Dele:
Seksuelle reproduksjonsegenskaper, typer, i planter, hos dyr
den seksuell reproduksjon er multiplikasjon av individer fra to foreldre av forskjellige kjønn: mann og kvinne - unntatt når vi refererer til seksuell reproduksjon i bakterier eller protozoer, hvor det ikke er forskjell på kjønn. Det er en distribuert prosess i eukaryotiske organismer.
Hver enkelt person som deltar i seksuell reproduksjon produserer en type spesialiserte celler av kimen linjer: sæd og eggløsninger. Disse er oppstått av en type spesialisert celledeling, kalt meiosis. Denne hendelsen er den avgjørende forskjellen mellom aseksuell og seksuell reproduksjon.
Prosessen begynner med forening av to gameter som gir opphav til en zygot. Deretter zygoten gir opphav til et nytt individ med karakteristikker av både foreldre og enkelte unike karakterer.
Allestedsnærværelsen av prosessen vi antyde at seksuell reproduksjon innebærer en rekke fordeler fremfor aseksuell. Men mest merk mulige ulemper ved seksuell reproduksjon: tid og energi investert i å finne partnere, konkurranse for kvinner, kostnadene for produksjon av kjønnsceller er ubefruktet, bl.a..
Kostnadene synes å være svært høye, så de må ha betydelige fordeler som bidrar til å kompensere. Fordelene med seksuell reproduksjon har vært gjenstand for kontrovers og debatt blant evolusjonære biologer.
En hypotese antyder at seksuell reproduksjon er gunstig siden den produserer varianter som i tid av miljøforandringer kan være lønnsomme for arten. Faktisk er produksjonen av genetisk variabilitet en av fordelene som tilskrives kjønn.
På den annen side foreslår noen forskere at seksuell reproduksjon, spesielt rekombinasjon, har blitt valgt som en mekanisme for DNA-reparasjon. Imidlertid er utbredelsen av sex til tross for kostnadene fortsatt ukjent..
index
- 1 Generelle egenskaper
- 2 gameter
- 3 Seksuell reproduksjon hos dyr
- 3.1 Strukturer knyttet til reproduksjon
- 3.2 Porifera
- 3.3 Cnidarians
- 3.4 Acelomorphs og flatworms
- 3,5 Mollusker og annelids
- 3.6 leddgikt
- 3,7 ekkinobakterier
- 3.8 Cordados
- 4 Parthenogenese hos dyr
- 5 Seksuell reproduksjon i planter
- 5.1 Blomsten
- 5.2 Pollinering
- 5.3 Gjødsel, frø og frukt
- 6 Seksuell reproduksjon i bakterier
- 6.1 Konjugering
- 6.2 Transformasjon
- 6.3 Transduksjon
- 7 Evolusjonært perspektiv
- 7.1 Kjønnskostnader
- 7.2 Fordeler med kjønn
- 7.3 Seksuell utvelgelse
- 8 referanser
Generelle egenskaper
Kjønn er et komplekst fenomen som varierer mye mellom eukaryotisk taxa. Vanligvis kan vi forstå hvordan en prosess som består av tre trinn: fusjon av to haploide kjerner, fenomenet rekombinasjon ledende nye genotyper og delingen av diploide celler til å danne haploide kjerner.
Fra dette synspunktet er sex i eukaryoter avhengig av en livssyklus, hvor diploide celler må deles av meiosis. Denne prosessen med meiotisk divisjon har ansvaret for å distribuere det genetiske materialet til fremtidige gameter.
Meiosis tar sikte på å skille de homologe kromosomene, slik at hver gamete har halvparten av de somatiske kromosomer. I tillegg til å redusere den genetiske belastningen, forekommer utveksling av materiale mellom ikke-søsterkromatider også i produksjon av helt nye kombinasjoner.
kjønnscelle
Gameter er sexcellene til organismer som genereres av meiose og inneholder halvparten av den genetiske belastningen, det vil si at de er haploide.
Gametene varierer i både planter og dyr, og er klassifisert i tre grunnleggende kategorier avhengig av deres størrelse og relativ mobilitet i: isogami, anisogami og oogamy.
