L'essence de la reproduction sexuée est la création de nouvelles combinaisons génétiques. Dans les cas les plus typiques, un mâle et une femelle s'accouplent et produisent des individus dont les génotypes ne sont pas identiques au génotype du père ou de la mère. Chez certains animaux, de nouveaux génotypes peuvent être créés à la suite de processus d'un genre différent. protozoaires comme paramécies, l'autogamie se produit, dans laquelle un individu crée un nouveau génotype homozygote. D'autres formes, dont certains vers plats et mollusques, sont hermaphrodites, c'est-à-dire ont à la fois des glandes sexuelles mâles (productrices de spermatozoïdes) et femelles (productrices d'œufs). Il existe des formes hermaphrodites capables de s'autoféconder.
Toute reproduction n'est pas sexuée (c'est-à-dire qu'elle crée de nouveaux génotypes). Par exemple, la paramécie peut se diviser en deux avec la formation de deux nouveaux organismes filles qui sont génétiquement identiques à l'individu d'origine. Les polypes hydroïdes (l'un des groupes de coelentérés) peuvent produire de nouveaux individus identiques à la suite du processus de bourgeonnement. Au en même temps, plusieurs nouveaux organismes peuvent se former dans une zone de bourgeonnement. D'autres animaux, y compris de nombreux insectes et certains poissons, sont capables de reproduction parthénogénétique, dans laquelle la progéniture se développe à partir d'œufs non fécondés
La grande majorité des animaux, en particulier les formes apparues relativement récemment, se reproduisent sexuellement, c'est-à-dire par fusion de gamètes mâles et femelles. Les théoriciens sont en désaccord sur les raisons de cette prédominance du processus sexuel. Étant donné que la reproduction sexuée nécessite certains coûts, elle devrait évidemment présenter des avantages importants. Les principales raisons suivantes ont été avancées pour cette explication :
1) un avantage évolutif pour les populations qui peuvent changer plus rapidement que les autres grâce à la reproduction sexuée ;
2) un avantage évolutif lié au fait que ce mode de reproduction facilite la spéciation (émergence de nouvelles espèces) ;
3) que les parents individuels peuvent créer de la diversité dans leur progéniture immédiate, ce qui leur permet de s'adapter plus facilement aux changements imprévisibles de l'environnement.
Au cours de la reproduction sexuée, à la suite de la fusion des gamètes, un œuf fécondé se forme - un zygote, porteur des inclinations héréditaires des deux parents, grâce à quoi la variabilité héréditaire de la progéniture augmente fortement. C'est l'avantage de la reproduction sexuée par rapport à l'asexuée. Celles. en présence de recombinaison génétique, les individus parents produisent une progéniture qui différera d'eux de la manière la plus imprévisible, et parmi les nouvelles combinaisons aléatoires de gènes, au moins la moitié peut s'avérer pire que le génotype parental, cependant, le brassage des gènes pendant la reproduction sexuée contribue à la survie de l'espèce lorsque les conditions environnementales changent. Si un parent produit de nombreux descendants avec une grande variété de combinaisons de gènes, il y a de meilleures chances qu'au moins un descendant soit bien adapté aux circonstances de la vie future, quelles qu'elles soient.
En présence d'une recombinaison génétique, les individus parentaux produisent une progéniture qui différera d'eux de la manière la plus imprévisible, et parmi les nouvelles combinaisons aléatoires de gènes, au moins la moitié peut être pire que le génotype parental, cependant, le brassage des gènes pendant la reproduction sexuée contribue à la survie de l'espèce lorsque les conditions environnementales changent. Si un parent produit de nombreux descendants avec une grande variété de combinaisons de gènes, il y a de meilleures chances qu'au moins un descendant soit bien adapté aux circonstances de la vie future, quelles qu'elles soient.
De nombreuses hypothèses ont été proposées pour expliquer les bienfaits de la reproduction sexuée dans la lutte pour l'existence. L'un d'eux donne une idée de ce que pourraient être les premières étapes de l'évolution de la reproduction sexuée. Le cours de l'évolution dépend en grande partie de mutations qui modifient les gènes existants, formant à leur place de nouveaux allèles (variantes) de ces gènes. Supposons que deux individus d'une certaine population développent des mutations favorables affectant certains loci génétiques, et donc des fonctions différentes. Chez les espèces asexuées, chacun de ces individus donnera naissance à un clone de progéniture mutante, et deux nouveaux clones s'affronteront jusqu'à ce que l'un d'eux gagne. L'un des allèles favorables créés par les mutations va ainsi se propager, tandis que l'autre finira par disparaître. Imaginons maintenant que l'un des mutants d'origine possède une caractéristique génétiquement déterminée qui lui permet d'inclure de temps en temps des gènes d'autres clones dans son génome. Dans les conditions de la lutte pour l'existence, l'acquisition de gènes à partir des cellules d'un clone concurrent équivaut à la création d'une cellule porteuse de toutes les mutations favorables. Une telle cellule aura la plus grande adaptabilité, et les avantages qu'elle en retirera assureront la diffusion dans la population d'une caractéristique permettant d'inclure les gènes d'autres cellules dans son génome. La sélection naturelle favorisera une telle reproduction sexuée primitive.
