Parthenogenese
Parthenogenese kommt auf natürliche Weise bei Blattläusen, Daphnien, Rädertierchen, Fadenwürmern und einigen anderen Wirbellosen sowie bei vielen Pflanzen vor. Bei den Wirbeltieren ist eine strikte Parthenogenese nur bei Eidechsen, Schlangen, Vögeln und Haien bekannt, wobei Fische, Amphibien und Reptilien verschiedene Formen der Gynogenese und Hybridogenese (eine unvollständige Form der Parthenogenese) aufweisen. Die erste rein weibliche (eingeschlechtliche) Fortpflanzung bei Wirbeltieren wurde 1932 bei dem Fisch Poecilia formosa beschrieben. Seitdem wurden mindestens 50 Arten von eingeschlechtlichen Wirbeltieren beschrieben, darunter mindestens 20 Fische, 25 Eidechsen, eine einzige Schlangenart, Frösche und Salamander. Andere normalerweise geschlechtliche Arten können sich gelegentlich parthenogenetisch fortpflanzen; der Komodowaran und Hammer- und Schwarzspitzenhaie sind die jüngsten Ergänzungen der bekannten Liste spontan parthenogenetischer Wirbeltiere. Wie bei allen Arten der ungeschlechtlichen Fortpflanzung sind mit der Parthenogenese sowohl Kosten (geringe genetische Vielfalt und damit Anfälligkeit für eventuell auftretende schädliche Mutationen) als auch Vorteile (Fortpflanzung ohne Männchen) verbunden.
Die Parthenogenese unterscheidet sich vom künstlichen Klonen von Tieren, einem Prozess, bei dem der neue Organismus notwendigerweise genetisch identisch mit dem Zellspender ist. Beim Klonen wird der Kern einer diploiden Zelle aus einem Spenderorganismus in eine entkernte Eizelle eingesetzt und die Zelle dann zu einer fortgesetzten Mitose angeregt, wodurch ein Organismus entsteht, der genetisch mit dem Spender identisch ist. Die Parthenogenese ist insofern anders, als sie aus dem genetischen Material einer Eizelle entsteht und der neue Organismus nicht notwendigerweise genetisch mit dem Elternteil identisch ist.
Die Parthenogenese kann durch einen künstlichen Prozess erreicht werden, wie weiter unten unter der Diskussion über Säugetiere beschrieben.
OomycetesEdit
Apomixis kann offenbar bei Phytophthora, einem Oomyceten, auftreten. Oosporen aus einer experimentellen Kreuzung wurden gekeimt, und einige der Nachkommen waren genetisch identisch mit dem einen oder anderen Elternteil, was darauf hindeutet, dass keine Meiose stattgefunden hat und die Oosporen sich durch Parthenogenese entwickelt haben.
SamtwürmerEdit
Es wurden keine Männchen von Epiperipatus imthurni gefunden, und es wurde gezeigt, dass sich Exemplare aus Trinidad parthenogenetisch fortpflanzen. Diese Art ist der einzige bekannte Samtwurm, der sich durch Parthenogenese fortpflanzt.
RädertiereEdit
Bei bdelloiden Rädertieren pflanzen sich die Weibchen ausschließlich durch Parthenogenese fort (obligate Parthenogenese), während bei monogonten Rädertieren die Weibchen zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung wechseln können (zyklische Parthenogenese). Zumindest bei einer normalerweise zyklisch parthenogenetischen Art kann obligate Parthenogenese vererbt werden: ein rezessives Allel führt zum Verlust der sexuellen Fortpflanzung bei homozygoten Nachkommen.
PlattwürmerEdit
Mindestens zwei Arten in der Gattung Dugesia, Plattwürmer in der Unterabteilung Turbellaria des Phylums Platyhelminthes, enthalten polyploide Individuen, die sich durch Parthenogenese fortpflanzen. Diese Art der Parthenogenese erfordert eine Paarung, aber das Sperma trägt nicht zur Genetik der Nachkommenschaft bei (die Parthenogenese ist pseudogam, alternativ wird sie auch als gynogenetisch bezeichnet). Ein komplexer Zyklus von Paarungen zwischen diploiden sexuellen und polyploiden parthenogenetischen Individuen erzeugt neue parthenogenetische Linien.
