ASEKSUĀLĀ REPRODUKCIJA: RAKSTURLIELUMI UN VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

Bezdzimuma pavairošana tiek definēta kā reizinājumu indivīds var izraisīt sēklas bez apaugļošanās. Tāpēc meitas organismi sastāv no mātes kloniem.

Tiek uzskatīts, ka bērni, kurus audzina aseksuāli reproduktīvi notikumi, ir viņu vecāku identiskas kopijas. Tomēr jāatceras, ka ģenētiskā materiāla kopija tiek pakļauta izmaiņām, ko sauc par "mutācijām".

Avots: pixabay.com

Aseksuāla reprodukcija ir pārsvarā vienšūnu organismos, piemēram, baktērijās un protistos. Vairumā gadījumu viena cilmes šūna rada divas meitas šūnas gadījumā, ko sauc par bināru dalīšanos.

Lai arī dzīvniekus parasti saista ar seksuālo vairošanos un augus ar aseksuālu pavairošanu, tās ir nepareizas attiecības, un abās ciltskopās mēs atrodam divus reprodukcijas pamatmodeļus.

Ir dažādi mehānismi, ar kuru palīdzību organisms var vairoties aseksuāli. Dzīvniekiem galvenie veidi ir sadrumstalotība, jaunveidošanās un partenoģenēze.

Augiem aseksuālu reprodukciju raksturo ļoti daudzveidīga, jo šiem organismiem piemīt liela plastika. Viņi var vairoties, izmantojot spraudeņus, sakneņus, spraudeņus un pat pa porcijām lapām un saknēm.

Aseksuālai reprodukcijai ir vairākas priekšrocības. Tas ir ātrs un efektīvs, ļaujot samērā īsā laikā kolonizēt vidi. Turklāt jums nav jātērē laiks un enerģija cīņai par seksuāliem partneriem vai sarežģītām un sarežģītām laipnības dejām.

Tomēr tā galvenais trūkums ir ģenētiskās mainības trūkums, kas ir obligāts nosacījums, lai darbotos mehānismi, kas atbild par bioloģisko evolūciju.

Sugas mainīguma trūkums var izraisīt tās izzušanu, ja tām jāsaskaras ar nelabvēlīgiem apstākļiem, vai tie būtu kaitēkļi vai ekstrēms klimats. Tāpēc aseksuālu reprodukciju saprot kā alternatīvu adaptāciju, reaģējot uz apstākļiem, kas prasa vienveidīgu populāciju veidošanos.

Vispārīgais raksturojums

Seksuālā reprodukcija notiek, ja indivīds no somatiskām struktūrām ražo jaunus organismus. Pēcnācēji ir ģenētiski identiski vecākam visos genoma aspektos, izņemot reģionus, kuros ir notikušas somatiskas mutācijas.

Lai apzīmētu jaunu indivīdu ražošanu, sākot ar somatiskajiem audiem vai šūnām, tiek izmantoti dažādi termini. Literatūrā seksuālā reprodukcija ir sinonīms klonai reprodukcijai.

Dzīvniekiem parasti lieto terminu agammētiskā reprodukcija, savukārt augos parasti lieto izteicienu veģetatīvā reprodukcija.

Liels skaits organismu reproduktīvās dzīves laikā reproducējas visā dzīvē. Atkarībā no grupas un apkārtējās vides apstākļiem organisms var vairoties tikai aseksuāli vai pārmaiņus to ar seksuālas reprodukcijas gadījumiem.

Aseksuāla reprodukcija dzīvniekiem (veidi)

Dzīvniekiem pēcnācēji var nākt no viena vecāka, izmantojot mitotiskas dalīšanās (aseksuāla reprodukcija), vai arī tas var notikt, apaugļojot divas gametas no diviem dažādiem indivīdiem (seksuāla reprodukcija).

Atsevišķi vairoties var dažādas dzīvnieku grupas, galvenokārt bezmugurkaulnieku grupas. Vissvarīgākie aseksuālās reprodukcijas veidi dzīvniekiem ir šādi:

Gemmācija

Budding sastāv no izspiešanās veidošanās vai izdalīšanās no vecāku indivīda. Šo struktūru sauc par dzeltenumu, un tas radīs jaunu organismu.

Šis process notiek noteiktiem cnidarijiem (medūzām un radniecīgām) un tunikātiem, kur pēcnācējus var radīt izvirzījumi uz vecāku ķermeņa. Indivīds var izaugt un kļūt neatkarīgs vai pieķerties vecākiem, veidojot koloniju.

Ir cnidarianu kolonijas, slavenie akmeņainie koraļļi, kuru platums var sasniegt vairāk nekā metru. Šīs struktūras veido indivīdi, ko veido jauni notikumi, kuru dārgakmeņi palika savienoti. Hidras ir pazīstamas ar spēju reproducēt aseksuāli, veidojot pumpurus.

Biferi (sūkļi) ir diezgan izplatīts pavairošanas veids - pumpuru veidošanās. Sūkļi var veidot dārgakmeņus, lai izturētu nelabvēlīgus vides apstākļus. Tomēr sūkļi uzrāda arī seksuālu reprodukciju.

Sadrumstalotība

Dzīvnieki var sadalīt savu ķermeni sadrumstalotības procesā, kad kāds gabals var radīt jaunu indivīdu. Šo procesu pavada reģenerācija, kurā sākotnējās vecāku porcijas šūnas dalās, veidojot pilnīgu ķermeni.

Šī parādība sastopama dažādās bezmugurkaulnieku sugās, piemēram, sūkļos, cnidarijos, annelīdos, policistos un tunikātos.

Atjaunošanās procesus per se nevajadzētu sajaukt ar aseksuālu reprodukcijas notikumiem. Piemēram, sūkļi, zaudējot vienu no ieročiem, var atjaunot jaunu. Tomēr tas nenozīmē reprodukciju, jo tas neizraisa indivīdu skaita palielināšanos.

Linckia ģints jūras zvaigznēs ir iespējams, ka jauns īpatnis ir cēlies no rokas. Tādējādi organisms ar piecām rokām var radīt piecus jaunus indivīdus.

Planarians (turbellarians) ir vermiformi organismi, kas spēj vairoties gan seksuāli, gan aseksuāli. Kopīga pieredze bioloģijas laboratorijās ir sadrumstalot planētu, lai novērotu, kā no katra gabala atjaunojas jauns organisms.

Partenoģenēze bezmugurkaulniekiem

Dažās bezmugurkaulnieku grupās, piemēram, kukaiņos un vēžveidīgajos, olšūna spēj attīstīt pilnīgu indivīdu, un to nevajag apaugļot ar spermu. Šo parādību sauc par partenoģenēzi un ir plaši izplatīta dzīvniekiem.

Skaidrākais piemērs ir hymenopterans, īpaši bites. Šie kukaiņi partenoģenēzes rezultātā var izraisīt vīriešus, kurus sauc par droniem. Tā kā indivīdi nāk no neapaugļotas olšūnas, tie ir haploīdi (viņiem ir tikai puse no ģenētiskās slodzes).

Laputis - vēl viena kukaiņu grupa - var radīt jaunus indivīdus partenoģenēzes vai seksuālās reprodukcijas procesos.

Vēžveidīgajā Daphnia mātīte ražo dažāda veida olas atkarībā no vides apstākļiem. Olas var apaugļot un radīt diploīdu indivīdu vai attīstīties partenoģenēzes ceļā. Pirmais gadījums ir saistīts ar nelabvēlīgiem vides apstākļiem, savukārt partenoģenēze notiek labklājīgā vidē

Laboratorijā partenoģenēzi var izraisīt, izmantojot ķīmiskas vielas vai fiziskus stimulus. Dažos adatādaiņos un abiniekos šis process ir veiksmīgi veikts, un to sauc par eksperimentālo partenoģenēzi. Tādā pašā veidā ir Wolbachia ģints baktērija, kas spēj izraisīt procesu.

