Az ivaros szaporodás lényege új genetikai kombinációk létrehozása. A legjellemzőbb esetekben a hím és a nőstény olyan egyedeket párosít és hoz létre, amelyek genotípusa nem azonos sem az apa, sem az anya genotípusával, egyes állatokban eltérő folyamatok eredményeként új genotípusok jöhetnek létre. új homozigóta genotípus. Más formák, köztük egyes laposférgek és puhatestűek, hermafroditikusak, i.e. hím (spermatermelő) és női (petetermelő) ivarmirigyeik is vannak. Vannak olyan hermafroditikus formák, amelyek képesek önmegtermékenyítésre.
Nem minden szaporodás szexuális (azaz új genotípusokat hoz létre). Például a parameciák két új, az eredeti egyeddel genetikailag azonos leányszervezet képződésével képesek kettéosztódni.A hidroid polipok (a koelenterátumok egyik csoportja) a bimbózás hatására magukkal azonos egyedeket hozhatnak létre. Ebben az esetben egy bimbózónában több új organizmus is kialakulhat. Más állatok, köztük sok rovar és néhány hal, képesek partenogenetikus szaporodásra, amelyben az utódok megtermékenyítetlen petékből fejlődnek ki.
Az állatok túlnyomó többsége, különösen azok a formák, amelyek viszonylag nemrégiben keletkeztek, ivarosan szaporodnak, vagyis a hím és nőstény ivarsejtek összeolvadásával. A teoretikusok nem értenek egyet a szexuális folyamat túlsúlyának okait illetően. Mivel az ivaros szaporodás bizonyos költségeket igényel, nyilvánvalóan jelentős előnyökkel kell járnia. A következő fő okokat terjesztették elő magyarázatként:
1) evolúciós előny az olyan populációk számára, amelyek az ivaros szaporodás révén gyorsabban változhatnak, mint mások;
2) evolúciós előny, amely azzal a ténnyel jár, hogy ez a szaporodási mód elősegíti a fajképződést (új fajok megjelenését);
3) hogy az egyes szülő egyedek sokszínűséget teremthetnek közvetlen utódaikban, így könnyebben alkalmazkodhatnak a kiszámíthatatlan környezeti változásokhoz.
Az ivaros szaporodás során az ivarsejtek fúziójának eredményeként megtermékenyített tojás képződik - egy zigóta, amely mindkét szülő örökletes hajlamait hordozza, ami miatt az utódok örökletes változékonysága meredeken növekszik. Ez az ivaros szaporodás előnye az ivartalan szaporodással szemben. Azok. genetikai rekombináció jelenlétében a szülői egyedek olyan utódokat hoznak létre, amelyek a legkiszámíthatatlanabb módon különböznek majd tőlük, és az új véletlenszerű génkombinációk közül legalább a fele rosszabbnak bizonyulhat, mint a szülői genotípus, de a gének keveredése az ivaros szaporodás folyamatában hozzájárul a faj fennmaradásához változó környezeti feltételek mellett. Ha egy szülő sok utódot hoz létre sokféle génkombinációval, nagyobb az esély arra, hogy legalább egy utód jól alkalmazkodik a jövőbeli életkörülményekhez, bármilyenek legyenek is azok.
Genetikai rekombináció jelenlétében a szülői egyedek olyan utódokat hoznak létre, amelyek a legkiszámíthatatlanabb módon különböznek majd tőlük, és az új véletlenszerű génkombinációk közül legalább a fele rosszabbnak bizonyulhat, mint a szülői genotípus, de a gének keveredése az ivaros szaporodás folyamatában hozzájárul a faj fennmaradásához változó környezeti feltételek mellett. Ha egy szülő sok utódot hoz létre sokféle génkombinációval, nagyobb az esély arra, hogy legalább egy utód jól alkalmazkodik a jövőbeli életkörülményekhez, bármilyenek legyenek is azok.
