Partenogénesis: La Fecundación de Óvulos Sin Espermatozoides
La naturaleza cuenta con formas de reproducción muy variadas: desde la producción sexual entre machos y hembras hasta la asexual, en la que un único individuo es capaz de generar descendencia, como las esporas. En esta última existe un tipo, la partenogénesis, en la que una hembra es capaz de generar descendencia usando solo sus óvulos, sin sexo y sin que sean fertilizados.
¿Qué es la Partenogénesis?
La partenogénesis (del griego παρθένος parthenos = virgen + γένεσις génesis = generación) es una forma de reproducción basada en el desarrollo de células sexuales femeninas no fecundadas. Charles Bonnet descubrió la partenogénesis, y Jan Dzierzon fue el primero en descubrir la partenogénesis de los zánganos de las abejas.
Cómo Funciona
La reproducción sexual consta de dos ingredientes: un óvulo y un espermatozoide. Cada uno proporciona la información genética necesaria para crear un organismo vivo. En cambio, en la partenogénesis el cuerpo halla una forma única de remplazar los genes que suele aportar el esperma.
Los ovarios producen óvulos mediante un proceso complejo llamado meiosis, en el que las células se multiplican, se reorganizan y se separan. Estos óvulos solo contienen la mitad de los cromosomas de la madre, con una copia de cada cromosoma. (Estas se denominan células haploides; las células que contienen dos copias cromosómicas se denominan células diploides.)
El proceso de la meiosis también genera un subproducto: células más pequeñas llamados corpúsculos polares, diferentes del óvulo fértil. En una versión de la partenogénesis denominada automixis, un animal puede combinar un corpúsculo polar con un óvulo para producir crías. Este proceso, que se ha documentado en tiburones, mezcla ligeramente los genes de la madre para generar crías que son similares a la madre, pero no clones exactos.
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En otra forma de la partenogénesis, la apomixis, las células reproductivas se multiplican mediante la mitosis, un proceso en el que la célula se duplica para crear dos células diploides, una especie de copipega genético. Como estas células nunca se someten al proceso de mezcla de genes de la meiosis, las crías producidas de esta forma son clones de su progenitor, genéticamente idénticas. Esta forma de partenogénesis es más habitual en plantas.
En la mayoría de los organismos que se reproducen del primer modo, por automixis, las crías suelen recibir dos cromosomas X de su madre. Los dos cromosomas X, el almacén genético primario vinculado al sexo, solo producen crías hembra.
Pero en casos raros, animales como los áfidos pueden producir crías macho fértiles que son genéticamente idénticas a su madre salvo por la falta de un segundo cromosoma X. Estos machos suelen ser fértiles, pero como solo son capaces de producir esperma que contiene cromosomas X, todas sus crías serán hembras.
Tipos de Partenogénesis
- Partenogénesis ameiótica o diploide: No existe meiosis y el huevo se forma por mitosis y por tanto es diploide. Puede considerarse como reproducción asexual, al no existir células haploides. Este tipo se conoce en algunos platelmintos, rotíferos, crustáceos, insectos y anfibios. Una modificación de ésta es la que se da en algunos insectos, en los cuales, sí se produce una meiosis, pero luego el ovulo "n" resultante, recombina con su propio corpúsculo polar, también "n", formando de nuevo una célula diploide.
- Partenogénesis meiótica o haploide: Se forma un óvulo haploide por meiosis que se desarrolla sin ser fecundado. Se da en algunos platelmintos, rotíferos, anélidos, insectos (abejas, avispas, insectos palo y hormigas), peces, anfibios y reptiles. Aunque no existe singamia, se produce meiosis, y por tanto recombinación, por lo que se puede considerar un medio de reproducción sexual.
- Arrenotoquia: Tipo de partenogénesis en la cual la progenie es masculina. Es el caso de todas las subespecies de Apis mellifera, excepto Apis mellifera capensis, y en los demás miembros de la familia Apidae y muchos de Formicidae.
- Telitoquia: Tipo de partenogénesis en la cual la progenie es femenina.
- Anfitoquia o Deuterotoquia: Tipo de partenogénesis por la cual la descendencia está constituida por individuos de ambos sexos.
¿En qué animales se da la Partenogénesis?
Algunos peces, reptiles, anfibios, abejas, escorpiones o ácaros tienen descendencia de esta forma.
