Erkeğe ihtiyaç duymadan nasıl ürüyorlar?

Smithsonian Ulusal Hayvanat Bahçesi'ndeki dişi bir Asya su ejderinin yumurtasından bir yavru dünyaya geldi. Fakat ilginç olan şu ki; dünyaya gelen yavrunun annesinin daha önce hiçbir erkek ejderle herhangi bir yakınlaşması olmamıştı. Yapılan genetik testler sonucunda, hayvanat bahçesinde görevli bilim insanları; yumurtadan çıkan yavrunun partenogenez ismi verilen bir üreme biçimi sonucunda dünyaya geldiğini doğruladı.

Partenogenez (Parthenogenesis), Yunanca "döllenmemiş --bakire-- oluşum" anlamına geliyor. Ancak bu üreme biçimi özellikle de dişi eşeysiz üremesini tanımlamak için kullanılıyor. Pek çok insana bilim kurgu gibi görünse de aslında partenogenez, evrimsel süreçte bitkiler, böcekler, balıklar, sürüngenler ve hatta kuşlar da dahil olmak üzere çeşitli organizmalarda görülebilen oldukça yaygın bir üreme biçimidir. Fakat insanın da içerisinde olduğu memelilerde, spermden gelen belirli genlere de ihtiyaç duyulduğundan partenogenez memelilerde görülmez.

Sperme ihtiyaç duymadan yavrular oluşturmak

Eşeyli üreme, bir dişi ve bir erkek bireyin yer aldığı ve her birinin yumurta ve sperm içerisindeki genetik materyalle eşsiz bir yavru dünyaya getirdiği bir üremedir. Hayvan türlerinin büyük bir çoğunluğu eşeyli üreme aracılığıyla çoğalır ancak bazı türlerin dişileri, üreme için gerekli olan tüm genetik materyali içeren yumurtalar üretebilir.

Bazı yaban arıları, deniz kabukluları ve kertenkeleleri de içeren bu türlerin dişileri, yalnızca partenogenez aracılığıyla ürer ve zorunlu partenojenler olarak isimlendirilir.

Hayvanat bahçesi ortamlarında bulunan --Smithsonian Ulusal Hayvanat Bahçesi'ndeki Asya su ejderi ya da Virginia Akvaryum'undaki siyah uçlu köpekbalığı gibi-- çok sayıda tür, spontane partenogenez deneyimler. Spontane partenojenler, tipik olarak eşeyli ürer ancak ara sıra gelişimsel olarak hazır yumurtalar üreten döngüleri de olabilir.

Bilim insanları, spontane partenogenezin kalıtsal bir özellik olabileceğini öğrendiler; bu da spontane partenogenez yapabilen dişilerin aynı şeyi yapabilen dişi yavrulara sahip olma ihtimalinin daha yüksek olabileceği anlamına geliyor. Peki bir dişi, erkeğe ihtiyaç duymadan kendi yumurtasını nasıl döllüyor olabilir?

Dişiler kendi yumurtalarını nasıl döllüyor?

Partenogenezin gerçekleşmesi için bir dizi hücresel olaylar zincirinin başarılı bir şekilde gerçekleşmesi gerekir. İlk olarak, dişiler, sperm veya çiftleşmenin gerekmediği yumurta hücreleri (oogenez) oluşturabilmelidir. İkincisi, dişiler tarafından üretilen yumurtaların kendi başlarına gelişmeye başlaması ve erken bir embriyo oluşturması gerekir. Son olarak da, yumurtalar başarılı bir şekilde büyüyüp, çatlayabilmelidir.

Ancak bu sürecin her adımı; özellikle de yumurtadaki DNA içeren kromozomların iki katına çıkmasını gerektiren ve gelişmekte olan yavrular için tam bir gen tamamlayıcısı sağlayan ikinci adım, kolayca başarısız olabilir. Alternatif olarak, yumurta, "polar body" olarak bilinen yumurta üretim sürecinden kalan hücreler tarafından "sahte döllenebilir". Embriyonun gelişimini hangi yöntem başlatırsa başlatsın, nihayetinde anne ve yavru arasındaki genetik benzerlik seviyesini belirleyecektir.