Partenoģenēze mugurkaulniekiem

Parthenoģenēzes fenomens attiecas uz mugurkaulnieku ciltsrakstu. Dažādās zivju, abinieku un rāpuļu ģintīs notiek sarežģītāka šī procesa forma, kas ietver hromosomu kopijas dublēšanos, novedot pie diploīdiem zigotiem bez vīriešu dzimuma gametas līdzdalības.

Aptuveni 15 ķirzakas sugas ir pazīstamas ar savu unikālo spēju vairoties, izmantojot partenoģenēzi.

Lai arī šiem rāpuļiem tieši nav vajadzīgs partneris, lai ieņemtu (patiesībā šīm sugām trūkst tēviņu), tie prasa seksuālus stimulus no viltus kopulācijas un laipnības sesijām ar citiem indivīdiem.

Androģenēze un ģinoģenēze

Androģenēzes procesā kodols no olšūnas deģenerējas un tiek aizstāts ar kodolu no tēva, izmantojot kodolsintēzi no diviem spermatozoīdiem. Lai arī tas sastopams dažās dzīvnieku sugās, piemēram, nūju kukaiņos, to šajā valstībā neuzskata par izplatītu procesu.

No otras puses, ginoģenēze sastāv no jaunu organismu ražošanas ar diploīdiem olšūniem (sieviešu dzimuma šūnām), kuriem meioze neizdalīja viņu ģenētisko materiālu.

Atcerieties, ka mūsu dzimuma šūnās ir tikai puse hromosomu un, kad notiek apaugļošanās, hromosomu skaits tiek atjaunots.

Lai notiktu ginoģenēze, ir jāveic stimulācija no vīrieša spermas. Ginoģenēzes pēcnācēji ir sievietes, kas identiskas viņu mātei. Šis ceļš ir pazīstams arī kā pseidogāmija.

Aseksuāla reprodukcija augos (veidi)

Augos ir plašs reprodukcijas veidu spektrs. Tie ir ļoti plastiski organismi, un nav neparasti atrast augus, kas var vairoties seksuāli un aseksuāli.

Tomēr ir konstatēts, ka daudzas sugas dod priekšroku aseksuālam reprodukcijas ceļam, kaut arī viņu senči to darīja seksuāli.

Aseksuālas reprodukcijas gadījumā augi var radīt pēcnācējus dažādos veidos, sākot no neauglētas olšūnas attīstības līdz pilnīga organisma iegūšanai ar vecāku fragmentu.

Tāpat kā dzīvnieku gadījumā, seksuālā reprodukcija notiek pēc šūnu dalīšanās ar mitozi, kā rezultātā šūnas ir identiskas. Zemāk mēs apskatīsim visatbilstošākos veģetatīvās reprodukcijas veidus:

Stolons

Daži augi spēj vairoties uz tieviem, iegareniem stublājiem, kas nāk gar augsnes virsmu. Šīs struktūras sauc par stoloniem un veido saknes ar atstatiem intervāliem. Saknes var radīt stāvus stublājus, kas galu galā attīstās par neatkarīgiem indivīdiem.

Izcils piemērs ir zemeņu vai zemeņu sugas (Fragaria ananassa), kas spēj radīt dažādas struktūras, ieskaitot katra stolona mezgla lapas, saknes un stublājus.

Sakneņi

Gan stolonu, gan sakneņu gadījumā augu aksilārie pumpuri var radīt specializētu dzinumu aseksuālai pavairošanai. Mātes augs ir dzinumu rezerves avots.

Sakneņi ir uz nenoteiktu laiku augoši stublāji, kas aug zem zemes - vai virs - horizontāli. Tāpat kā stoloni, tie rada nejaušas saknes, kas radīs jaunu augu, kas ir identisks mātes augam.