Este proceso permite que criaturas como las serpientes de cascabel o las abejas melíferas tengan los denominados «nacimientos virginales». Estos fenómenos pueden sorprender a quienes cuidan de los animales. Entre los ejemplos figuran un tiburón cebra llamado Leonie, que vivía con otros tiburones hembra en el Reef HQ Aquarium de Australia y que dejó atónitos a sus cuidadores en 2016 cuando eclosionaron crías vivas de tres de sus huevos. Unos años antes, en el Zoo de Louisville, en Kentucky, una pitón reticulada llamada Thelma -que nunca había visto siquiera a una pitón macho- puso seis huevos que acabarían convirtiéndose en seis jóvenes serpientes sanas. Y en 2006, en el Zoo de Chester, en Inglaterra, un dragón de Komodo llamado Flora logró una hazaña similar, desconcertando a sus cuidadores.
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Durante millones de años, los animales se han reproducido mediante la partenogénesis, que surgió en los organismos más pequeños y simples. En animales más avanzados, como los vertebrados, los científicos creen que la capacidad de reproducirse de forma asexual apareció como último recurso para especies que vivían en condiciones adversas. Esto podría explicar por qué la partenogénesis es posible en tantas especies desérticas e insulares.
La mayoría de los animales que procrean mediante la partenogénesis son invertebrados pequeños, como las abejas, las avispas, las hormigas y los áfidos, que pueden alternar entre la reproducción sexual y asexual.
La partenogénesis se ha observado en más de 80 especies de vertebrados, casi la mitad de las cuales son peces o lagartos. Es raro que los vertebrados complejos como los tiburones, las serpientes y los lagartos grandes recurran a la reproducción asexual, por eso Leonie y los otros animales desconcertaron a los científicos.
Como es difícil saber con qué frecuencia se da la partenogénesis en estado silvestre, muchos de los «primeros» casos de reproducción asexual se han documentado en animales en cautividad. Para los vertebrados, ya sea en el medio natural o en cautividad, estos «partos virginales» son fenómenos raros desencadenados por condiciones inusuales.
Algunos ejemplos de animales que se reproducen por partenogénesis son:
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- Gecko (como el Heteronotia binoei)
- Ofidios (como la Ramphotyphlops braminus)
- Insectos, principalmente en los himenópteros sociales, como las hormigas y las abejas
- Phasmatodea, donde incluso se conocen especies que sólo se reproducen partenogenéticamente.
Partenogénesis como Estrategia de Supervivencia
En algunos casos muy raros, las especies de animales se reproducen solo mediante partenogénesis. Una de esas especies es el lagarto Aspidoscelis uniparens, que son solo hembras.
En determinados insectos, salamandras y platelmintos, la presencia de esperma sirve para desencadenar la partenogénesis. Los espermatozoides ponen en marcha el proceso penetrando en el óvulo, pero más adelante el esperma se degenera y deja solo los cromosomas maternos. En este caso, el esperma solo desencadena el desarrollo de un óvulo, pero no realiza ninguna aportación genética.
La capacidad de reproducirse de forma asexual permite que los animales transmitan sus genes sin gastar energía en buscar pareja y también pueden sustentar a una especie en condiciones difíciles. Si un dragón de Komodo llega a una isla deshabitada, por ejemplo, la hembra puede crear una población a través de la partenogénesis.
Sin embargo, como cada individuo será genéticamente idéntico, las madres dragones de Komodo y sus hijas serían más vulnerables a las enfermedades y los cambios ambientales que un grupo genéticamente variado.
Investigación Científica en Mamíferos
No se conoce ningún mamífero que se reproduzca de este modo porque, a diferencia de organismos más simples, los mamíferos dependen de un proceso denominado impronta genética. Como si fuera un sello molecular, la impronta etiqueta qué genes son de la madre y cuáles son del padre. En mamíferos como los humanos, esto quiere decir que determinados genes se activan o se desactivan según el progenitor contribuyente. Si solo hubiera un único progenitor, algunos genes no se activarían, lo que imposibilitaría tener crías viables.
Sin embargo, la partenogénesis se ha inducido de forma experimental en varios mamíferos, como los conejos.
La ciencia lleva tiempo intentando recrearlo de forma artificial en mamíferos (y aplicarlo en ámbitos como la investigación o la medicina), pero hasta hace muy poco se creía imposible. Ahora, un grupo de científicos chinos acaba de lograrlo en ratones gracias a la manipulación genética. Los resultados se han publicado en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS).
El Papel de Wolbachia
Cómo apareció la partenogénesis en los seres vivos es todo un desafío. Pero lentamente, la investigación científica va desvelando este misterio. Un agente causante de la partenogénesis es una bacteria que pertenece a la orden Rickettsiales denominada Wolbachia que induce a la partenogénesis de artrópodos y nemátodos; esta bacteria se especula que ingresó en el ADN (ácido desoxirribonucleico) de estos animales modificándolo (Mosher, 2007).
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