SchneckenEdit
Einige Arten von parthenogenetischen Schnecken sind untersucht worden, insbesondere im Hinblick auf ihren Status als invasive Arten. Zu diesen Arten gehören die Neuseeländische Schlammschnecke (Potamopyrgus antipodarum), die Rotrandige Melania (Melanoides tuberculata) und die Gesteppte Melania (Tarebia granifera).
InsektenEdit
Die Parthenogenese bei Insekten kann eine breite Palette von Mechanismen umfassen. Die durch Parthenogenese erzeugten Nachkommen können beide Geschlechter haben, nur weiblich sein (thelytoky, z.B. Blattläuse und einige Hautflügler) oder nur männlich (arrhenotoky, z.B. die meisten Hautflügler). Es ist bekannt, dass sowohl echte Parthenogenese als auch Pseudogamie (Gynogenese oder spermienabhängige Parthenogenese) auftreten. Die Eizellen können je nach Art ohne Meiose (apomiktisch) oder durch einen der verschiedenen automiktischen Mechanismen erzeugt werden.
Ein verwandtes Phänomen, die Polyembryonie, ist ein Prozess, der mehrere klonale Nachkommen aus einer einzigen Eizelle hervorbringt. Dies ist bei einigen Hymenopteren-Parasitoiden und bei Strepsiptera bekannt.
Bei automiktischen Arten können die Nachkommen haploid oder diploid sein. Diploide werden durch Verdopplung oder Fusion der Gameten nach der Meiose erzeugt. Die Fusion wird bei den Phasmatodea, Hemiptera (Aleurodidae und Coccidae), Diptera und einigen Hymenoptera beobachtet.
Zusätzlich zu diesen Formen gibt es den Hermaphroditismus, bei dem sowohl die Eier als auch die Spermien von demselben Individuum produziert werden, der aber keine Art der Parthenogenese ist. Dies wird bei drei Arten von Icerya-Schildläusen beobachtet.
Parasitäre Bakterien wie Wolbachia sind dafür bekannt, dass sie bei vielen Insektenarten mit haplodiploiden Systemen eine automatische Thelytokie induzieren. Sie bewirken auch eine Gametenverdopplung in unbefruchteten Eiern, so dass diese sich zu weiblichen Nachkommen entwickeln.
Honigbiene auf einer Pflaumenblüte
Zu den Arten mit haplo-diploidem Geschlechtsbestimmungssystem, wie Hymenopteren (Ameisen, Bienen und Wespen) und Thysanopteren (Thripse), werden haploide Männchen aus unbefruchteten Eiern produziert. Normalerweise werden die Eier nur von der Königin gelegt, aber die unbegatteten Arbeiterinnen können auch haploide, männliche Eier legen, entweder regelmäßig (z. B. stachellose Bienen) oder unter besonderen Umständen. Ein Beispiel für eine nicht lebensfähige Parthenogenese ist bei domestizierten Honigbienen üblich. Die Bienenkönigin ist das einzige fruchtbare Weibchen im Bienenstock; wenn sie stirbt, ohne dass es eine lebensfähige Ersatzkönigin gibt, ist es nicht ungewöhnlich, dass die Arbeitsbienen Eier legen. Dies ist eine Folge des Fehlens der Pheromone der Königin und der Pheromone, die von der unverdeckelten Brut abgesondert werden und die normalerweise die Entwicklung der Eierstöcke bei den Arbeiterinnen unterdrücken. Arbeitsbienen sind nicht in der Lage, sich zu paaren, und die unbefruchteten Eier produzieren nur Drohnen (Männchen), die sich nur mit einer Königin paaren können. So sterben in einem relativ kurzen Zeitraum alle Arbeitsbienen ab, und die neuen Drohnen folgen, wenn sie sich nicht vor dem Zusammenbruch des Volkes paaren konnten. Es wird angenommen, dass sich dieses Verhalten entwickelt hat, um einer untergehenden Kolonie zu ermöglichen, Drohnen zu produzieren, die sich mit einer jungfräulichen Königin paaren können und so die genetische Nachkommenschaft der Kolonie erhalten.