Számos hipotézist javasoltak a szexuális szaporodás előnyeinek magyarázatára a létért folytatott küzdelemben. Egyikük képet ad arról, hogy milyenek lehetnek az ivaros szaporodás fejlődésének első szakaszai. Az evolúció lefolyása nagymértékben függ azoktól a mutációktól, amelyek megváltoztatják a meglévő géneket, helyettük új allélokat (variánsokat) képeznek ezeknek a géneknek. Tegyük fel, hogy egy bizonyos populációban két egyednek kedvező mutációi vannak, amelyek hatással vannak bizonyos genetikai lókuszokra, és ezáltal különböző funkciókat látnak el. Egy ivartalan fajban ezek az egyedek mindegyike mutáns utódok klónját hoz létre, és két új klón verseng, amíg az egyikük érvényesül. A mutációk által termelt kedvező allélok egyike így elterjed, míg a másik végül eltűnik. Most képzeljük el, hogy az egyik eredeti mutánsnak van egy genetikailag meghatározott tulajdonsága, amely lehetővé teszi számára, hogy időről időre más klónokból származó géneket is bevonjon a genomjába. A létért való küzdelem körülményei között egy versengő klón sejtjéből gének beszerzése egyenértékű egy olyan sejt létrehozásával, amely minden kedvező mutációt hordoz. Egy ilyen sejt rendelkezik a legnagyobb alkalmazkodóképességgel, és az általa megszerzett előnyök biztosítják egy olyan tulajdonság elterjedését a populációban, amely lehetővé teszi, hogy más sejtek génjeit is bevonja a genomjába. A természetes szelekció kedvez az ilyen primitív szexuális szaporodásnak.
A spermiumok az ivaros szaporodás egyik fő főszereplője.
Az élesztő segített a tudósoknak megmutatni, hogy a populációk közötti tenyésztés a fajok nagyobb ökológiai alkalmazkodóképességéhez vezet.
A faj fennmaradása olyan genetikai változások felhalmozódásával függ össze, amelyek elősegítik a szervezet létezését egy adott környezetben. Úgy tartják, hogy az ivaros szaporodás, amely fokozott genetikai variabilitást eredményez, hozzájárul a faj gyors fejlődéséhez. De ivaros szaporodás esetén az utód két különböző egyed génjét veszi fel. Képzeld el, hogy az anya és az apa különböző népességből származott; az anya génjei lehetővé teszik számára, hogy bizonyos körülmények között túlélje, az apa génjei pedig „kiélesednek” mások számára. Ebben az esetben az utód nem alkalmazkodik sem egyikhez, sem a másikhoz: a gének gyengítik egymást, és egyáltalán nem lesznek képesek megfelelően dolgozni semmilyen körülmények között. Kiderült, hogy az ivaros szaporodás nem járul hozzá a faj túléléséhez?
Az Aucklandi Egyetem (Új-Zéland) kutatói olyan kísérletet hoztak létre, amelynek közvetlenül kellett volna válaszolnia arra a kérdésre, hogy a populációk közötti átkelés segíti-e vagy lassítja-e az evolúciót. A tudósok élesztőt használtak, amely ivartalanul és ivarosan is képes szaporodni. Az első kultúrát bizonyos körülmények között termesztették, a másodikat más körülmények között. Egy bizonyos ponton az ivaros szaporodás mechanizmusa bekapcsolódott az élesztőben, és lehetővé tette, hogy a különböző populációkból származó gombák egymásra találjanak.
Az Ecology Letters folyóiratban megjelent cikkben a szerzők azt írják, hogy az ivaros szaporodásból származó utódok gyorsabban alkalmazkodtak a környezethez. Ha a szülők különböző népességből származtak, akkor gyermekeik egyformán jól érezték magukat „anyai” és „apa” környezeti körülmények között. Vagyis az ivaros szaporodás nemcsak hogy nem zavarja, hanem serkenti is a faj evolúcióját, különösen akkor, ha különböző populációkból származó egyedek találkoznak.
A kísérlet eredményei valójában egy alternatív, de viszonylag kevéssé ismert hipotézist erősítenek meg, miszerint az egyik körülmények között "kihegyezett" gének nem feltétlenül zavarják a mások életvitelét. A különböző élőhelyek génjei nem lépnek konfrontációba, hanem békésen egymás mellett élnek ugyanabban a genomban, szükség szerint be- és kikapcsolva.