Le sperme est l'un des personnages principaux de la reproduction sexuée
La levure a aidé les scientifiques à montrer que les croisements interpopulations conduisent à une plus grande adaptabilité écologique de l'espèce.
La survie d'une espèce est associée à l'accumulation de modifications génétiques qui aident le corps à exister dans un habitat particulier. On pense que la reproduction sexuée, qui entraîne une variabilité génétique accrue, contribue à l'évolution la plus rapide de l'espèce. Mais dans le cas de la reproduction sexuée, la progéniture prend les gènes de deux individus différents. Imaginez que la mère et le père viennent de populations différentes ; les gènes de la mère lui permettent de survivre dans certaines conditions, tandis que les gènes du père sont « affûtés » pour d'autres. Dans ce cas, la progéniture ne sera adaptée ni à l'un ni à l'autre : les gènes s'affaibliront les uns les autres et ne pourront fonctionner correctement dans aucune condition. Il s'avère que la reproduction sexuée ne contribue pas à la survie de l'espèce ?
Des chercheurs de l'Université d'Auckland (Nouvelle-Zélande) ont mis en place une expérience censée répondre directement à la question de savoir si le croisement interpopulation aide ou ralentit l'évolution. Les scientifiques ont utilisé une levure qui peut se reproduire de manière asexuée et sexuelle. La première culture a été cultivée dans les mêmes conditions, la seconde dans des conditions différentes. À un moment donné, le mécanisme de reproduction sexuée a été activé chez la levure et les champignons de différentes populations ont été autorisés à se trouver.
Dans un article publié dans la revue Ecology Letters, les auteurs écrivent que la progéniture issue de la reproduction sexuée s'est adaptée plus rapidement à l'environnement. Si les parents appartenaient à des populations différentes, alors leurs enfants se sentaient aussi bien dans les conditions environnementales « maternelles » que « paternelles ». C'est-à-dire que la reproduction sexuée non seulement n'interfère pas, mais stimule également l'évolution de l'espèce, en particulier lorsque des individus de différentes populations sont trouvés.
En fait, les résultats de l'expérience soutiennent une hypothèse alternative, mais relativement peu connue, selon laquelle les gènes, « affûtés » pour certaines affections, n'interfèrent pas nécessairement avec la vie dans d'autres. Les gènes de différents habitats n'entrent pas en confrontation, mais coexistent pacifiquement dans un même génome, s'activant et s'éteignant selon les besoins.
Auparavant, les biologistes de l'évolution devaient inventer des astuces intelligentes qui empêcheraient les individus de différentes populations de se croiser les uns avec les autres et affaibliraient ainsi la position évolutive d'une espèce. Et bien que, comme déjà mentionné, il y avait une hypothèse alternative, une confirmation expérimentale était nécessaire pour l'élever au-dessus de toutes les autres. Lors de la préparation de l'article, des informations provenant d'un ordinateur ont été utilisées..
1. Quel est l'avantage de la reproduction sexuée par rapport à l'asexuée ?
Réponse. Lors de la reproduction sexuée, qui s'effectue par la fusion de deux cellules germinales de gamètes, l'information génétique des parents est échangée. En conséquence, une progéniture, diverse dans ses caractéristiques, apparaît, qui peut surpasser ses parents en vitalité, y compris lorsque les conditions environnementales changent.
2. Donnez des exemples d'organismes qui se reproduisent principalement de manière asexuée.
Réponse. Avec la reproduction asexuée, un nouvel organisme peut naître d'une ou plusieurs cellules asexuées (somatiques) de la mère.
