การเกิดของเวอร์จิน - ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของไข่ที่ไม่ได้รับการผสม - ได้หมกมุ่นอยู่กับมนุษย์มานานหลายชั่วอายุคน และถึงแม้ว่ามันไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยก็ไม่ดูเหมือนจะเป็นไปได้ในสัตว์อื่น ๆ ที่มีกระดูกสันหลัง (กระดูกสันหลัง) เช่นนกและสัตว์เลื้อยคลาน
กระดาษที่ผ่านมานำโดยนักวิจัยจากดิเอโกสวนสัตว์ซานรายงานสองลูกไก่ชายพ่อยกขึ้นในโปรแกรมที่จะบันทึกแร้งแคลิฟอร์เนียจากการสูญพันธุ์ สามารถฟื้นฟูสายพันธุ์โดยผู้หญิงที่รอดชีวิตเพียงคนเดียวได้หรือไม่?
การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นพื้นฐานในสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิด โดยปกติแล้วจะต้องใช้ไข่จากตัวเมียในการปฏิสนธิโดยอสุจิจากตัวผู้ ดังนั้นผู้ปกครองแต่ละคนจึงสร้างสำเนาของจีโนมหนึ่งชุด
การละเมิดกฎข้อนี้ สำหรับลูกนกแร้งกำพร้า บอกเรามากมายว่าทำไมการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจึงเป็นกลยุทธ์ทางชีววิทยาที่ดี เช่นเดียวกับการมีเพศสัมพันธ์ในสัตว์ทุกชนิด รวมทั้งมนุษย์ด้วย
วิธีระบุลูกไก่ที่ไม่มีพ่อ
แร้งแคลิฟอร์เนียอันงดงามซึ่งเป็นนกแร้งชนิดหนึ่งเป็นนกบินที่ใหญ่ที่สุดในอเมริกาเหนือ ในปีพ.ศ. 2525 สัตว์ชนิดนี้ได้ลดจำนวนลงเหลือเพียง22 คนทำให้เกิดโครงการขยายพันธุ์โดยอาศัยความทะเยอทะยานซึ่งนำโดยสวนสัตว์ซานดิเอโก ซึ่งมีจำนวนเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
เมื่อมีนกเพียงไม่กี่ตัว ทีมงานต้องระวังไม่เลือกพ่อแม่ที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกัน เนื่องจากการขาดความหลากหลายทางพันธุกรรมจะทำให้เกิดลูกหลานที่แข็งแรงน้อยลงและทำให้การสูญพันธุ์เพิ่มมากขึ้น
นักวิจัยได้ทำการศึกษาทางพันธุกรรมโดยละเอียดของนกเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ โดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอเฉพาะสำหรับแร้งและนกแต่ละตัวที่แตกต่างกัน พวกเขาเก็บขน เลือด และเปลือกไข่จากนกเกือบ 1,000 ตัวในระยะเวลา 30 ปี
จากการวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้ พวกเขาสร้างความเป็นพ่อแม่ โดยยืนยันว่าเครื่องหมายดีเอ็นเอในลูกไก่แต่ละตัวครึ่งหนึ่งมาจากผู้หญิงและอีกครึ่งหนึ่งมาจากผู้ชาย ตามที่คุณคาดหวัง พวกเขายังคงติดตามชะตากรรมของลูกไก่พันธุ์เชลยหลายร้อยตัวในอาณานิคม และหลังจากปล่อยพวกมันเข้าไปในป่า
แต่มีบางอย่างผิดปกติเกี่ยวกับลูกไก่ตัวผู้สองตัวตามรายละเอียดในรายงานฉบับล่าสุด ลูกไก่เหล่านี้ซึ่งฟักออกจากไข่โดยตัวเมียหลายตัวหลายปีมีเครื่องหมายดีเอ็นเอที่มาจากพ่อแม่ของเพศหญิง ไม่มีร่องรอยของเครื่องหมายจากชายที่เธอเคยจับคู่ด้วย
เวอร์จินเกิด
