Seksuālās reprodukcijas īpašības, veidi, augos, dzīvniekiem



The seksuālo reprodukciju ir divu dažādu vecāku vecāku - vīriešu un sieviešu - vairošanās, izņemot gadījumus, kad mēs atsaucamies uz seksuālo reprodukciju baktērijās vai vienšūņiem, kur nav dzimumu atšķirības. Tas ir plaši izplatīts process eukariotu organismos.

Katrs indivīds, kas piedalās seksuālajā reproduktīvā procesā, ražo dažāda veida cilmes šūnu šūnas: spermas un ovulas. To pamatā ir specializētas šūnu dalīšanas veids, ko sauc par meiozi. Šis notikums ir būtiska atšķirība starp seksuālu un seksuālu reprodukciju.

Process sākas ar divu gametu savienību, kas rada zigotu. Pēc tam zigots rada jaunu indivīdu ar abu vecāku īpašībām un ar atsevišķām unikālām rakstzīmēm.

Tā kā process ir visuresošs, mēs secinām, ka seksuālā reprodukcija paredz virkni priekšrocību attiecībā uz bezdzimumu. Tomēr seksuālās reprodukcijas iespējamie trūkumi ir acīmredzamāki: laiks un enerģija, kas ieguldīta partneru meklēšanā, konkurence sievietēm, gametu ražošanas izmaksas, kas nav apaugļotas..

Izmaksas šķiet ļoti augstas, tāpēc tām ir būtiskas priekšrocības, kas palīdz kompensēt. Seksuālās reprodukcijas ieguvumi ir bijuši pretrunīgi un debatēs starp evolucionārajiem biologiem.

Viena hipotēze liecina, ka seksuālā reprodukcija ir izdevīga, jo tā ražo šķirnes, kas vides pārmaiņu laikā varētu būt rentablas sugai. Faktiski ģenētiskās variabilitātes radīšana ir viena no priekšrocībām, ko piešķir dzimumam.

No otras puses, daži pētnieki ierosina, ka seksuālā reprodukcija, īpaši rekombinācija, ir izvēlēta par DNS remonta mehānismu. Tomēr dzimuma izplatība, neraugoties uz izmaksām, joprojām nav zināma..

Indekss

  • 1 Vispārīgi raksturlielumi
  • 2 Gametos
  • 3 Seksuāla reprodukcija dzīvniekiem
    • 3.1. Ar reprodukciju saistītas struktūras
    • 3.2 Porifera
    • 3.3 Cnidārieši
    • 3.4. Acelomorfi un plakanvētki
    • 3.5 Mīkstmieši un anelīdi
    • 3.6 Arthropods
    • 3.7 Echinoderms
    • 3.8. Kordadosa
  • 4 Partenogenesis dzīvniekiem
  • 5 Seksuāla reprodukcija augos
    • 5.1 Zieds
    • 5.2
    • 5.3. Mēslošana, sēklas un augļi
  • 6 Seksuāla reprodukcija baktērijās
    • 6.1 Konjugācija
    • 6.2. Transformācija
    • 6.3 Transdukcija
  • 7 Evolūcijas perspektīva
    • 7.1. Dzimumu izmaksas
    • 7.2. Seksa priekšrocības
    • 7.3 Seksuālā izvēle
  • 8 Atsauces

Vispārīgās īpašības

Sekss ir sarežģīta parādība, kas ļoti atšķiras starp eukariotiskajiem taksoniem. Kopumā mēs to varam saprast kā procesu, kas ietver trīs soļus: divu haploīdu kodolu saplūšanu, rekombinācijas fenomenu, kas rada jaunus genotipus un diploīdu šūnu dalīšanu, veidojot haploīdu kodolu..

No šī viedokļa dzimums eukariotos ir atkarīgs no dzīves cikla, kurā diploīdās šūnas ir jāsadala ar meozi. Šis meiotiskā sadalījuma process ir atbildīgs par nākamo gametu ģenētiskā materiāla izplatīšanu.