Les cellules procaryotes se multiplient en se divisant en deux. De nombreux protozoaires (amibes, vert euglena, etc.), des algues unicellulaires (chlamydomonas) se multiplient par division cellulaire mitotique normale. D'autres champignons unicellulaires et certains champignons inférieurs, les algues (chlorelle), les animaux (malaria plasmodium) sont caractérisés par la sporulation. Elle consiste dans le fait que la cellule se divise en un grand nombre d'individus, égal au nombre de noyaux préalablement formés dans la cellule mère à la suite de la division multiple de son noyau.
Questions après le § 32
1. Quelle est la différence entre conjugaison et copulation ?
Réponse. Si nous parlons de méthodes de reproduction sexuée, alors :
lors de la copulation, deux individus unicellulaires fusionnent (les informations génétiques des deux parents sont combinées, puis ils se divisent par méiose (il y a une augmentation du nombre d'individus ayant reçu des informations génétiques des deux parents).
avec la conjugaison, il y a échange d'informations génétiques sans augmenter le nombre d'individus. Il existe les formes de conjugaison de base suivantes : l'isogamie, l'anisogamie et l'oogamie.
Avec l'isogamie, des gamètes mobiles et morphologiquement identiques se forment. L'isogamie se produit dans de nombreuses algues.
Avec l'hétérogamie, des gamètes mobiles qui diffèrent morphologiquement et physiologiquement sont formés. Ce type de processus sexuel est caractéristique de nombreuses algues.
Dans le cas de l'oogamie, les gamètes sont très différents les uns des autres. Le gamète femelle est un gros œuf immobile qui contient une grande quantité de nutriments. Les gamètes mâles - les spermatozoïdes - sont de petites cellules le plus souvent mobiles qui se déplacent à l'aide d'un ou plusieurs flagelles. L'oogamie est caractéristique des animaux, des plantes supérieures et de nombreux champignons.
2. Où se forment les œufs ?
Réponse. L'ovule est le gamète femelle des animaux, des plantes supérieures, ainsi que de nombreuses algues et organismes unicellulaires, qui sont caractérisés par l'oogamie. Chez les animaux, les œufs se forment dans les glandes reproductrices femelles - les ovaires, chez les gymnospermes et les angiospermes dans les ovules, les mousses et les fougères chez les archégones
3. A quoi sert l'acrosome du sperme ?
Réponse. Lors de la fécondation, au moment du contact du spermatozoïde avec l'ovule, les enzymes contenues dans l'acrosome sont libérées et dissolvent les membranes de l'ovule, permettant aux spermatozoïdes de pénétrer dans l'ovule.
Questions au début du paragraphe.
Question 1. Pourquoi une espèce peut-elle exister pratiquement indéfiniment, alors que chaque individu est mortel ?
L'individu ne peut pas évoluer. Il peut changer en s'adaptant aux conditions de l'environnement extérieur. Mais ces changements ne sont pas évolutifs, puisqu'ils ne sont pas hérités. L'espèce est généralement hétérogène et se compose d'un certain nombre de populations. La population est relativement indépendante et peut exister longtemps sans lien avec d'autres populations de l'espèce. Tous les processus évolutifs se déroulent dans la population : des mutations se produisent chez les individus, des métissages se produisent entre les individus, la lutte pour l'existence et la sélection naturelle sont en cours. En conséquence, le pool génétique de la population change au fil du temps et elle devient l'ancêtre d'une nouvelle espèce. C'est pourquoi l'unité élémentaire de l'évolution est une population, pas une espèce.
Question 2. Comment les spermatozoïdes et les ovules mûrissent-ils ?
Cellules reproductrices mâles - les spermatozoïdes se forment dans les testicules (testicules). La maturation des spermatozoïdes se produit à une température d'environ 35 "C. Ceci est inférieur à la température de la cavité abdominale du corps. Par conséquent, les testicules sont à l'extérieur de la cavité abdominale, dans le sac cutané - le scrotum. La maturation complète des spermatozoïdes se produit dans le système du canal déférent, puis ils pénètrent dans l'urètre, au début duquel les canaux de glandes supplémentaires - les vésicules séminales et la prostate, ou la prostate - coulent également.
La maturation de l'ovocyte a lieu dans la vésicule de Graaf de l'ovaire. Le développement de l'œuf dure environ 28 jours. À la suite de la division de réduction, un ovule mature, comme un spermatozoïde, reste avec un demi-jeu de chromosomes. Chaque œuf ne contient que le chromosome X. Par conséquent, le sexe de l'enfant à naître dépend du père.
Question 3. Qu'est-ce qui détermine le sexe de l'enfant ?
Le sexe de la progéniture dépend des chromosomes sexuels.
