Какъв е максималният брой биологични родители, които един организъм може да има?

Повечето организми имат двама родители, но не всички. Може ли един индивид да има трима родители или дори повече?

Ваня Милева Последна промяна на 25 юни 2023 в 16:40 4477 0

Повечето организми имат двама родители, но не всички. Може ли един индивид да има трима родители или дори повече?

Кредит Peakpx Public Domain

Повечето организми имат двама родители, но не всички. Може ли един индивид да има трима родители или дори повече?

Семействата са с различни форми и размери и не всички родители са биологично свързани с децата си. Но повечето хора имат двама генетични родители, от които са наследили своята ДНК.

Въпреки това много малък брой хора технически имат трима генетични родители, а в зависимост от определението за "родител" други организми имат много повече.

И така, какъв е максималният брой родители, които един организъм може да има? Някои животни могат да имат до трима генетични родители, растенията могат да имат поне трима, а бактериите могат да имат множество.

Хората и повечето други животни се размножават по полов път. Сперматозоид от един родител и яйцеклетка от друг родител комбинират своята ДНК, за да създадат нова клетка. След това тази клетка се дели отново и отново, докато се превърне в нов индивид.

В много редки случаи човек може да наследи генетичен материал от общо трима родители - от две сперматозоидни клетки и една яйцеклетка или от две яйцеклетки и един сперматозоид. Последното се случва чрез процедура, наречена митохондриална заместителна терапия. По-голямата част от ДНК се съхранява в ядрото на клетката. Но в яйцеклетките част от ДНК се съхранява и в част от клетката, наречена митохондрия. Когато митохондриалната ДНК е увредена, това може да доведе до безплодие или сериозни мускулни и неврологични заболявания при децата.

За да помогнат на семействата, изправени пред тези предизвикателства, изследователите са започнали да заменят митохондриалната ДНК в една яйцеклетка със здрава митохондриална ДНК от друга. През последното десетилетие по този начин са родени няколко деца, въпреки че точният им брой не е публичен от съображения за поверителност. По-малко от 1 % от общата им ДНК идва от донорската яйцеклетка.

В изключително редки случаи хората и другите животни могат да имат трима генетични родители, ако две сперматозоидни клетки от различни родители успеят да оплодят една и съща яйцеклетка. Това явление, наречено полиспермия, е рядко срещано, тъй като яйцеклетката започва да блокира други сперматозоиди микросекунди след оплождането, разказва Уели Гросниклаус (Ueli Grossniklaus), професор по генетика на развитието на растенията в Цюрихския университет в Швейцария. Въпреки че това може да се случи, обикновено потомството умира.

Гросниклаус обяснява, че когато животните комбинират ДНК, процесът се организира от структури, наречени центриоли. Процесът на възпроизвеждане работи с два центриола - един от яйцеклетката и един от сперматозоида - но не и с три.

"Триплоидните бозайници не могат да оцелеят", посочва Гросниклаус пред Live Science. "Но ако например само част от организма е триплоиден, това може да проработи."

Обикновено, когато една триплоидна клетка се дели - на три клетки вместо на обичайните две - новите клетки нямат правилната комбинация от генетичен материал, за да оцелеят. Понякога обаче някои от тях успяват. Тогава детето може да се окаже с ДНК от един сперматозоид в някои части на тялото си и ДНК от друг - или и от двата - на други места.

Това смесване, което е форма на генетичен мозаицизъм, се среща много рядко. Документирано е при човешки деца (с тежки интелектуални и физически увреждания), както и при ембриони на коне и говеда. В случаите, за които знаем, отбелязва Гросниклаус, и двата сперматозоида са от един и същи родител. От техническа гледна точка обаче това може да се случи и със сперматозоиди от двама различни родители.

Женски саламандър от рода Ambystoma. Кредит: Robert Denton/Ohio State University

Според проучване от 2017 г. в списание Genome Biology and Evolution някои саламандри от рода Ambystoma също имат няколко родители. Тези саламандри имат само женско потомство, но се чифтосват с мъжки от други видове в род Ambystoma. Когато женската се чифтосва, тя запазва някои от гените на мъжкия, а други изхвърля. След като изследват женска с триплоиден геном, или три "допълнителни" копия на генома от три различни мъжки вида, изследователите установяват, че всеки баща е допринесъл по равно за дъщерята.

