Същността на сексуалното размножаване е създаването на нови генетични комбинации. В най-типичните случаи мъжкият и женският се чифтосват и произвеждат индивиди, чиито генотипове не са идентични нито на бащата, нито на майката, нов хомозиготен генотип. Други форми, включително някои плоски червеи и мекотели, са хермафродитни, т.е. имат както мъжки (произвеждащи сперматозоиди), така и женски (произвеждащи яйцеклетки) полови жлези. Има хермафродитни форми, способни на самооплождане.
Не всяко размножаване е сексуално (тоест създава нови генотипове). Например, Paramecia може да се раздели на две с образуването на два нови дъщерни организма, които са генетично идентични с оригиналния индивид. Хидроидни полипи (една от групите кишечно-половодни) могат да произведат идентични нови индивиди в резултат на процеса на пъпкуване. в същото време няколко нови организма могат да се образуват в една зона на пъпкуване. Други животни, включително много насекоми и някои риби, са способни на партеногенетично възпроизвеждане, при което потомството се развива от неоплодени яйца
По-голямата част от животните, особено формите, които са възникнали сравнително наскоро, се възпроизвеждат сексуално, тоест чрез сливане на мъжки и женски гамети. Теоретиците не са съгласни относно причините за това преобладаване на сексуалния процес. Тъй като сексуалното размножаване изисква определени разходи, то очевидно би трябвало да осигури някои значителни предимства. За това обяснение бяха посочени следните основни причини:
1) еволюционно предимство за популациите, които могат да се променят по-бързо от другите чрез сексуално размножаване;
2) еволюционно предимство, свързано с факта, че този начин на размножаване улеснява видообразуването (появата на нови видове);
3) че отделните родители могат да създадат разнообразие в непосредственото си потомство, което ги улеснява да се адаптират към непредвидими промени в околната среда.
При половото размножаване в резултат на сливането на гаметите се образува оплодена яйцеклетка - зигота, носеща наследствените наклонности на двамата родители, поради което наследствената вариабилност на потомството рязко нараства. Това е предимството на сексуалното размножаване пред асексуалното. Тези. при наличие на генетична рекомбинация, родителските индивиди произвеждат потомство, което ще се различава от тях по най-непредсказуем начин и сред новите произволни комбинации от гени поне половината може да се окаже по-лошо от родителския генотип, но генното разбъркване по време на половото размножаване допринася за оцеляването на вида при промяна на условията на околната среда. Ако един родител произвежда много потомци с голямо разнообразие от генни комбинации, има по-голям шанс поне едно потомство да бъде добре адаптирано към бъдещите житейски обстоятелства, каквито и да са те.
При наличие на генетична рекомбинация, родителските индивиди произвеждат потомство, което ще се различава от тях по най-непредсказуем начин и сред новите произволни комбинации от гени поне половината може да се окаже по-лоша от родителския генотип, но генното разбъркване по време на половото размножаване допринася за оцеляването на вида при промяна на условията на околната среда. Ако един родител произвежда много потомци с голямо разнообразие от генни комбинации, има по-голям шанс поне едно потомство да бъде добре адаптирано към бъдещите житейски обстоятелства, каквито и да са те.
Предложени са много хипотези за обяснение на ползите от сексуалното размножаване в борбата за съществуване. Един от тях дава представа какви биха могли да бъдат първите етапи от еволюцията на половото размножаване. Ходът на еволюцията до голяма степен зависи от мутации, които променят съществуващите гени, образувайки вместо тях нови алели (варианти) на тези гени. Да предположим, че двама индивида в определена популация развиват благоприятни мутации, засягащи някои генетични локуси и следователно различни функции. При асексуалните видове всеки от тези индивиди ще даде начало на клонинг от мутантно потомство и два нови клонинга ще се състезават, докато единият от тях не спечели. По този начин един от благоприятните алели, създадени от мутации, ще се разпространи, докато другият в крайна сметка ще изчезне. Сега нека си представим, че един от оригиналните мутанти има генетично детерминирана характеристика, която му позволява да включва гени от други клонинги в генома си от време на време. В условията на борба за съществуване, придобиването на гени от клетките на конкурентен клон е равносилно на създаването на клетка, която носи всички благоприятни мутации. Такава клетка ще има най-голяма адаптивност, а предимствата, получени от нея, ще осигурят разпространението в популацията на характеристика, която позволява гените на други клетки да бъдат включени в нейния геном. Естественият подбор ще благоприятства такова примитивно сексуално размножаване.