S'il y a deux chromosomes X dans la cellule germinale (zygote) (X de la mère et X du père), une fille naîtra. S'il y a des chromosomes X et Y (X de la mère et Y du père), un garçon naîtra.
Questions à la fin du paragraphe.
Question 1. Quels sont les avantages de la reproduction sexuée par rapport à l'asexuée ?
Avec l'aide de la reproduction sexuée, l'appareil génétique de la progéniture est renouvelé, de nouvelles combinaisons de gènes apparaissent, car les organismes maternels et paternels y participent, et la variété des traits individuels est bénéfique pour la survie de l'espèce dans des conditions environnementales changeantes . Dans la reproduction asexuée, à laquelle un seul individu participe, l'ensemble des gènes des organismes maternels et filles est le même.
Question 2. Expliquez la signification biologique de la présence d'un demi-jeu de chromosomes dans un spermatozoïde et un ovule.
Dans les noyaux des cellules germinales mâles et femelles, il y a la moitié de l'ensemble des chromosomes caractéristiques d'une espèce donnée. Lorsqu'un ovule et un spermatozoïde fusionnent, leurs ensembles chromosomiques sont combinés, l'ensemble chromosomique caractéristique d'une espèce donnée est restauré et, dans le futur organisme, les caractéristiques héréditaires des deux parents sont combinées.
Question 3. Où a lieu la fécondation ? Quel est le résultat de ce processus ?
La fusion de l'ovule et du sperme se produit dans la trompe de Fallope. Après la pénétration du sperme dans l'ovule, un zygote est formé - une cellule embryonnaire qui porte les caractéristiques héréditaires des deux parents.
Question 4. Pourquoi l'embryon peut rester dans l'utérus, mais pas l'ovule non fécondé ?
Un ovule non fécondé, contrairement à un embryon, n'a pas de villosités, ce qui lui permet de rester dans l'utérus.
Même un examen superficiel des méthodes de reproduction des différents groupes d'organismes montre que dans le processus d'évolution, la reproduction asexuée cède la place à la reproduction sexuée. En effet, la reproduction asexuée est un attribut obligatoire de tous les organismes unicellulaires, champignons, algues et plantes à spores, ainsi que des animaux multicellulaires les plus primitifs. Les plantes à graines perdent déjà leur capacité à se reproduire par les spores, et beaucoup d'entre elles ne sont même pas capables de se multiplier par voie végétative. Les animaux hautement organisés ne se reproduisent généralement que sexuellement. Quels sont les avantages de la reproduction sexuée ? Pourquoi les organismes les plus avancés ont-ils choisi de se reproduire avec des gamètes plutôt qu'avec des parties du corps ou des spores ?
Contrairement à la reproduction asexuée, qui est en fait le processus de copie de l'organisme maternel d'origine en une série de générations, avec le mode de reproduction sexué, chaque individu est unique. Cela est dû au fait que lors de la formation de cellules haploïdes (spores chez les plantes ou gamètes chez les animaux), le matériel génétique de l'individu parent est recombiné.
En conséquence, malgré le fait que les gamètes ou les spores se forment dans un organisme, et que certains proviennent même d'une cellule mère d'origine commune, ils diffèrent les uns des autres, car chacun porte sa propre information génétique. De plus, les gamètes de différents parents, fusionnant les uns avec les autres, forment des combinaisons génétiques complètement nouvelles dans le zygote. En conséquence, il s'avère qu'avec le mode de reproduction sexuel, chaque individu acquiert "son propre visage" - son propre ensemble de gènes, qui détermine le caractère unique de sa structure (Fig. 7) et de son fonctionnement. Cela signifie que chaque organisme a des propriétés biologiques particulières. Certains individus tolèrent mieux la chaleur, d'autres - le froid, d'autres encore sont capables de se multiplier rapidement et le quatrième résiste aux maladies. En conséquence, avec un fort réchauffement du climat, des hivers extrêmement rigoureux ou des épidémies, il existe toujours des résistances aux facteurs défavorables. Ils survivent et donnent naissance à de nouvelles générations. Lorsque les conditions sont favorables, de nouveaux leaders émergent dont la valeur réside dans d'autres capacités, telles que la reproduction rapide.
Si lors de la reproduction asexuée chaque organisme se multiplie sans aucune participation d'individus de sa propre espèce, alors lors de la reproduction sexuée tous les organismes appartenant à la même espèce sont potentiellement liés par « mariage ». Les changements héréditaires qui se produisent dans l'appareil génétique et permettent au corps d'avoir certains avantages par rapport aux autres individus de sa propre espèce, non seulement augmentent ses chances de survie, mais permettent également de laisser plus de progéniture avec de telles propriétés bénéfiques. Matériel du site
Cette position clé de la biologie moderne s'applique aux organismes qui se reproduisent à la fois de manière asexuée et sexuellement. Cependant, les organismes asexués ne peuvent pas échanger des "acquisitions" utiles. Mais cela se fait facilement par des créatures qui se reproduisent sexuellement. Par conséquent, si les caractéristiques génétiques d'un organisme animal, lui permettant, par exemple, de supporter des hivers rigoureux, chez les descendants sont combinées avec d'autres, non moins utiles, par exemple, la tolérance aux helminthiases, alors il a clairement plus de chances de survivre et laisser une progéniture que les ancêtres dotés d'une seule de ces propriétés positives. Si nous ajoutons à cela que pendant la reproduction sexuée, le nombre de descendants potentiels est plusieurs fois plus important que pendant la reproduction asexuée, alors de tels changements positifs sur un certain nombre de générations s'accumuleront encore plus rapidement. Cela signifie que la reproduction sexuée fournit beaucoup plus de matériel pour l'évolution que l'asexuée. Par conséquent, il est évident qu'en termes d'évolution, la reproduction sexuée a tous les avantages par rapport à la reproduction asexuée, et donc les organismes les plus hautement organisés et évolutivement avancés à un certain stade ont abandonné la reproduction asexuée.
Avantages reproduction sexuée plus asexuées sont associées au fait que la progéniture reçoit diverses propriétés qui augmentent considérablement la résistance de l'espèce aux conditions environnementales changeantes et défavorables et fournit beaucoup plus de matière première pour l'évolution.
Sur cette page du matériel sur des sujets :
Tableau de biologie des bénéfices de la reproduction sexuée par rapport à l'asexuée
Quels organismes se reproduisent à la fois de manière asexuée et sexuellement
Pourquoi la progéniture est-elle diversifiée pendant la reproduction sexuée ?
Pourquoi les humains ne peuvent-ils pas se reproduire de manière asexuée
Sexuellement positif et négatif
Questions sur ce matériel :
Le processus principal est la sélection naturelle. Il décide quelles adaptations pour un habitat donné sont favorables et lesquelles ne le sont pas. Si l'adaptation est favorable, alors les organismes qui l'ont codant pour ce trait vivront assez longtemps pour se reproduire et transmettre leurs gènes à la génération suivante.
Pour que la sélection naturelle fonctionne pour une population, il doit y avoir de la diversité. Pour obtenir la diversité des individus, différentes génétiques et expressions sont nécessaires. Tout dépend de la méthode d'élevage d'une espèce particulière.
Reproduction asexuée
La reproduction asexuée est la production de la progéniture d'un parent, qui ne s'accompagne pas d'un accouplement ou d'un mélange de gènes. La reproduction asexuée conduit au clonage du parent, c'est-à-dire que la progéniture a un ADN identique à celui de son ancêtre. En règle générale, il n'y a pas de diversité d'espèces de génération en génération.
Une façon d'obtenir une certaine diversité d'espèces consiste à effectuer des mutations de l'ADN. Si une erreur se produit dans le processus ou la copie de l'ADN, cette erreur sera transmise à la progéniture, modifiant éventuellement ses traits. Cependant, certaines mutations ne modifient pas le phénotype, de sorte que tous les changements au cours de la reproduction asexuée ne conduisent pas à des variations de la progéniture.
Reproduction sexuée
La reproduction sexuée se produit lorsqu'une cellule reproductrice femelle (œuf) se combine avec une cellule mâle (sperme). La progéniture est une combinaison génétique de la mère et du père, la moitié de ses chromosomes proviennent d'un parent et l'autre moitié de l'autre. Cela garantit que la progéniture est génétiquement différente de ses parents et même de ses frères et sœurs.
Des mutations peuvent également se produire chez les espèces à reproduction sexuée pour augmenter encore la diversité de la progéniture. Le processus qui crée les (cellules sexuelles) utilisées pour la reproduction contribue également à une diversité accrue. Il garantit que les gamètes résultants sont génétiquement différents. Le recrutement indépendant pendant la méiose et la fécondation par inadvertance affecte également le mélange des gènes et permet à la progéniture de mieux s'adapter à son environnement.
Reproduction et évolution
En règle générale, on pense que la reproduction sexuée est plus propice à l'évolution que l'asexuée, car elle a beaucoup plus
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