Ein paar Ameisen und Bienen sind in der Lage, diploide weibliche Nachkommen parthenogenetisch zu produzieren. Dazu gehört eine Honigbienen-Unterart aus Südafrika, Apis mellifera capensis, bei der Arbeiterinnen in der Lage sind, diploide Eier parthenogenetisch zu produzieren und die Königin zu ersetzen, wenn sie stirbt; andere Beispiele sind einige Arten der kleinen Zimmermanns-Biene (Gattung Ceratina). Von vielen parasitischen Wespen ist bekannt, dass sie parthenogenetisch sind, manchmal aufgrund einer Infektion mit Wolbachia.
Die Arbeiterinnen von fünf Ameisenarten und die Königinnen einiger Ameisen sind dafür bekannt, dass sie sich durch Parthenogenese fortpflanzen. Bei Cataglyphis cursor, einer europäischen Ameisenart, können die Königinnen und Arbeiterinnen durch Parthenogenese neue Königinnen produzieren. Die Arbeiterinnen werden sexuell produziert.
Bei der mittel- und südamerikanischen Elektrischen Ameise, Wasmannia auropunctata, produzieren die Königinnen weitere Königinnen durch automatische Parthenogenese mit zentraler Verschmelzung. Sterile Arbeiterinnen werden normalerweise aus von Männchen befruchteten Eiern produziert. Bei einem Teil der von Männchen befruchteten Eier kann es jedoch vorkommen, dass durch die Befruchtung das weibliche Erbgut aus der Zygote entfernt wird. Auf diese Weise geben die Männchen nur ihre Gene weiter und es entstehen fruchtbare männliche Nachkommen. Dies ist das erste anerkannte Beispiel einer Tierart, bei der sich sowohl Weibchen als auch Männchen klonal fortpflanzen können, was zu einer vollständigen Trennung der männlichen und weiblichen Genpools führt. Dies hat zur Folge, dass die Männchen nur Väter und die Königinnen nur Mütter haben, während die sterilen Arbeiterinnen die einzigen sind, die beide Elternteile beider Geschlechter haben.
Diese Ameisen erhalten sowohl die Vorteile der ungeschlechtlichen als auch der geschlechtlichen Fortpflanzung – die Töchter, die sich fortpflanzen können (die Königinnen), haben alle Gene der Mutter, während die sterilen Arbeiterinnen, deren körperliche Stärke und Krankheitsresistenz wichtig sind, geschlechtlich produziert werden.
Weitere Beispiele für die Parthenogenese bei Insekten finden sich bei gallentragenden Blattläusen (z. B., Pemphigus betae), bei denen sich die Weibchen während der gallenbildenden Phase ihres Lebenszyklus parthenogenetisch fortpflanzen, und bei Gräserthripsen. In der Gattung der Gräserthripse, Aptinothrips, gab es, trotz der sehr begrenzten Anzahl von Arten in der Gattung, mehrere Übergänge zur Asexualität.
KrebstiereEdit
Die Fortpflanzung von Krebstieren variiert sowohl zwischen als auch innerhalb von Arten. Der Wasserfloh Daphnia pulex wechselt zwischen sexueller und parthenogenetischer Fortpflanzung. Unter den bekannteren großen Dekapoden-Krebsen pflanzen sich einige Krebse durch Parthenogenese fort. „Marmorkrebse“ sind parthenogenetische Krebse, die in den 1990er Jahren im Zoohandel entdeckt wurden. Die Nachkommen sind genetisch identisch mit den Elterntieren, was darauf hindeutet, dass sie sich durch Apomixis vermehren, d.h. durch Parthenogenese, bei der die Eier keine Meiose durchlaufen haben. Der Stachelschweinkrebs (Orconectes limosus) kann sich sowohl sexuell als auch durch Parthenogenese fortpflanzen. Der Rote Sumpfkrebs (Procambarus clarkii), der sich normalerweise sexuell fortpflanzt, soll sich auch durch Parthenogenese vermehren, obwohl keine Individuen dieser Art im Labor auf diese Weise aufgezogen wurden. Artemia parthenogenetica ist eine Art oder eine Reihe von Populationen von parthenogenetischen Salinenkrebsen.
