Карактеристике сексуалне репродукције, врсте, у биљкама, код животиња



Тхе сексуална репродукција је умножавање појединаца из два родитеља различитих полова: мушког и женског - осим када говоримо о сексуалном размножавању код бактерија или протозоа, гдје нема разлике између полова. То је широко распрострањен процес у еукариотским организмима.

Сваки појединац који учествује у сексуалном размножавању производи тип специјализованих ћелија зародних линија: сперма и овула. Они су настали типом специјализоване ћелијске деобе, која се назива мејоза. Овај догађај је кључна разлика између асексуалне и сексуалне репродукције.

Процес почиње сједињавањем двају гамета које доводе до зиготе. Након тога, зигота ствара нову особу са карактеристикама оба родитеља и са одређеним јединственим ликовима.

Због свеприсутности процеса, закључујемо да сексуална репродукција претпоставља низ предности у односу на асексуално. Међутим, могући недостаци сексуалне репродукције су очигледнији: вријеме и енергија уложени у потрагу за партнерима, конкуренција за жене, трошак производње гамета који нису оплођени, између осталог..

Чини се да су трошкови веома високи, тако да морају имати значајне предности које помажу да се компензирају. Предности сексуалне репродукције биле су предмет контроверзи и дебата међу еволуцијским биолозима.

Једна хипотеза сугерише да је сексуално размножавање корисно јер производи сорте које, у време промена животне средине, могу бити профитабилне за ту врсту. У ствари, производња генетске варијабилности је једна од предности која се приписује сексу.

С друге стране, неки истраживачи предлажу да је сексуална репродукција, посебно рекомбинација, одабрана као механизам за поправку ДНК. Међутим, преовладавање секса упркос његовим трошковима још увијек није познато..

Индек

  • 1 Опште карактеристике
  • 2 Гаметос
  • 3 Сексуална репродукција код животиња
    • 3.1 Структуре повезане са репродукцијом
    • 3.2 Порифера
    • 3.3 Цнидарианс
    • 3.4 Ацеломорпхс и флатвормс
    • 3.5 Мекушци и анелиди
    • 3.6 Артхроподс
    • 3.7 Ецхинодермс
    • 3.8 Цордадос
  • 4 Партеногенеза код животиња
  • 5 Сексуална репродукција у биљкама
    • 5.1 Цвет
    • 5.2 Опрашивање
    • 5.3 Ђубрење, семе и воће
  • 6 Сексуална репродукција код бактерија
    • 6.1 Коњугација
    • 6.2 Трансформација
    • 6.3 Трансдукција
  • 7 Еволуцијска перспектива
    • 7.1 Трошкови секса
    • 7.2 Предности секса
    • 7.3 Сексуална селекција
  • 8 Референце

Опште карактеристике

Секс је комплексан феномен који се веома разликује од еукариотских таксона. Уопштено, можемо га схватити као процес који укључује три корака: фузију два хаплоидна језгра, феномен рекомбинације који производи нове генотипове и поделу диплоидних ћелија у облику хаплоидних језгара..

Са ове тачке гледишта, спол у еукариотима зависи од животног циклуса, у коме се диплоидне ћелије морају поделити мејозом. Овај процес меиотичке поделе задужен је за дистрибуцију генетског материјала будућих гамета.

Мејоза има за циљ да раздвоји хомологне хромозоме на такав начин да свака гамета поседује половину соматских хромозома. Поред смањења генетског оптерећења, код мејозе се јавља и размена материјала између не-сестринских хроматида, што даје потпуно нове комбинације.

Гаметос

Гамете су полне ћелије организама које настају мејозом и садрже пола генетског оптерећења, тј..

Гамет се разликује у биљкама и животињама, и разврставају се у три основне категорије у зависности од њихове величине и релативне покретљивости у: изогамији, анизогамији и оогамији.

Изогамија је начин сексуалне репродукције где се гамете које се спајају да би се створила нова индивидуа, идентичне по величини, покретљивости и структури. Изогамија је заступљена углавном у биљкама.

Насупрот томе, анизогамија се састоји од спајања две гамете које се разликују по величини и структури. Посебан тип анизогамије је оогамија, где су мушке гамете релативно мале величине и бројне. Женске су много упадљивије и производе се у мањем броју.

Сексуална репродукција код животиња

У животињском царству сексуална репродукција је феномен који је широко распрострањен међу члановима групе.

Скоро сви бескичмењаци и краљежњаци имају сполове у одвојеним организмима - то јест, можемо разликовати мушку и женску особу у врсти. Овај услов се назива диоица, термин који потиче од грчких коријена "двије куће".

Насупрот томе, постоје неке мање бројне врсте чији су полови присутни у истој особи названој монои: "кућа". Ове животиње су такође познате као хермафродити.