Isogamy er en måte for seksuell reproduksjon der gametene som fusjonerer for å gi opphav til det nye individet, er identiske i størrelse, mobilitet og struktur. Isogamy er hovedsakelig representert i planter.
I kontrast består anisogami av foreningen av to gameter som varierer i størrelse og struktur. En bestemt type anisogami er øyamy, hvor mannlige gameter er relativt små i størrelse og rikelig i antall. De feminine er mye mer iøynefallende og produseres i mindre tall.
Seksuell reproduksjon hos dyr
I dyreriket er seksuell reproduksjon et fenomen utbredt i gruppens medlemmer.
Nesten alle virvelløse dyr og virveldyr har kjønnene i separate organismer - det vil si, kan vi skille en slags en mannlig og en kvinnelig individ. Denne tilstanden heter dioica, et begrep som kommer fra de greske røttene "to hus"
Derimot er det visse mindre tallrike arter hvis kjønn er tilstede i samme person som kalles mono: "et hus". Disse dyrene er også kjent som hermafroditter.
Sondringen mellom kjønnene er ikke gitt ved morfologiske egenskaper av størrelse eller fargestoffer, men av typen gameter som hvert kjønn produserer.
Hunnene produserer ovules, preget av deres store størrelse og ustabilitet. Spermien er derimot produsert av hannene i større mengder, er mye mindre og har spesielle strukturer for å bevege seg og kunne befrugte egglommen.
Neste vil vi beskrive de typiske seksuelle organene til dyrene, og deretter vil vi detaljere reproduksjonsprosessen i hver dyregruppe.
Strukturer knyttet til reproduksjon
Spesialiserte celler for seksuell reproduksjon - ovler og sæd - er produsert i spesifikke vev som kalles gonader.
Hos menn er testene ansvarlig for spermaproduksjon, mens kvinnelige gameter blir dannet i eggstokkene.
Gonadene regnes som de primære kjønnsorganene. Tilbehøret seksuelle organer er tilstede i en stor gruppe metazoaner som er ansvarlige for å motta og overføre eggene og sperma. Hos kvinner finner vi skjeden, livmorrørene eller egglederne og livmoren, mens i hannene er penis.
poriferans
Porifera er vanligvis kjent som svamper og kan reproducere både seksuelt og aseksuelt. I de fleste arter oppstår produksjon av mannlige og kvinnelige gameter i et enkelt individ.
Choanocytene er en bestemt type celler av denne linjen, som kan transformeres til sædceller. I andre grupper kan gameter avledes fra arkeier.
Mange arter er viviparous, noe som indikerer at forbi befruktning fenomenet zygote er beholdt av foreldre organismen til frigjøring av en larve oppstår. I disse artene frigjøres sæden i vannet og tas av en annen svamp.
nesledyr
Cnidarians er marine organismer som inkluderer maneter og beslektede. Disse dyrene har to morfologier: den første er polypoten og er preget av en sessil livsstil, mens den andre form er maneter som er i stand til å bevege seg og flyte.
Vanligvis reproduserer polypper aseksuelt ved spirende eller fisjonsprosesser. Maneter er dioica og reproduserer seksuelt. Livssyklusen i denne gruppen er svært variabel.
Acelomorphs og flatworms
Flatworms, som planarians, er først og fremst kjent for deres evne til å regenerere og produsere flere kloner fra et enkelt individ via aseksuell.
De fleste av disse dyreformede dyrene er monoecious. Likevel ser de etter en partner å utføre kryssbefruktning.
Det mannlige reproduktive systemet omfatter flere testikler og en papillignende struktur som svarer til penisene av komplekse vertebrater.
Mollusks og annelids
De fleste bløtdyr er dioecious og reproduksjon fører til en larve i stand til fritt å svømme kalt trocófera (svært lik de foreliggende larve leddormer) og varierer i henhold til bløtdyrarter.
