Szexuális reprodukciós jellemzők, fajok, növényekben, állatokban



az szexuális reprodukció a különböző nemű szülők egyének szaporodása: férfi és nő - kivéve, ha a szexuális reprodukciót baktériumokban vagy protozoákban említjük, ahol nincs különbség a nemek között. Ez egy széles körben elterjedt folyamat az eukarióta szervezetekben.

Minden olyan személy, aki részt vesz a szexuális szaporodásban, egyfajta speciális csíravonal sejteket termel: sperma és ovulus. Ezeket a fajta szakosodott sejtosztódások képezik, melynek neve meiózis. Ez az esemény a különbség az asszexuális és a szexuális reprodukció között.

A folyamat két gaméták egyesülésével kezdődik, amelyek egy zigótot hoznak létre. Ezt követően a zigóta új egyéniséget hoz létre, amelynek mindkét szülője jellemző, és bizonyos egyedi karakterekkel rendelkezik.

A folyamat mindenütt jelenléte miatt arra következtetünk, hogy a szexuális reprodukció az asexualhoz képest számos előnnyel jár. A szexuális szaporodás lehetséges hátrányai azonban nyilvánvalóbbak: idő és energia, amelyet a partnerek keresésére fordítottak, többek között a nem termesztett ivarsejtek termelési költségei..

A költségek nagyon magasnak tűnnek, ezért jelentős előnyökkel kell rendelkezniük, amelyek segítik a kompenzációt. A szexuális reprodukció előnyei az evolúciós biológusok között viták és vita tárgyát képezték.

Az egyik hipotézis azt sugallja, hogy a szexuális reprodukció hasznos, mivel olyan fajtákat állít elő, amelyek a környezeti változások idején nyereségesek lehetnek a faj számára. Valójában a genetikai variabilitás termelése az egyik előny a nemhez.

Másrészt egyes kutatók azt javasolják, hogy a szexuális reprodukciót, különösen a rekombinációt, a DNS-helyreállítás mechanizmusaként választották ki. Ugyanakkor a nemi költségek a költségek ellenére még mindig nem ismertek..

index

  • 1 Általános jellemzők
  • 2 Gametos
  • 3 Szexuális reprodukció állatokban
    • 3.1 A reprodukcióhoz kapcsolódó szerkezetek
    • 3.2 Porifera
    • 3.3 Cnidáriusok
    • 3.4 Acelomorfok és laposférgek
    • 3.5 puhatestűek és bimbók
    • 3.6 Arthropodok
    • 3.7 Echinoderms
    • 3.8 Cordados
  • 4 Partenogenezis állatokban
  • 5 Szexuális reprodukció a növényekben
    • 5.1 A virág
    • 5.2 Szennyezés
    • 5.3 Trágyázás, magvak és gyümölcsök
  • 6 Szexuális reprodukció a baktériumokban
    • 6.1 Konjugáció
    • 6.2 Átalakítás
    • 6.3 Transzdukció
  • 7 Evolúciós perspektíva
    • 7.1. Szexi költségek
    • 7.2 A szex előnyei
    • 7.3 Szexuális kiválasztás
  • 8 Hivatkozások

Általános jellemzők

A szex egy összetett jelenség, amely az eukarióta taxonok körében igen változatos. Általánosságban elmondható, hogy ez egy olyan folyamat, amely három lépést foglal magában: két haploid mag fúziója, a rekombináció jelensége, amely új genotípusokat hoz létre, és a diploid sejtek osztódása haploid magok kialakításához.

Ebből a szempontból a szex az eukariótákban egy életciklustól függ, amelyben a diploid sejteket meg kell osztani meiózissal. Ez a meiotikus részleg folyamatának feladata a jövőbeli ivarsejtek genetikai anyagának terjesztése.

A Meiosis célja a homológ kromoszómák elkülönítése, úgy, hogy minden gamete rendelkezik a szomatikus kromoszómák felével. A genetikai terhelés csökkentése mellett a meiózisban a nem testvér kromatidák közötti anyagcsere is előfordul, ami teljesen újszerű kombinációkat eredményez..

ivarsejt

A gaméták a meiózis által generált és a genetikai terhelés felét felölelő szervezetek nemi sejtjei, azaz haploidok..

A gameták és növények között változik, és méretük és relatív mobilitásuk szerint három alapvető kategóriába sorolhatók: izogamia, anisogamia és oogamy.

Az izogámia a szexuális reprodukció egyik módja, ahol az új egyedet kiváltó ivarsejtek mérete, mobilitása és szerkezete azonosak. Az Isogamy-t főként növényekben képviselik.

