เป็นไปได้ไหมที่จะคลอดลูกบริสุทธิ์? ใช่ (เว้นแต่คุณจะเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม)

คริสต์มาสดูเหมือนเป็นเวลาที่เหมาะสมที่จะถามว่าเป็นไปได้ทางชีววิทยาหรือไม่ที่จะมีกำเนิดที่บริสุทธิ์ และคุณอาจประหลาดใจที่ได้ยินว่ามันเป็นไปได้ – ไม่ใช่กับมนุษย์หรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ

การทดลองกับหนูและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าไข่จะต้องได้รับการปฏิสนธิกับสเปิร์มเพื่อกระตุ้นการพัฒนาใดๆ ก็ตาม การกระตุ้นไข่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมด้วยสารเคมีหรือไฟฟ้าไม่ได้กระตุ้นให้มันแบ่งตัวตามปกติ

ดูเหมือนว่าคุณต้องการโปรตีนเฉพาะจากสเปิร์มเพื่อสร้างคลื่นของ

แคลเซียมไอออนในไข่ ซึ่งจะกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมที่นำไปสู่การคัดลอก DNA และโครโมโซมทั้งหมด และแบ่งออกเป็นสองเซลล์

แต่คุณต้องการมากกว่าแค่ตัวกระตุ้นโปรตีนที่สเปิร์มให้มา คุณต้องมีสำเนาของโครโมโซมแต่ละอันในไข่ที่ปฏิสนธิด้วย โดยปกติแล้วชุดหนึ่งจะถูกจัดเตรียมโดยแม่ (ในนิวเคลียสของไข่) และอีกชุดหนึ่งโดยพ่อ (ในนิวเคลียสของสเปิร์ม)

คุณสามารถออกแบบไข่ของหนูให้มีนิวเคลียสทั้งสองจากเพศเดียวกันได้ แต่วิธีนี้ไม่ได้ผล ไข่ที่มีนิวเคลียสของมารดา 2 ตัวอาจสร้างตัวอ่อนได้ แต่มันจะหดตัวลงเพราะมีการพัฒนาของรกเพียงเล็กน้อย หากทั้งสองนิวเคลียสมาจากเพศชาย จะมีปัญหาตรงกันข้ามคือ รกมีมากแต่แทบไม่มีพัฒนาการของตัวอ่อน

แต่ทำไมไม่?

ปรากฎว่ามียีนที่ประทับมากกว่า 30 ยีนที่ใช้งานได้ก็ต่อเมื่อมาจากพ่อผ่านทางสเปิร์ม มีอีก 30 บวกที่ใช้งานเฉพาะเมื่อมาจากแม่ ดังนั้นการประทับจีโนมจึงป้องกันการเกิดบริสุทธิ์ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิด รวมถึงมนุษย์ด้วย

การประทับจี โนมเป็นกิจกรรมที่แตกต่างกันของยีนตามแหล่งที่มาของยีน มันถูกค้นพบในปี 1990โดยกลไกของมันเพิ่งจะถูกแยกออกในทศวรรษที่ผ่านมา ดูเหมือนว่ายีนที่ไม่ได้ใช้งานไม่ได้กลายพันธุ์ แต่ถูกทำให้เงียบลงโดยการรวมกลุ่มสารเคมีเข้ากับ DNA กลุ่มสารเคมีเหล่านี้ถูกใส่เข้าไปในยีน ในอัณฑะหรือรังไข่ และจะถูกกำจัดออกไปในระหว่างการเจริญเติบโตของตัวอ่อน

หลักฐานที่ว่าการนิ่งเงียบนี้ทำให้เกิดความ ยุ่งเหยิงในเอ็มบริโอที่มีผู้ปกครองเพียงฝ่ายเดียวนั้นมาจากหนูวิศวกรรมซึ่งกระบวนการประทับบนยีนสำคัญตัวหนึ่งถูกรบกวน ซึ่งนำไปสู่เอ็มบริโอที่มีแม่สองคนที่มีชีวิต

แต่ก็ยังเป็นปริศนาว่าทำไมการประทับถึงวิวัฒนาการ มันถูกเลือก

เพราะป้องกันไม่ให้เกิดบริสุทธิ์? หรือเป็นผลจากสงครามระหว่างยีนของพ่อและแม่? “การเป็นปรปักษ์กันทางเพศ” นี้ได้รับการแนะนำโดยการทำงานของยีนที่ประทับหลายตัว

