Sugulise paljunemise olemus on uute geneetiliste kombinatsioonide loomine. Kõige tüüpilisematel juhtudel paarituvad isane ja emane isendid, kelle genotüübid ei ole identsed ei isa ega ema genotüübiga. Mõnel loomal võivad tekkida uued genotüübid teistsuguste protsesside tulemusena. algloomad kui paramecia, tekib autogaamia, mille puhul üks isend loob uue homosügootse genotüübi. Teised vormid, sealhulgas mõned lestaussid ja molluskid, on hermafrodiitsed, s.o. neil on nii meessoost (sperma tootvad) kui ka emasloomad (mune tootvad) sugunäärmed. On hermafrodiidi vorme, mis on võimelised ise viljastuma.
Mitte kogu paljunemine ei ole seksuaalne (st see loob uusi genotüüpe). Näiteks võib Paramecia jaguneda kaheks kahe uue tütarorganismi moodustumisega, mis on algse isendiga geneetiliselt identsed. Hüdroidpolüübid (üks koelenteraatide rühmadest) võivad tärkamisprotsessi tulemusena toota identseid uusi isendeid. samal ajal võib ühes tärkavas tsoonis tekkida mitu uut organismi. Teised loomad, sealhulgas paljud putukad ja mõned kalad, on võimelised partenogeneetiliseks paljunemiseks, kus järglased arenevad viljastamata munadest
Valdav enamus loomi, eriti suhteliselt hiljuti tekkinud vormid, paljunevad sugulisel teel, st isas- ja emassugurakkude ühinemise teel. Teoreetikud ei nõustu seksuaalprotsessi sellise ülekaalu põhjustega. Kuna seksuaalne paljunemine nõuab teatud kulutusi, peaks see ilmselgelt pakkuma olulisi eeliseid. Selle selgituse jaoks esitati järgmised peamised põhjused:
1) evolutsiooniline eelis populatsioonidele, mis võivad seksuaalse paljunemise kaudu muutuda teistest kiiremini;
2) evolutsiooniline eelis, mis on seotud asjaoluga, et see paljunemisviis hõlbustab eristumist (uute liikide teket);
3) et üksikud vanemad saavad luua oma vahetutes järglastes mitmekesisust, muutes neil kergemaks kohaneda ettearvamatute muutustega keskkonnas.
Sugulise paljunemise käigus moodustub sugurakkude ühinemise tulemusena viljastatud munarakk - sigoot, mis kannab mõlema vanema pärilikke kalduvusi, mille tõttu suureneb järsult järglaste pärilik varieeruvus. See on sugulise paljunemise eelis aseksuaalse ees. Need. geneetilise rekombinatsiooni olemasolul toodavad vanemindividendid järglasi, kes erinevad neist kõige ettearvamatumal viisil ning uutest juhuslikest geenikombinatsioonidest võib vähemalt pooled osutuda vanemate genotüübist halvemaks, kuid geenide segamine. sugulisel paljunemisel aitab keskkonnatingimuste muutudes kaasa liigi säilimisele. Kui vanem toodab palju järglasi, kellel on väga erinevad geenikombinatsioonid, on suurem tõenäosus, et vähemalt üks järglane on tulevaste eluoludega hästi kohanenud, olenemata sellest, millised need on.
Geneetilise rekombinatsiooni olemasolul sünnivad vanemlikud isendid neist kõige ettearvamatumal viisil erinevad järglased ning uutest juhuslikest geenikombinatsioonidest võivad vähemalt pooled olla vanemate genotüübist halvemad, kuid geenide segamine sugulisel paljunemisel aitab kaasa. liikide säilimisele keskkonnatingimuste muutumisel. Kui vanem toodab palju järglasi, kellel on väga erinevad geenikombinatsioonid, on suurem tõenäosus, et vähemalt üks järglane on tulevaste eluoludega hästi kohanenud, olenemata sellest, millised need on.