På samme måte har annelider separate kjønn, og i noen har gonader som vises midlertidig.
leddyr
Arthropoder er en ekstremt variert dyregruppe, kjennetegnet ved et eksoskelet som består av kitin og artikulerte appendager. Denne linjen inkluderer miriápodos, quelicerados, krepsdyr og heksapoder.
Generelt er kjønnene skilt, organene som spesialiserer seg på reproduksjon, vises i par. De fleste arter har intern befruktning. De kan være oviparøse, ovoviviparous eller viviparous.
pigghuder
Spikulver inkluderer sjøstjerner, sjøgurk, sjøkyllinger og allierte. Selv om det er noen hermafrodittiske arter, kjennetegnes de fleste av å ha separate kjønn. Gonadene er store strukturer, kanalene er enkle og det er ingen utførlige kopulerende organer.
Gjødsel skjer eksternt, og en bilateral larve utvikler seg som kan bevege seg fritt i vannkroppen. Noen arter har direkte utvikling.
chordatar
De fleste kjønnene er skilt. I denne gruppen finner vi flere komplekse organer for reproduksjon. Hvert kjønn har gonader med kanaler som leder produktene til disse til kloakk eller til en spesiell åpning nær anusen. Avhengig av gruppen kan befruktning være ekstern eller intern.
Parthenogenese hos dyr
Parthenogenese er et fenomen som er bredt representert i dyreriget, hovedsakelig hos hvirvelløse dyr og hos enkelte vertebrater, som tillater generering av et nytt individ med en enlig forelder. Selv om det er en form for aseksuell reproduksjon, er visse typer parthenogenese vurdert som seksuell reproduksjon.
I meiotisk parthenogenese dannes en eggløsning av meiose og kan eller ikke bli befruktet av en sæd fra en hann.
I noen tilfeller må ovlene aktiveres av mannlig spillkontroll. I dette tilfellet er det ingen fusjon av begge kjernene, siden det genetiske materialet fra sperma kastes.
Imidlertid kan noen av eggene utvikles spontant uten behov for aktiveringsprosessen.
Seksuell reproduksjon i planter
Analogt med tilfelle av dyr, kan planter oppleve seksuell reproduksjon. Den består av forening av to haploide gameter som vil gi opphav til et nytt individ med unike genetiske egenskaper.
Anlegget kan ha mannlige og kvinnelige organer i en enkeltperson, eller de kan skilles. I agurk og i melken er kjønnene skilt, mens i roser og petunier er kjønn sammen.
Blomsten
Organet som er ansvarlig for prosessene for seksuell reproduksjon er blomster. Disse spesialiserte strukturer har regioner som ikke direkte deltar i reproduksjon: kalyxen og corollaen, og seksuelt aktive strukturer: androceo og gynoecium.
Androceo er det mannlige reproduktive organet som består av en stamen, som igjen er delt inn i en filament og en anter. Denne siste regionen er ansvarlig for produksjon av pollenkorn.
Gynoecium er det kvinnelige floral organet og består av enheter som kalles karper. Strukturen ligner en langstrakt "dråpe" og er delt inn i stigma, stil og til slutt eggstokken.
pollinering
Prosessen med seksuell reproduksjon i planter skjer hovedsakelig gjennom pollinering, som innebærer transport av pollenkorn fra anther til stigma..
Pollinering kan forekomme i samme blomst (pollenkorn går til det kvinnelige organet i samme plante) eller kan krysses, hvor pollenkorn befrukter en annen person.
I de fleste planter er det nødvendig med inngrep av et dyr for å utføre pollinering. Disse kan være virvelløse dyr, som bier eller andre insekter eller vertebrater som fugler og flaggermus. Anlegget tilbyr som belønning til etterforskeren nektar, og disse er ansvarlige for spredning av pollen.
Blomsterkonstruksjonene som ikke direkte deltar i reproduksjon er corolla og kalyxen. Disse utgjør modifiserte blader, i mange tilfeller av slående og levende farger, som er ansvarlige for å tiltrekke seg visuelt eller kjemisk til den potensielle pollinator.
På samme måte krever noen planter ikke dyrbestemningsanordninger og bruk vind eller vann for pollenspredning.