Ezzel ellentétben az anizogamia két nagyságú és nagyságú és különböző méretű ivarsejtből áll. Az anizogámia egy bizonyos fajtája az oogamy, ahol a hím gameták viszonylag kis méretűek és bőségesek. A nőiesek sokkal szembetűnőbbek és kisebb számban készülnek.

Szexuális reprodukció állatokban

Az állatvilágban a szexuális reprodukció a csoport tagjai körében széles körben elterjedt jelenség.

Szinte minden gerinctelenek és gerincesek különféle szervezetekben rendelkeznek nemekkel, vagyis a hím és a nőstény egyedeit megkülönböztethetjük egy fajban. Ezt a feltételt nevezik dioica-nak, amely a görög gyökerekből származik.

Ezzel szemben bizonyos kevésbé sok faj létezik, amelyek nemei ugyanabban az egyénben vannak, mint monók: "ház". Ezeket az állatokat hermafroditáknak is nevezik.

A nemek közötti megkülönböztetést nem a méret vagy a színezés morfológiai jellemzői adják meg, hanem az egyes nemek által termelt ivarsejtek típusától..

A nőstények az ovulusokat nagy méretükkel és mozdulatlanságukkal jellemzik. A spermiumokat viszont a férfiak nagyobb mennyiségben termelik, sokkal kisebbek, és speciális szerkezetekkel rendelkeznek, hogy mozogjanak, és képesek legyenek megtermékenyíteni a petesejtet.

Ezután leírjuk az állatok tipikus szexuális szerveit, majd részletesen ismertetjük az egyes állatcsoportok szaporodási folyamatát.

A reprodukcióhoz kapcsolódó szerkezetek

Speciális sejtek szexuális reprodukcióhoz - az ovulák és a spermiumok - specifikus szövetekben, gonádok formájában kerülnek előállításra.

Férfiaknál a herék felelősek a spermiumok termeléséért, míg a petefészkekben nőstények.

A gonadokat az elsődleges nemi szerveknek tekintik. A kiegészítő szexuális szervek jelen vannak egy nagy számú metazoánusban, amelyek felelősek az ovulák és a sperma fogadásáért és átadásáért. A nőstényekben megtaláljuk a hüvelyt, a méhcsövet vagy a petevezetőket és a méhét, míg a férfiaknál a pénisz.

poriferans

A Porifera-t általában szivacsnak nevezik, és szexuálisan és aszimmetrikusan is reprodukálhatók. A legtöbb fajnál a férfi és női gameták termelése egyetlen egyedben fordul elő.

A choanocyták egy adott fajta sejtek, amelyek spermába transzformálhatók. Más csoportokban gameták származhatnak az archeitákból.

Sok faj viviparous, ami azt jelzi, hogy a trágyázási jelenséget megelőzően a zigótát a szülő szervezet megtartja, amíg a lárva felszabadul. Ezekben a fajokban a sperma felszabadul a vízbe és egy másik szivaccsal történik.

Cnidarians

A cnidáriusok olyan tengeri élőlények, amelyek magukban foglalják a medúza és a kapcsolódó rovarokat. Ezeknek az állatoknak két morfológiája van: az első a polip, és az elhanyagolható életmód jellemzi, míg a második forma a medúza, amely képes mozgatni és úszni.

Általánosságban elmondható, hogy a polipok aszimmetrikusan szaporodnak a hasadási vagy hasadási folyamatokkal. A medúza dioica, és szexuálisan reprodukál. A csoport életciklusa nagyon változó.

Acelomorfok és laposférgek

A síkféregek, mint pl. A planáriumok, elsősorban azon képességük miatt ismertek, hogy az egyénből többszörös klónokat termelnek és termelnek asszexuálisan.

Ezeknek a vermiform állatoknak a többsége egyszemélyes. Mindazonáltal keresnek egy partneret, aki kereszt-trágyázást végez.

A hím reproduktív rendszere számos herékkel és papillaszerű szerkezettel rendelkezik, amely hasonló a komplex gerincesek péniszéhez.

Puhatestűek és bimbók

A puhatestűek többsége dioikus, reprodukciójuk pedig úszásra képes lárvát eredményez, amelyet trocófera-nak neveznek (nagyon hasonlít az annelidben lévő lárvához), és a puhatestű fajától függően változik..

Hasonlóképpen, az annelideknek külön neme van, és néhányukban átmeneti gonádok vannak.