Seksuaalse paljunemise eeliste selgitamiseks olelusvõitluses on välja pakutud palju hüpoteese. Üks neist annab aimu, millised võiksid olla sugulise paljunemise evolutsiooni esimesed etapid. Evolutsiooni kulg sõltub suuresti mutatsioonidest, mis muudavad olemasolevaid geene, moodustades nende asemele nende geenide uued alleelid (variandid). Oletame, et teatud populatsiooni kahel isendil tekivad soodsad mutatsioonid, mis mõjutavad mõnda geneetilist lookust ja seega ka erinevaid funktsioone. Aseksuaalsete liikide puhul loob igaüks neist isenditest mutantsete järglaste klooni ja kaks uut klooni võistlevad, kuni üks neist võidab. Üks mutatsioonide tekitatud soodsatest alleelidest hakkab seega levima, teine aga lõpuks kaob. Kujutagem nüüd ette, et ühel originaalmutandil on geneetiliselt määratud omadus, mis võimaldab tal aeg-ajalt oma genoomi kaasata geene ka teistest kloonidest. Olelusvõitluse tingimustes võrdub geenide omandamine konkureeriva klooni rakkudest kõiki soodsaid mutatsioone kandva raku loomisega. Selline rakk on kõige suurema kohanemisvõimega ja sellest saadavad eelised tagavad sellise tunnuse leviku populatsioonis, mis võimaldab teiste rakkude geene kaasata tema genoomi. Looduslik valik soodustab sellist primitiivset seksuaalset paljunemist.
Sperma on seksuaalse paljunemise üks peamisi tegelasi
Pärm aitas teadlastel näidata, et populatsioonidevahelised ristamised suurendavad liikide ökoloogilist kohanemisvõimet.
Liigi ellujäämine on seotud geneetiliste muutuste kuhjumisega, mis aitavad organismil teatud elupaigas eksisteerida. Arvatakse, et suguline paljunemine, mille tulemuseks on suurenenud geneetiline varieeruvus, aitab kaasa liigi kiireimale arengule. Kuid sugulise paljunemise korral võtab järglane kahe erineva isendi geenid. Kujutage ette, et ema ja isa olid pärit erinevatest populatsioonidest; ema geenid võimaldavad tal teatud tingimustel ellu jääda, samas kui isa geenid on teiste jaoks "teritatud". Sel juhul ei kohane järglane ei ühe ega teisega: geenid nõrgendavad üksteist ega suuda üldse mitte mingil juhul adekvaatselt töötada. Tuleb välja, et suguline paljunemine ei aita kaasa liigi püsimajäämisele?
Aucklandi ülikooli (Uus-Meremaa) teadlased koostasid katse, mis pidi otseselt vastama küsimusele, kas populatsioonidevaheline ristumine aitab või aeglustab evolutsiooni. Teadlased on kasutanud pärmi, mis suudab paljuneda nii aseksuaalselt kui ka seksuaalselt. Esimest kultuuri kasvatati samades, teist erinevates tingimustes. Mingil hetkel lülitati pärmseenes sisse sugulise paljunemise mehhanism ja erinevate populatsioonide seentel lasti üksteist leida.
Ajakirjas Ecology Letters avaldatud artiklis kirjutavad autorid, et sugulisel paljunemisel saadud järglased kohanesid keskkonnaga kiiremini. Kui vanemad olid erinevatest populatsioonidest, siis nende lapsed tundsid end võrdselt hästi nii "ema" kui "isa" keskkonnatingimustes. See tähendab, et suguline paljunemine mitte ainult ei sega, vaid stimuleerib ka liigi arengut, eriti kui leitakse erinevatest populatsioonidest pärit isendeid.