โดยทั่วไป ยีนที่ออกฤทธิ์จากพ่อโดยตรงหรือโดยอ้อมจะส่งเสริมการเจริญเติบโต ในขณะที่ยีนที่ออกฤทธิ์จากแม่จะยับยั้งการเจริญเติบโต มีคนแนะนำว่าผลประโยชน์ทางพันธุกรรมของพ่อนั้นดีที่สุดโดยการสร้างลูกที่ตัวใหญ่ที่สุดและแข็งแกร่งที่สุด ไม่ว่าแม่จะเสียค่าใช้จ่ายเท่าไรก็ตาม (คุณสามารถหาตัวเมียตัวอื่นมาผสมพันธุ์ด้วยได้เสมอ) ผลประโยชน์ทางพันธุกรรมของแม่จะได้รับสิ่งที่ดีที่สุดโดยการจำกัดการเรียกร้องเกี่ยวกับสุขภาพและพลังงานของเธอ เพื่อให้เธอสามารถอยู่รอดและให้กำเนิดลูกได้มากขึ้น

กำเนิดพรหมจารีในสัตว์อื่น

แต่กำเนิดบริสุทธิ์นั้นเป็นไปได้ หากคุณเป็นสัตว์เลื้อยคลานหรือปลา ตัวอย่างเช่น งูเหลือมและมังกรโคโมโดตัวเมียที่ถูกแยกเดี่ยวเป็นเวลานานพบว่าสร้างลูกที่มียีนจากแม่เท่านั้น ตอนนี้ดูเหมือนว่าจะเป็นตัวเลือกในงูบางสายพันธุ์ และเป็นที่รู้จักในฉลามหลายสายพันธุ์ สะดวกเมื่อไม่มีผู้ชาย!

ในความเป็นจริง มีกิ้งก่าหลายตัวที่เป็นตัวเมียเท่านั้น หางแส้และตุ๊กแกบางสายพันธุ์ในพื้นที่แห้งแล้งทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกาและภายในที่ร้อนและแห้งแล้งของออสเตรเลียมีตัวเมียที่ไข่ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิจะพัฒนาเต็มที่ – ทั้งหมดเป็นลูกสาว

กระบวนการนี้เรียกว่า parthenogenesis (ตามตัวอักษร “การสร้างบริสุทธิ์”) สัตว์ที่ฝึกมัน (งู ฉลาม และกิ้งก่า) ไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการประทับจีโนม ซึ่งไม่เกิดขึ้นในสัตว์ที่วางไข่

มีหลายวิธีที่สัตว์เลื้อยคลานสามารถทำได้ ผู้หญิงสามารถสร้างไข่ที่เจริญพันธุ์ด้วยจำนวนโครโมโซมที่เหมาะสมได้โดยการรวมเซลล์ไข่กับเซลล์อื่นที่มีโครโมโซมชุดเดียว อีกทางหนึ่ง ต้นกำเนิดของไข่สามารถมีรูปแบบการแบ่งที่แตกต่างกันซึ่งเหลือสำเนาของจีโนมไว้สองชุด

นี่ไม่ใช่การโคลนนิ่งเสียทีเดียว เพราะการคัดลอกยีนของแม่ถูกแปลง แต่นั่นหมายความว่ายีนทั้งหมดของลูกหลานมาจากแม่

ทำไมต้องมีเพศสัมพันธ์?

การเกิดขึ้นของ parthenogenesis ในสัตว์เลื้อยคลานทำให้เกิดปริศนา: อะไรคือประเด็นของเพศ? ยีนของคุณจะไม่ดีขึ้นในเผ่าพันธุ์วิวัฒนาการหรือไม่หากลูกหลานของคุณได้รับยีนจากคุณเท่านั้น “ค่าใช้จ่ายทางเพศสองเท่า” นี้เป็นคำถามที่จริงจังในแวดวงนี้มาเป็นเวลา 80 ปีแล้ว

ดูเหมือนว่าเซ็กส์จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการสร้างพาร์เธโนเจเนซิสมาก แต่ก็สนุกกว่ามาก ชัตเตอร์

คำตอบน่าจะเป็นว่า แม้ว่าการสร้างพาร์เธโนเจเนซิสจะทำงานได้ดีในระยะสั้น แต่ก็มักจะสูญเสียไปในระยะยาว เพราะการรวมยีนสองตัวในแต่ละรุ่นเข้าด้วยกันใหม่เป็นวิธีที่ดีในการแย่งชิงการผสมกันของโปรตีนที่เชื้อโรคมองเห็น

เชื้อโรคที่สามารถแพร่เชื้อไปยังบุคคลหนึ่งสามารถแพร่เชื้อไปยังผู้อื่นที่มียีนเดียวกันได้ ดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์ที่จะต้องคัดลอกสำเนาจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น ตุ๊กแกออสเตรเลียตัวเมียเท่านั้นที่ไวต่อการเข้าทำลายของไร