ízeltlábúak

Az ízeltlábúak rendkívül változatos állati csoportok, amelyekre kitin és csuklós függelékekből álló exoskeleton áll. Ez a vonal magában foglalja a miriápodos, quelicerados, rákfélék és hexapodok.

Általában a nemeket elválasztják, a reprodukcióra szakosodott szervek párban jelennek meg. A legtöbb faj belső trágyázással rendelkezik. Ezek lehetnek ovulárisak, ovoviviparous vagy viviparous.

tüskésbőrűek

Echinodermek közé tartozik a tengeri csillag, a tengeri uborka, a tengeri sünök és a szövetségesek. Bár van néhány hermafrodita faj, a legtöbbet külön nemek jellemzik. A gonadok nagy szerkezetek, a csatornák egyszerűek és nincsenek bonyolult kopulációs szervek.

A trágyázás kívülről történik, és kétoldalú lárva alakul ki, amely szabadon mozoghat a vízben. Néhány faj közvetlen fejlődést mutat.

gerinchúrosakról

A nemek többsége elkülönül. Ebben a csoportban bonyolultabb szerveket találunk a szaporodáshoz. Mindegyik nemnek van gonádja, amely csatornákkal irányítja a termékeket egy csatornába vagy egy speciális nyílásba, amely a végbélnyílás közelében található. A csoporttól függően a műtrágyázás külső vagy belső lehet.

Partenogenezis állatokban

A partenogenezis egy olyan jelenség, amelyet az állatvilágban széles körben képviselnek, főleg gerinctelenek és egyes gerincesek esetében, ami lehetővé teszi egy új szülő generálását egyetlen szülővel. Bár az asszexuális reprodukció egyik formája, a partenogenezis bizonyos fajtái a szexuális reprodukciónak tekintendők.

A meiotikus partenogenezisben egy ovulus képződik meiózisból, és egy férfi sperma által megtermékenyített vagy nem fertőzött..

Bizonyos esetekben az ovulákat a hím gamete aktiválja. Ebben az esetben a két mag nem fúziója, mivel a spermából származó genetikai anyagot eldobják.

Egyes fajok esetében azonban az ovuláció spontán fejlődhet anélkül, hogy az aktiválási folyamatra lenne szükség.

Szexuális reprodukció a növényekben

Az állatokhoz hasonlóan a növények szexuális reprodukciót is tapasztalhatnak. Két haploid gamétákból áll, amelyek egy új, egyedülálló genetikai tulajdonságokkal rendelkező egyedet hoznak létre.

A növény a hím és a női szerveket egyetlen egyedben tarthatja, vagy elkülöníthető. Az uborkában és a tejesben a nemek elkülönülnek, míg a rózsákban és a petúnia nemek együtt vannak.

A virág

A szexuális reprodukció folyamatáért felelős szerv virágok. Ezek a speciális struktúrák olyan régiókat tartalmaznak, amelyek nem közvetlenül részt vesznek a szaporodásban: a calyx és a corolla, valamint a szexuálisan aktív struktúrák: az androceo és a gynoecium.

Az androceo a hímivarú reproduktív szerv, amely egy porzóból áll, amely viszont egy filamentumra és egy idegen anyagra oszlik. Ez az utolsó régió felelős a pollenszemek előállításáért.

A gynoecium a női virágszerv, és a carpels nevű egységekből áll. A szerkezet hasonló a hosszúkás "csepp" -hez, és stigma, stílus és végül a petefészek.

beporzás

A növényekben a szexuális szaporodás folyamata főként beporzás útján történik, ami magában foglalja a pollenszemcsék szállítását az antherektől a megbélyegzésig..

A virágzás ugyanabban a virágban fordulhat elő (a pollenszemek ugyanazon növény női szervébe kerülnek), vagy keresztezhetők, ahol a pollenszemcsék egy másik egyedet megtermékenyítenek.

A legtöbb növénynél szükség van egy állat beavatkozására a beporzáshoz. Ezek lehetnek gerinctelenek, például méhek vagy más rovarok vagy gerincesek, mint például madarak és denevérek. A növény a beporzóhoz jutalmazza a nektárt, és ezek felelősek a pollen szétszóródásáért.

A közvetlenül a reprodukcióban nem részt vevő virágszerkezetek a corolla és a calyx. Ezek módosított levelek, sok esetben feltűnő és élénk színekkel, amelyek felelősek a potenciális beporzóhoz való vizuális vagy kémiai vonzásáért..

Hasonlóképpen, egyes növények nem igényelnek állati beporzókat, és szél- vagy vizet használnak a pollen eloszlásához.