Разлика између полова није дата морфолошким карактеристикама величине или обојености, већ врстом гамета које сваки спол производи.

Женке производе овуле, које карактерише њихова велика величина и непокретност. Сперме, с друге стране, производе мужјаци у већој количини, много су мањи и имају посебне структуре за кретање и оплодњу јајне ћелије..

Затим ћемо описати типичне полне органе животиња, а затим ћемо детаљно описати процес репродукције у свакој групи животиња.

Структуре повезане са репродукцијом

Специјализоване ћелије за сексуалну репродукцију - овуле и спермије - производе се у специфичним ткивима званим гонаде.

Код мушкараца, тестиси су одговорни за производњу сперме, док се женске гамете формирају у јајницима.

Гонаде се сматрају примарним полним органима. Додатни сексуални органи су присутни у великој групи метазоана који су одговорни за примање и пренос овула и спермија. Код женки налазимо вагину, тубу материце или јајоводе и материцу, док код мужјака постоји пенис.

Порифера

Порифера се обично назива спужвама и може се репродуковати и сексуално и асексуално. Код већине врста, производња мушких и женских гамета јавља се код једног појединца.

Цхоаноцитес су посебан тип ћелија ове лозе, који се могу трансформисати у сперму. У другим групама гамете могу бити изведене из археита.

Многе врсте су вивипарне, што указује да је прошли феномен оплодње зигот задржан од стране матичног организма све док се не појави ослобађање ларве. У овим врстама сперматозоида се ослобађа у воду и узима се другом спужвом.

Цнидарианс

Жарници су морски организми који укључују медузе и сродне. Ове животиње имају две морфологије: прва је полип и карактерише је сесилни начин живота, док је други облик медуза која се може кретати и плутати..

Генерално, полипи се репродукују асексуално процесима пупања или фисије. Медуза је диоица и репродукује се сексуално. Животни циклус у овој групи је веома променљив.

Ацеломорпхс и флатвормс

Флатвормс, као што су планари, познати су првенствено због њихове способности да се регенеришу и произведу више клонова од једног појединца преко асексуалних.

Већина ових животиња вермиформа је једнодомна. Ипак, они траже партнера за обављање унакрсне оплодње.

Мушки репродуктивни систем укључује неколико тестиса и структуру сличну папили сличној пенисима сложених краљежњака.

Мекушци и анелиди

Већина мекушаца су диокси и њихова репродукција даје личинку која се може слободно пливати под називом троцфера (врло слична личинки присутна у анелидима) и варира у зависности од врсте мекушаца..

Слично томе, анелиди имају одвојене полове, ау неким су и гонаде које се појављују привремено.

Артхроподс

Чланконошци су изузетно разнолика група животиња, коју карактерише егзоскелет састављен од хитина и артикулисаних додатака. Ова линија укључује мириаподос, куелицерадос, ракове и хексаподе.

Генерално су сполови одвојени, органи који су специјализовани за репродукцију појављују се у паровима. Већина врста има унутрашњу оплодњу. Они могу бити јајолики, ововивипуларни или вивипарни.

Ецхинодермс

Бодљикаши укључују морске звијезде, морске краставце, морске јежеве и савезнике. Иако постоје неке хермафродитске врсте, већина их карактеризира раздвајање полова. Гонаде су велике структуре, канали су једноставни и не постоје сложени копулацијски органи.

Оплодња се одвија споља и развија се билатерална ларва која се може слободно кретати у воденом тијелу. Неке врсте имају директан развој.

Цордадос

Већина полова је одвојена. У овој групи налазимо сложеније органе за репродукцију. Сваки пол има гонаде са каналима који производе од њих усмјеравају у канализацију или на посебан отвор који се налази у близини ануса. У зависности од групе, ђубрење може бити спољашње или унутрашње.

Партеногенеза код животиња

Партеногенеза је феномен који је широко заступљен у животињском царству, углавном у бескраљежњацима и код неких краљежњака, што омогућава стварање нове особе с једним родитељем. Иако је то облик асексуалног размножавања, одређени типови партеногенезе сматрају се врстама сексуалне репродукције.

У меиотичком партеногенези, јајолик се формира мејозом и може или не мора бити оплођен спермом од мушког пола.

У неким случајевима овуле морају бити активиране од стране мушког гамета. У овом случају не долази до фузије оба језгра, јер се генетски материјал из сперме одбацује.

Међутим, код неких врста јајне ћелије се спонтано могу развити без потребе за активацијом.

Сексуална репродукција у биљкама

Као и код животиња, биљке могу доживјети сексуалну репродукцију. Састоји се од сједињавања двају хаплоидних гамета које ће довести до новог појединца са јединственим генетским карактеристикама.