Šis veģetatīvās reprodukcijas veids ir svarīgs zālāju grupā (kur sakneņi veido pumpurus, kas veido stublājus ar lapām un ziediem), dekoratīvo daudzgadīgo augu, ganību, niedru un bambusa grupā.

Spraudeņi

Spraudeņi ir kātiņa gabali vai gabali, no kuriem nāk jauns augs. Lai notiktu šāds notikums, kātiņš jāaprok zemē, lai izvairītos no izžūšanas, un to var ārstēt ar hormoniem, kas stimulē nejaušu sakņu augšanu.

Citos gadījumos stublāja gabalu ievieto ūdenī, lai stimulētu sakņu veidošanos. Pēc pārvietošanas piemērotā vidē var attīstīties jauns indivīds.

Transplantāti

Augi var vairoties, ievietojot pumpuru iepriekš sagatavotā plaisā kokainā kāta kokam, kam ir saknes.

Kad procedūra ir veiksmīga, brūce ir aizvērta, un kāts ir dzīvotspējīgs. Sarunvalodā tiek teikts, ka augs "noķerts".

Lapas un saknes

Ir dažas sugas, kurās lapas var izmantot kā veģetatīvās reprodukcijas struktūras. Sugas, kuras tautā dēvē par "dzemdību augu" (Kalanchoe daigremontiana), var radīt augus, kas atdalīti no meristematiskajiem audiem, kas atrodas to lapu malā.

Šie mazie augi piestiprinās pie lapām, līdz tie ir pietiekami nobrieduši, lai atdalītos no mātes. Kad meitas augs nokrīt zemē, tas iesakņojas.

Ķiršos, ābolos un avenēs reprodukcija var notikt caur saknēm. Šīs zemes struktūras rada dzinumus, kas var radīt jaunus indivīdus.

Ir ārkārtēji gadījumi, piemēram, pienenes. Ja kāds mēģina augu izvilkt no zemes un sadrumstalot tā saknes, katrs no gabaliņiem var radīt jaunu augu.

Sporulācija

Sporulācija notiek visdažādākajos augu organismos, ieskaitot sūnas un papardes. Process sastāv no ievērojama skaita sporu veidošanās, kas spēj izturēt nelabvēlīgus vides apstākļus.

Sporas ir mazi elementi, kurus viegli izkliedē dzīvnieki vai vējš. Kad viņi sasniedz labvēlīgu zonu, sporas attīstās indivīdā, kas ir vienāds ar to, kurš to radījis.

Propagules

Propagules ir šūnu uzkrājumi, kas raksturīgi bryophytes un papardes, bet ir sastopami arī dažos augstākos augos, piemēram, bumbuļos un zālēs. Šīs struktūras nāk no tallus un ir mazi pumpuri ar spēju izplatīties.

Partenoģenēze un apomiksis

Botānikā to bieži izmanto arī terminā parthenogenesis. Lai gan tas tiek izmantots šaurākā nozīmē, lai aprakstītu "gametophytic apomixis" notikumu. Šajā gadījumā sporofītu (sēklu) ražo olšūnas šūna, kas netiek reducēta.

Apoksimīze ir sastopama apmēram 400 sīpolaugu sugās, bet citi augi to var veikt fakultatīvi. Tādējādi partenoģenēze apraksta tikai daļu no aseksuālās reprodukcijas augos. Tāpēc tiek ierosināts izvairīties no termina lietošanas augiem.

Daži autori (sk. De Meeûs et al. 2007) mēdz dalīt apomiksus no veģetatīvās reprodukcijas. Turklāt viņi apomiksus klasificē kā jau aprakstīto gametofītu, un tas nāk no sporofīta, kur embrijs attīstās no kodola šūnas vai citiem olnīcu somatiskajiem audiem, kas neiziet gametofīzes fāzē.