SpinnenEdit
Mindestens zwei Arten von Spinnen in der Familie Oonopidae (Koboldspinnen), Heteroonops spinimanus und Triaeris stenaspis, sind vermutlich parthenogenetisch, da nie Männchen gesammelt wurden. Für T. stenaspis wurde parthenogenetische Fortpflanzung im Labor nachgewiesen.
HaieEdit
Parthenogenese bei Haien wurde bei mindestens drei Arten, dem Bonnethead, dem Schwarzspitzenhai und dem Zebrahai, bestätigt und bei anderen berichtet.
Bei einem Bonnethead, einer Art kleiner Hammerhaie, wurde ein Jungtier gefunden, das am 14. Dezember 2001 im Henry Doorly Zoo in Nebraska in einem Becken mit drei weiblichen Hammerhaien, aber ohne Männchen, lebend geboren wurde. Es wurde angenommen, dass das Jungtier durch Parthenogenese gezeugt wurde. Das Haifischjunge wurde offenbar innerhalb weniger Tage nach der Geburt von einem Stachelrochen getötet. Die Untersuchung der Geburt wurde von einem Forschungsteam der Queen’s University Belfast, der Southeastern University in Florida und dem Henry Doorly Zoo selbst durchgeführt, und man kam nach DNA-Tests zu dem Schluss, dass die Fortpflanzung parthenogenetisch war. Die Tests ergaben, dass die DNA des weiblichen Welpen nur mit einem Weibchen übereinstimmte, das in dem Becken lebte, und dass keine männliche DNA in dem Welpen vorhanden war. Der Welpe war kein Zwilling oder Klon seiner Mutter, sondern enthielt nur die Hälfte der DNA seiner Mutter („automatische Parthenogenese“). Diese Art der Fortpflanzung war schon früher bei Knochenfischen beobachtet worden, aber nie bei Knorpelfischen wie Haien, bis zu dieser Dokumentation.
Im selben Jahr pflanzte sich ein weiblicher Atlantischer Schwarzspitzenhai in Virginia über Parthenogenese fort. Am 10. Oktober 2008 bestätigten Wissenschaftler den zweiten Fall einer „Jungfrauengeburt“ bei einem Hai. Das Journal of Fish Biology berichtete über eine Studie, in der Wissenschaftler sagten, dass DNA-Tests bewiesen, dass ein Jungtier, das von einem weiblichen Atlantischen Schwarzspitzenhai im Virginia Aquarium & Marine Science Center getragen wurde, kein genetisches Material von einem Männchen enthielt.
Im Jahr 2002 wurden zwei Weißpunkt-Bambushaie im Belle Isle Aquarium in Detroit geboren. Sie schlüpften 15 Wochen nach der Eiablage. Die Geburten verblüfften Experten, da die Mutter ein Aquarium mit nur einem anderen Hai teilte, der weiblich war. Die weiblichen Bambushaie hatten bereits in der Vergangenheit Eier gelegt. Dies ist nicht unerwartet, da viele Tiere auch dann Eier legen, wenn es kein Männchen gibt, das sie befruchtet. Normalerweise wird davon ausgegangen, dass die Eier nicht lebensfähig sind, und sie werden entsorgt. Diese Charge von Eiern wurde vom Kurator ungestört belassen, da er von der vorherigen Geburt im Jahr 2001 in Nebraska gehört hatte und beobachten wollte, ob sie schlüpfen würden. Es wurden auch andere Möglichkeiten für die Geburt der Detroiter Bambushaie in Betracht gezogen, darunter die Überlegung, dass die Haie von einem Männchen befruchtet wurden und das Sperma für eine gewisse Zeit aufbewahrt haben, sowie die Möglichkeit, dass der Belle-Isle-Bambushai ein Zwitter ist, der sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtsorgane beherbergt und in der Lage ist, seine eigenen Eier zu befruchten, aber das ist nicht bestätigt.
Im Jahr 2008 gab es in einem ungarischen Aquarium einen weiteren Fall von Parthenogenese, nachdem ein einzelnes Haiweibchen ein Jungtier zur Welt gebracht hatte, ohne jemals mit einem männlichen Hai in Kontakt gekommen zu sein.