Meiosis mērķis ir atdalīt homologās hromosomas tā, lai katram gamētam būtu puse somatisko hromosomu. Līdztekus ģenētiskās slodzes samazināšanai arī meiozē notiek materiālu apmaiņa starp māsas hromatīdiem, radot pilnīgi jaunas kombinācijas..

Gametos

Gametes ir organismu dzimuma šūnas, ko rada meoze un kuras satur pusi no ģenētiskās slodzes, ti, tās ir haploīdas.

Gametes ir atšķirīgas gan augos, gan dzīvniekos, un tās iedala trīs pamatkategorijās atkarībā no to lieluma un relatīvās mobilitātes: isogāmijā, anisogāmijā un oogamijā.

Isogāmija ir seksuālās reprodukcijas veids, kur gametas, kas apvienojas, lai radītu jaunu indivīdu, ir vienāda lieluma, mobilitātes un struktūras ziņā. Isogamija ir pārstāvēta galvenokārt augos.

Turpretī anisogāmija sastāv no divu gametu savienojuma, kas atšķiras pēc lieluma un struktūras. Konkrēts anisogāmijas veids ir oogamija, kur vīriešu dzimuma dzimtas ir salīdzinoši nelielas un daudzas. Sievišķie ir daudz pamanāmāki un tiek ražoti mazākos skaitļos.

Seksuāla reprodukcija dzīvniekiem

Dzīvnieku valstībā seksuālā reprodukcija ir parādība, kas plaši izplatīta grupas dalībnieku vidū.

Gandrīz visiem bezmugurkaulniekiem un mugurkaulniekiem ir dzimums atsevišķos organismos - tas ir, mēs varam atšķirt vīriešu un sieviešu dzimuma indivīdu sugā. Šo nosacījumu sauc par dioica - terminu, kas izriet no grieķu saknēm "divas mājas".

Turpretī ir dažas mazāk daudzas sugas, kuru dzimums atrodas vienā un tajā pašā indivīdā, ko sauc par mono: "māja". Šie dzīvnieki ir pazīstami arī kā hermafrodīti.

Atšķirību starp dzimumiem nesniedz lieluma vai krāsas morfoloģiskās īpašības, bet gan pēc dzimuma gameta sugām.

Sievietēm ir ovulas, ko raksturo to lielais izmērs un kustīgums. Spermas, no otras puses, vīrieši ražo lielākos daudzumos, ir daudz mazākas un tām ir īpašas struktūras, lai pārvietotos un spētu apaugļot olu..

Tālāk mēs aprakstīsim tipiskos dzīvnieku dzimumorgānus un tad mēs detalizēti aprakstīsim dzīvnieku vairošanās procesu katrā dzīvnieku grupā.

Ar reprodukciju saistītas struktūras

Specializētas seksuālās reprodukcijas šūnas - ovulas un spermas - tiek ražotas īpašos audos, ko sauc par gonādiem.

Vīriešiem sēklinieki ir atbildīgi par spermas ražošanu, savukārt olšūnās tiek veidotas sieviešu dzimuma gametas.

Dzimumdziedzerus uzskata par primāriem dzimumorgāniem. Papildu dzimumorgāni atrodas lielā metazoņu grupā, kas ir atbildīgas par olšūnu un spermas saņemšanu un pārnešanu. Sievietēm mēs atrodam maksts, dzemdes caurules vai olvadu un dzemdi, bet vīriešiem ir dzimumloceklis.

Porifera

Porifera ir pazīstams kā sūklis un var vairoties gan seksuāli, gan asexually. Lielākajā daļā sugu vīriešu un sieviešu dzimuma gametu ražošana notiek vienā indivīdā.

Klanocīti ir konkrēta šīs līnijas šūnu veids, ko var pārveidot par spermu. Citās grupās gametes var iegūt no arheītiem.

Daudzas sugas ir vivipāras, kas norāda, ka agrāk nekā mēslošanas fenomens vecākais organisms saglabā zigotu, līdz rodas kāpuru atbrīvošanās. Šajās sugās spermas izdalās ūdenī, un tās aizņem cits sūklis.