Aseksuālās reprodukcijas priekšrocības augos

Parasti aseksuāla reprodukcija ļauj augam vairoties identiskās eksemplāros, kas ir labi piemēroti šai videi.

Turklāt aseksuāla reprodukcija sudrabā ir ātrs un efektīvs mehānisms. Šī iemesla dēļ to izmanto kā stratēģiju, ja organisms atrodas vietās, kur vide nav piemērota reprodukcijai ar sēklām.

Piemēram, augi, kas atrodas sausā vidē Patagonijā, piemēram, horori, šādā veidā vairojas, aizņemot lielas augsnes platības.

No otras puses, lauksaimnieki ir izmantojuši lielāko daļu šāda veida pavairošanas. Viņi var izvēlēties šķirni un reproducēt to aseksuāli, lai iegūtu klonus. Tādējādi viņi iegūs ģenētisko vienveidību un ļaus saglabāt vēlamo īpašību.

Aseksuāla reprodukcija mikroorganismos (tipi)

Aseksuāla reprodukcija ir ļoti izplatīta vienšūnu organismos. Prokariotu ciltsrakstos, piemēram, baktērijas, visizcilākās ir binārā skaldīšana, budding, sadrumstalotība un daudzkārtējā dalīšanās. No otras puses, vienšūnu eikariotu organismos notiek binārā dalīšana un sporulācija.

Binārā dalīšanās baktērijās

Binārā skaldīšana ir ģenētiskā materiāla dalīšanas process, kam seko taisnīga šūnas iekšpuses dalīšana, lai iegūtu divus organismus, kas ir identiski vecākam un ir identiski viens otram.

Binārā skaldīšana sākas, kad baktērijas atrodas vidē, kurā ir pietiekami daudz barības vielu, un vide veicina reprodukciju. Pēc tam šūna piedzīvo nelielu pagarinājumu.

Vēlāk sākas ģenētiskā materiāla replikācija. Baktērijās DNS tiek organizēta uz apļveida hromosomas, un to neierobežo membrāna, tāpat kā pamanāmais un atšķirīgais kodols eikariotos.

Sadalīšanās periodā ģenētiskais materiāls tiek izplatīts uz dalāmās šūnas pretējām pusēm. Šajā brīdī sākas polisaharīdu, kas veido baktēriju sienu, sintēze, tad vidusdaļā veidojas starpsiena, un šūna beidzot pilnībā atdalās.

Dažos gadījumos baktērijas var sākt dalīties un dublēt savu ģenētisko materiālu. Tomēr šūnas nekad neatdalās. Kā piemērus var minēt kokļu kopas, piemēram, diplokokus.

Binārā dalīšanās eikariotos

Vienšūnu eikariotos, piemēram, piemēram, Trypanosomā, notiek līdzīgs reprodukcijas veids: viena šūna rada divas līdzīga lieluma meitas šūnas.

Īstā šūnu kodola klātbūtnes dēļ šis process kļūst sarežģītāks un sarežģītāks. Lai kodols sadalītos, jānotiek mitozes procesam, kam seko citokinēze, kas ietver citoplazmas dalīšanu.

Vairāku dalīšana

Lai arī binārā skaldīšana ir visizplatītākā reproduktīvā metode, dažas sugas, piemēram, Bdellovibrio ¸, spēj izjust vairākas dalīšanas. Šī procesa rezultāts ir vairākas meitas šūnas, nevis vairs divas, kā minēts binārā skaldīšanas gadījumā.

Gemmācija

Tas ir process, kas līdzīgs tam, kas minēts dzīvniekiem, bet ekstrapolēts vienā šūnā. Baktēriju budding sākas ar nelielu pumpuru, kas atšķiras no vecāku šūnas. Šajā izspiestā stāvoklī notiek augšanas process, līdz tas pakāpeniski atdalās no baktērijām, kas to radīja.

Budding rezultāts ir nevienmērīgs šūnā esošā materiāla sadalījums.