Gjødsel, frø og frukt
Prosessen begynner med ankomsten av pollenkorn til stigmatisering av blomsten. Disse reiser slik før de finner eggstokken.
Dobbelt befruktning er typisk for blomstrende planter og unike blant alle organismer. Fenomenet oppstår som følger: En kjerne av en sæd er festet til et egg og en annen sperm kjerne er fusjonert til et diploid embryo av sporofyten.
Resultatet av denne uvanlige fecundasjonshendelsen er en trioploid endosperm som vil fungere som næringsvev for utvikling av organismen. Når den vellykkede modningen av ovlene oppstår, blir de omdannet til frø. Frukten derimot dannes av de modne eggstokkene.
Frukten kan klassifiseres som enkel hvis den kommer fra en moden eggstokk og tilsettes hvis den utvikler seg fra flere eggstokker, for eksempel jordbær, for eksempel.
Seksuell reproduksjon i bakterier
Bakterier er kjent primært for deres evne til å reprodusere aseksuelt.
I denne prokaryotiske linjen er et individ i stand til å dele i to ved en prosess kalt binær fisjon. Imidlertid er det en rekke mekanismer i bakterier som minner om seksuell reproduksjon siden det er utveksling av genetisk materiale.
Frem til midten av 1940 ble det antatt at bakterier formerer utelukkende av aseksuelle midler. Men forskerne Joshua Lederberg og Edward Tatum benektet at troen med en genial eksperiment ved hjelp som modell bakterier E. coli med ulike matkrav.
Forsøket besto av en stamme En vekst i et minimalt medium med metionin og biotin, og en B-stamme som bare vokste i miljøer med treonin, leucin og tiamin. Med andre ord hadde hver stamme en mutasjon som forhindret den i å syntetisere disse forbindelsene, derfor måtte de syntetiseres i kulturmediet..
Når koloniene kontaktet hverandre i noen timer, fikk individene muligheten til å syntetisere næringsstoffene de tidligere ikke kunne. Dermed demonstrerte Lederberg og Tatum at det var en prosess med DNA-utveksling som ligner på seksuell reproduksjon og de kalte den konjugasjon.
konjugering
Konjugasjonsprosessen skjer gjennom en struktur som ligner på en bro, kalt seksuell pili, som fysisk knytter to bakterier og lar deg bytte DNA.
Siden bakterier ikke har seksuell dimorfisme, kan vi ikke snakke om menn og kvinner. Imidlertid kan bare én type produsere pili, og de har spesielle fragmenter av DNA kalt faktor F, for "fruktbarhet." Faktor F har gener for produksjon av pili.
DNA som deltar i utvekslingen er ikke en del av det eneste bakterielle kromosomet. I stedet er det en isolert sirkulær del kalt et plasmid, som har sitt eget replikasjonssystem.
transformasjon
I tillegg til konjugering finnes det andre prosesser der bakterier kan få ekstra DNA og kjennetegnes ved å være enklere enn konjugering. En av dem er transformasjonen, som består av å ta naken DNA fra det ytre miljø. Dette eksogene DNA-fragmentet kan integreres i bakteriekromosomet.
Transformasjonsmekanismen går inn i begrepet seksuell reproduksjon. Selv om bakteriene tok gratis DNA, måtte dette genetiske materialet komme fra en annen organisme - for eksempel en bakterie som døde og frigjorde sitt DNA i miljøet.
transduksjon
Den tredje og siste mekanisme kjent i bakterier for å oppnå eksternt DNA er transduksjon. Dette innebærer deltakelse av et virus som infiserer bakterier: bakteriofager.
I transduksjonen tar et virus en del av bakterielt DNA, og når det skjer å infisere en forskjell bakterie, kan den passere dette fragmentet til ham. Noen forfattere bruker begrepet "seksuelle hendelser" for å referere til disse tre mekanismene.
Evolusjonært perspektiv
Ubiquity av seksuell reproduksjon i organismer er et fremtredende faktum. Derfor er et av de største spørsmålene i evolusjonær biologi hvorfor sex er spredt i så mange linjer hvis det er en energibesparende aktivitet - og i noen tilfeller selv farlig.