Cnidārieši

Cnidārieši ir jūras organismi, kas ietver medūzu un ar to saistītos. Šiem dzīvniekiem ir divas morfoloģijas: pirmais ir polips un tam raksturīgs sēžīgs dzīvesveids, bet otrā forma ir medūzas, kas spēj pārvietoties un peldēt.

Parasti polipi reproduktīvā vai atdalīšanās procesā atveido aseksuāli. Medūzas ir dioica un reproducē seksuāli. Dzīves cikls šajā grupā ir ļoti mainīgs.

Acelomorfi un plakanvētki

Plakanvāki, piemēram, planārieši, ir pazīstami galvenokārt par to spēju atjaunot un ražot vairākus klonus no viena indivīda, izmantojot aseksuālus.

Lielākā daļa šo vermiālo dzīvnieku ir vienmāju. Tomēr viņi meklē partneri, kas veic savstarpēju apaugļošanu.

Vīriešu reproduktīvā sistēma ietver vairākus sēkliniekus un papillveida struktūru, kas ir līdzīga sarežģītu mugurkaulnieku dzimumlocekļiem.

Mīkstmieši un annelīdi

Lielākā daļa gliemju ir dioķi, un to vairošanās izraisa brīvi peldamu, ko var brīvi saukt par trocófera (ļoti līdzīgs kāpuram, kas atrodas anelīdos), un atšķiras atkarībā no gliemju sugas..

Līdzīgi, annelīdiem ir atsevišķs dzimums, un dažos ir īslaicīgas dzemdes.

Artropi

Artropopi ir ārkārtīgi daudzveidīga dzīvnieku grupa, ko raksturo eksitkelets, kas sastāv no hitīna un artikulētiem papildinājumiem. Šajā ciltsrakstā ietilpst miriápodos, quelicerados, vēžveidīgie un heksapodi.

Parasti dzimumi ir atdalīti, orgāni, kas specializējušies reprodukcijai, ir pa pāriem. Vairumam sugu ir iekšēja mēslošana. Tie var būt ovāri, ovivivāri vai viviparous.

Echinoderms

Echinoderms ietver jūras zvaigzni, jūras gurķus, jūras zirņus un sabiedrotos. Lai gan ir dažas hermafrodītu sugas, lielāko daļu raksturo atsevišķas dzimums. Dzimumdziedājumi ir lielas struktūras, kanāli ir vienkārši un nav sarežģītu kopulējošo orgānu.

Mēslošana notiek ārēji un attīstās divpusēji kāpuri, kas var brīvi pārvietoties ūdens organismā. Dažām sugām ir tieša attīstība.

Cordados

Lielākā daļa dzimumu ir atdalīti. Šajā grupā mēs atrodam sarežģītākus reprodukcijas orgānus. Katram dzimumam ir gonādi ar kanāliem, kas tos novirza uz kanalizāciju vai uz īpašu atveri, kas atrodas netālu no tūpļa. Atkarībā no grupas mēslojums var būt ārējs vai iekšējs.

Partenogenēze dzīvniekiem

Partenogenēze ir parādība, kas plaši pārstāvēta dzīvnieku valstībā, galvenokārt bezmugurkaulniekiem un dažiem mugurkaulniekiem, kas ļauj radīt jaunu indivīdu ar vienu vecāku. Kaut arī tas ir veids, kā reproduktīvā dezeksualitāte ir dažāda, dažu veidu partenogenēzi uzskata par seksuālās reprodukcijas veidiem.

Meiotiskā partenogenēzē olšūnu veido meioze, un to var vai nevar apaugļot ar spermu no vīrieša.

Dažos gadījumos olšūnas jāaktivizē vīriešu dzimuma dzīvniekiem. Šajā gadījumā nav abu kodolu saplūšanas, jo ģenētiskais materiāls no spermas tiek izmests.

Tomēr dažās sugās olšūnu spontāni var attīstīties bez aktivācijas procesa.

Seksuāla reprodukcija augos

Līdzīgi kā dzīvniekiem, augi var piedzīvot seksuālu vairošanos. Tas sastāv no divu haploīdu gametu savienojuma, kas radīs jaunu indivīdu ar unikālām ģenētiskām īpašībām.

