Suština seksualne reprodukcije je stvaranje novih genetskih kombinacija. U najtipičnijim slučajevima mužjak i ženka se pare i proizvode jedinke čiji genotipovi nisu identični ni genotipu oca ni genotipu majke. Kod nekih životinja novi genotipovi mogu nastati kao rezultat procesa drugačije vrste. homozigotni genotip. Ostali oblici, uključujući neke pljosnate gliste i mekušce, su hermafroditni, tj. imaju i muške (koje proizvode spermu) i ženske (koje proizvode jajašce) gonade. Postoje hermafroditne forme sposobne za samooplodnju.
Nije svaka reprodukcija seksualna (to jest, stvara nove genotipove). Na primjer, paramecije se mogu podijeliti na dva uz formiranje dva nova organizma kćeri koji su genetski identični originalnoj jedinki. Hidroidni polipi (jedna od grupa koelenterata) mogu proizvesti nove jedinke identične sebi kao rezultat pupanja U tom slučaju može se formirati nekoliko novih organizama u jednoj zoni pupanja. Druge životinje, uključujući mnoge insekte i neke ribe, sposobne su za partenogenetičku reprodukciju, u kojoj se potomci razvijaju iz neoplođenih jaja.
Velika većina životinja, posebno oblika koji su nastali relativno nedavno, razmnožavaju se spolno, odnosno spajanjem muških i ženskih gameta. Teoretičari se ne slažu oko razloga za ovu prevlast seksualnog procesa. Budući da seksualna reprodukcija zahtijeva određene troškove, očito mora pružiti neke značajne prednosti. Za objašnjenje su navedeni sljedeći glavni razlozi:
1) evolucijska prednost za populacije koje se mogu mijenjati brže od drugih kroz seksualnu reprodukciju;
2) evolucijska prednost povezana s činjenicom da ovaj način razmnožavanja olakšava specijaciju (pojavu novih vrsta);
3) da pojedini roditelji mogu stvoriti raznolikost u svom neposrednom potomstvu, što im olakšava prilagođavanje nepredvidivim promjenama u okolišu.
Tijekom spolne reprodukcije, kao rezultat fuzije gameta, formira se oplođeno jaje - zigota koja nosi nasljedne sklonosti oba roditelja, zbog čega se nasljedna varijabilnost potomstva naglo povećava. Ovo je prednost seksualne reprodukcije nad aseksualnom reprodukcijom. One. u prisustvu genetske rekombinacije, roditeljske jedinke proizvode potomstvo koje će se od njih razlikovati na najnepredvidiviji način, a među novim nasumičnim kombinacijama gena, barem polovica može biti lošija od roditeljskog genotipa, ali miješanje gena u tom procesu seksualne reprodukcije doprinosi opstanku vrste u promjenjivim uvjetima okoline. Ako roditelj proizvede mnogo potomaka sa širokim spektrom kombinacija gena, postoji veća šansa da će barem jedno potomstvo biti dobro prilagođeno budućim životnim okolnostima, ma kakvi oni bili.
U prisustvu genetske rekombinacije, roditeljske jedinke proizvode potomstvo koje će se od njih razlikovati na najnepredvidiviji način, a među novim slučajnim kombinacijama gena, barem polovica se može pokazati lošijom od roditeljskog genotipa, ali miješanje gena tokom seksualne reprodukcije doprinosi opstanku vrste u promjenjivim uvjetima okoline. Ako roditelj proizvede mnogo potomaka sa širokim spektrom kombinacija gena, postoji veća šansa da će barem jedno potomstvo biti dobro prilagođeno budućim životnim okolnostima, ma kakvi oni bili.
Predložene su mnoge hipoteze kako bi se objasnile prednosti seksualne reprodukcije u borbi za postojanje. Jedna od njih daje ideju o tome kakve bi mogle biti prve faze evolucije spolne reprodukcije. Tok evolucije u velikoj mjeri ovisi o mutacijama koje mijenjaju postojeće gene, formirajući umjesto njih nove alele (varijante) ovih gena. Pretpostavimo da dvije individue u određenoj populaciji imaju povoljne mutacije koje utiču na neke genetske lokuse, a time i na različite funkcije. Kod aseksualne vrste, svaka od ovih jedinki će dati klon mutiranog potomstva, a dva nova klona će se takmičiti dok jedan od njih ne prevlada. Jedan od povoljnih alela proizvedenih mutacijama će se tako proširiti, dok će drugi na kraju nestati. Sada zamislite da jedan od originalnih mutanata ima genetski determiniranu osobinu koja mu omogućava da s vremena na vrijeme uključi gene drugih klonova u svoj genom. U uslovima borbe za postojanje, sticanje gena iz ćelija konkurentskog klona ravno je stvaranju ćelije koja nosi sve povoljne mutacije. Takva ćelija će imati najveću prilagodljivost, a prednosti koje ona dobije obezbediće širenje u populaciji osobine koja vam omogućava da u svoj genom uključite gene drugih ćelija. Prirodna selekcija će favorizirati takvu primitivnu seksualnu reprodukciju.
Spermatozoidi su jedan od glavnih protagonista seksualne reprodukcije.
Kvasac je pomogao naučnicima da pokažu da međupopulacijski uzgoj dovodi do veće ekološke prilagodljivosti vrste.
Opstanak vrste povezan je s gomilanjem genetskih promjena koje pomažu organizmu da postoji u određenom okruženju. Vjeruje se da seksualna reprodukcija, koja rezultira povećanom genetskom varijabilnosti, doprinosi brzoj evoluciji vrste. Ali u slučaju seksualne reprodukcije, potomci uzimaju gene dvije različite individue. Zamislite da majka i otac dolaze iz različitih populacija; majčini geni joj omogućavaju da preživi pod određenim uslovima, a očevi geni su "naoštreni" za druge. U tom slučaju, potomci neće biti prilagođeni ni jednom ni drugom: geni će oslabiti jedni druge i neće moći adekvatno raditi ni pod kojim uvjetima. Ispada da seksualna reprodukcija ne doprinosi opstanku vrste?
Istraživači sa Univerziteta u Aucklandu (Novi Zeland) postavili su eksperiment koji je trebao direktno odgovoriti na pitanje da li međupopulacijsko ukrštanje pomaže ili usporava evoluciju. Naučnici su koristili kvasac koji se može razmnožavati i aseksualno i seksualno. Prva kultura uzgajana je pod određenim uslovima, druga - pod drugim uslovima. U nekom trenutku, mehanizam seksualne reprodukcije bio je uključen u kvascu i omogućio gljivama iz različitih populacija da se pronađu.
U članku objavljenom u časopisu Ecology Letters, autori pišu da su se potomci nastali spolnom reprodukcijom brže prilagođavali okolini. Ako su roditelji bili iz različitih populacija, onda su se njihova djeca osjećala podjednako dobro iu „materinskim“ i „očevim“ uslovima sredine. Odnosno, seksualna reprodukcija ne samo da ne ometa, već i potiče evoluciju vrste, posebno kada se susreću pojedinci iz različitih populacija.
Zapravo, rezultati eksperimenta potvrđuju jednu alternativnu, ali relativno malo poznatu hipotezu, prema kojoj geni, "naoštreni" pod jednim uslovima, ne moraju nužno da ometaju život u drugim. Geni za različita staništa ne ulaze u konfrontaciju, već mirno koegzistiraju u istom genomu, uključuju se i isključuju po potrebi.
U prošlosti, evolucijski biolozi morali su smisliti pametne trikove koji bi spriječili jedinke iz različitih populacija da se međusobno križaju i time oslabe evolucijski položaj vrste. I premda je, kao što je već spomenuto, postojala alternativna hipoteza, bila je potrebna eksperimentalna potvrda da se ona podigne iznad svih ostalih. Prilikom pripreme članka korištene su potpune informacije.
1. Koja je prednost seksualne reprodukcije nad aseksualnom?
Odgovori. Tokom seksualne reprodukcije, koja se odvija fuzijom dvije zametne ćelije gameta, dolazi do razmjene genetskih informacija roditelja. Kao rezultat toga, pojavljuju se potomci koji su raznoliki po svojim karakteristikama, koji mogu nadmašiti svoje roditelje u pogledu održivosti, uključujući i promjene uvjeta okoline.
2. Navedite primjere organizama koji se razmnožavaju prvenstveno aseksualno.
Odgovori. U aseksualnoj reprodukciji, novi organizam može nastati iz jedne ili više nespolnih (somatskih) ćelija majke.
Prokariotske ćelije se razmnožavaju dijeljenjem na dva dijela. Mnoge protozoe (ameba, zelena euglena, itd.), jednoćelijske alge (chlamydomonas) razmnožavaju se običnom mitotičkom diobom stanica. Ostale jednoćelijske i neke niže gljive, alge (hlorela), životinje (malarijski plazmodijum) karakteriše sporulacija. Ona leži u činjenici da se ćelija raspada na veliki broj jedinki, jednak broju jezgara koja je prethodno nastala u matičnoj ćeliji kao rezultat ponovljene deobe njenog jezgra.