Korábban az evolúcióbiológusoknak olyan ügyes trükköket kellett kitalálniuk, amelyek megakadályozták, hogy a különböző populációkból származó egyedek egymással keveredjenek, és ezzel gyengítsék a fajok evolúciós helyzetét. És bár, mint már említettük, létezett egy alternatív hipotézis, kísérleti megerősítésre volt szükség ahhoz, hogy ezt a többi fölé emeljük. A cikk elkészítése során átfogó információkat használtak fel.
1. Mi az előnye az ivaros szaporodásnak az ivartalanhoz képest?
Válasz. Az ivaros szaporodás során, amely az ivarsejtek két csírasejtjének összeolvadásával megy végbe, megtörténik a szülők genetikai információcseréje. Ennek eredményeként megjelennek a tulajdonságaikban változatos utódok, amelyek életképességükben – a környezeti viszonyok megváltozásával is – felülmúlhatják szüleiket.
2. Mondjon példákat elsősorban ivartalanul szaporodó szervezetekre!
Válasz. Az ivartalan szaporodás során új organizmus keletkezhet az anya egy vagy több nem ivaros (szomatikus) sejtjéből.
A prokarióta sejtek két részre osztva szaporodnak. Számos protozoa (ameba, zöld euglena stb.), egysejtű alga (chlamydomonas) szaporodik közönséges mitotikus sejtosztódással. Más egysejtűek és egyes alsóbbrendű gombák, algák (chlorella), állatok (malária plazmódium) jellemző a spórásodásra. Abban rejlik, hogy a sejt nagyszámú egyedre bomlik, megegyezik a sejtmag ismételt osztódása következtében az anyasejtben korábban kialakult sejtmagok számával.
32. § utáni kérdések
1. Mi a különbség a konjugáció és a kopuláció között?
Válasz. Ha a szexuális reprodukciós módszerekről beszélünk, akkor:
párosodás során két egysejtű egyed egyesül (mindkét szülő genetikai információja egyesül, majd meiózissal osztódik (növekszik azoknak az egyedeknek a száma, akik mindkét szülőtől genetikai információt kaptak).
a konjugáció során a genetikai információcsere az egyedek számának növelése nélkül történik. A konjugációnak a következő fő formái vannak: izogámia, anizogám és oogámia.
Az izogámiával mozgékony, morfológiailag azonos ivarsejtek jönnek létre. Az izogámia számos algában megtalálható.
A heterogámiával mobil, morfológiailag és élettanilag eltérő ivarsejtek képződnek. Ez a fajta nemi folyamat sok algára jellemző.
Az oogámia esetében az ivarsejtek nagyon különböznek egymástól. A női ivarsejt egy nagy, mozdulatlan petesejt, amely nagy mennyiségű tápanyagot tartalmaz. A hím ivarsejtek - spermiumok - kicsi, leggyakrabban mozgékony sejtek, amelyek egy vagy több flagella segítségével mozognak. Az oogámia az állatokra, a magasabb rendű növényekre és sok gombára jellemző.
2. Hol keletkeznek a peték?
Válasz. A tojás az állatok, magasabb rendű növények, valamint számos alga és egysejtű szervezet női ivarsejtje, amelyekre az oogámia jellemző. Az állatoknál a peték a női ivarmirigyekben - a petefészkekben, a gymnospermekben és a zárvatermőkben a petesejtekben, a mohákban és a páfrányokban az archegóniában
3. Mire való a sperma akroszóma?
Válasz. A megtermékenyítés során, a spermiumnak a petesejttel való érintkezésének pillanatában az akroszómában lévő enzimek felszabadulnak, és feloldják a petehártyát, biztosítva a spermium behatolását a petesejtbe.
Kérdések a bekezdés elején.
1. kérdés Miért létezhet egy faj szinte korlátlan ideig, miközben minden egyed halandó?
Az egyén nem tud fejlődni. Változhat, alkalmazkodva a külső környezet viszonyaihoz. De ezek a változások nem evolúciósak, mivel nem öröklődnek. A faj általában heterogén, és számos populációból áll. A populáció viszonylag független, és hosszú ideig fennállhat anélkül, hogy a faj más populációihoz kapcsolódna. Minden evolúciós folyamat egy populációban játszódik le: mutációk fordulnak elő az egyedekben, kereszteződések lépnek fel az egyedek között, létharc és természetes szelekció folyik. Ennek eredményeként a populáció génállománya idővel változik, és egy új faj ősévé válik. Éppen ezért az evolúció elemi egysége a populáció, nem a faj.