"Тя е предимно балансирана", отбелязва първият автор на изследването Кайл МакЕлрой (Kyle McElroy), биолог от Държавния университет в Айова. "В този хибрид трите генома се експресират предимно еднакво."

Растенията, от друга страна, могат да имат трима генетични родители, които допринасят за всички клетки в тялото им, "защото растенията нямат центриоли", посочва Гросниклаус. За да потърси растения с повече от двама родители, Гросниклаус експериментира с царевица. Това изследване е публикувано в списание Current Biology.

Всяко царевично зърно е оплодена яйцеклетка. Той оставя всяко от тях да се превърне в ембрион и след това ги изследва. Благодарение на начина, по който е организирал експеримента си, той успява да различи оплождащите родители.

"Едното със сигурност беше триплоидно зърно, така че трябва да е имало двама бащи", разказва професорът.

Друга изследователска група открива клетки с трима родители в Arabidopsis thaliana, често изучавано растение от сем. Кръстоцветни.

Arabidopsis thaliana. Кредит: Wikimedia Commons

Но могат ли растенията да имат повече от трима родители?

"Мисля, че е възможно", заявява Гросниклаус, "но ще е необходим някакъв вид мутация."

Растителните сперматозоиди в прашеца достигат до яйцеклетките в цветовете чрез поленови тръбички. Повечето яйцеклетки имат само една тръбичка, но някои имат две. Гросниклаус предполага, че за да получи повече от трима родители, растението трябва да придобие генетични мутации, за да произведе повече тръбички. Възможно е това да се случва и при други видове, но ако е така, то не е изследвано.

При бактериите самото значение на понятията "родител" и "дете" се усложнява. Бактериите са едноклетъчни организми, които се размножават предимно безполово, чрез делене. Когато една клетка се разделя на две, "родителят се превръща в дете", разказва Сюзън Розенберг (Susan Rosenberg), бактериален генетик от медицинския колеж "Бейлър" в Хюстън. Понякога изследователите наричат едната от новите клетки майка, а другата - дъщеря. Но за бактериите "дете" е малко произволен термин - границата между родител и баба и дядо не е очевидна.

Размножаващи се бактерии.

За да се усложни ситуацията, бактериите също така получават ДНК една от друга и от вируси. "Имам чувството, че всеки, от когото получавате ДНК, освен ако не е болест, вероятно е ваш родител", коментира Розенберг пред Live Science.

"Всички, които допринасят, имат някаква малка част от родителството."

Използвайки това определение, Розенберг заявява, че "бактериите потенциално могат да имат хиляди родители - но обикновено не по едно и също време".

При растенията и животните максималният брой родители е ограничен, защото всеки индивид има ясно начало и край. Но няма ясен момент, в който една бактерия се превръща в нов индивид. Това означава, че максималният брой родители за една бактерия, отбелязва Розенберг, е изненадващо голям: той е ограничен само от общия брой гени, които един нов родител би могъл да замени.

Справка:

Polyspermy produces triparental seeds in maize; Ueli Grossniklaus, Current Biology 27, R1293–R1304, December 18, 2017 © 2017 Elsevier Ltd.https://www.cell.com/current-biology/pdf/S0960-9822(17)31396-9.pdf

Kyle E. McElroy and others, Genome Expression Balance in a Triploid Trihybrid Vertebrate, Genome Biology and Evolution, Volume 9, Issue 4, April 2017, Pages 968–980, https://doi.org/10.1093/gbe/evx059 

Nakel, T., Tekleyohans, D.G., Mao, Y. et al. Triparental plants provide direct evidence for polyspermy induced polyploidy. Nat Commun 8, 1033 (2017). https://doi.org/10.1038/s41467-017-01044-y 

ИзточникWhat is the maximum number of biological parents an organism can have? Meg Duff, Live Science

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !