LYTINIS DAUGINIMASIS: SAVYBĖS, TIPAI, AUGALAI, GYVŪNAI - BIOLOGIJA - 2025

Lytinis dauginimasis yra asmenų iš dviejų tėvų skirtingų lyčių daugyba: vyrai ir moterys - išskyrus atvejus, kai kalbama seksualinę reprodukcijai bakterijų ar pirmuonių, kur yra ne sekso skirtumo. Tai plačiai paplitęs procesas eukariotiniuose organizmuose.

Kiekvienas asmuo, dalyvaujantis lytiniame dauginime, gamina tam tikrų rūšių lytines lytines ląsteles: spermą ir kiaušinius. Tai sukelia specializuotas ląstelių dalijimasis, vadinamas mejoze. Šis įvykis yra esminis skirtumas tarp aseksualaus ir seksualinio dauginimosi.

Šaltinis: Manojiritty, iš „Wikimedia Commons“

Procesas prasideda dviejų lytinių ląstelių, kurios sukelia zigotą, sujungimu. Vėliau zigota sukuria naują individą, pasižymintį abiejų jo tėvų bruožais ir turintį tam tikras išskirtines savybes.

Dėl proceso visur paplitimo galime daryti išvadą, kad lytinis dauginimasis apima daugybę pranašumų, palyginti su aseksualiu dauginimu. Tačiau labiau pastebimi galimi lytinio dauginimosi trūkumai: laikas ir energija, investuojama į porų paiešką, varžybos dėl moterų, nepatenkintų lytinių ląstelių gamybos išlaidos, be kita ko.

Atrodo, kad išlaidos yra labai didelės, todėl jos turi turėti didelių pranašumų, kad padėtų jas kompensuoti. Seksualinio dauginimosi nauda buvo diskusijų ir diskusijų objektas tarp evoliucijos biologų.

Viena hipotezė rodo, kad lytinis dauginimasis yra naudingas, nes iš jo gaunamos veislės, kurios aplinkos pokyčių metu gali būti naudingos rūšiai. Tiesą sakant, genetinio kintamumo gamyba yra vienas iš privalumų, priskiriamų seksui.

Kita vertus, kai kurie tyrinėtojai siūlo, kad lytinis dauginimasis, būtent rekombinacija, buvo pasirinktas kaip DNR atstatymo mechanizmas. Tačiau sekso paplitimas, nepaisant jo išlaidų, vis dar nežinomas.

Bendrosios savybės

Seksas yra sudėtingas reiškinys, labai skirtingas tarp eukariotų taksonų. Apskritai, mes galime tai suprasti kaip procesą, apimantį tris etapus: dviejų haploidų branduolių suliejimą, rekombinacijos, kuriančios naujus genotipus, fenomeną ir diploidinių ląstelių dalijimąsi, kad susidarytų haploidiniai branduoliai.

Šiuo požiūriu seksas eukariotuose priklauso nuo gyvenimo ciklo, kuriame diploidinės ląstelės turi dalintis mejozės būdu. Šis mejozinis dalijimosi procesas yra atsakingas už būsimų lytinių ląstelių genetinės medžiagos platinimą.

Mejozės tikslas - atskirti homologines chromosomas taip, kad kiekvienoje gametoje būtų pusė somatinių chromosomų. Mejozės metu ne tik sumažinamas genetinis krūvis, bet ir tarp seserų chromatidžių keičiasi medžiaga, gaunant visiškai naujus derinius.

Gametes

Gametos yra organizmų lytinės ląstelės, kurias sukuria mejozė ir turinčios pusę genetinio krūvio, ty jos yra haploidinės.

Gametos skiriasi tiek augalais, tiek gyvūnais ir yra suskirstytos į tris pagrindines kategorijas, atsižvelgiant į jų dydį ir santykinį judumą: izogamija, anisogamija ir oogamija.

Izogamija yra lytinio dauginimosi forma, kai lytinės ląstelės, kurios susilieja, kad gimtų naujas individas, yra vienodo dydžio, mobilumo ir struktūros. Izogamija daugiausia atstovaujama augaluose.

Anisogamiją, priešingai, sudaro dviejų lytinių ląstelių, kurios skiriasi dydžiu ir struktūra, sąjunga. Vienas iš ypatingų anisogamijos tipų yra oogamija, kai lytinių lytinių organų vyrai yra palyginti maži ir gausūs. Moteriškos yra daug pastebimesnės ir pagamintos mažiau.

Lytinis dauginimasis gyvūnais

Gyvūnų karalystėje seksualinis dauginimasis yra plačiai paplitęs reiškinys tarp grupės narių.

Beveik visi bestuburiai ir stuburiniai gyvūnai turi lytį atskiruose organizmuose - tai yra, rūšį galime atskirti vyrui ir moteriai. Ši būklė vadinama dvidešimčia, terminas, kilęs iš graikų šaknų „du namai“

Priešingai, yra keletas mažiau rūšių, kurių lytys yra tame pačiame individe, vadinamame vienaląsčiu: „namas“. Šie gyvūnai taip pat žinomi kaip hermafroditai.

Skirtumą tarp lyties lemia ne morfologinės dydžio ar spalvos ypatybės, o lytinių ląstelių, kurias gamina kiekviena lytis, rūšis.

Patelės sukuria kiaušialąstes, pasižyminčias dideliu dydžiu ir nejudrumu. Kita vertus, spermą užaugina vyrai daugiau, jie yra daug mažesni ir turi specialias struktūras kiaušialąstei judinti ir apvaisinti.

Toliau aprašysime tipinius gyvūnų lytinius organus, o tada išsamiai aprašysime reprodukcijos procesą kiekvienoje gyvūnų grupėje.

Su reprodukcija susijusios struktūros

Specializuotos lytinio dauginimosi ląstelės - kiaušiniai ir sperma - gaminamos specifiniuose audiniuose, vadinamuose lytinėmis liaukomis.

Vyrams sėklidės yra atsakingos už spermos gamybą, o moteriškos lyties organai susidaro kiaušidėse.

Lytinės liaukos laikomos pirminiais lytiniais organais. Papildomi lytiniai organai yra svarbioje metazoanų grupėje, atsakingoje už kiaušinių ir spermos gavimą bei perdavimą. Moterims yra makštis, gimdos vamzdeliai arba kiaušintakiai ir gimda, o vyrams - varpa.

Porinis

Porifėjai paprastai žinomi kaip kempinės ir gali daugintis tiek lytiškai, tiek aseksualiai. Daugumos rūšių lytinių ir lytinių lytinių organų vaisius išsiskiria iš vieno asmens.

Choanocitai yra tam tikros rūšies šios ląstelės ląstelės, kurios gali virsti spermatozoidais. Kitose grupėse gametos gali būti gaunamos iš archeocitų.

Daugelis rūšių yra gyvybiškos, o tai rodo, kad po apvaisinimo fenomeną tėviškosios kilmės organizmas išlaiko zigotą iki lervos išsiskyrimo. Šių rūšių sperma išleidžiama į vandenį ir paimama kita kempine.

Cnidarai

Cnidarai yra jūriniai organizmai, apimantys medūzas ir panašiai. Šie gyvūnai turi dvi morfologijas: pirmasis yra polipas ir jam būdingas sėslus gyvenimo būdas, o antrasis - medūzos, gebančios judėti ir plūduriuoti.

Polipai dažniausiai dauginasi aseksualiai, atsirandant pumpurų ar dalijimosi procesams. Medūza yra dvidešimtmetis ir dauginasi lytiškai. Šios grupės gyvenimo ciklas yra labai įvairus.

Acelomorfai ir plokšti kirminai

Plokšti kirminai, tokie kaip planarijai, visų pirma yra žinomi dėl savo sugebėjimo regeneruoti ir gaminti daug klonų aseksualiai iš vieno individo.

Dauguma šių vermiforminių gyvūnų yra vienanariai. Tačiau jie ieško partnerio, kuris atliktų kryžminimą.

Vyrų reprodukcinę sistemą sudaro kelios sėklidės ir į papilomą panaši struktūra, panaši į sudėtingų stuburinių varpos.

Moliuskai ir annelidai

Daugelis moliuskų yra dvidešimtmečiai ir dėl jų dauginimosi atsiranda laisvai plaukianti lerva, vadinama trocófera (labai panaši į lelijų, esančių anelidose) ir skiriasi priklausomai nuo moliuskų rūšies.

Panašiai aneliidai turi atskiras lytis ir kai kuriose jų turi lytines liaukas, kurios laikinai atsiranda.

Nariuotakojai

Nariuotakojai yra nepaprastai įvairi gyvūnų grupė, kuriai būdingas egzoskeletas, sudarytas iš chitino ir sujungtų priedų. Šią liniją sudaro miriandriai, cheliciceratai, vėžiagyviai ir šešiakojai.

Lytys paprastai yra atskirtos, organai, kurie specializuojasi reprodukcijai, atsiranda poromis. Dauguma rūšių yra vidinio apvaisinimo. Jie gali būti kiaušialąsčiai, kiaušialąsčiai ir kiaušialąstės.

Dygiaodžiai

Dygliaragiams priskiriama jūrinė jūra, jūriniai agurkai, jūrų ežiai ir kt. Nors yra keletas hermafroditų rūšių, daugumai jų būdinga atskira lytis. Lytinės liaukos yra stambios struktūros, ortakiai yra paprasti, o sudėtingų kopuliacinių organų nėra.

Tręšimas vyksta išorėje ir išsivysto dvišalė lerva, galinti laisvai judėti vandens telkinyje. Kai kurios rūšys turi tiesioginį vystymąsi.

Chordatai

Didžioji dalis lyties yra atskiros. Šioje grupėje mes randame sudėtingesnius organus reprodukcijai. Kiekviena lytis turi lytines liaukas su ortakiais, nukreipiančiais jų produktus į kloaką arba į specialią angą, esančią šalia išangės. Priklausomai nuo grupės, tręšimas gali būti išorinis arba vidinis.

Gyvūnų partenogenezė

Partenogenezė yra reiškinys, plačiai atstovaujamas gyvūnų karalystėje, daugiausia bestuburių ir kai kurių stuburinių gyvūnų, ir tai leidžia generuoti naują individą su vienu iš tėvų. Nors tai yra neseksualios reprodukcijos forma, tam tikri partenogenezės tipai laikomi lytinio dauginimosi tipais.

Vykstant meiotinei partenogenezei, kiaušialąstė susidaro mejozės būdu ir gali būti apvaisinta vyriškos lyties spermatozoidais.

Kai kuriais atvejais kiaušinius turi suaktyvinti lytinių lytinių organų lytinė ląstelė. Šiuo atveju abu branduoliai nesusiliečia, nes genetinė medžiaga iš spermos yra išmesta.

Tačiau kai kurių rūšių kiaušialąstė gali išsivystyti savaime, nereikalaujant aktyvacijos proceso.

Lytinis dauginimasis augaluose

Panašiai kaip su gyvūnais, augalai gali būti seksualiai dauginami. Jį sudaro dviejų haploidinių lytinių ląstelių sąjunga, dėl kurios atsiras naujas individas, turintis unikalias genetines savybes.

Augalas gali turėti vyro ir moters organus atskirai arba jie gali būti atskirti. Agurkuose ir pieneliuose lytys yra atskirtos, o rožėse ir petunijose lytys yra kartu.

Gėlė

Už lytinio dauginimosi procesus atsakingas organas yra gėlės. Šios specializuotos struktūros turi regionus, kurie tiesiogiai nedalyvauja dauginimosi procese: taureles ir raguolius bei lytiškai aktyvias struktūras: androecium ir gynoecium.

Androecium yra vyriškas reprodukcinis organas, sudarytas iš stameno, kuris savo ruožtu yra padalintas į giją ir skruzdėlyną. Paskutinis regionas yra atsakingas už žiedadulkių grūdų gamybą.

Gynoecium yra moteriškas gėlių organas ir yra sudarytas iš vienetų, vadinamų kilimais. Struktūra yra panaši į pailgą "lašą" ir yra padalinta į stigmą, stilių ir galiausiai kiaušidę.

Apdulkinimas

Augalų seksualinio dauginimosi procesas daugiausia vyksta apdulkinimo metu, kurį sudaro žiedadulkių grūdų transportavimas iš skruzdėlių į stigmą.

Apdulkinimas gali įvykti toje pačioje gėlėje (žiedadulkių grūdai patenka į to paties augalo moteriškus organus) arba ją galima sukryžminti, kai žiedadulkių grūdai tręšia kitą individą.

Daugelyje augalų gyvūnui įsikišti būtina, kad būtų galima atlikti apdulkinimą. Tai gali būti bestuburiai, tokie kaip bitės ar kiti vabzdžiai, arba stuburiniai, tokie kaip paukščiai ir šikšnosparniai. Augalas siūlo atlygį apdulkintojui nektarą ir jie yra atsakingi už žiedadulkių pasiskirstymą.

Gėlių struktūros, kurios tiesiogiai nedalyvauja reprodukcijoje, yra vainikėlis ir taurelė. Tai yra modifikuoti lapai, daugeliu atvejų ryškiomis ir ryškiomis spalvomis, kurie vizualiai ar chemiškai pritraukia potencialų apdulkintoją.

Panašiai kai kuriems augalams nereikia gyvūnų apdulkintojų, o žiedadulkėms paskleisti naudoja vėją ar vandenį.

Tręšimas, sėklos ir vaisiai

Procesas prasideda žiedadulkių grūdelių patekimu į gėlės stigmą. Jie keliauja pagal stilių, kol randa kiaušidę.