Partenogenezi tetikleyen olaylar, tamamen anlaşılabilmiş değildir ancak çevresel bir değişimi içeriyor gibi görünmektedir. Yaprak bitleri gibi hem eşeyli hem de partenogenez yoluyla üreyebilen türlerde, kalabalık ve avlanma gibi stres etkenleri, dişilerin partenogenezden eşeyli üremeye geçmesine neden olabilir, ancak tersi biçimde eşeyli üremeden partenogeneze geçiş olmaz. En azından, tatlı su planktonlarının bir türünde, yüksek tuzluluğun bu değişime neden olduğu biliniyor.

Kendi kendine üremenin avantajları

Spontane partenogenez her ne kadar nadir görünse de, bunu başarabilen dişilere bazı faydalar da sağlar. Bazı durumlarda, bu üreme biçimi dişilerin çiftleşeceği partnerleri kendilerinin oluşturmasına olanak tanır.

Partenogenetik yavruların cinsiyeti, türün kendi içerisinde görülen cinsiyet belirleme yöntemiyle aynıdır. Cinsiyetin kromozomlar tarafından belirlendiği organizmalar için, örneğin bazı böceklerde, balıklarda ve sürüngenlerde XX dişi ve XY erkek kromozomları gibi, partenogenetik bir dişi yalnızca elindeki cinsiyet kromozomlarıyla yavru üretebilir - bu da her zaman XX kromozomlarına sahip dişi yavru üreteceği anlamına gelir. Ancak dişilerin ZW cinsiyet kromozomlarına sahip olduğu organizmalar için (yılanlarda ve kuşlarda olduğu gibi), üretilen tüm canlı yavrular ya ZZ ve dolayısıyla erkek ya da çok daha nadiren WW ve dolayısıyla dişi olacaktır.

1997-1999 yılları arasında Phoenix Hayvanat Bahçesi'nde tutulan Kuzey Amerika'ya özgü bir yılan türü olan damalı küçük bir yılan türü partenogenez yoluyla, yetişkinliğe kadar hayatta kalan iki erkek yavru dünyaya getirdi. Eğer bir dişi partenogenetik olarak ürettiği erkek yavruyla çiftleşirse, bu durum soy içi çiftleşmeyi oluşturur. Soy içi çiftleşme, bir dizi genetik problemle sonuçlanabilirken, evrimsel açıdan bakıldığında hiç yavrusunun olmamasından daha iyidir. Dişilerin partenogenez yoluyla erkek yavrular üretme yetenekleri, doğada eşeysiz üremenin bilim insanlarının daha önce fark ettiğinden daha yaygın olabileceğini de gösteriyor.

Bilim insanları, uzun süreler boyunca, zorunlu partenojen türlerin sıklıkla hastalıklardan, parazitlerden veya habitat değişikliklerinden kaynaklı öldüğünü gözlemlediler. Partenogenetik türlerin doğasında var olan akrabalılık, kısa evrimsel zaman çizelgelerine katkıda bulunuyor gibi görünüyor.

Öte yandan, partenogenez üzerine yapılan güncel araştırmalar, bazı türlerin neden hem eşeyli üreme hem de partenogenez yapabildiğini ve eşeyli üremenin bir türün hayatta kalması için yeterli olup olmadığını anlamaya çalışıyor. (GA/AS)

Kaynak ve ileri okuma

Virgin births from parthenogenesis: How females from some species can reproduce without males. TheConversation/Mercedes Burns (accessed January 14, 2021). https://theconversation.com/virgin-births-from-parthenogenesis-how-females-from-some-species-can-reproduce-without-males-150496

Successive virgin births of viable male progeny in the checkered gartersnake, Thamnophis marcianus. Biological Journal of the Linnean Society, (2012). https://academic.oup.com/biolinnean/article/107/3/566/2701633

Cyclical Parthenogenesis in Daphnia: Sexual Versus Asexual Reproduction. In Lost sex, (2009). https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-90-481-2770-2_15

Comparison of the wing polyphenic response of pea aphids (Acyrthosiphon pisum) to crowding and predator cues. Ecological entomology, (2014). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/een.12080

* Yazı ilk olarak Bilim Fili’nde “Bazı Türlerin Dişileri Erkeğe İhtiyaç Duymadan Nasıl Üreyebiliyor?” başlığıyla yayınlandı.