Pitanja nakon § 32
1. Koja je razlika između konjugacije i kopulacije?
Odgovori. Ako govorimo o metodama seksualne reprodukcije, onda:
tokom kopulacije, dvije jednoćelijske jedinke se spajaju (genetske informacije oba roditelja se kombinuju, a zatim dijele mejozom (postoji povećanje broja jedinki koje su dobile genetske informacije od oba roditelja).
tokom konjugacije, genetske informacije se razmjenjuju bez povećanja broja jedinki. Postoje sljedeći glavni oblici konjugacije: izogamija, anizogamija i oogamija.
Izogamijom se formiraju pokretne, morfološki identične gamete. Izogamija se nalazi u mnogim algama.
S heterogamijom nastaju pokretne, morfološki i fiziološki različite gamete. Ovaj tip seksualnog procesa karakterističan je za mnoge alge.
U slučaju oogamije, gamete se veoma razlikuju jedna od druge. Ženska gameta je velika nepokretna jajna ćelija koja sadrži veliku količinu hranljivih materija. Muške gamete - spermatozoidi - su male, najčešće pokretne ćelije koje se kreću uz pomoć jedne ili više flagela. Oogamija je karakteristična za životinje, više biljke i mnoge gljive.
2. Gdje se formiraju jaja?
Odgovori. Jaje je ženska gameta životinja, viših biljaka, kao i mnogih algi i jednoćelijskih organizama, koje karakterizira oogamija. Kod životinja se jajašca formiraju u ženskim spolnim žlijezdama - jajnicima, kod golosjemenjača i kritosjemenjača u sjemenkama, mahovinama i paprati u arhegonijama
3. Čemu služi akrozom sperme?
Odgovori. Prilikom oplodnje, u trenutku kontakta spermatozoida sa jajetom, enzimi sadržani u akrozomu se oslobađaju i otapaju jajne membrane, osiguravajući prodor sperme u jaje.
Pitanja na početku pasusa.
Pitanje 1. Zašto vrsta može postojati skoro neograničeno vrijeme, dok je svaki pojedinac smrtan?
Pojedinac ne može evoluirati. Može se mijenjati, prilagođavajući se uvjetima vanjskog okruženja. Ali ove promjene nisu evolucijske, jer nisu naslijeđene. Vrsta je obično heterogena i sastoji se od niza populacija. Populacija je relativno nezavisna i može postojati dugo vremena bez veze sa drugim populacijama vrste. Svi evolucijski procesi odvijaju se u populaciji: kod jedinki se javljaju mutacije, dolazi do ukrštanja među jedinkama, postoji borba za postojanje i prirodna selekcija. Kao rezultat toga, genetski fond populacije se vremenom mijenja i ona postaje predak nove vrste. Zato je elementarna jedinica evolucije populacija, a ne vrsta.
Pitanje 2. Kako sazrevaju spermatozoidi i jajna ćelija?
U testisima (testisima) nastaju muške polne ćelije – spermatozoidi. Sazrijevanje spermatozoida nastaje na temperaturi od oko 35"C. To je ispod temperature trbušne šupljine tijela. Dakle, testisi se nalaze izvan trbušne šupljine, u kožnoj vrećici - skrotumu. Potpuno sazrijevanje spermatozoida nastaje u sistemu sjemenovoda, a zatim ulaze u mokraćnu cijev, na čijem početku teku i kanali dodatnih žlijezda - sjemenih mjehurića i prostate, odnosno prostate.
Sazrevanje jajne ćelije odvija se u graafovom vezikulu jajnika. Razvoj jajeta traje oko 28 dana. Kao rezultat redukcijske diobe, zrela jajna stanica, poput spermatozoida, ostaje sa polovicom hromozoma. Svako jaje sadrži samo X hromozom. Dakle, pol nerođenog djeteta zavisi od oca.
Pitanje 3. Šta određuje pol djeteta?
Pol potomstva zavisi od polnih hromozoma.
Ako su dva X hromozoma (X od majke i X od oca) u zametnoj ćeliji (zigoti), rodiće se djevojčica. Ako postoje X i Y hromozomi (X od majke i Y od oca), rodiće se dječak.
Pitanja na kraju pasusa.