2. kérdés Hogyan érik a spermium és a petesejtek?
A hím nemi sejtek - spermiumok a herékben (herékben) képződnek. A spermiumok érése körülbelül 35 "C hőmérsékleten történik. Ez a test hasüregének hőmérséklete alatt van. Ezért a herék a hasüregen kívül helyezkednek el, a bőrzsákban - a herezacskóban. A spermiumok teljes érése a vas deferens rendszerében fordul elő, majd a húgycsőbe jutnak, melynek elején további mirigyek csatornái is áramlanak - a húgyhólyagok és a prosztata mirigy, vagy prosztata.
A petesejt érése a petefészek grafi-vezikulumában megy végbe. A tojás fejlődése körülbelül 28 napig tart. A redukciós osztódás eredményeként az érett petesejt, mint a spermium, a kromoszómák felével marad. Minden tojás csak az X kromoszómát tartalmazza. Ezért a születendő gyermek neme az apától függ.
3. kérdés: Mi határozza meg a gyermek nemét?
Az utódok neme a nemi kromoszómáktól függ.
Ha két X kromoszóma (X az anyától és X az apától) van az ivarsejtben (zigóta), lány születik. Ha van X és Y kromoszóma (X az anyától és Y az apától), fiú születik.
Kérdések a bekezdés végén.
1. kérdés. Mik az ivaros szaporodás előnyei az ivartalanul szemben?
Az ivaros szaporodás segítségével frissül az utódok génapparátusa, új génkombinációk jelennek meg, hiszen ebben az anyai és apai organizmusok vesznek részt, és az egyedi tulajdonságok sokfélesége kedvezően befolyásolja a faj fennmaradását változó környezeti feltételek mellett. . Az ivartalan szaporodásnál, amelyben csak egy egyed vesz részt, az anya- és leányszervezetben a génkészlet azonos.
2. kérdés: Magyarázza meg a fél kromoszómakészlet jelenlétének biológiai jelentőségét a spermiumban és a petesejtben!
A hím és női ivarsejtek magjai az erre a fajra jellemző kromoszómakészlet felét tartalmazzák. A petesejt és a spermium egyesülésekor a kromoszómakészletek egyesülnek, az erre a fajra jellemző kromoszómakészlet helyreáll, és a leendő szervezetben mindkét szülő örökletes jellemzői egyesülnek.
3. kérdés Hol történik a megtermékenyítés? Mi képződik ennek a folyamatnak az eredményeként?
A petesejt és a spermium fúziója a petevezetékben történik. A spermiumnak a tojásba való behatolása után zigóta képződik - egy csírasejt, amely mindkét szülő örökletes jellemzőit hordozza.
4. kérdés: Miért maradhat egy embrió a méhben, de egy megtermékenyítetlen petesejt nem?
A megtermékenyítetlen petesejtben, az embrióval ellentétben, nincsenek bolyhok, amelyek lehetővé teszik, hogy a méhben maradjon.
Már a különböző szervezetcsoportok szaporodási módszereinek felületes áttekintése is azt mutatja, hogy az evolúció folyamatában az ivartalan szaporodás átadja helyét az ivaros szaporodásnak. Valójában az ivartalan szaporodás minden egysejtű szervezet, gomba, alga és spóranövény, valamint a legprimitívebb többsejtű állatok kötelező tulajdonsága. A magnövények már elveszítik a spórák általi szaporodási képességüket, és sokuk még vegetatív szaporodásra sem képes. A jól szervezett állatok általában csak ivarosan szaporodnak. Milyen előnyei vannak a szexuális szaporodásnak? Miért szerettek a legtökéletesebb élőlények az ivarsejtek segítségével szaporodni, nem pedig testrészekkel vagy spórákkal?
Az ivartalan szaporodástól eltérően, amely valójában az eredeti anyai szervezet több generáción keresztül történő másolása, a szexuális szaporodás során minden egyed egyedi. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a haploid sejtek (növényekben spórák vagy állatokban ivarsejtek) képződése során a szülő egyed genetikai anyaga rekombinálódik.