Tegelikult toetavad eksperimendi tulemused üht alternatiivset, kuid suhteliselt vähetuntud hüpoteesi, mille kohaselt ei pruugi mõne seisundi jaoks "teritatud" geenid teistel elamist segada. Erinevate elupaikade geenid ei astu vastasseisu, vaid eksisteerivad rahumeelselt ühes genoomis, lülitudes vastavalt vajadusele sisse ja välja.
Varem pidid evolutsioonibioloogid leiutama nutikaid nippe, mis takistaksid erinevatest populatsioonidest pärit isendite omavahelist ristumist ning nõrgestaksid seeläbi liigi evolutsioonilist positsiooni. Ja kuigi, nagu juba mainitud, oli alternatiivne hüpotees, oli selle kõigist teistest kõrgemale tõstmiseks vaja eksperimentaalset kinnitust. Artikli koostamisel kasutati arvutist saadud teavet..
1. Mis on sugulise paljunemise eelis aseksuaalse ees?
Vastus. Sugulise paljunemise käigus, mis toimub kahe suguraku suguraku liitmisel, toimub vanemate geneetilise teabe vahetus. Selle tulemusel ilmuvad oma omaduste poolest mitmekesised järglased, kes võivad elujõulisuses ületada oma vanemaid, sealhulgas keskkonnatingimuste muutumisel.
2. Too näiteid peamiselt mittesuguliselt paljunevatest organismidest.
Vastus. Mittesugulise paljunemise korral võib ema ühest või mitmest mittesugulisest (somaatilisest) rakust tekkida uus organism.
Prokarüootsed rakud paljunevad jagunedes kaheks. Paljud algloomad (amööb, euglena roheline jne), üherakulised vetikad (chlamydomonas) paljunevad normaalse mitootilise rakkude jagunemise teel. Teistele üherakulistele ja mõningatele madalamatele seentele, vetikatele (klorella), loomadele (malaariaplasmodium) on iseloomulik eoste teke. See seisneb selles, et rakk jaguneb suureks arvuks isenditeks, mis on võrdne nende tuumade arvuga, mis on varem moodustatud vanemrakus selle tuuma mitmekordse jagunemise tulemusena.
Küsimused pärast § 32
1. Mis vahe on konjugatsioonil ja kopulatsioonil?
Vastus. Kui me räägime seksuaalse paljunemise meetoditest, siis:
kopulatsiooni käigus ühinevad kaks üherakulist isendit (mõlema vanema geneetiline informatsioon liidetakse ja seejärel jagunevad nad meioosi teel (suureneb mõlemalt vanemalt geneetilist informatsiooni saanud isendite arv).
konjugatsiooniga toimub geneetilise informatsiooni vahetus ilma isendite arvu suurendamata. Konjugeerimisel on järgmised põhivormid: isogaamia, anisogaamia ja oogaamia.
Isogaamiaga moodustuvad liikuvad, morfoloogiliselt identsed sugurakud. Isogaamiat esineb paljudes vetikates.
Heterogaamiaga moodustuvad liikuvad sugurakud, mis erinevad morfoloogiliselt ja füsioloogiliselt. Seda tüüpi seksuaalprotsess on iseloomulik paljudele vetikatele.
Oogamia puhul on sugurakud üksteisest väga erinevad. Emassugurakk on suur liikumatu munarakk, mis sisaldab suures koguses toitaineid. Isassugurakud – spermatosoidid – on väikesed, enamasti liikuvad rakud, mis liiguvad ühe või mitme lipukese abil. Oogaamia on iseloomulik loomadele, kõrgematele taimedele ja paljudele seentele.
2. Kus munarakud moodustuvad?
Vastus. Munarakk on loomade, kõrgemate taimede, aga ka paljude vetikate ja ainuraksete organismide emassuguraat, mida iseloomustab oogaamia. Loomadel moodustuvad munad naiste sugunäärmetes - munasarjades, seemne- ja katteseemnetaimedes munarakkudes, sammaldel ja sõnajalgadel arhegoonias.