Сперматозоидите са един от главните герои в сексуалното размножаване
Дрождите помогнаха на учените да покажат, че кръстосването на междупопулациите води до по-голяма екологична адаптивност на вида.
Оцеляването на даден вид е свързано с натрупването на генетични промени, които помагат на тялото да съществува в определено местообитание. Счита се, че сексуалното размножаване, което води до повишена генетична вариабилност, допринася за най-бързата еволюция на вида. Но в случай на сексуално размножаване, потомството поема гените на два различни индивида. Представете си, че майката и бащата произхождат от различни популации; гените на майката й позволяват да оцелее при определени условия, докато гените на бащата са "изострени" за други. В този случай потомството няма да бъде адаптирано нито към едното, нито към другото: гените ще се отслабят един друг и изобщо няма да могат да работят адекватно при никакви условия. Оказва се, че половото размножаване не допринася за оцеляването на вида?
Изследователи от университета в Окланд (Нова Зеландия) поставиха експеримент, който трябваше да отговори директно на въпроса дали кръстосването между популациите помага или забавя еволюцията. Учените са използвали дрожди, които могат да се възпроизвеждат както асексуално, така и сексуално. Първата култура е отглеждана при същите условия, втората при различни условия. В някакъв момент механизмът на сексуално размножаване се включи в дрождите и гъбичките от различни популации бяха разрешени да се намерят.
В статия, публикувана в списание Ecology Letters, авторите пишат, че потомството, получено в резултат на половото размножаване, се адаптира по-бързо към околната среда. Ако родителите са от различни популации, тогава децата им се чувстват еднакво добре както в „майчината”, така и в „бащината” среда. Тоест половото размножаване не само не пречи, но и стимулира еволюцията на вида, особено когато се открият индивиди от различни популации.
Всъщност резултатите от експеримента подкрепят една алтернативна, но относително малко известна хипотеза, според която гените, „заточени“ за едни условия, не пречат непременно на живота в други. Гените за различни местообитания не влизат в конфронтация, а мирно съжителстват в един геном, като се включват и изключват при необходимост.
Преди това еволюционните биолози трябваше да измислят хитри трикове, които да попречат на индивиди от различни популации да се кръстосват помежду си и по този начин да отслабят еволюционната позиция на даден вид. И въпреки че, както вече споменахме, имаше алтернативна хипотеза, беше необходимо експериментално потвърждение, за да се издигне над всички останали. При подготовката на статията е използвана информация от компютър..
1. Какво е предимството на сексуалното размножаване пред асексуалното?
Отговор. По време на половото размножаване, което се осъществява чрез сливане на две зародишни клетки на гамети, се обменя генетична информация на родителите. В резултат на това се появяват потомци, разнообразни по своите характеристики, които могат да надминат родителите си по жизненост, включително при промяна на условията на околната среда.
2. Дайте примери за организми, които се размножават предимно безполово.
Отговор. При асексуално размножаване нов организъм може да възникне от една или повече асексуални (соматични) клетки на майката.
Прокариотните клетки се размножават чрез разделяне на две. Много протозои (амеба, зелена еуглена и др.), едноклетъчни водорасли (хламидомонада) се размножават чрез нормално митотично клетъчно делене. Други едноклетъчни и някои нисши гъби, водорасли (хлорела), животни (малариен плазмодий) се характеризират със спорообразуване. Състои се във факта, че клетката се разделя на голям брой индивиди, равен на броя на ядрата, образувани преди това в родителската клетка в резултат на многократно делене на нейното ядро.