Die Auswirkungen der Parthenogenese bei Haien, die die genetische Vielfalt der Nachkommen nicht erhöht, ist für Haiexperten ein Grund zur Besorgnis, wenn es um Strategien zum Schutz dieser Art geht, insbesondere in Gebieten, in denen es aufgrund von Fischfang oder Umweltbelastungen einen Mangel an Männchen geben kann. Obwohl die Parthenogenese Weibchen helfen kann, die keine Partner finden, reduziert sie die genetische Vielfalt.
Im Jahr 2011 wurde bei einem in Gefangenschaft lebenden Zebrahai, einer Art Teppichhai, eine wiederkehrende Hai-Parthenogenese über mehrere Jahre nachgewiesen. Die DNA-Genotypisierung zeigte, dass einzelne Zebrahaie von sexueller auf parthenogenetische Fortpflanzung umschalten können.
AmphibienBearbeiten
SquamataBearbeiten
Die meisten Reptilien der Ordnung der Squamatan (Echsen und Schlangen) pflanzen sich sexuell fort, aber Parthenogenese wurde bei bestimmten Arten von Peitschenschwänzen, einigen Geckos, Steinechsen, Komodowaranen und Schlangen auf natürliche Weise beobachtet. Einige von ihnen, wie der Trauergecko Lepidodactylus lugubris, der Indopazifische Hausgecko Hemidactylus garnotii, die hybriden Peitschenschwänze Cnemidophorus, die kaukasischen Felsenechsen Darevskia und die Brahminy Blindnatter Indotyphlops braminus sind eingeschlechtlich und obligat parthenogenetisch. Andere Reptilien wie der Komodowaran, andere Warane und einige Arten von Boas, Pythons, Feilenschlangen, Strumpfbandnattern und Klapperschlangen wurden früher als Fälle von fakultativer Parthenogenese angesehen, sind aber in Wirklichkeit Fälle von unbeabsichtigter Parthenogenese.
Im Jahr 2012 wurde fakultative Parthenogenese bei wildlebenden Wirbeltieren zum ersten Mal von US-Forschern bei gefangenen trächtigen Kupferkopf- und Cottonmouth-Grubenottern festgestellt. Auch beim Komodowaran, der sich normalerweise sexuell fortpflanzt, wurde festgestellt, dass er sich ungeschlechtlich durch Parthenogenese vermehren kann. Es wurde ein Fall dokumentiert, in dem sich ein Komodowaran nach einem bekannten parthenogenetischen Ereignis über sexuelle Fortpflanzung fortpflanzte, was unterstreicht, dass diese Fälle von Parthenogenese eher reproduktive Unfälle als adaptive, fakultative Parthenogenese sind.
Einige Reptilienarten verwenden ein ZW-Chromosomensystem, das entweder Männchen (ZZ) oder Weibchen (ZW) hervorbringt. Bis 2010 dachte man, dass das ZW-Chromosomensystem, das von Reptilien verwendet wird, nicht in der Lage ist, lebensfähige WW-Nachkommen zu produzieren, aber es wurde entdeckt, dass ein (ZW)-Weibchen der Boa constrictor lebensfähige weibliche Nachkommen mit WW-Chromosomen produziert hat.
Die Parthenogenese wurde ausgiebig bei den New-Mexico-Wippschwänzen der Gattung Aspidoscelis untersucht, von denen sich 15 Arten ausschließlich durch Parthenogenese fortpflanzen. Diese Echsen leben im trockenen und manchmal rauen Klima des Südwestens der Vereinigten Staaten und Nordmexikos. Alle diese ungeschlechtlichen Arten scheinen durch die Hybridisierung von zwei oder drei der sexuellen Arten der Gattung entstanden zu sein, was zu polyploiden Individuen führte. Der Mechanismus, durch den die Vermischung von Chromosomen aus zwei oder drei Arten zu parthenogenetischer Fortpflanzung führen kann, ist unbekannt. Kürzlich wurde im Labor eine parthenogenetische hybride Peitschenschwanzechse aus einer Kreuzung zwischen einem asexuellen und einem sexuellen Peitschenschwanz gezüchtet. Da mehrere Hybridisierungsereignisse auftreten können, können einzelne parthenogenetische Peitschenschwanzarten aus mehreren unabhängigen asexuellen Linien bestehen. Innerhalb der Linien gibt es nur eine sehr geringe genetische Diversität, aber verschiedene Linien können ganz unterschiedliche Genotypen haben.