3. Milleks on sperma akrosoom?
Vastus. Viljastamise käigus vabanevad spermatosoidi kokkupuute hetkel munarakuga akrosoomis sisalduvad ensüümid, mis lahustavad munaraku membraane, võimaldades seemnerakkul munarakku siseneda.
Küsimused lõigu alguses.
1. küsimus. Miks saab liik eksisteerida praktiliselt lõputult, samas kui iga üksik isend on surelik?
Isik ei saa areneda. See võib muutuda, kohanedes väliskeskkonna tingimustega. Kuid need muutused ei ole evolutsioonilised, kuna need ei ole päritud. Liik on tavaliselt heterogeenne ja koosneb mitmest populatsioonist. Populatsioon on suhteliselt iseseisev ja võib eksisteerida pikka aega ilma ühenduseta liigi teiste populatsioonidega. Kõik evolutsioonilised protsessid toimuvad populatsioonis: isendites esinevad mutatsioonid, indiviidide vahel toimub ristumine, toimib olelusvõitlus ja looduslik valik. Selle tulemusena muutub aja jooksul populatsiooni genofond ja sellest saab uue liigi esivanem. Seetõttu on evolutsiooni elementaarne ühik populatsioon, mitte liik.
Küsimus 2. Kuidas sperma ja munarakud küpsevad?
Meeste sugurakud – munandites (munandites) moodustuvad spermatosoidid. Sperma küpsemine toimub temperatuuril umbes 35 "C. See on madalam kui keha kõhuõõne temperatuur. Seetõttu on munandid väljaspool kõhuõõnde, nahakotis - munandikotti. Spermatosoidide täielik küpsemine toimub a. vas deferensi süsteemi ja seejärel sisenevad nad ureetrasse, mille alguses voolavad ka täiendavate näärmete kanalid - seemnepõiekesed ja eesnääre ehk eesnääre.
Munaraku küpsemine toimub munasarja graafilises vesiikulis. Muna areng kestab umbes 28 päeva. Reduktsiooni jagunemise tulemusena jääb küps munarakk, nagu seemnerakk, poole kromosoomikomplektiga. Iga muna sisaldab ainult X-kromosoomi. Järelikult sõltub sündimata lapse sugu isast.
Küsimus 3. Mis määrab lapse soo?
Järglaste sugu sõltub sugukromosoomidest.
Kui sugurakus (sügoot) on kaks X-kromosoomi (X emalt ja X isalt), sünnib tüdruk. Kui on X- ja Y-kromosoomid (X emalt ja Y isalt), sünnib poiss.
Küsimused lõigu lõpus.
Küsimus 1. Millised on seksuaalse paljunemise eelised aseksuaalse ees?
Sugulise paljunemise abil uueneb järglaste geneetiline aparaat, tekivad uued geenikombinatsioonid, kuna selles osalevad ema- ja isaorganismid ning üksikute tunnuste mitmekesisus on kasulik liigi ellujäämiseks muutuvates keskkonnatingimustes. . Mittesugulisel paljunemisel, milles osaleb ainult üks isend, on ema- ja tütarorganismide geenide komplekt sama.
2. küsimus. Selgitage poole kromosoomikomplekti esinemise bioloogilist tähtsust spermas ja munas.
Isaste ja naiste sugurakkude tuumades on pooled antud liigile omased kromosoomid. Munaraku ja seemneraku ühinemisel kombineeritakse nende kromosoomikomplektid, taastatakse antud liigile omane kromosoomikomplekt ning tulevases organismis kombineeritakse mõlema vanema pärilikud omadused.
Küsimus 3. Kus toimub viljastumine? Mis on selle protsessi tulemus?
Muna ja sperma sulandumine toimub munajuhas. Pärast sperma tungimist munarakku moodustub sügoot - embrüonaalne rakk, millel on mõlema vanema pärilikud omadused.
Küsimus 4. Miks võib embrüo jääda emakasse, aga viljastamata munarakk mitte?