Биљка може посједовати мушке и женске органе код појединаца или се може раздвојити. У краставцу иу млеку полови су одвојени, док су у ружама и петуниама сполови заједно.

Цвет

Органи одговорни за процесе сексуалне репродукције су цвијеће. Ове специјализоване структуре имају регионе који не учествују директно у репродукцији: чашицу и королу, и сексуално активне структуре: андроцео и гинекол..

Андроцео је мушки репродуктивни орган састављен од стаменца, који је подељен на нит и антер. Овај последњи регион је одговоран за производњу зрнаца полена.

Гинеециум је женски цвјетни орган и састоји се од јединица названих царпелс. Структура је слична издуженој "капи" и подијељена је на стигму, стил и коначно на јајник.

Опрашивање

Процес сексуалне репродукције у биљкама јавља се углавном кроз опрашивање, које укључује транспорт поленских зрнаца од антера до стигме..

Опрашивање се може јавити у истом цвету (поленска зрна иду у женски орган исте биљке) или се могу прећи, где поленска зрна оплођују различиту особу.

У већини биљака неопходна је интервенција животиње за вршење опрашивања. То могу бити бескраљежњаци, као што су пчеле или други инсекти или краљежњаци као што су птице и шишмиши. Биљка нуди као награду опрашивачу нектар и они су одговорни за расипање полена.

Цветне структуре које директно не учествују у репродукцији су цоролла и чашица. Ово су модификовани листови, у многим случајевима упечатљивих и живих боја, које су одговорне за привлачење визуелно или хемијски на потенцијални опрашивач..

Исто тако, неке биљке не захтијевају опрашиваче животиња и користе вјетар или воду за дисперзију полена.

Оплодња, семе и воће

Процес започиње доласком зрнаца полена до стигме цвијета. Овако путују док не пронађу јајник.

Дупла оплодња је типична за цвјетнице и јединствена међу свим организмима. Феномен се јавља на следећи начин: нуклеус сперме је везан за јаје, а друго језгро сперме спојено је са диплоидним ембрионом спорофита.

Резултат овог необичног оплођеног догађаја је триоплоидни ендосперм који ће деловати као хранљиво ткиво за развој организма. Када се успешно догоди сазревање овула, оне се трансформишу у семена. Плод се, с друге стране, формира од зрелих јајника.

Плод се може класификовати као једноставан ако долази из зрелог јајника и додаје се ако се развије из неколико јајника, као што је јагода, на пример.

Сексуална репродукција код бактерија

Бактерије су познате првенствено због њихове способности да се размножавају асексуално.

У овој прокариотској линији појединац је способан да се подели на два процеса који се називају бинарна фисија. Међутим, постоје бројни механизми код бактерија које подсећају на сексуалну репродукцију јер постоји размена генетског материјала.

До средине 1940-их се сматрало да се бактерије репродукују искључиво асексуалним путем. Међутим, истраживачи Јосхуа Ледерберг и Едвард Татум негирали су то увјерење кроз генијални експеримент користећи бактерију као модел Е. цоли са различитим захтевима за храну.

Експеримент се састојао од соја А који расте у минималној средини са метионином и биотином, и сојем Б који је растао само у околини са треонином, леуцином и тиамином. Другим речима, сваки сој је имао мутацију која га је спречила да синтетизује ова једињења, тако да су морали бити синтетизовани у медијуму културе..

Када су се колоније контактирале неколико сати, појединци су стекли способност да синтетишу хранљиве материје које раније нису могли. Тако су Ледерберг и Татум показали да постоји процес размене ДНК сличан сексуалној репродукцији и назвали су је коњугацијом.

Коњугација

Процес коњугације се одвија кроз структуру сличну мосту, названу сексуални пили, који физички повезује две бактерије и омогућава размену ДНК.

Пошто бактерије немају сексуални диморфизам, не можемо говорити о мужјацима и женкама. Међутим, само један тип може произвести пили, и они имају посебне фрагменте ДНК који се називају фактор Ф, за "плодност". Фактор Ф има гене за производњу пили.

ДНК која учествује у размени није део једног бактеријског хромозома. Уместо тога, то је изоловани кружни део који се зове плазмид, који има сопствени систем репликације.

Трансформација

Поред коњугације, постоје и други процеси у којима бактерије могу добити додатну ДНК и карактеризирају их једноставност од коњугације. Једна од њих је трансформација, која се састоји од узимања голих ДНК из спољашњег окружења. Овај егзогени фрагмент ДНА може се интегрисати у бактеријски хромозом.

Механизам трансформације улази у концепт сексуалне репродукције. Иако су бактерије узеле слободну ДНК, овај генетски материјал је морао да дође из другог организма - на пример бактерије која је умрла и ослободила своју ДНК у окружењу..