Ein interessanter Aspekt der Fortpflanzung bei diesen ungeschlechtlichen Echsen ist, dass das Paarungsverhalten immer noch zu beobachten ist, obwohl die Populationen alle weiblich sind. Ein Weibchen übernimmt die Rolle, die bei eng verwandten Arten das Männchen spielt, und besteigt das Weibchen, das gerade dabei ist, Eier zu legen. Dieses Verhalten ist auf die Hormonzyklen der Weibchen zurückzuführen, die dazu führen, dass sie sich kurz nach der Eiablage wie ein Männchen verhalten, wenn der Progesteronspiegel hoch ist, und bei der Paarung vor der Eiablage die Rolle des Weibchens übernehmen, wenn das Östrogen dominiert. Eidechsen, die das Balzritual ausüben, haben eine höhere Fruchtbarkeit als solche, die isoliert gehalten werden, was auf den Hormonanstieg zurückzuführen ist, der mit dem Balzritual einhergeht. Obwohl es den Populationen also an Männchen mangelt, benötigen sie dennoch sexuelle Verhaltensreize für einen maximalen Fortpflanzungserfolg.
Einige Eidechsenparthenogene zeigen ein Muster der geografischen Parthenogenese, indem sie Hochgebirgsregionen besiedeln, in denen ihre Stammformen eine geringere Konkurrenzfähigkeit haben. Bei den kaukasischen Felseneidechsen der Gattung Darevskia, die sechs parthenogenetische Formen hybriden Ursprungs aufweisen, hat die parthenogenetische Form D. „dahli“ eine breitere Nische als einer ihrer bisexuellen Vorfahren, und ihre Ausbreitung über den zentralen Kleinen Kaukasus verursachte den Rückgang der Verbreitungsgebiete sowohl ihrer mütterlichen als auch ihrer väterlichen Art.
VögelEdit
Die Parthenogenese bei Vögeln ist hauptsächlich aus Studien an domestizierten Truthähnen und Hühnern bekannt, obwohl sie auch bei der Haustaube beobachtet wurde. In den meisten Fällen entwickelt sich das Ei nicht normal oder nicht vollständig bis zum Schlüpfen. Die erste Beschreibung einer parthenogenetischen Entwicklung bei Sperlingsvögeln wurde bei Zebrafinken in Gefangenschaft gezeigt, obwohl die sich teilenden Zellen unregelmäßige Kerne aufwiesen und die Eier nicht schlüpften.
Die Parthenogenese bei Puten scheint aus einer Umwandlung haploider Zellen in diploide zu resultieren; die meisten auf diese Weise erzeugten Embryonen sterben früh in der Entwicklung. Selten entstehen lebensfähige Vögel aus diesem Prozess, und die Rate, mit der dies bei Puten auftritt, kann durch selektive Züchtung erhöht werden. Männliche Puten, die aus der Parthenogenese hervorgehen, weisen jedoch kleinere Hoden und eine geringere Fruchtbarkeit auf.
SäugetiereEdit
Es sind keine Fälle von natürlich vorkommender Parthenogenese bei Säugetieren in freier Wildbahn bekannt. Parthenogenetische Nachkommen von Säugetieren hätten zwei X-Chromosomen und wären daher weiblich.
1936 berichtete Gregory Goodwin Pincus über die erfolgreiche Induktion von Parthenogenese bei einem Kaninchen.
Im April 2004 nutzten Wissenschaftler der Tokyo University of Agriculture die Parthenogenese erfolgreich, um eine vaterlose Maus zu erzeugen. Mit Hilfe von Gen-Targeting konnten sie zwei geprägte Loci H19/IGF2 und DLK1/MEG3 manipulieren, um bimütterliche Mäuse mit hoher Frequenz zu erzeugen und anschließend zu zeigen, dass vaterlose Mäuse eine erhöhte Langlebigkeit haben.