Viljastamata munarakkul, erinevalt embrüost, puuduvad villid, mis võimaldavad tal emakasse jääda.
Isegi erinevate organismirühmade paljunemismeetodite pealiskaudne ülevaade näitab, et evolutsiooniprotsessis annab mittesuguline paljunemine teed sugulisele paljunemisele. Tõepoolest, mittesuguline paljunemine on kõigi ainuraksete organismide, seente, vetikate ja eostaimede ning ka kõige primitiivsemate hulkraksete loomade kohustuslik atribuut. Seemnetaimed kaotavad juba eoste abil oma paljunemisvõime ja paljud neist pole isegi vegetatiivseks paljunemisvõimelised. Kõrgelt organiseeritud loomad paljunevad üldiselt ainult seksuaalselt. Millised on seksuaalse paljunemise eelised? Miks otsustasid kõige arenenumad organismid paljuneda pigem sugurakkudega kui kehaosade või eostega?
Erinevalt aseksuaalsest paljunemisest, mis tegelikult on protsess, mille käigus kopeeritakse põlvkondade kaupa algset emaorganismi seksuaalse paljunemisviisiga, on iga indiviid ainulaadne. See on tingitud asjaolust, et haploidsete rakkude (taimedes spoorid või loomadel sugurakud) moodustumisel rekombineerub vanemindiviidi geneetiline materjal.
Selle tulemusel erinevad nad üksteisest hoolimata sellest, et sugurakud või eosed moodustuvad ühes organismis ja mõned isegi pärinevad ühisest algsest emarakust, kuna igaüks kannab oma geneetilist teavet. Lisaks moodustavad erinevate vanemate sugurakud üksteisega ühinedes sügoodis täiesti uusi geneetilisi kombinatsioone. Selle tulemusena selgub, et seksuaalse paljunemisviisiga omandab iga indiviid "oma näo" - oma geenide komplekti, mis määrab tema struktuuri (joon. 7) ja toimimise unikaalsuse. See tähendab, et igal organismil on erilised bioloogilised omadused. Mõned isendid taluvad paremini kuumust, teised külma, kolmandad suudavad kiiresti paljuneda ja neljandad on haigustele vastupidavad. Selle tulemusena on kliima järsu soojenemise, äärmiselt karmide talvede või epideemiate korral ebasoodsate tegurite suhtes alati vastupidavad. Nad jäävad ellu ja sünnitavad uusi põlvkondi. Kui tingimused on soodsad, kerkivad esile uued juhid, kelle väärtus seisneb muudes võimetes, näiteks kiires taastootmises.
Kui mittesugulisel paljunemisel paljuneb iga organism ilma oma liigi isendite osaluseta, siis sugulisel paljunemisel on kõik samasse liiki kuuluvad organismid potentsiaalselt seotud "abieluga". Pärilikud muutused, mis toimuvad geneetilises aparaadis ja võimaldavad organismil omada teiste oma liigi isendite ees teatud eeliseid, mitte ainult ei suurenda tema ellujäämisvõimalusi, vaid võimaldavad jätta ka rohkem selliste kasulike omadustega järglasi. Materjal saidilt
See kaasaegse bioloogia võtmepositsioon kehtib organismide kohta, mis paljunevad nii aseksuaalselt kui ka seksuaalselt. Aseksuaalsed organismid ei saa aga kasulikke "saavutusi" vahetada. Kuid seda teevad suguliselt paljunevad olendid kergesti. Seega, kui ühe loomaorganismi geneetilised omadused, mis võimaldavad tal näiteks karmide talvede talumist, on järglastel kombineeritud teistega, mis pole vähem kasulikud, näiteks helmintiaasi taluvus, siis on sellel selgelt rohkem võimalusi ellu jääda ja järglasi kui esivanemad, kellel on ainult üks neist positiivsetest omadustest. Kui siia lisada, et sugulisel paljunemisel on potentsiaalsete järglaste arv kordades suurem kui mittesugulisel ajal, siis kogunevad sellised positiivsed muutused mitmes põlvkonnas veelgi kiiremini. See tähendab, et seksuaalne paljunemine annab evolutsiooniks palju rohkem materjali kui aseksuaalne. Seega on ilmne, et evolutsioonilises mõttes on sugulisel paljunemisel kõik eelised mittesugulise paljunemise ees ja seetõttu loobusid teatud etapis kõige kõrgemalt organiseeritud, evolutsiooniliselt arenenud organismid aseksuaalsest paljunemisest.