Dvigubas tręšimas būdingas žydintiems augalams ir yra unikalus tarp visų organizmų. Reiškinys įvyksta taip: spermos branduolys susijungia su kiaušialąste, o kitas spermos branduolys susilieja su sporofito diploidiniu embrionu.

Šio neįprasto apvaisinimo rezultatas yra trioloidinis endospermas, kuris veiks kaip maistinis audinys organizmo vystymuisi. Sėkmingai subrandinus kiaušialąstes, jos virsta sėklomis. Kita vertus, vaisius formuojasi subrendusios kiaušidės.

Vaisius galima klasifikuoti kaip paprastus, jei jie yra su subrendusiomis kiaušidėmis, ir pridėti, jei jie vystosi iš kelių kiaušidžių, pavyzdžiui, braškių.

Lytinis dauginimasis bakterijomis

Bakterijos pirmiausia žinomos dėl savo sugebėjimo daugintis aseksualiai.

Šioje prokariotinėje linijoje asmuo sugeba padalyti į dvi dalis, vadinamą dvejetainiu dalijimusi. Tačiau bakterijose yra daugybė mechanizmų, primenančių lytinį dauginimąsi, nes keičiamasi genetine medžiaga.

Iki 1940-ųjų vidurio buvo manoma, kad bakterijos dauginasi tik aseksualiai. Tačiau tyrėjai Joshua Lederbergas ir Edwardas Tatumas paneigė šį įsitikinimą atlikdami išradingą eksperimentą, kaip modelį naudodami E. coli bakterijas su skirtingais mitybos poreikiais.

Eksperimentą sudarė štamas A, augantis minimalioje terpėje su metioninu ir biotinu, ir štamas B, kuris augo tik treonino, leucino ir tiamino aplinkoje. Kitaip tariant, kiekvienas štamas turėjo mutaciją, kuri neleido sintetinti šių junginių, todėl jie turėjo būti sintetinami auginimo terpėje.

Kai kolonijos buvo kontaktuojamos kelias valandas, individai įgijo galimybę sintetinti maistines medžiagas, kurių anksčiau negalėjo. Taigi Lederbergas ir Tatumas įrodė, kad vyksta DNR mainų procesas, panašus į lytinį dauginimąsi, ir pavadino jį konjugacija.

Konjugacija

Konjugacijos procesas vyksta per tiltinę struktūrą, vadinamą lytiniu piliu, kuri fiziškai suriša dvi bakterijas ir leidžia joms keistis DNR.

Kadangi bakterijos neturi seksualinio dimorfizmo, mes negalime kalbėti apie vyrus ir moteris. Tačiau tik vienas tipas gali sukelti pilius, ir jie turi specialius DNR fragmentus, vadinamus faktoriu F, „vaisingumui“. F faktorius turi genų pili gamybai.

Dalijimasis DNR nėra vienos bakterijos chromosomos dalis. Vietoj to, tai yra izoliuota apvali dalis, vadinama plazmidė, turinti savo replikacijos sistemą.

Transformacija

Be konjugacijos, yra ir kitų procesų, kuriuose bakterijos gali gauti papildomos DNR ir kurie būdingi paprastesniais nei konjugacija. Vienas iš jų yra transformacija, kurią sudaro plika DNR paėmimas iš išorinės aplinkos. Šis egzogeninis DNR fragmentas gali būti integruotas į bakterijos chromosomą.

Transformacijos mechanizmas patenka į seksualinio dauginimosi sąvoką. Nors bakterijos paėmė laisvą DNR, ši genetinė medžiaga turėjo kilti iš kito organizmo - pavyzdžiui, bakterijos, kuri mirė ir išleido savo DNR į aplinką.

Transdukcija

Trečiasis ir paskutinis bakterijų žinomas mechanizmas svetimoms DNR gauti yra transdukcija. Tai reiškia viruso, užkrečiančio bakterijas, dalyvavimą: bakteriofagus.

Transdukcijos metu virusas paima dalį bakterijų DNR ir, užkrėstos bakterija, skirtumas gali perduoti šį fragmentą. Kai kurie autoriai nurodo terminą „paraksualūs įvykiai“, kad nurodytų šiuos tris mechanizmus.

Evoliucijos perspektyva

Nepaprastas faktas yra lytinio dauginimosi organizmuose paplitimas. Taigi vienas didžiausių evoliucijos biologijos klausimų yra tas, kodėl seksas yra paplitęs tiek daug giminių, jei tai energetiškai brangi veikla, o kai kuriais atvejais net pavojinga.