Induzierte Parthenogenese bei Mäusen und Affen führt oft zu einer abnormalen Entwicklung. Das liegt daran, dass Säugetiere geprägte genetische Regionen haben, in denen entweder das mütterliche oder das väterliche Chromosom in den Nachkommen inaktiviert ist, damit die Entwicklung normal verläuft. Ein Säugetier, das durch Parthenogenese entstanden ist, hätte eine doppelte Dosis an mütterlich geprägten Genen und einen Mangel an väterlich geprägten Genen, was zu Entwicklungsanomalien führen würde. Es wurde vermutet, dass Defekte in der Plazentafaltung oder Interdigitation eine Ursache für die abortive Entwicklung der Parthenote beim Schwein sind. Folglich konzentriert sich die Forschung zur menschlichen Parthenogenese auf die Produktion von embryonalen Stammzellen zur Verwendung in der medizinischen Behandlung und nicht als Reproduktionsstrategie.
Die Anwendung eines elektrischen oder chemischen Reizes kann den Beginn des Prozesses der Parthenogenese in der ungeschlechtlichen Entwicklung lebensfähiger Nachkommen erzeugen.
Während der Oozytenentwicklung bewirkt eine hohe Aktivität des Metaphase-Promoting-Factors (MPF), dass die Oozyten von Säugetieren bis zur Befruchtung durch ein Spermium im Stadium der Metaphase II arretieren. Das Befruchtungsereignis verursacht intrazelluläre Kalzium-Oszillationen und einen gezielten Abbau von Cyclin B, einer regulatorischen Untereinheit von MPF, wodurch die MII-arrestierte Oozyte die Meiose durchlaufen kann.
Um die Parthenogenese von Schweineozyten zu initiieren, gibt es verschiedene Methoden, um eine künstliche Aktivierung zu induzieren, die den Eintritt von Spermien imitiert, wie z. B. die Behandlung mit Kalzium-Ionophoren, die Mikroinjektion von Kalzium-Ionen oder elektrische Stimulation. Die Behandlung mit Cycloheximid, einem unspezifischen Proteinsyntheseinhibitor, fördert die Parthenotenentwicklung beim Schwein vermutlich durch kontinuierliche Hemmung von MPF/Cyclin B. Im Verlauf der Meiose wird die Extrusion des zweiten Pols durch die Behandlung mit Cytochalasin B blockiert. Die Schweineparthenotenplazenta erscheint oft hypo-vaskulär: siehe freies Bild (Abbildung 1) in der verlinkten Referenz.
MenschEdit
Am 26. Juni 2007 gab die International Stem Cell Corporation (ISCC), ein in Kalifornien ansässiges Stammzellforschungsunternehmen, bekannt, dass ihre leitende Wissenschaftlerin, Dr. Elena Revazova, und ihr Forschungsteam die ersten waren, die absichtlich menschliche Stammzellen aus unbefruchteten menschlichen Eizellen durch Parthenogenese erzeugten. Der Prozess könnte einen Weg bieten, Stammzellen zu erzeugen, die genetisch auf eine bestimmte Frau abgestimmt sind, um degenerative Krankheiten zu behandeln, die sie betreffen könnten. Im Dezember 2007 veröffentlichten Dr. Revazova und ISCC einen Artikel, der einen Durchbruch bei der Nutzung der Parthenogenese zur Herstellung menschlicher Stammzellen zeigt, die homozygot in der HLA-Region der DNA sind. Diese Stammzellen werden HLA homozygote parthenogenetische menschliche Stammzellen (hpSC-Hhom) genannt und haben einzigartige Eigenschaften, die es erlauben würden, Derivate dieser Zellen in Millionen von Menschen ohne Immunabstoßung zu implantieren. Mit der richtigen Auswahl von Eizellspendern nach HLA-Haplotyp ist es möglich, eine Bank von Zelllinien zu generieren, deren Gewebederivate zusammen mit einer signifikanten Anzahl von Individuen innerhalb der menschlichen Bevölkerung MHC-angepasst sein könnten.