Pitanje 1. Koje su prednosti seksualne reprodukcije u odnosu na aseksualnu?
Uz pomoć seksualne reprodukcije, genski aparat potomstva se ažurira, pojavljuju se nove kombinacije gena, budući da u tome učestvuju majčinski i očinski organizmi, a raznolikost individualnih osobina je korisna za opstanak vrste u promjenjivim uvjetima okoline. . Kod aseksualne reprodukcije, u kojoj učestvuje samo jedna jedinka, skup gena u majčinom i kćerkom organizmu je isti.
Pitanje 2. Objasnite biološki značaj prisustva pola seta hromozoma u spermiju i jajetu.
Jezgra muških i ženskih zametnih stanica sadrže polovinu seta hromozoma karakterističnih za ovu vrstu. Kada se jajna ćelija i spermatozoid spoje, njihovi hromozomski setovi se kombinuju, hromozomski set karakterističan za ovu vrstu se obnavlja, a nasljedne karakteristike oba roditelja se kombinuju u budućem organizmu.
Pitanje 3. Gdje se vrši oplodnja? Šta se formira kao rezultat ovog procesa?
Fuzija jajne ćelije i spermatozoida odvija se u jajovodu. Nakon prodiranja sperme u jajnu stanicu formira se zigota - zametna ćelija koja nosi nasljedne karakteristike oba roditelja.
Pitanje 4. Zašto embrion može ostati u materici, a neoplođeno jaje ne može?
Neoplođeno jaje, za razliku od embriona, nema resice koje mu omogućavaju da ostane u maternici.
Čak i letimičan pregled metoda razmnožavanja različitih grupa organizama pokazuje da u procesu evolucije aseksualna reprodukcija ustupa mjesto spolnom razmnožavanju. Doista, aseksualna reprodukcija je obavezan atribut svih jednoćelijskih organizama, gljiva, algi i biljaka spora, kao i najprimitivnijih višećelijskih životinja. Biljke sjemena već gube sposobnost razmnožavanja sporama, a mnoge od njih nisu ni sposobne za vegetativnu reprodukciju. Visoko organizirane životinje uglavnom se razmnožavaju samo spolno. Koje su prednosti seksualne reprodukcije? Zašto su se najnapredniji organizmi radije razmnožavali uz pomoć gameta, a ne dijelovima tijela ili sporama?
Za razliku od aseksualne reprodukcije, koja je, u stvari, proces kopiranja izvornog majčinog organizma u nizu generacija, uz seksualnu reprodukciju, svaka jedinka je jedinstvena. To je zbog činjenice da se u procesu formiranja haploidnih stanica (spore u biljkama ili gamete kod životinja), genetski materijal roditeljske jedinke rekombinuje.
Kao rezultat toga, unatoč činjenici da se gamete ili spore formiraju u jednom organizmu, a neke čak potječu iz zajedničke izvorne matične ćelije, one se međusobno razlikuju, jer svaka nosi svoju genetsku informaciju. Osim toga, gamete različitih roditelja, spajajući se jedna s drugom, formiraju potpuno nove genetske kombinacije u zigoti. Kao rezultat toga, ispada da seksualnim metodom reprodukcije svaki pojedinac dobiva svoje „vlastito lice“ - vlastiti skup gena, koji određuje jedinstvenost njegove strukture (slika 7) i funkcioniranja. To znači da svaki organizam ima posebna biološka svojstva. Neki pojedinci bolje podnose toplinu, drugi - hladnoću, treći se mogu brzo razmnožavati, četvrti su otporni na bolesti. Kao rezultat toga, uz naglo zagrijavanje klime, izuzetno teške zime ili epidemije, uvijek postoji otpornost na nepovoljne faktore. Oni preživljavaju i stvaraju nove generacije. Kada dođu povoljni uvjeti, pojavljuju se novi lideri, čija vrijednost leži u drugim sposobnostima, na primjer, u brzoj reprodukciji.