Augs var turēt vīriešu un sieviešu orgānus atsevišķos indivīdos vai arī tos var atdalīt. Gurķī un pienainajā dzimumā tiek atdalīti dzimumi, bet rozēs un petūnijas ir dzimums kopā.

Zieds

Par seksuālās reprodukcijas procesiem atbildīgi ir ziedi. Šīm specializētajām struktūrām ir reģioni, kas tieši nepiedalās reproduktīvajā darbībā: kaļķi un korolla, kā arī seksuāli aktīvās struktūras: androceo un gynoecium.

Androceo ir vīriešu reproduktīvais orgāns, kas sastāv no putekšņiem, kas savukārt ir sadalīts kvēldiega un anther. Šis pēdējais reģions ir atbildīgs par putekšņu graudu ražošanu.

Ginekologs ir sieviešu ziedu ērģeles un sastāv no vienībām, ko sauc par carpels. Struktūra ir līdzīga iegarenai "pilienam" un ir sadalīta stigmatizācijā, stilā un beidzot ar olnīcu.

Piesārņojums

Seksuālās reprodukcijas process augos notiek galvenokārt ar apputeksnēšanu, kas ietver putekšņu graudu transportēšanu no stumbra uz stigmu..

Piesārņojums var notikt vienā un tajā pašā ziedā (putekšņu graudi nonāk tā paša auga sieviešu orgānā) vai var tikt šķērsoti, ja ziedputekšņu graudi apaugļo citu indivīdu.

Lielākajā daļā augu ir nepieciešams dzīvnieka iejaukšanās, lai veiktu apputeksnēšanu. Tie var būt bezmugurkaulnieki, piemēram, bites vai citi kukaiņi vai mugurkaulnieki, piemēram, putni un sikspārņi. Iekārta kā atlīdzību ziedētājam piedāvā nektāru un tie ir atbildīgi par ziedputekšņu izkliedēšanu.

Ziedu struktūras, kas tieši nepiedalās reproduktīvā darbībā, ir corolla un kausiņi. Tie ir modificētas lapas, daudzos gadījumos ir pārsteidzošas un dinamiskas krāsas, kas ir atbildīgas par vizuālu vai ķīmisku piesaisti potenciālajam apputeksnētājam..

Tāpat dažiem augiem nav nepieciešami dzīvnieku apputeksnētāji un putekšņu izplatīšanai jāizmanto vējš vai ūdens.

Mēslošana, sēklas un augļi

Process sākas ar ziedputekšņu graudu ierašanos zieda stigmatizācijā. Tie ceļo līdz tam, kamēr viņi atradīs olnīcu.

Dubultā mēslošana ir raksturīga ziedošiem augiem un unikāla visu organismu vidū. Šī parādība notiek šādi: spermas kodols ir piestiprināts pie olas un vēl viens spermas kodols ir savienots ar sporofīta diploīdo embriju..

Šī neparastā fecundācijas rezultāts ir trioploīds endosperms, kas darbosies kā barības audi organisma attīstībai. Kad ovulācijas ir veiksmīgi nogatavojušās, tās pārvēršas sēklās. No otras puses, augļus veido nobriedušas olnīcas.

Augļus var klasificēt kā vienkāršus, ja tie nāk no nobriedušām olnīcām un ir pievienoti, ja tie attīstās no vairākām olnīcām, piemēram, zemenēm..

Seksuāla reprodukcija baktērijās

Baktērijas galvenokārt pazīstamas ar to spēju atveidot aseksuāli.

Šajā prokariotiskajā līnijā indivīds spēj sadalīt divos procesos, ko sauc par bināro šķelšanos. Tomēr ir vairāki mehānismi baktērijās, kas atgādina seksuālo reprodukciju, jo notiek ģenētiskā materiāla apmaiņa.