Am 2. August 2007 wurde nach einer unabhängigen Untersuchung aufgedeckt, dass der in Verruf geratene südkoreanische Wissenschaftler Hwang Woo-Suk unwissentlich die ersten menschlichen Embryonen aus Parthenogenese produziert hat. Zunächst behauptete Hwang, er und sein Team hätten Stammzellen aus geklonten menschlichen Embryonen extrahiert, ein Ergebnis, das sich später als gefälscht herausstellte. Weitere Untersuchungen der Chromosomen dieser Zellen zeigen Indikatoren der Parthenogenese in diesen extrahierten Stammzellen, ähnlich denen, die in den Mäusen gefunden wurden, die von Tokioter Wissenschaftlern im Jahr 2004 geschaffen wurden. Obwohl Hwang die Welt darüber täuschte, dass er der erste war, der künstlich geklonte menschliche Embryonen erzeugte, trug er mit der Erzeugung menschlicher Embryonen durch Parthenogenese zu einem großen Durchbruch in der Stammzellenforschung bei. Die Wahrheit wurde im Jahr 2007 entdeckt, lange nachdem die Embryonen von ihm und seinem Team im Februar 2004 erzeugt worden waren. Damit war Hwang der erste, der unwissentlich den Prozess der Parthenogenese erfolgreich durchführte, um einen menschlichen Embryo und schließlich eine menschliche parthenogenetische Stammzelllinie zu erzeugen.
Helen Spurway, eine Genetikerin, die sich auf die Fortpflanzungsbiologie des Guppys, Lebistes reticulatus, spezialisiert hatte, behauptete 1955, dass die Parthenogenese, die beim Guppy in der Natur vorkommt, auch (wenn auch sehr selten) bei der Spezies Mensch vorkommen kann, was zu sogenannten „Jungfrauengeburten“ führt. Dies erregte sowohl unter ihren Kollegen als auch in der Laienöffentlichkeit einiges Aufsehen. Manchmal kann ein Embryo auch ohne Befruchtung beginnen, sich zu teilen, aber er kann sich nicht vollständig selbst entwickeln. So kann er zwar einige Haut- und Nervenzellen bilden, aber keine anderen (wie z. B. Skelettmuskeln) und wird zu einer Art gutartigem Tumor, der als Eierstock-Teratom bezeichnet wird. Die spontane Aktivierung der Eierstöcke ist nicht selten und ist seit dem 19. Jahrhundert bekannt. Einige Teratome können sogar zu primitiven Föten (fetiforme Teratome) mit unvollkommenen Köpfen, Gliedmaßen und anderen Strukturen werden, die jedoch nicht lebensfähig sind. 1995 wurde jedoch über einen Fall von partieller Parthenogenese berichtet; bei einem Jungen wurde festgestellt, dass einige seiner Zellen (z. B. weiße Blutkörperchen) keinerlei genetischen Inhalt von seinem Vater hatten. Wissenschaftler glauben, dass im Fall des Jungen eine unbefruchtete Eizelle begann, sich selbst zu teilen, dann aber einige (aber nicht alle) ihrer Zellen von einer Samenzelle befruchtet wurden; dies muss früh in der Entwicklung geschehen sein, da selbst aktivierte Eizellen schnell ihre Fähigkeit verlieren, befruchtet zu werden. Die unbefruchteten Zellen verdoppelten schließlich ihre DNA, wodurch sich ihre Chromosomen auf 46 erhöhten. Als die unbefruchteten Zellen auf eine Entwicklungsblockade stießen, übernahmen die befruchteten Zellen und entwickelten dieses Gewebe. Der Junge hatte asymmetrische Gesichtszüge und Lernschwierigkeiten, war aber ansonsten gesund. Dies würde ihn zu einer parthenogenetischen Chimäre machen (ein Kind mit zwei Zelllinien in seinem Körper). Während seither über ein Dutzend ähnlicher Fälle berichtet wurden (meist entdeckt, nachdem der Patient klinische Auffälligkeiten zeigte), gab es bisher keine wissenschaftlich bestätigten Berichte über eine nicht-chimäre, klinisch gesunde menschliche Parthenote (d. h. aus einer einzigen, parthenogenetisch aktivierten Eizelle erzeugt).