การพัฒนาของไข่ที่ไม่ได้รับการผสมพันธุ์เรียกว่า "parthenogenesis" (จากคำภาษากรีกที่แปลว่า "การสร้างพรหมจารี") พบได้บ่อยในแมลงและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังอื่นๆเช่น เพลี้ยและปลาดาว และสามารถทำได้โดยกลไกต่างๆ แต่มันก็มากหายากในสัตว์มีกระดูกสันหลัง
มีรายงานการเกิด parthenogenesis ในปลาและสัตว์เลื้อยคลานที่ไม่มีตัวผู้ ในรัฐเทนเนสซี มังกรโคโมโดเพศเมียผู้โดดเดี่ยวซึ่งถูกกักขังไว้หลายปีจึงเลิกราในการหาคู่ครองและให้กำเนิดลูกสามตัวด้วยตัวมันเอง ดังนั้นได้หลามเพศหญิงและงูเหลือมเหล่านี้แม้ลูกหลาน parthenogenic ทั้งหมดเสียชีวิตในช่วงต้น
อย่างไรก็ตาม กิ้งก่าบางตัวได้นำ parthenogenesis มาใช้เป็นวิถีชีวิต มีสปีชีส์สำหรับผู้หญิงเท่านั้นในออสเตรเลียและสหรัฐอเมริกาที่ตัวเมียวางไข่ซึ่งมียีนของตัวเองผสมกันเท่านั้น
Parthenogenesis ยังเกิดขึ้นในไก่และไก่งวงที่เลี้ยงโดยที่ไม่มีตัวผู้ แต่ตัวอ่อนมักจะตาย มีรายงานเพียงไม่กี่ฉบับเกี่ยวกับไก่งวงตัวผู้กำพร้าที่ทำให้มันโตเต็มที่ และมีเพียงหนึ่งหรือสองตัวที่ผลิตอสุจิ
มันเกิดขึ้นได้อย่างไร?
ในนก การเกิด parthenogenesis มักเป็นผลมาจากเซลล์ไข่ที่มีจีโนม (haploid) เพียงสำเนาเดียว ไข่ถูกสร้างขึ้นในรังไข่ของเพศหญิงโดยการแบ่งเซลล์แบบพิเศษที่เรียกว่าไมโอซิส ซึ่งจะสับเปลี่ยนจีโนมและลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่ง เซลล์อสุจิถูกสร้างขึ้นด้วยกระบวนการเดียวกันในอัณฑะของผู้ชาย
โดยปกติเซลล์ไข่และเซลล์สเปิร์มฟิวส์ (การปฏิสนธิ) ซึ่งรวมจีโนมของพ่อแม่และฟื้นฟูจำนวนโครโมโซมตามปกติ (ซ้ำ)
แต่ในการเกิด parthenogenesis เซลล์ไข่จะไม่ได้รับการปฏิสนธิ แต่จะบรรลุสถานะซ้ำโดยการหลอมรวมกับเซลล์อื่นจากส่วนเดียวกันซึ่งปกติจะถูกทิ้ง - หรือโดยการจำลองจีโนมโดยไม่แบ่งเซลล์
ดังนั้น แทนที่จะได้จีโนมหนึ่งจากแม่และอีกอันจากพ่อ ไข่ที่ได้จะมีเพียงชุดย่อยของยีนของมารดาในปริมาณสองเท่า
นกไร้พ่อจะเป็นตัวผู้เสมอ
แร้งเช่นเดียวกับนกอื่นๆ กำหนดเพศโดยโครโมโซมเพศ Z และ W สิ่งเหล่านี้ทำงานตรงกันข้ามกับระบบ XX (เพศหญิง) และ XY (เพศชาย) ของมนุษย์ ซึ่งยีน SRY บนโครโมโซม Y เป็นตัวกำหนดความเป็นชาย
อย่างไรก็ตามในนกตัวผู้คือ ZZ และตัวเมียคือ ZW เพศถูกกำหนดโดยปริมาณของยีน (DMRT1) บนโครโมโซม Z ชุดค่าผสม ZZ มียีน DMRT1 สองชุดและทำให้เป็นเพศชาย ในขณะที่ชุดค่าผสม ZW มีสำเนาเพียงชุดเดียวและทำให้เป็นเพศหญิง
เซลล์ไข่เดี่ยวได้รับ Z หรือ W จากแม่ ZW อนุพันธ์ดิพลอยด์ของพวกเขาจะเป็น ZZ (ชายปกติ) หรือ WW (ตาย) เหตุผลที่ตัวอ่อนของ WW ไม่สามารถพัฒนาได้เนื่องจากโครโมโซม W แทบไม่มียีนใดๆ ในขณะที่โครโมโซม Z มี 900 ยีนที่มีความสำคัญต่อการพัฒนา
ลูกไก่ที่ไม่มีพ่อจึงต้องเป็นเพศผู้ ZZ ตามที่สังเกตพบ
ทำไม Virgin Birth ถึงล้มเหลว
เป็นไปได้ไหมที่นกที่ใกล้สูญพันธุ์เช่นนกแร้งสามารถฟื้นคืนชีพจากผู้รอดชีวิตหญิงคนเดียวโดยการฟักไข่ลูกไก่ที่ไม่มีพ่อและผสมพันธุ์กับมัน?