Sadrumstalotība

Parasti pavedienveida baktērijas (piemēram, Nicardia sp.) Var vairoties pa šo ceļu. Kvēldiega šūnas atdalās un sāk augt kā jaunas šūnas.

Sporulācija

Sporulācija sastāv no tādu struktūru radīšanas, kuras sauc par sporām. Tās ir ļoti izturīgas struktūras, kas sastāv no šūnas.

Šis process ir saistīts ar vides apstākļiem, kas ieskauj organismu, parasti, ja tie kļūst nelabvēlīgi barības vielu trūkuma vai ekstremāla klimata dēļ, tiek izraisīta sporulācija.

Atšķirības starp seksuālo un aseksuālo reprodukciju

Personām, kuras vairojas aseksuāli, pēcnācēji sastāv no praktiski identiskām vecāku kopijām, tas ir, kloniem. Vienīgā vecāka genomu kopē ar mitotisku šūnu dalīšanu, kur DNS tiek kopēts un vienādās daļās pārnests uz abām meitas šūnām.

Turpretī, lai notiktu seksuāla reprodukcija, jāpiedalās diviem pretējā dzimuma indivīdiem, izņemot hermafrodītus.

Katrs no vecākiem nēsās dzimumšūnu vai dzimumšūnas, kas radušās meiotisku notikumu rezultātā. Pēcnācēji sastāv no unikālām abu vecāku kombinācijām. Citiem vārdiem sakot, ir ievērojama ģenētiskā variācija.

Lai saprastu seksuālās reprodukcijas augstās variācijas, dalīšanas laikā mums jākoncentrējas uz hromosomām. Šīs struktūras spēj savstarpēji apmainīties ar fragmentiem, kas noved pie unikālām kombinācijām. Tāpēc, kad novērojam brāļus un māsas no tiem pašiem vecākiem, viņi nav identiski viens otram.

Aseksuālas un seksuālas reprodukcijas priekšrocības

Aseksuālajai reprodukcijai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar seksuālo reprodukciju. Pirmkārt, sarežģītām laipnības dejām vai cīņām par dažām sugām raksturīgām mātītēm netiek tērēts laiks un enerģija, jo ir nepieciešams tikai viens no vecākiem.

Otrkārt, daudzi indivīdi, kas reproduktīvi seksuāli iztērē daudz enerģijas, ražojot gametas, kuras nekad nav apaugļotas. Tas ļauj ātri un efektīvi kolonizēt jauno vidi bez nepieciešamības atrast palīgu.

Teorētiski iepriekš minētie aseksuālās reprodukcijas modeļi indivīdiem, kas dzīvo stabilā vidē, salīdzinājumā ar seksuālo, sniedz vairāk priekšrocību, jo viņi var precīzi iemūžināt savus genotipus.

Atsauces

1. Kempbela, NA (2001). Bioloģija: Jēdzieni un attiecības. Pīrsona izglītība.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Ielūgums uz bioloģiju. Panamerican Medical Ed.
3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Aseksuālā reprodukcija: ģenētika un evolūcijas aspekti. Šūnu un molekulārās dzīvības zinātnes, 64 (11), 1355-1372.
4. Engelkirka, PG, Dubena-Engelkirka, JL, un Burtons, GRW (2011). Burtona mikrobioloģija veselības zinātnēm. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Patil, U., Kulkarni, JS, & Chincholkar, SB (2008). Mikrobioloģijas pamati. Nirali Prakashan, Pune.
6. Raven, PH, Evert, RF un Eichhorn, SE (1992). Augu bioloģija (2. sēj.). Es apgriezos.
7. Tabata, J., Ichiki, RT, Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Seksuāla vai aseksuāla reprodukcija: atšķirīgi rezultāti partenoģenētisko barības vada relatīvajā izplatībā pēc nesenās kolonizācijas. PLoS ONE, 11 (6), e0156587.
8. Yuan, Z. (2018). Mikrobu enerģijas pārveidošana. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.