How does this all-female species reproduce? - Susana Freitas and Darren Parker

Translator: shirin etebar Reviewer: Maryam Manzoori

In 2021, workers at a Sardinian aquarium were stunned by the birth

در ۲۰۲۱ کارکنان آکواریومی در ساردینیا

of a smoothhound shark, who they called Ispera.

از تولد یک کوسه صیقلی به نام ایسپرا شگفت‌زده شدند.

What shocked them was that, for the last decade,

چیزی که آن‌ها را متعجب کرد این بود که در دهه گذشته،

Ispera’s mother had been living only with other females.

مادر ایسپرا فقط با ماده‌ها زندگی کرده است.

But it’s actually entirely possible that Ispera had no father—

اما کاملا ممکن است که ایسپرا پدر نداشته باشد -

and the reason why that is also explains other biological curiosities,

و دلیل این اتفاق نیز دیگر پرسش‌های بیولوژیک را توضیح می‌دهد،

like the existence of an all-female lizard species.

از جمله وجود یک گونه تماما ماده مارمولک.

Usually sexual species have sex cells that contain

معمولا گونه‌های جنسی سلول‌های جنسی دارند

half the number of chromosomes required to create a viable embryo.

که حاوی نیمی از کروموزوم‌های مورد نیاز برای ایجاد یک جنین دوام‌پذیر است.

So an egg cell must be fertilized by a sperm cell

پس سلول تخمک باید با سلول اسپرم بارور شود

to form two full sets of chromosomes.

تا دو مجموعه کامل کروموزومی را تشکیل دهد.

But some species that have sex cells can undergo

اما برخی گونه‌ها که سلول‌های جنسی دارند

a type of asexual reproduction called parthenogenesis—

می‌توانند نوعی از تولیدمثل غیرجنسی به نام بکرزایی (پارتنوژنز) را انجام دهند -

meaning “virgin origin” in Greek.

که در یونانی به معنی «منشا باکره» (جفت‌گیری نکرده) است.

In parthenogenesis, an embryo develops from an unfertilized egg cell

در بکرزایی، یک جنین از یک سلول تخم بارورنشده ایجاد می‌شود

that doubles its own chromosome count.

که شمار کروموزوم‌هایش را دو برابر می‌کند.

In fact, some animals only ever undergo parthenogenesis,

در واقع، برخی حیوانات فقط قادر به بکرزایی‌اند،

while others can reproduce both sexually and parthenogenetically.

در حالی که برخی دیگر هم می‌توانند تولیدمثل جنسی کنند و هم بکرزایی.

It's actually more common than previously thought.

این در واقع رایج‌تر از تصورات گذشته است.

More than 80 different sexual vertebrate species—

بیش از ۸۰ گونه جنسی مختلف از مهره‌داران -

including Komodo dragons and certain kinds of turkeys, pythons, and sharks—

از جمله اژدهای کومودو و انواع خاصی از بوقلمون‌ها، پیتون‌ها و کوسه‌ها-

have surprised us by occasionally reproducing this way.

با تولیدمثل گاه‌وبیگاه با این روش ما را شگفت‌زده کرده‌اند.

These discoveries were usually made when females

این اکتشافات معمولا زمانی صورت گرفتند

unexpectedly gave birth in captivity.

که ماده‌ها به طور غیرمنتظره در اسارت تولیدمثل می‌کردند.

Ispera’s birth, for one, may have been the first account

تولد ایسپرا، به‌عنوان مثال، ممکن است اولین گزارش

of parthenogenesis in smoothhound sharks.

از بکرزایی در کوسه‌های صیقلی باشد.

Scientists also confirmed that parthenogenesis was taking place

دانشمندان همچنین تأیید کردند که پارتنوژنز

in some wild snake populations.

در برخی جوامع مارهای وحشی نیز رخ می‌دهد.

But just how many fatherless creatures are running, slithering, and swimming

اما شمار موجودات بدون والد پدری که در اطراف ما می‌دوند، می‌خزند

around out there is unknown:

و شنا می‌کنند، معلوم نیست:‌

it’s a tough thing to track without population-wide genetic analyses.

ردیابی بدون تجزیه و تحلیل ژنتیکی در سطح جمعیت، کار دشواری است.

So, why is it happening at all?

اصلا چرا این اتفاق می‌افتد؟

Scientists think parthenogenesis could be evolutionarily beneficial

دانشمندان فکر می‌کنند که پارتنوژنز می‌تواند از نظر تکاملی

in some contexts because, well, sex can be a drag.

و در برخی زمینه‌ها مفید باشد، زیرا رابطه جنسی می‌تواند مانع باشد.

Mating and its associated demands and rituals can be time- and energy-intensive,

جفت‌گیری و نیازها و تشریفات مربوط به آن می‌تواند زمان‌بر و انرژی‌بر باشد،

leave individuals vulnerable to predators, and even be fatal.

گونه‌ها را در برابر شکارچیان آسیب‌پذیر کند و حتی مرگبار باشد.

Parthenogenesis, meanwhile, requires only one parent.

در این میان، بکرزایی تنها به یک والد نیاز دارد.

Mayflies can sometimes default to parthenogenesis

گاهی اوقات مگس‌ها می‌توانند بکرزایی کنند

if there are no males available,

اگر مگس‌های نر در دسترس نباشند،

which is especially handy because they’ve only got a day or so

که خیلی راهگشا است زیرا آن‌ها فقط یکی دو روز فرصت دارند

to reproduce before dying.

تا قبل از مرگ تولیدمثل کنند.

It can also help rapidly expand a population.