Въпроси след § 32
1. Каква е разликата между конюгация и копулация?
Отговор. Ако говорим за методи за сексуално размножаване, тогава:
по време на копулацията две едноклетъчни индивида се сливат (генетичната информация на двамата родители се комбинира и след това те се разделят чрез мейоза (има увеличаване на броя на индивидите, които са получили генетична информация от двамата родители).
при конюгация се осъществява обмен на генетична информация без увеличаване на броя на индивидите. Съществуват следните основни форми на спрежение: изогамия, анизогамия и оогамия.
При изогамията се образуват подвижни, морфологично идентични гамети. Изогамията се среща в много водорасли.
При хетерогамията се образуват мобилни гамети, които се различават морфологично и физиологично. Този тип полов процес е характерен за много водорасли.
В случай на оогамия гаметите са много различни една от друга. Женската гамета е голямо, неподвижно яйце, което съдържа голям запас от хранителни вещества. Мъжките гамети - сперматозоидите - са малки, най-често подвижни клетки, които се движат с помощта на един или повече флагели. Оогамията е характерна за животни, висши растения и много гъби.
2. Къде се образуват яйцата?
Отговор. Яйцеклетката е женската гамета на животни, висши растения, както и на много водорасли и едноклетъчни организми, които се характеризират с оогамия. При животните яйцата се образуват в женските репродуктивни жлези - яйчниците, при голосеменните и покритосеменните растения в яйцеклетките, мъховете и папратите в архегониите
3. За какво е акрозомата на спермата?
Отговор. По време на оплождането, в момента на контакт на спермата с яйцеклетката, ензимите, съдържащи се в акрозома, се освобождават и разтварят мембраните на яйцето, позволявайки на спермата да влезе в яйцеклетката.
Въпроси в началото на параграфа.
Въпрос 1. Защо един вид може да съществува практически неограничено, докато всеки отделен индивид е смъртен?
Индивидът не може да се развива. Може да се променя, адаптирайки се към условията на външната среда. Но тези промени не са еволюционни, тъй като не са наследени. Видът обикновено е хетерогенен и се състои от определен брой популации. Популацията е относително независима и може да съществува дълго време без връзка с други популации на вида. Всички еволюционни процеси протичат в популацията: мутации се появяват в индивидите, възниква кръстосване между индивидите, в сила са борбата за съществуване и естествения подбор. В резултат на това генофондът на популацията се променя с течение на времето и тя става прародител на нов вид. Ето защо елементарната единица на еволюцията е популация, а не вид.
Въпрос 2. Как узряват сперматозоидите и яйцеклетките?
Мъжки репродуктивни клетки - сперматозоидите се образуват в тестисите (тестисите). Узряването на сперматозоидите става при температура около 35 "C. Това е по-ниско от температурата на коремната кухина на тялото. Следователно тестисите са извън коремната кухина, в кожната торбичка - скротума. Пълното узряване на сперматозоидите настъпва в системата на семепровода, а след това те навлизат в уретрата, в началото на която текат и каналите на допълнителните жлези - семенните мехурчета и простатната жлеза, или простатата.
Узряването на яйцеклетката става в граафовата везикула на яйчника. Развитието на яйцеклетката продължава около 28 дни. В резултат на редукционното деление зряла яйцеклетка, подобно на сперма, остава с половин набор от хромозоми. Всяко яйце съдържа само Х хромозомата. Следователно полът на нероденото дете зависи от бащата.
Въпрос 3. Какво определя пола на детето?
Полът на потомството зависи от половите хромозоми.
Ако има две X хромозоми в зародишната клетка (зигота) (X от майката и X от бащата), ще се роди момиче. Ако има X и Y хромозоми (X от майката и Y от бащата), ще се роди момче.