Трансдуцтион

Трећи и последњи механизам познат у бактеријама за добијање спољне ДНК је трансдукција. То подразумева учешће вируса који зарази бактерије: бактериофаге.

У трансдукцији вирус узима део бактеријске ДНК и када се деси да инфицира различиту бактерију, он може да му пренесе овај фрагмент. Неки аутори користе термин "сексуални догађаји" да означе ова три механизма.

Еволуцијска перспектива

Свеприсутност сексуалне репродукције у организмима је истакнута чињеница. Стога је једно од највећих питања у еволуцијској биологији зашто се секс шири на толико линија ако је то енергетски скупа активност - ау неким случајевима чак и опасна..

Сумња се да су селективне силе које су настале сексуалном репродукцијом у еукариотима исте да одржавају парасексуалне процесе описане за бактерије.

Трошкови секса

У светлу еволуције, термин "успех" се односи на способност појединца да пренесе своје гене на следећу генерацију. Парадоксално, секс је процес који не испуњава у потпуности ову дефиницију, јер низ трошкова повезаних с репродукцијом.

Сексуална репродукција подразумева проналажење партнера, ау већини случајева овај задатак није тривијалан. Морате уложити огромну количину времена и енергије у овај рад који ће одредити успјех потомства - у смислу проналажења "идеалног партнера".

Животиње приказују низ ритуала како би удварали своје потенцијалне партнере иу неким случајевима морају се борити да излажу свој живот како би се слагали.

Чак и на ћелијском нивоу, секс је скуп, јер подела мејозом траје много дуже него митоза. Дакле, зашто се већина еукариота репродукује сексуално?

Постоје две основне теорије. Један се односи на фузију ћелија као механизам за хоризонтални пренос "себичног" генетског елемента, док друга теорија предлаже рекомбинацију као механизам поправке ДНК. Затим ћемо описати предности и недостатке сваке теорије:

Предности секса

Да бисмо одговорили на ово питање, морамо се фокусирати на могуће користи од сексуалне репродукције код првих еукариота.

Фузија гамета у облику зиготе доводи до комбинације два различита генома који су у стању да компензују могуће дефектне гене једног генома са нормалном копијом другог.

Код људи, на пример, наслеђујемо копију сваког родитеља. Ако наслиједимо неисправан ген од наше мајке, нормалан ген нашег оца може компензирати (у таквом случају патологија или болест се појављује само као хомозиготна рецесивна).

Друга теорија - не толико интуитивна као прва - предлаже да мејоза делује као механизам поправке у ДНК. Оштећење генетског материјала је проблем са којим се морају суочити сви организми. Међутим, постоје организми који се репродукују само асексуално и њихова ДНК није посебно оштећена.

Друга хипотеза каже да је секс могао еволуирати као паразитска адаптација међу себичним генетским елементима, како би се дистрибуирала према другим генетским линијама. Сличан механизам је доказан у Е. цоли.

Иако постоје могућа објашњења, еволуција секса је предмет тешке дебате међу еволуцијским биолозима.

Сексуална селекција

Сексуална селекција је концепт који је увео Цхарлес Дарвин и који се примењује само на популације са сексуалном репродукцијом. Користи се да објасни присуство понашања, структура и других атрибута чије постојање не може да се схвати природном селекцијом.

На пример, перје тако живописно и до одређене мере "преувеличано" од паукова не доноси директну корист појединцу, јер га чини видљивијим могућим предаторима. Поред тога, присутан је само код мушкараца.

Референце

  1. Цолеграве, Н. (2012). Еволуцијски успех секса: Сциенце & Социети Сериес он Сек анд Сциенце. ЕМБО Извештаји, 13(9), 774-778.
  2. Цров, Ј.Ф. (1994). Предности сексуалне репродукције. Развојна генетика, 15(3), 205-213.
  3. Фрееман, С., & Херрон, Ј.Ц. (2002). Еволуцијска анализа. Прентице Халл.
  4. Гооденоугх, У., & Хеитман, Ј. (2014). Порекло еукариотске сексуалне репродукције. Цолд Спринг Харбоур Перспецтивес ин Биологи, 6(3), а016154.
  5. Хицкман, Ц.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, В.Ц., & Гаррисон, Ц. (2001). Интегрисани принципи зоологије. Њујорк: МцГрав-Хилл.
  6. Леонард, Ј., & Цордоба-Агуилар, А. (ур.). (2010). Еволуција примарних сексуалних карактера код животиња. Окфорд Университи Пресс.
  7. Савада, Х., Иноуе, Н., & Ивано, М. (2014). Сексуална репродукција код животиња и биљака. Спрингер-Верлаг ГмбХ.