Trágyázás, magvak és gyümölcs

A folyamat a virágpor beáramlásával kezdődik. Ezek az utazások olyanok, mint a petefészek megtalálásáig.

A kettős trágyázás jellemző a virágos növényekre, és egyedülálló minden szervezetben. A jelenség az alábbiak szerint alakul: egy spermium magja egy tojáshoz van kötve, és a sperofia diploid embriójához egy másik, a sperma magja kapcsolódik..

Ennek a szokatlan fecundációs eseménynek az eredménye egy trioploid endospermium, amely tápláló szövetként fog működni a szervezet fejlődéséhez. Miután a petesejtek sikeres érlelése megtörténik, magvakké alakulnak. A gyümölcsöt viszont az érett petefészek alkotja.

A gyümölcs könnyen besorolható, ha érett petefészekből származik, és hozzáadható, ha több petefészekrõl alakul ki, mint például az eper..

Szexuális reprodukció a baktériumokban

A baktériumok elsődlegesen az aszimmetrikus reprodukálásra képesek.

Ebben a prokarióta vonalban az egyén képes bináris hasadással kettővel osztani. A genetikai anyagok cseréje óta azonban számos olyan mechanizmus létezik a baktériumokban, amelyek szexuális reprodukcióra emlékeztetnek.

Az 1940-es évek közepéig úgy gondolták, hogy a baktériumok kizárólag az asszexuális úton szaporodnak. Azonban a kutatók Joshua Lederberg és Edward Tatum megtagadták ezt a hitet egy zseniális kísérletben, amely a baktériumot mint modellt használja. E. coli különböző élelmiszer-követelményeknek.

A kísérlet egy A-törzsből állt, amely egy minimális táptalajban nőtt, metioninnal és biotinnal, és egy B törzs, amely csak a treonin, leucin és tiamin környezetében nőtt. Más szavakkal, minden törzsnek olyan mutációja volt, amely megakadályozta ezeknek a vegyületeknek a szintetizálását, ezért a táptalajban szintetizálni kellett..

Amikor a telepek néhány órán keresztül érintkeztek egymással, az egyének megszerzik a korábban nem tudott tápanyagok szintézisének képességét. Így Lederberg és Tatum kimutatták, hogy létezik a szexuális reprodukcióhoz hasonló DNS-csere, és konjugációnak nevezték.

konjugáció

A konjugáció folyamata a hídhoz hasonló szerkezettel történik, amelyet szexuális pili-nak neveznek, amely fizikailag összekapcsolja a két baktériumot, és lehetővé teszi a DNS cseréjét..

Mivel a baktériumok nem rendelkeznek szexuális dimorfizmussal, nem beszélhetünk férfiakról és nőkről. Azonban csak egy típus képes előállítani a pili-t, és speciális "DNS-fragmenseit" nevezik F faktornak, a "termékenység". Az F faktornak a génjei vannak a pili előállításához.

A cserében részt vevő DNS nem része az egyetlen bakteriális kromoszómának. Ehelyett egy izolált kör alakú rész, amelyet plazmidnak nevezünk, és amelynek saját replikációs rendszere van.

transzformáció

A konjugáció mellett vannak más eljárások is, ahol a baktériumok extra DNS-t kaphatnak, és az egyszerűbb, mint a konjugáció. Ezek közül az egyik a transzformáció, amely magában foglalja a meztelen DNS-t a külső környezetből. Ez az exogén DNS-fragmens integrálható a bakteriális kromoszómába.

Az átalakulás mechanizmusa a szexuális reprodukció fogalmába kerül. Bár a baktériumok szabad DNS-t vettek fel, ezt a genetikai anyagot egy másik szervezetből kellett előállítani - például egy olyan baktérium, amely meghalt, és a DNS-t kibocsátotta a környezetbe.

transzdukció

A harmadik és az utolsó mechanizmus, amely a baktériumokban ismert, hogy külső DNS-t kapjon, a transzdukció. Ez magában foglalja a baktériumokat fertőző vírus részvételét: bakteriofágok.

A transzdukció során a vírus egy bakteriális DNS egy részét veszi fel, és amikor megtörténik a különbség bakteriális fertőzése, ezt a fragmentumot átadhatja neki. Néhány szerző a „szexuális események” kifejezést használja a három mechanizmusra való hivatkozásra.

Evolúciós perspektíva

A szexuális szaporodás mindenütt jelenléte a szervezetekben kiemelkedő tény. Ezért az evolúciós biológia egyik legnagyobb kérdése az, hogy miért terjed a szex a sok fajban, ha ez egy energia-költséges tevékenység - és bizonyos esetekben még veszélyes is.