Въпроси в края на параграфа.
Въпрос 1. Какви са предимствата на сексуалното размножаване пред асексуалното?
С помощта на сексуално размножаване генетичният апарат на потомството се обновява, появяват се нови комбинации от гени, тъй като в него участват майчините и бащините организми, а разнообразието от индивидуални черти е от полза за оцеляването на вида в променящите се условия на околната среда . При безполовото размножаване, в което участва само един индивид, наборът от гени в майчиния и дъщерния организъм е еднакъв.
Въпрос 2. Обяснете биологичното значение на наличието на половин набор от хромозоми в сперматозоида и яйцеклетката.
В ядрата на мъжките и женските зародишни клетки има половината набор от хромозоми, характерни за даден вид. Когато яйцеклетка и сперматозоид се сливат, техните хромозомни набори се комбинират, хромозомният набор, характерен за даден вид, се възстановява и в бъдещия организъм се комбинират наследствените характеристики на двамата родители.
Въпрос 3. Къде се извършва оплождането? Какъв е резултатът от този процес?
Сливането на яйцеклетката и спермата се извършва във фалопиевата тръба. След проникването на спермата в яйцеклетката се образува зигота - ембрионална клетка, която носи наследствените характеристики на двамата родители.
Въпрос 4. Защо ембрионът може да остане в матката, а неоплодената яйцеклетка не може?
Неоплодената яйцеклетка, за разлика от ембриона, няма въси, които й позволяват да остане в матката.
Дори бегъл преглед на методите на размножаване на различни групи организми показва, че в процеса на еволюция безполовото размножаване отстъпва място на половото. Всъщност безполовото размножаване е задължителен атрибут на всички едноклетъчни организми, гъби, водорасли и спорови растения, както и на най-примитивните многоклетъчни животни. Семенните растения вече губят способността си да се възпроизвеждат чрез спори и много от тях дори не са способни на вегетативно размножаване. Силно организираните животни обикновено се възпроизвеждат само по полов път. Какви са ползите от сексуалното размножаване? Защо най-напредналите организми са избрали да се възпроизвеждат с гамети, а не с части на тялото или спори?
За разлика от безполовото размножаване, което всъщност е процес на копиране на оригиналния майчин организъм в поредица от поколения, със сексуалния начин на размножаване, всеки индивид е уникален. Това се дължи на факта, че по време на образуването на хаплоидни клетки (спори в растения или гамети при животни), генетичният материал на родителския индивид се рекомбинира.
В резултат на това, въпреки факта, че гаметите или спорите се образуват в един организъм, а някои дори произхождат от обща родителска клетка, те се различават един от друг, тъй като всеки носи своя собствена генетична информация. Освен това гаметите на различни родители, сливайки се помежду си, образуват напълно нови генетични комбинации в зиготата. В резултат на това се оказва, че при половия начин на размножаване всеки индивид придобива „собствено лице“ – собствен набор от гени, което определя уникалността на неговата структура (фиг. 7) и функциониране. Това означава, че всеки организъм има специални биологични свойства. Някои индивиди понасят топлината по-добре, други - студ, трети са способни да се размножават бързо, а четвъртите са устойчиви на болести. В резултат на това при рязко затопляне на климата, изключително сурови зими или епидемии винаги има устойчиви на неблагоприятни фактори. Те оцеляват и дават началото на нови поколения. Когато условията са благоприятни, се появяват нови лидери, чиято стойност е в други способности, като например бързо възпроизвеждане.