Līdz 1940.gadu vidum tika uzskatīts, ka baktērijas, kas atveidotas tikai ar nezināmu maršrutu. Tomēr pētnieki Joshua Lederberg un Edward Tatum noliedza šo pārliecību, izmantojot ģeniālu eksperimentu, izmantojot baktēriju kā modeli E. coli ar dažādām pārtikas prasībām.

Eksperiments sastāvēja no celms A, kas auga minimālā vidē ar metionīnu un biotīnu, un B celmu, kas pieauga tikai vidē ar treonīnu, leicīnu un tiamīnu. Citiem vārdiem sakot, katram celmam bija mutācija, kas neļāva to sintezēt šos savienojumus, tāpēc tie bija jāsagatavo barotnē..

Kad kolonijas dažu stundu laikā sazinājās viena ar otru, indivīdi ieguva spēju sintētēt barības vielas, kuras viņi iepriekš nevarēja. Tādējādi Lederberg un Tatum parādīja, ka pastāv DNS apmaiņas process, kas līdzinās seksuālajai reprodukcijai, un to sauca par konjugāciju.

Konjugācija

Konjugācijas process notiek, izmantojot struktūru, kas ir līdzīga tiltam, ko sauc par seksuālo pili, kas fiziski sasaista divas baktērijas un ļauj jums apmainīties ar DNS.

Tā kā baktērijām nav seksuāla dimorfisma, mēs nevaram runāt par vīriešiem un sievietēm. Tomēr tikai viens veids var ražot pili, un tiem ir īpaši DNS fragmenti, ko sauc par faktoru F, "auglībai". F faktoram ir gēni pili ražošanai.

DNS, kas piedalās apmaiņā, nav daļa no vienas bakteriālās hromosomas. Tā vietā tā ir izolēta apļveida daļa, ko sauc par plazmīdu, kam ir sava replikācijas sistēma.

Transformācija

Papildus konjugācijai ir arī citi procesi, kuros baktērijas var iegūt papildus DNS un kam raksturīga vienkāršāka nekā konjugācija. Viens no tiem ir transformācija, kas sastāv no neapbruņotas DNS ņemšanas no ārējās vides. Šo eksogēnu DNS fragmentu var integrēt baktēriju hromosomā.

Pārveidošanas mehānisms iestājas par seksuālās reprodukcijas jēdzienu. Lai gan baktērijas aizņēma brīvu DNS, šim ģenētiskajam materiālam bija jānāk no cita organisma - piemēram, baktērijas, kas nomira un atbrīvoja savu DNS vidē..

Transdukcija

Trešais un pēdējais baktērijās zināms mehānisms ārējās DNS iegūšanai ir transdukcija. Tas ietver vīrusa, kas inficē baktērijas, līdzdalību: bakteriofāgi.

Transdukcijā vīruss aizņem daļu no baktēriju DNS, un, ja tas notiek, inficējot atšķirīgu baktēriju, tas var nonākt pie šī fragmenta. Daži autori izmanto terminu "seksuālie notikumi", lai atsauktos uz šiem trim mehānismiem.

Evolūcijas perspektīva

Seksuālās reprodukcijas izplatība organismos ir ievērojams fakts. Tāpēc viens no lielākajiem jautājumiem evolucionārajā bioloģijā ir iemesls, kāpēc sekss ir izplatījies tik daudzās līnijās, ja tā ir enerģiju dārga darbība - un dažos gadījumos pat bīstama.

Ir aizdomas, ka selektīvie spēki, kas radījuši seksuālo reprodukciju eukariotos, ir tādi paši, kas saglabā parasexual procesus, kas aprakstīti baktērijām..

Dzimumu izmaksas

Ņemot vērā evolūciju, termins "panākumi" attiecas uz indivīda spēju nodot savus gēnus nākamajai paaudzei. Paradoksāli, ka sekss ir process, kas pilnībā neatbilst šai definīcijai, jo virkne ar reprodukciju saistītu izmaksu.

Seksuālā reprodukcija ietver partnera meklēšanu, un vairumā gadījumu šis uzdevums nav triviāls. Šajā darbā jums ir jāiegulda liels laiks un enerģija, kas noteiks pēcnācēju panākumus - atrast "ideālu partneri".