این امر می‌تواند به گسترش سریع جمعیت هم کمک کند.

In the summer, when food is abundant,

در تابستان، زمانی که غذا فراوان است،

pea aphids can rely on parthenogenesis,

شته‌های نخودفرنگی می‌توانند به پارتنوژنز تکیه کنند

allowing their population to explode under favorable conditions.

و جمعیت‌شان را در شرایط مساعد به شدت گسترش دهند.

And in the autumn, they switch back to sex.

و در پاییز دوباره به تولیدمثل جنسی روی آورند.

But some aphids, katydids, lizards, geckos, and snakes

اما برخی از شته‌ها، جیرجیرک‌ها، مارمولک‌ها، گکوها و مارها

only ever reproduce via parthenogenesis.

تنها از طریق بکرزایی تولیدمثل می‌کنند.

So, why do other animals bother with sex?

بنابراین، چرا حیوانات دیگر مجبور به تولیدمثل جنسی می‌شوند؟

Scientists hypothesize that sex makes up for its shortcomings with long-term gains.

دانشمندان فرض می‌کنند که تولیدمثل جنسی کاستی‌ها را با سودهای بلندمدت جبران می‌کند

It allows individuals to mix their genes, leading to greater genetic diversity.

اجازه می‌دهد تا ژن‌های دو طرف با هم ترکیب شده و منجر به تنوع ژنتیکی بیشتر شود.

That way, when the going gets tough,

به این ترتیب، زمانی که شرایط سخت می‌شود،

beneficial mutations can be selected and harmful ones can be removed

جهش‌های مفید می‌توانند انتخاب و موارد مضر حذف شوند

without ending the entire population.

بدون آن که کل جمعیت تمام شود.

In a parthenogenetic population, on the other hand,

از سوی دیگر، در یک جمعیت پارتنوژنتیک،

individuals can only reproduce using their own genetic material.

افراد فقط می‌توانند با استفاده از مواد ژنتیکی خود تولیدمثل کنند.

According to a theory called Muller’s ratchet,

طبق نظریه‌ای به نام جغجغه مولر،

that’s not good.

این خوب نیست.

The theory predicts that parthenogenetic lineages will accumulate harmful mutations

این نظریه پیش‌بینی می‌کند که دودمان‌های پارتنوژنتیک در طول زمان

over time and eventually, after thousands of generations,

جهش‌های مضری را انباشته می‌کنند و در نهایت، پس از هزاران نسل،

will reach a point of so-called mutational meltdown.

به نقطه‌ به‌اصطلاح ذوب جهشی خواهند رسید.

At this stage, individuals will be so compromised that they can't reproduce,

در این مرحله، افراد چنان ضعیف می‌شوند که نمی‌توانند تولیدمثل کنند،

so the population will nosedive, leading to extinction.

بنابراین جمعیت دچار نوسان شده و به سمت انقراض می‌رود.

We haven’t yet seen this entire process unfold in nature.

ما هنوز تمام این فرآیند را در طبیعت ندیده‌ایم.

But scientists have observed an accumulation of harmful mutations

اما دانشمندان انباشت جهش‌های مضر را

in parthenogenetic stick insects that are absent in their sexual relatives.

در چوبک‌سانان بکرزا مشاهده کرده‌اند که در بستگان جنسی آن‌ها وجود ندارد.

Only time will tell whether this will cause their extinction.

فقط زمان نشان خواهد داد که آیا این باعث انقراض آن‌ها می‌شود یا نه.

Otherwise, some parthenogenetic species appear to have ways of circumventing

در غیر این صورت، به نظر می‌رسد برخی از گونه‌های بکرزا

a mutational meltdown.

راه‌هایی برای غلبه بر ذوب جهشی دارند.

New Mexico whiptail lizards came about

مارمولک‌های دم‌شلاقی نیومکزیکو زمانی پدید آمدند

when two different lizard species hybridized,

که دو گونه مختلف مارمولک به هم پیوستند،

creating this new all-female species.

و این گونه جدید کاملا ماده را ایجاد کردند.

As hybrids, their genome is a combination of the different sets of chromosomes

ژنوم این موجود دورگه ترکیبی از مجموعه‌های مختلف کروموزوم

from their two parent species.

از دو گونه والدشان است.

This gives them a high level of genetic diversity,

این به آن‌ها سطح بالایی از تنوع ژنتیکی می‌دهد

which may allow them to survive long into the future.

که ممکن است باعث شود بقای طولانی در آینده داشته باشند.

Bdelloid rotifers, meanwhile, have been reproducing parthenogenetically

همزمان، چرخان‌تباران بدلوئید، ۶۰ میلیون سال است که

for 60 million years.

از طریق بکرزایی تولیدمثل می‌کنند.

They might have managed this by taking in foreign genetic material.

ممکن است با گرفتن مواد ژنتیک خارجی موفق به این کار شده باشند.

Indeed, about 10% of their genes comes from other organisms,

در واقع حدود ۱۰ درصد از ژن‌هایشان از موجودات دیگر می‌آید

like fungi, bacteria, and algae.

مانند قارچ‌ها، باکتری‌ها و جلبک‌ها.

دقیقا معلوم نیست چطور این کار را می‌کنند،

How exactly they do this is unclear,

but whatever the trick is, it seems to be working.

اما هر ترفندی باشد، به نظر کارساز می‌رسد.

To totally untangle the mysteries of reproduction,

برای کشف کامل اسرار تولیدمثل،

we’ll need more research—

به تحقیقات بیشتر نیاز داریم -

and probably a few more surprises like Ispera.

و احتمالا به شگفتی‌های دیگری مانند ایسپرا.