Ако по време на безполово размножаване всеки организъм се размножава без никакво участие на индивиди от неговия собствен вид, то по време на половото размножаване всички организми, принадлежащи към един и същи вид, са потенциално свързани чрез "брак". Наследствените промени, които настъпват в генетичния апарат и позволяват на тялото да има определени предимства пред други индивиди от собствения си вид, не само увеличават шансовете му за оцеляване, но и правят възможно оставянето на повече потомство с такива полезни свойства. Материал от сайта
Тази ключова позиция на съвременната биология се отнася за организми, които се възпроизвеждат както асексуално, така и сексуално. Въпреки това, безполовите организми не могат да обменят полезни "придобивания". Но това лесно се прави от същества, които се размножават по полов път. Ето защо, ако генетичните характеристики на един животински организъм, позволяващи му, например, да издържи тежки зими, в потомците се комбинират с други, не по-малко полезни, например, толерантността към хелминтиаза, тогава той очевидно има повече шансове да оцелее и оставят потомство от предците, надарени само с едно от тези положителни свойства. Ако добавим към това, че по време на половото размножаване броят на потенциалното потомство е многократно по-голям, отколкото при асексуалното, тогава такива положителни промени в редица поколения ще се натрупват още по-бързо. Това означава, че сексуалното размножаване предоставя много повече материал за еволюция, отколкото асексуалното. Оттук е очевидно, че в еволюционен план сексуалното размножаване има всички предимства пред безполовото и следователно най-високо организираните, еволюционно напреднали организми, на определен етап, изоставили безполовото размножаване.
Предимства полово размножаване над асексуалните са свързани с факта, че потомството получава различни свойства, които значително повишават устойчивостта на вида към променливи и неблагоприятни условия на околната среда и осигуряват много повече изходен материал за еволюцията.
На тази страница материали по теми:
Биологична таблица на ползите от сексуалното размножаване пред асексуалното
Какви организми се възпроизвеждат както безполово, така и сексуално
Защо потомството е разнообразно по време на половото размножаване?
Защо хората не могат да се размножават безполово
Сексуално положителни и отрицателни
Въпроси за този материал:
Основният процес е естественият подбор. Той решава кои адаптации за дадено местообитание са благоприятни и кои не са толкова желани. Ако адаптацията е благоприятна, тогава организмите, които го кодират тази черта, ще живеят достатъчно дълго, за да се възпроизвеждат и предават своите гени на следващото поколение.
За да работи естественият подбор за популацията, трябва да има разнообразие. За да се постигне разнообразие в индивидите, са необходими различни генетика и изрази. Всичко зависи от метода на отглеждане на определен вид.
Безполово размножаване
Безполовото размножаване е производството на потомство от единия родител, което не е придружено от чифтосване или смесване на гени. Безполовото размножаване води до клониране на родителя, тоест потомството има идентична ДНК с техния предшественик. По правило няма видово разнообразие от поколение на поколение.
Един от начините да получите известно разнообразие от видове е чрез ДНК мутации. Ако възникне грешка в процеса или копирането на ДНК, тогава тази грешка ще бъде предадена на потомството, вероятно променяйки неговите черти. Въпреки това, някои мутации не променят фенотипа, така че не всички промени по време на асексуално размножаване водят до вариации на потомството.
Полово размножаване
Сексуалното размножаване се случва, когато женска репродуктивна клетка (яйце) се комбинира с мъжка клетка (сперма). Потомството е генетична комбинация от майка и баща, половината от хромозомите му идват от единия родител, а другата половина от другия. Това гарантира, че потомството е генетично различно от своите родители и дори братя и сестри.
Мутации могат да възникнат и при сексуално възпроизвеждащи се видове, за да се увеличи допълнително разнообразието на потомството. Процесът, който създава (половите клетки), използвани за размножаване, също допринася за увеличаване на разнообразието. Той гарантира, че получените гамети са генетично различни. Независимото набиране по време на мейоза и неволно оплождане също засяга смесването на гени и позволява на потомството да се адаптира по-добре към околната среда.
Размножаване и еволюция
Като правило се смята, че сексуалното размножаване е по-благоприятно за еволюцията, отколкото асексуалното, тъй като има много повече
Зареждане ...