Eelised seksuaalne paljunemine üle aseksuaalsed on seotud sellega, et järglased saavad erinevaid omadusi, mis tõstavad oluliselt liigi vastupanuvõimet muutlikele ja ebasoodsatele keskkonnatingimustele ning annavad palju rohkem evolutsiooni lähtematerjali.
Sellel lehel on materjal teemadel:
Bioloogiatabel sugulise paljunemise eeliste kohta aseksuaalse ees
Millised organismid paljunevad nii mittesuguliselt kui ka suguliselt
Miks on järglased sugulisel paljunemisel mitmekesised?
Miks ei saa inimesed aseksuaalselt paljuneda
Seksuaalselt positiivne ja negatiivne
Küsimused selle materjali kohta:
Peamine protsess on looduslik valik. Ta otsustab, millised kohandused antud elupaiga jaoks on soodsad ja millised mitte nii soovitavad. Kui kohanemine on soodne, elavad seda tunnust kodeerivad organismid piisavalt kaua, et paljuneda ja oma geene järgmisele põlvkonnale edasi anda.
Et looduslik valik populatsiooni jaoks toimiks, peab olema mitmekesisus. Indiviidide mitmekesisuse saavutamiseks on vaja erinevat geneetikat ja väljendeid. Kõik sõltub konkreetse liigi aretusmeetodist.
Mittesuguline paljunemine
Mittesuguline paljunemine on järglaste saamine ühelt vanemalt, millega ei kaasne paaritumist ega geenide segunemist. Mittesuguline paljunemine viib vanema kloonimiseni, see tähendab, et järglastel on esivanemaga identne DNA. Reeglina puudub liigiline mitmekesisus põlvest põlve.
Üks viis liikide mitmekesisuse saavutamiseks on DNA mutatsioonid. Kui protsessis või DNA kopeerimises ilmneb viga, kandub see viga järglastele, muutes tõenäoliselt selle tunnuseid. Kuid mõned mutatsioonid ei muuda fenotüüpi, seega ei põhjusta kõik mittesugulise paljunemise ajal toimunud muutused järglaste variatsioone.
Seksuaalne paljunemine
Seksuaalne paljunemine toimub siis, kui emane sugurakk (munarakk) ühineb isasrakuga (sperma). Järglane on ema ja isa geneetiline kombinatsioon, pool tema kromosoomidest pärineb ühelt ja teine pool teiselt vanemalt. See tagab, et järglased on oma vanematest ja isegi õdedest-vendadest geneetiliselt erinevad.
Mutatsioonid võivad esineda ka sugulisel teel paljunevatel liikidel, et veelgi suurendada järglaste mitmekesisust. Paljunemiseks kasutatavate (sugurakkude) loomise protsess aitab samuti kaasa mitmekesisuse suurenemisele. See tagab, et saadud sugurakud on geneetiliselt erinevad. Iseseisev värbamine meioosi ja tahtmatu viljastamise ajal mõjutab ka geenide segunemist ja võimaldab järglastel oma keskkonnaga paremini kohaneda.
Paljunemine ja evolutsioon
Reeglina arvatakse, et seksuaalne paljunemine soodustab evolutsiooni rohkem kui aseksuaalne, kuna sellel on palju rohkem
Laadimine ...