Feltételezhető, hogy az eukariótákban a szexuális reprodukciót előidéző ​​szelektív erők ugyanazok, mint a baktériumokhoz leírt parasexuális folyamatok..

Szex költségek

Az evolúció fényében a "siker" kifejezés arra utal, hogy az egyén képes átadni génjeit a következő generációnak. Paradox módon a nem egy olyan folyamat, amely nem felel meg teljes mértékben e definíciónak, mivel a reprodukcióval kapcsolatos költségek egy sora.

A szexuális reprodukció partnert keres, és a legtöbb esetben ez a feladat nem triviális. Nagy mennyiségű időt és energiát kell fektetnie ebbe a munkába, amely meghatározza az utódok sikerét - az "ideális partner" megtalálásában.

Az állatok egy sor rituálékot mutatnak a potenciális partnereik elbűvölésére, és bizonyos esetekben küzdeniük kell a saját életük kitárolásával,.

Még a sejtek szintjén is drága a szex, mivel a meiózis megosztása sokkal hosszabb időt vesz igénybe, mint a mitózis. Szóval, miért szaporodnak szexuálisan a legtöbb eukarióták?

Két alapvető elmélet létezik. Az egyik a sejtfúzióhoz kapcsolódik, mint egy "önző" genetikai elem horizontális átvitelének mechanizmusához, míg a második elmélet rekombinációt javasol a DNS javításának mechanizmusaként. Ezután leírjuk az egyes elméletek előnyeit és hátrányait:

A szex előnyei

A kérdés megválaszolására az első eukariótákban a szexuális reprodukció lehetséges előnyeit kell összpontosítanunk.

A gaméták fúziója egy zigóta létrehozásához két különböző genom kombinációjához vezet, amelyek képesek kompenzálni az egyik genom lehetséges hibás génjeit a másik normál példányával..

Emberben például öröklünk egy szülő másolatát. Ha anyánktól egy hibás gént örökölünk, atyánk normál génje kompenzálható (abban az esetben, ha a patológia vagy betegség csak homozigóta recesszívként jelenik meg).

A második elmélet - amely nem annyira intuitív, mint az első - azt javasolja, hogy a meiosis a DNS javítási mechanizmusaként működjön. A genetikai anyag sérülése olyan probléma, amelyet minden szervezetnek szembe kell néznie. Vannak azonban olyan organizmusok, amelyek csak aszimmetrikusan szaporodnak, és DNS-jük nem különösebben sérült.

Egy másik hipotézis azt állítja, hogy a nemek az önző genetikai elemek között parazita adaptáció alakultak ki, annak érdekében, hogy más genetikai vonalakra oszlanak. Hasonló mechanizmust bizonyítottak E. coli.

Bár lehetséges magyarázatok állnak rendelkezésre, a nemi evolúció az evolúciós biológusok körében nehéz vita tárgyát képezi.

A szexuális kiválasztás

A szexuális szelekció a Charles Darwin által bevezetett koncepció, amely csak a szexuális reprodukciójú populációkra vonatkozik. Ez a viselkedés, struktúrák és más tulajdonságok jelenlétének magyarázatára szolgál, amelyek létezését nem lehet természetes szelekcióval megfogalmazni.

Például a páva színes és bizonyos mértékű "túlzott" tollazata nem nyújt közvetlen előnyöket az egyén számára, mivel ez láthatóbbá teszi a lehetséges ragadozók számára. Ezenkívül csak férfiaknál van jelen.

referenciák

  1. Colegrave, N. (2012). A nemek fejlődésének evolúciós sikere: Science & Society Series a szex és tudomány területén. EMBO jelentések, 13(9), 774-778.
  2. Crow, J. F. (1994). A szexuális reprodukció előnyei. Fejlődési genetika, 15(3), 205-213.
  3. Freeman, S., és Herron, J. C. (2002). Evolúciós elemzés. Prentice Hall.
  4. Goodenough, U. & Heitman, J. (2014). Eukarióta szexuális reprodukció eredete. Cold Spring Harbor perspektívái a biológiában, 6(3), a016154.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W.C. és Garrison, C. (2001). A zoológia integrált elvei. New York: McGraw-Hill.
  6. Leonard, J. és Córdoba-Aguilar, A. (szerk.). (2010). Az elsődleges szexuális karakterek fejlődése az állatokban. Oxford University Press.
  7. Sawada, H., Inoue, N. és Iwano, M. (2014). Szexuális reprodukció állatokban és növényekben. Springer-Verlag GmbH.