Dzīvnieki uzrāda virkni rituālu, lai uzvarētu savus potenciālos partnerus, un dažos gadījumos viņiem ir jācīnās, atklājot savu dzīvi, lai kopulētu.

Pat šūnu līmenī sekss ir dārgs, jo dalīšanās ar meiozi aizņem daudz ilgāk nekā mitoze. Tātad, kāpēc vairums eukariotu reproducē seksuāli?

Ir divas fundamentālas teorijas. Viens no tiem ir saistīts ar šūnu saplūšanu kā mehānismu "egoistiska" ģenētiskā elementa horizontālai pārraidei, bet otrā teorija ierosina rekombināciju kā DNS remonta mehānismu. Tālāk mēs aprakstīsim katras teorijas priekšrocības un mīnusus:

Seksa priekšrocības

Lai atbildētu uz šo jautājumu, mums jākoncentrējas uz iespējamiem ieguvumiem no seksuālās reprodukcijas pirmajos eukariotos.

Spēļu dzimumu saplūšana, veidojot zigotu, noved pie divu dažādu genomu kombinācijas, kas spēj kompensēt iespējamos viena genoma bojātos gēnus ar citu parasto kopiju..

Cilvēkiem, piemēram, mēs mantosim katra vecāka kopiju. Ja mēs mantosim bojātu gēnu no mūsu mātes, mūsu tēva normālais gēns var kompensēt (tādā gadījumā patoloģija vai slimība parādās tikai kā homozigota recesīvs).

Otrā teorija - ne tik intuitīva kā pirmā - ierosina, ka meoze darbojas kā DNS remonta mehānisms. Ģenētiskā materiāla bojājumi ir problēma, ar ko saskaras visi organismi. Tomēr ir organismi, kas pavairo tikai aseksuāli, un to DNS nav īpaši bojāta.

Vēl viena hipotēze norāda, ka sekss varētu būt attīstījies par parazītu adaptāciju starp savtīgajiem ģenētiskajiem elementiem, lai tos varētu izplatīt citās ģenētiskajās līnijās. Līdzīgs mehānisms ir pierādīts 2006. \ T E. coli.

Lai gan ir iespējami skaidrojumi, dzimuma evolūcija ir diskriminējoša diskusija starp evolucionārajiem biologiem.

Seksuālā izvēle

Seksuālā atlase ir koncepcija, ko ieviesa Čārlzs Darvins, kas attiecas tikai uz seksuālās reprodukcijas iedzīvotājiem. To izmanto, lai izskaidrotu uzvedības, struktūru un citu atribūtu klātbūtni, kuru esamību nevar uzskatīt par dabisku izvēli.

Piemēram, krāsains un zināmā mērā „pārspīlēts” pāvesta spalvas nesniedz tiešu labumu indivīdam, jo ​​tas padara to redzamāku iespējamajiem plēsējiem. Turklāt tas ir tikai vīriešiem.

Atsauces

  1. Colegrave, N. (2012). Dzimuma evolūcijas panākumi: Zinātne un sabiedrība Sekss un zinātne. EMBO ziņojumi, 13(9), 774-778.
  2. Crow, J. F. (1994). Seksuālās reprodukcijas priekšrocības. Attīstības ģenētika, 15(3), 205-213.
  3. Freemans, S., un Herrons, J.C. (2002). Evolūcijas analīze. Prentices zāle.
  4. Goodenough, U. & Heitman, J. (2014). Eukariotiskās seksuālās reproducēšanas izcelsme. Aukstā pavasara ostas perspektīvas bioloģijā, 6(3), a016154.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larsons, A., Obers, W.C. & Garrison, C. (2001). Integrēti zooloģijas principi. Ņujorka: McGraw-Hill.
  6. Leonards, J., un Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Primāro dzimumzīmju evolūcija dzīvniekiem. Oxford University Press.
  7. Sawada, H., Inoue, N., un Iwano, M. (2014). Seksuāla reprodukcija dzīvniekiem un augiem. Springer-Verlag GmbH.