In some animals in the wild, males cannot be found at all, and they exist by asexual reproduction. Researchers have discovered that the mites, for example, control the number of males in the population through parasitic bacteria
Dror Bar-Nir, Galileo
מרבית היצורים הרב-תאיים והאיקריוטיים (בעלי הגרעין העטוף בממברנה), ובכללם גם אנו עצמנו, הם דיפלואידיים – נושאים שתי מערכות של מידע תורשתי, שהגיעו כל אחת מהורה אחר. התהליך שבו פרט מקבל שתי מערכות מידע תורשתי משני הורים נקרא רבייה מינית (זוויגית). בתהליך זה, שני פרטים מאותו מין ביולוגי (species), לרוב משני זוויגים – זכר ונקבה – מעמידים צאצאים. את ההפלואידיות (מערכת גנטית אחת, כלומר עותק אחד ולא שניים מכל כרומוזום) ואת הרבייה האל-מינית, שהיא בעצם שכפול של ההורה (למעט שיעור זניח של מוטציות אקראיות), "השאירו" היצורים האיקריוטיים הרב-תאיים לחיידקים ולמרבית היצורים החד-תאיים.
לרבייה המינית "מחיר" גבוה מאוד: במקום שכפול של התא המתרבה לשני תאי-צאצא זהים, בתהליך המכונה "מיטוזה", נוצרים בתהליך המכונה "מיוזה" ארבעה תאים, המכונים גמטות או תאי מין. תהליך המיוזה כולל שלב הנקרא חלוקת הפחתה, שבו התא עובר ממצב דיפלואידי – שבו יש בתא שתי מערכות כרומוזומים – למצב הפלואידי, שבו יש בתא רק מערכת כרומוזומים אחת, כלומר עותק אחד ולא שניים מכל כרומוזום.
Only a very small percentage of the gametes, or gametes, formed in this way will meet gametes of the opposite sex, and only these few gametes will produce young individuals that will be part of the next generation. Besides the waste of resources involved in the creation of gametes, the individuals must invest a lot of energy in locating a potential mate, courting and sometimes even fighting with competitors for that mate.
כידוע, מקובלת ההשערה שהיתרון העיקרי של רבייה מינית הוא ביצירת מגוון גנטי בין הפרטים השונים של האוכלוסייה (באוכלוסייה שבה הרבייה היא אל-מינית אין כמעט מגוון). אם התנאים משתנים בצורה קיצונית, המגוון מאפשר לפחות לחלק מהפרטים – אלה שניחנו בצירוף גנים מתאים – לחיות בסביבה החדשה. יתרון זה של הרבייה המינית מצדיק, לדעת חלק מהחוקרים, את ה"עלות" הגבוהה ואת חוסר היעילות של הרבייה המינית.
Intermediate state
An intermediate state, called haplodiploidy, exists in several groups of social insects - ants and bees - where the males are haploid, while the queens and workers are diploid females. Even in these species, it is still about sexual reproduction.
במידע התורשתי של כל יצור המתרבה ברבייה מינית נמצא המידע המאפשר את התפתחות שני הזוויגים. עד השנים האחרונות היו ידועים שני סוגי מנגנונים הקובעים אם פרט מסוים יתפתח לזכר או לנקבה: הראשון סביבתי והשני גנטי. דוגמה למנגנון הראשון היא השפעת הטמפרטורה שבה "מודגרות" ביצי תנינים מסוימים על הזוויג של הצאצאים הבוקעים. דוגמה נוספת היא מינים מסוימים של דגים, שבהם כל הפרטים נולדים כנקבות, ובהיעדר זכר, הנקבה הדומיננטית משנה את מינה. לעומת זאת, ברוב היונקים ובמרבית היצורים האיקריוטיים האחרים, המנגנונים הקובעים את הזוויגים הם גנטיים. בבני-אדם, למשל, הזוויגיות הזכרית נקבעת על-ידי נוכחותו של כרומוזום Y (או גן מסוים שעליו). במינים אחרים הזוויגיות נקבעת על-ידי "כמותיות" של גן (או כרומוזום מסוים): עותק יחיד של הגן יקבע זוויג אחד, ואילו קיומם של שני עותקים יקבע את הזוויג הנגדי.
Well, it turns out that there are other mating mechanisms as well. Most mites - tiny arthropods from the arachnid series - are haplodiploid (the males are haploid and the females are diploid), and reproduce by sexual reproduction, similar to ants and bees. But the acari of the genus Brevipalpus deviate from this rule: they are haploid, and they breed in virgin reproduction (parthenogenesis) - the laying of unfertilized eggs, from which only the haploid females emerge.
The flat mite (B. phoenicis), which belongs to this genus, has two chromosomes (different, that is to say - non-paired). It lives on at least 65 different plants in tropical and subtropical regions, and causes heavy damage to economically important crops such as citrus, papaya, tea and coffee.
Rare males
Does the mite population include only females? - It turns out that the answer is not both absolute, because from time to time males also hatch from the eggs (they are also haploid), but their rate usually does not exceed five percent.
What is the origin of this relationship? Do the males even participate in the reproductive process of these acarias? Do these bacteria have sexual reproduction, and are their products diploid? Why are there males in the population at all, in a relatively small percentage? In each female, and also in the eggs she lays, several dozen symbiotic bacteria also live. The symbiont bacteria, which are probably obligate (unable to live except inside the host), have not yet been defined.
To test whether the presence of the bacteria has an effect on the biology of the mites, Andrew Weeks (Weeks) and his team, from the University of Amsterdam, treated a group of mites with the antibiotic tetracycline for three days. Another group of mice, which served as a control, was not treated with tetracycline. During the ten days after the antibiotic treatment, all the eggs laid by the mites were collected and the sex of the offspring that hatched from them was examined. The results were impressive: while in the control group the percentage of males was about 6%, about 50% of the offspring of the mites treated with antibiotics were males - a 10-fold increase.
Wicks' conclusion: the bacteria prevent, by an unknown mechanism, the male development of the genetic males, which develop as females.
Sexual reproduction that improves the chances of survival
When males are created, sexual reproduction occurs in a population, which can probably contribute to the diversity of the population (of course only on the condition that the males move to another population, which is genetically different from the population of origin). The formation of males and their genetic contribution to other populations prevents the populations of these acarias from becoming a genetically uniform tribe.
נראה שלפנינו מצב של סימביוזה, שבו גם האקריות וגם החיידקים נהנים מהשיתוף. הרווח של החיידקים נובע מכך שהם מועברים לדור הבא (דרך הביצים) במרבית הצאצאים. גם האקרית הנושאת את החיידקים מרוויחה מכך, עקב המעבר לרביית בתולין והחיסכון ב"מחיר" של הרבייה המינית. דבר זה מקנה לה יתרון שרידותי על פני מתחרותיה המתרבות ברבייה מינית, כל עוד תנאי הסביבה יציבים.
The flatfish is not alone. It turns out that bacteria of the genus Wolbachia, which exist as intracellular parasites in arthropods and other small creatures, cause, among other things, the death of male embryos still in the eggs and/or the transformation of genetic males into females (feminization). The Wolbachia bacteria that are housed in isopod crustacean species (Isopoda, which include the spp.
As a result of the infection, the genetic males become phenotypic females, who will also pass the bacteria on to the next generation. Hence, a new and interesting mechanism is added to the mating determination mechanisms we described at the beginning of the column - bacterial infection.
* ד"ר דרור בר-ניר מלמד מיקרוביולוגיה וביולוגיה של התא באוניברסיטה הפתוחה.