Ako se tokom aseksualne reprodukcije svaki organizam razmnožava bez ikakvog učešća jedinki svoje vrste, onda su tokom seksualnog razmnožavanja svi organizmi koji pripadaju istoj vrsti potencijalno povezani „brakom“. Nasljedne promjene koje se javljaju u genetskom aparatu i omogućavaju organizmu da ima određene prednosti u odnosu na druge jedinke svoje vrste, ne samo da povećavaju njegove šanse za preživljavanje, već i omogućavaju da ostavi više potomstva s takvim korisnim svojstvima. materijal sa sajta
Ova ključna pozicija moderne biologije proteže se na organizme koji se razmnožavaju i aseksualno i seksualno. Međutim, aseksualni organizmi ne mogu razmjenjivati korisne “akvizicije”. Ali to lako rade stvorenja koja se razmnožavaju seksualno. Stoga, ako se genetske karakteristike jednog životinjskog organizma, koje mu omogućavaju, na primjer, da izdrži teške zime, kombiniraju u potomcima s drugima koji nisu ništa manje korisni, na primjer, tolerancija helmintijaza, onda je očito vjerojatnije da će prežive i ostave potomstvo nego preci obdareni samo jednim od ovih pozitivnih svojstava. Ako ovome dodamo da je tokom polne reprodukcije broj potencijalnih potomaka višestruko veći nego kod aseksualne reprodukcije, onda će se takve pozitivne promjene u nizu generacija još brže akumulirati. To znači da seksualna reprodukcija daje mnogo više materijala za evoluciju od aseksualne reprodukcije. Iz ovoga je očito da u evolucijskom planu seksualna reprodukcija ima sve prednosti u odnosu na aseksualnu reprodukciju, pa su stoga najorganiziraniji, evolucijski napredniji organizmi u određenom stupnju napustili aseksualnu reprodukciju.
Prednosti seksualna reprodukcija preko aseksualnih povezuju se s činjenicom da potomci dobijaju različita svojstva koja značajno povećavaju otpornost vrste na promjenjive i nepovoljne uvjete okoline i pružaju mnogo više izvornog materijala za evoluciju.
Na ovoj stranici materijal o temama:
Tabela o biološkim prednostima seksualne reprodukcije u odnosu na aseksualnu
Koji se organizmi razmnožavaju i aseksualno i seksualno
Zašto se potomci razlikuju u seksualnoj reprodukciji?
Zašto se ljudi ne mogu razmnožavati aseksualno?
Pozitivan u seksualnoj reprodukciji i negativan
Pitanja o ovoj stavci:
Glavni proces je prirodna selekcija. On odlučuje koje su adaptacije za dato stanište povoljne, a koje nisu toliko poželjne. Ako je adaptacija povoljna, onda će organizmi koji imaju kodiranje za tu osobinu živjeti dovoljno dugo da se razmnožavaju i prenesu svoje gene na sljedeću generaciju.
Da bi prirodna selekcija funkcionirala za populaciju, mora postojati raznolikost. Da biste dobili različitost kod pojedinaca, potrebna vam je različita genetika i izraženost. Sve ovisi o načinu reprodukcije određene vrste.
aseksualna reprodukcija
Aseksualno razmnožavanje je stvaranje potomstva od jednog roditelja koje nije praćeno parenjem ili miješanjem gena. Aseksualna reprodukcija rezultira kloniranjem roditelja, što znači da potomci imaju identičan DNK kao i njihov predak. U pravilu ne postoji raznolikost vrsta iz generacije u generaciju.
Jedan od načina da se dobije neka raznolikost vrsta je kroz mutacije na nivou DNK. Ako dođe do greške u procesu ili kopiranju DNK, tada će se ta greška prenijeti na potomstvo, eventualno mijenjajući njegove osobine. Međutim, neke mutacije ne mijenjaju fenotip, tako da sve promjene u aseksualnoj reprodukciji ne rezultiraju varijacijama potomstva.
seksualna reprodukcija
Seksualno razmnožavanje nastaje kada se ženska polna ćelija (jajna ćelija) spoji sa muškom ćelijom (spermatozoid). Potomak je genetska kombinacija majke i oca, polovina njegovih hromozoma dolazi od jednog roditelja, a druga polovina od drugog. Ovo osigurava da se potomci genetski razlikuju od svojih roditelja, pa čak i braće i sestara.
Mutacije se također mogu pojaviti u spolno razmnožavajućim vrstama kako bi se dodatno povećala raznolikost potomstva. Proces kojim se stvaraju (polne ćelije) koje se koriste za reprodukciju također doprinosi povećanju raznolikosti. Osigurava da su rezultirajuće gamete genetski različite. Nezavisno regrutovanje tokom mejoze i nasumične oplodnje takođe utiče na mešanje gena i omogućava potomstvu da se bolje prilagodi svom okruženju.
Reprodukcija i evolucija
Općenito se vjeruje da je spolna reprodukcija pogodnija za evoluciju od aseksualne reprodukcije, jer ima mnogo veću
Učitavanje...