Įtariama, kad selektyviosios jėgos, kurios lėmė lytinį dauginimąsi eukariotuose, yra tos pačios, kurios palaiko parazeksualinius procesus, aprašytus bakterijoms.

Seksas kainuoja

Atsižvelgiant į evoliuciją, terminas „sėkmė“ reiškia individo sugebėjimą perduoti savo genus kitai kartai. Paradoksalu, bet seksas yra procesas, kuris nevisiškai atitinka šį apibrėžimą, nes nemažai išlaidų, susijusių su reprodukcija.

Lytinis dauginimasis apima susirasti kapitoną ir daugeliu atvejų ši užduotis nėra nereikšminga. Į šį siekį, kuris lems palikuonių sėkmę, reikia investuoti labai daug laiko ir energijos - surasti „geriausią meilužį“.

Gyvūnai demonstruoja daugybę ritualų, kad suviliotų savo potencialius draugus, ir tam tikrais atvejais jie turi kovoti, kad parodytų savo gyvenimą, kad būtų sukurta kopuliacija.

Net ląsteliniu lygiu seksas yra brangus, nes dalijimasis mejoze užtrunka daug ilgiau nei mitozė. Taigi kodėl dauguma eukariotų dauginasi lytiškai?

Yra dvi pagrindinės teorijos. Viena iš jų yra susijusi su ląstelių susiliejimu kaip su „savaiminio“ genetinio elemento horizontalaus perdavimo mechanizmu, o antroji teorija siūlo rekombinaciją kaip DNR atstatymo mechanizmą. Žemiau aprašysime kiekvienos teorijos privalumus ir trūkumus:

Sekso nauda

Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime sutelkti dėmesį į galimą lytinio dauginimosi naudą pirmuosiuose eukariotuose.

Sudaręs lytines ląsteles, kad susidarytų zigota, susidaro dviejų skirtingų genomų, galinčių kompensuoti galimus genų trūkumus viename genome, derinys su normalia kito kopija.

Pavyzdžiui, žmonėms paveldime po vieną egzempliorių iš kiekvieno iš tėvų. Jei paveldime sugedusį geną iš savo motinos, normalus genas iš tėvo gali tai kompensuoti (tokiu atveju, kai patologija ar liga pasireiškia tik kaip homozigotinis recesyvinis).

Antroji teorija - ne tokia intuityvi kaip pirmoji - siūlo meiozę veikti kaip atkuriamąjį mechanizmą DNR. Genetinės medžiagos pažeidimas yra problema, su kuria turi susidurti visi organizmai. Tačiau yra organizmų, kurie dauginasi tik aseksualiai, o jų DNR nėra ypač pažeista.

Kita hipotezė teigia, kad seksas galėjo išsivystyti kaip parazitinis prisitaikymas tarp savanaudiškų genetinių elementų, kad jis būtų paskirstytas kitoms genetinėms linijoms. Panašus mechanizmas buvo įrodytas ir E. coli.

Nors yra ir galimų paaiškinimų, sekso evoliucija yra aršių diskusijų tarp evoliucijos biologų tema.

Seksualinė atranka

Seksualinė atranka yra Charleso Darwino įvesta koncepcija, taikoma tik lytiškai dauginančioms populiacijoms. Jis naudojamas paaiškinti elgesį, struktūras ir kitus požymius, kurių egzistavimo neįmanoma suvokti natūralia atranka.

Pvz., Labai spalvingas ir šiek tiek „perdėtas“ povų apnašas nesuteikia tiesioginės naudos individui, nes daro jį labiau pastebimą potencialiems plėšrūnams. Be to, jo yra tik vyrams.

Nuorodos

1. Colegrave, N. (2012). Evoliucinė sekso sėkmė: Mokslo ir visuomenės serija apie seksą ir mokslą. EMBO ataskaitos, 13 (9), 774–778.
2. Crow, JF (1994). Lytinio dauginimosi pranašumai. Vystymosi genetika, 15 (3), 205–213.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evoliucijos analizė. Prentice salė.
4. Goodenough, U., ir Heitman, J. (2014). Eukariotinio lytinio dauginimosi ištakos. Šaltojo pavasario uosto biologinės perspektyvos, 6 (3), a016154.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integruoti zoologijos principai. Niujorkas: „McGraw-Hill“.
6. Leonardas, J., ir Córdoba-Aguilar, A. (Red.). (2010). Pirminių gyvūnų seksualinių charakterių raida. „Oxford University Press“.
7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Lytinis dauginimasis gyvūnais ir augalais. „Springer-Verlag GmbH“.