocowych Drosophila melanogaster niosących określony zmutowany allel. Został również wywołany w wielu uprawach i rybach poprzez napromieniowanie komórki jajowej w celu zniszczenia genomu jądrowego matki.
Eliminacja matczynego genomu jądrowego
Gdy androgeneza zachodzi poprzez eliminację genomu jądrowego matki, eliminacja następuje po zapłodnieniu . Jądra obu gamet łączą się normalnie, ale zaraz potem męski genom jądrowy eliminuje żeński genom jądrowy, pozostawiając zapłodnione jajo tylko z genomem jądrowym męskiego rodzica. Jeśli jest zdolny do życia, powstałe potomstwo jest klonem lub subklonem nasienia lub pyłku rodzicielskiego .
allele całkowicie odziedziczone po ojcu : w przeciwieństwie do tego rodzic płci męskiej, który rozmnaża się płciowo bez androgenezy, przekazuje każdemu z potomstwa tylko połowę swojego materiału genetycznego. Allel męski promujący eliminację żeńskiego jądra gametowego ma zatem dużą w zakresie sprawności i może rozprzestrzeniać się w populacji, a nawet osiągnąć utrwalenie. Może to jednak być jednym z powodów, dla których androgeneza jest bardzo rzadko obserwowana w przyrodzie: pomimo tego, że jest korzystna dla potomstwa danej osoby, jest szkodliwa dla całej populacji: jeśli allel indukujący androgenezę osiąga wysokie częstotliwości, osobniki produkujące jaja stać się rzadkością. Ponieważ zarówno producenci komórek jajowych, jak i plemników są niezbędni do androgenezy, jeśli stosunek płci staje się wysoce niezrównoważony i jest zbyt mało producentów komórek jajowych, populacja jest doprowadzona do wyginięcia. Jednak w przypadku hermafrodytów (gatunków, w których jeden osobnik wytwarza zarówno męskie, jak i żeńskie gamety), jest to mniejszy problem, ponieważ nie ma proporcji płci.
Kobieca produkcja niejądrowego jaja
Androgeneza może również zachodzić poprzez produkcję przez samice komórki jajowej bez jądra. Po zapłodnieniu pyłkiem lub plemnikiem nie ma matczynego jądra do wydalenia i powstaje zygota, której genom jądrowy pochodzi całkowicie od rodzica ze strony ojca. Nie jest jasne, dlaczego ewoluowała produkcja jaj bezjądrowych, ponieważ nie ma przewagi sprawności dla rodzica jaja: żaden z jego genów jądrowych nie jest przekazywany potomstwu. Dlatego jakikolwiek allel żeński powodujący produkcję jaj bez jądra byłby wysoce niekorzystny. Ta forma androgenezy może rozprzestrzeniać się poprzez dryf genetyczny lub jeśli istnieje jakaś nieznana korzyść dla rodzica jaja. Gatunki, u których zachodzi produkcja jaj bezjądrowych, są mniej narażone na wyginięcie niż gatunki, u których genom jądrowy matki został wyeliminowany. Dzieje się tak, ponieważ samice produkujące jaja bezjądrowe są odrzucane przez dobór naturalny, więc ich odsetek w populacji pozostanie niski.
Ploidia w androgenezie
Osobniki powstałe w wyniku androgenezy mogą być haploidalne lub diploidalne (mając odpowiednio jeden lub dwa zestawy chromosomów), w zależności od gatunku. Diploidalność zachodzi poprzez fuzję dwóch haploidalnych plemników lub duplikację chromosomów z jednej haploidalnej plemnika. W obu przypadkach potomstwo doświadcza utraty zmienności genetycznej: osobniki z genomem dwóch połączonych plemników będą cierpieć na depresję wsobną , a osobniki z genomem zduplikowanego plemnika będą w pełni homozygotyczne. U gatunków z heterogamią samców (samce mają chromosomy XY lub XO, a samice XX, jak u większości ssaków), podwojenie męskich chromosomów spowoduje, że całe potomstwo będzie płci żeńskiej: jeśli plemnik niesie chromosom X, zarodek musi mieć XX, a jeśli niesie Y lub O, zarodek będzie YY lub OO i nieżywotny. W przypadku fuzji plemników jedna czwarta zapłodnionych komórek jajowych będzie płci żeńskiej (XX), połowa będzie płci męskiej (XO lub XY), a jedna czwarta będzie nieżywotna (YY lub OO).
Androgeneza występuje częściej u gatunków haplo-diploidalnych , gatunku, w którym płeć jest determinowana przez ploidię, samce na ogół rozwijają się z niezapłodnionego jaja, a samice z zapłodnionego jaja, niż u gatunków diploidalnych (gdzie wszystkie płcie są diploidalne). Dzieje się tak, ponieważ w przypadku haplo-diploidalnych nie ma wymogu podwojenia chromosomów z haploidalnej gamety, więc żadne zarodki nie są tracone z powodu chromosomów YY lub OO.
Androgeneza u gatunków niegonochorystycznych
Jest bardziej prawdopodobne, że androgeneza utrzyma się u hermafrodytów niż u gatunków o dwóch różnych płciach ( gonochoristach ), ponieważ wszystkie osobniki mają zdolność do wytwarzania komórki jajowej, więc rozprzestrzenianie się alleli promujących androgenezę, powodujące strach u producentów jaj, nie stanowi problemu. Androgenezę obserwuje się również częściej u gatunków, które mają już rzadkie sposoby rozmnażania, takie jak hybrydogeneza i partenogeneza , a czasami obserwuje się ją w hybrydyzacji międzygatunkowej .
Indukowana androgeneza
Ludzie czasami indukują androgenezę w celu stworzenia linii klonalnych w roślinach (zwłaszcza uprawach), rybach i jedwabnikach. Powszechną metodą indukowania androgenezy jest napromienianie. Komórki jajowe mogą mieć inaktywowane jądra przez promieniowanie gamma, UV lub promieniowanie rentgenowskie przed zapłodnieniem plemnikiem lub pyłkiem. Badanie z 2015 roku zakończyło się sukcesem w produkcji adrogenonów danio pręgowanego poprzez szokowanie zimnem właśnie zapłodnionych jaj, co zapobiega pierwszemu zdarzeniu rozszczepiania, które podwaja liczbę chromosomów po partenogenezie, a następnie szok termiczny w celu podwojenia ich liczby chromosomów.