ก็ไม่เชิงหรอก ปรากฎว่า parthenogens (สัตว์กำพร้าพ่อ) ทำได้ไม่ดี แร้งกำพร้าพ่อสองตัวไม่มีลูกของตัวเอง คนหนึ่งเสียชีวิตก่อนถึงวุฒิภาวะทางเพศ อีกคนอ่อนแอและยอมจำนน ทำให้โอกาสการเป็นพ่อไม่ดี
ในไก่และไก่งวง parthenogenesis จะสร้างตัวอ่อนที่ตายแล้วหรือลูกอ่อนที่ฟักเป็นตัวอ่อน แม้แต่จิ้งจกสายพันธุ์เดียวที่เป็นผู้หญิง แม้จะดูแข็งแรง แต่โดยทั่วไปแล้วเป็นผลจากการผสมผสานระหว่างสองสปีชีส์เมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งทำให้เกิดโรคไมโอซิส และไม่เหลือทางเลือกอื่นให้พวกมัน สายพันธุ์เหล่านี้ดูเหมือนจะอยู่ได้ไม่นาน
ทำไม parthenogens ทำได้ไม่ดี? คำตอบไปที่แก่นของคำถามทางชีววิทยาขั้นพื้นฐาน นั่นคือ: ทำไมเราถึงมีเพศสัมพันธ์เลย? คุณคิดว่ามันจะมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับจีโนมของมารดาที่จะส่งต่อไปยังลูกหลานที่เป็นโคลนัลของเธอโดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับไมโอซิส
ตัวแปรสำคัญ
แต่หลักฐานระบุว่าไม่ดีต่อสุขภาพที่จะมีจีโนมที่ประกอบด้วยยีนของมารดาทั้งหมด ความแปรปรวนทางพันธุกรรมมีความสำคัญต่อสุขภาพของแต่ละบุคคลและสายพันธุ์ การผสมผสานสายพันธุ์ของยีนจากพ่อแม่ชายและหญิงเป็นสิ่งสำคัญ
ในลูกหลานแบบดิพลอยด์ที่มีจีโนมของผู้ปกครองสองจีโนม สายพันธุ์ที่ดีสามารถครอบคลุมสำหรับการกลายพันธุ์ได้ บุคคลที่สืบทอดยีนจากแม่เท่านั้นอาจมียีนกลายพันธุ์ของมารดาสองชุดที่ทำให้พวกเขาอ่อนแอลงโดยไม่ต้องมีรุ่นที่มีสุขภาพดีจากพ่อแม่ชายเพื่อชดเชย
การแปรผันยังช่วยปกป้องประชากรจากไวรัส แบคทีเรีย และปรสิตที่ร้ายแรง ไมโอซิสและการปฏิสนธิทำให้เกิดการจัดเรียงตัวใหม่ของยีนที่แตกต่างกันหลายแบบ ซึ่งสามารถก่อโรคได้ หากไม่มีการป้องกันเพิ่มเติม เชื้อโรคจะอาละวาดในกลุ่มประชากรโคลนนิ่ง และประชากรที่มีลักษณะทางพันธุกรรมใกล้เคียงกันจะไม่มีสัตว์ดื้อยา
ดังนั้นความสามารถของแร้งตัวเมียในการฟักไข่โดยไม่มีพ่อจึงไม่น่าจะช่วยสายพันธุ์นี้ได้ ในแง่ดี ความพยายามของมนุษย์ทำให้ผู้หญิงและผู้ชายหลายร้อยคนบินไปบนท้องฟ้าแคลิฟอร์เนีย
Jenny Gravesเป็นศาสตราจารย์ด้านพันธุศาสตร์และรองอธิการบดีที่มหาวิทยาลัย La Trobe ในเมืองเมลเบิร์น ประเทศออสเตรเลีย
บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากThe Conversationภายใต้สัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ คุณสามารถค้นหาบทความต้นฉบับได้ที่นี่