Det er mistanke om at de selektive kreftene som oppsto seksuell reproduksjon i eukaryotene, er de samme som opprettholder paraseksuelle prosesser beskrevet for bakteriene.
Kjønnskostnader
I lys av evolusjonen refererer begrepet "suksess" til individets evne til å overføre sine gener til neste generasjon. Paradoksalt sett er sex en prosess som ikke fullt ut oppfyller denne definisjonen, siden en rekke kostnader forbundet med reproduksjon.
Seksuell reproduksjon innebærer å finne en partner og i de fleste tilfeller er denne oppgaven ikke trivial. Du må investere en stor mengde tid og energi i dette arbeidet som vil avgjøre suksessen til avkom - når det gjelder å finne "den ideelle partner".
Dyrene viser en rekke ritualer for å vise sine potensielle partnere, og i noen tilfeller må de kjempe for å utsette sitt eget liv for å kunne kopiere.
Selv på mobilnivå er kjønn dyrt, siden divisjon av meiosis tar mye lengre tid enn mitose. Så, hvorfor reproduserer de fleste eukaryoter seksuelt?
Det er to grunnleggende teorier. Den ene er relatert til cellefusjon som en mekanisme for horisontal overføring av et "egoistisk" genetisk element, mens den andre teorien foreslår rekombination som en mekanisme for DNA-reparasjon. Neste vil vi beskrive fordeler og ulemper ved hver teori:
Fordeler med sex
For å svare på dette spørsmålet må vi fokusere på de mulige fordelene med seksuell reproduksjon i de første eukaryotene.
Fusjonen av gametene til å danne en zygote fører til en kombinasjon av to forskjellige genomer som er i stand til å kompensere for de mulige defekte gener av ett genom med en normal kopi av den andre.
I mennesker, for eksempel, arver vi en kopi av hver forelder. Hvis vi arver et defekt gen fra vår mor, kan vår faders normale gen kompensere (i et slikt tilfelle at patologi eller sykdom bare opptrer som homozygot recessiv).
En annen teori - ikke så intuitiv som den første - foreslår at meiosis fungerer som en reparasjonsmekanisme i DNA. Skader på genetisk materiale er et problem som alle organismer må møte. Imidlertid er det organismer som bare reproduserer aseksuelt og deres DNA ikke er spesielt skadet.
En annen hypotese sier at sex kunne ha utviklet seg som en parasitisk tilpasning blant de egoistiske genetiske elementene, for å bli distribuert til andre genetiske linjer. En lignende mekanisme har blitt påvist i E. coli.
Selv om det er mulige forklaringer, utviklingen av sex er en gjenstand for opphetet debatt blant evolusjonære biologer.
Det seksuelle valget
Seksuelt valg er et konsept introdusert av Charles Darwin som bare gjelder for populasjoner med seksuell reproduksjon. Den brukes til å forklare tilstedeværelsen av atferd, strukturer og andre attributter hvis eksistens kan ikke være unnfanget ved naturlig utvalg.
For eksempel er plommen så fargerik og til en viss grad "overdrevet" av påfuglene ikke medfører direkte fordeler for individet, siden det gjør det mer synlig for mulige rovdyr. I tillegg er den bare tilstede hos menn.
referanser
- Colegrave, N. (2012). Den evolusjonerende suksessen med sex: Science & Society Series på Sex og Science. EMBO-rapporter, 13(9), 774-778.
- Crow, J. F. (1994). Fordeler med seksuell reproduksjon. Utviklingsgenetikk, 15(3), 205-213.
- Freeman, S., & Herron, J.C. (2002). Evolusjonær analyse. Prentice Hall.
- Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). Opprinnelser til eukaryotisk seksuell reproduksjon. Cold Spring Harbour Perspectives in Biology, 6(3), a016154.
- Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrerte prinsipper for zoologi. New York: McGraw-Hill.
- Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (red.). (2010). Utviklingen av primære seksuelle tegn i dyr. Oxford University Press.
- Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Seksuell reproduksjon i dyr og planter. Springer-Verlag GmbH.