Ennek eredményeként annak ellenére, hogy az ivarsejtek vagy spórák egy szervezetben képződnek, és néhányuk egy közös eredeti anyasejtből származik, különböznek egymástól, mivel mindegyik hordozza a saját genetikai információt. Ezenkívül a különböző szülőktől származó ivarsejtek egymással egyesülve teljesen új genetikai kombinációkat alkotnak a zigótában. Ennek eredményeként kiderül, hogy a szexuális szaporodási módszerrel minden egyed „saját arcot” kap - saját génkészletet, amely meghatározza szerkezetének (7. ábra) és működésének egyediségét. Ez azt jelenti, hogy minden szervezet különleges biológiai tulajdonságokkal rendelkezik. Egyes egyedek jobban tolerálják a meleget, a második a hideget, a harmadik képes gyorsan szaporodni, a negyedik ellenáll a betegségeknek. Ennek eredményeként az éghajlat éles felmelegedése, rendkívül súlyos telek vagy járványok miatt mindig ellenállnak a kedvezőtlen tényezőknek. Túlélnek, és új generációkat szülnek. A kedvező feltételek beköszöntével új vezetők jelennek meg, amelyek értéke más képességekben rejlik, például a gyors szaporodásban.
Ha az ivartalan szaporodás során minden élőlény saját fajának egyedeinek részvétele nélkül szaporodik, akkor az ivaros szaporodás során az azonos fajhoz tartozó összes élőlényt potenciálisan „házasság” köti össze. A genetikai apparátusban fellépő örökletes változások, amelyek lehetővé teszik, hogy a szervezet bizonyos előnyökhöz jusson fajának más egyedeivel szemben, nemcsak a túlélési esélyeit növelik, hanem lehetővé teszik, hogy több ilyen hasznos tulajdonsággal rendelkező utód maradjon hátra. anyag az oldalról
A modern biológia ezen kulcspozíciója kiterjed az ivartalanul és szexuálisan is szaporodó szervezetekre. Az ivartalan organizmusok azonban nem cserélhetnek hasznos „szerzettségeket”. De ezt könnyen megtehetik az ivarosan szaporodó lények. Ezért, ha egy állati szervezet genetikai jellemzőit, amelyek lehetővé teszik számára például, hogy elviselje a kemény teleket, a leszármazottakban kombinálják másokkal, amelyek nem kevésbé hasznosak, például a helminthiasis toleranciája, akkor nyilvánvalóan nagyobb valószínűséggel túlélni és utódokat hagyni, mint azok az ősök, akik csak egy ilyen pozitív tulajdonsággal rendelkeznek. Ha ehhez hozzávesszük, hogy az ivaros szaporodás során a potenciális leszármazottak száma sokszorosa az ivartalan szaporodásnál, akkor az ilyen pozitív változások több generációban még gyorsabban halmozódnak fel. Ez azt jelenti, hogy az ivaros szaporodás sokkal több anyagot biztosít az evolúcióhoz, mint az ivartalan szaporodás. Ebből nyilvánvaló, hogy az evolúciós tervben az ivaros szaporodásnak minden előnye megvan az ivartalan szaporodással szemben, ezért a leginkább szervezett, evolúciósan fejlett szervezetek egy bizonyos szakaszban felhagytak az ivartalan szaporodással.
Előnyök szexuális szaporodás Az ivartalanok feletti ivartalanság összefügg azzal, hogy az utódok sokféle tulajdonságot kapnak, amelyek jelentősen növelik a faj ellenálló képességét a változó és kedvezőtlen környezeti feltételekkel szemben, és sokkal több forrásanyagot biztosítanak az evolúcióhoz.
Ezen az oldalon a következő témákban található anyagok:
Táblázat az ivaros szaporodás biológiai előnyeiről az ivartalanul szemben
Mely élőlények szaporodnak ivartalanul és ivarosan is
Miért különböznek az utódok az ivaros szaporodásban?
Miért nem tudnak az emberek ivartalanul szaporodni?
Pozitív a szexuális szaporodásban és negatív
Kérdések ezzel az elemmel kapcsolatban:
A fő folyamat a természetes szelekció. Ő dönti el, hogy egy adott élőhelyre mely alkalmazkodások kedvezőek és melyek nem annyira kívánatosak. Ha az alkalmazkodás kedvező, akkor azok az organizmusok, amelyek kódolják ezt a tulajdonságot, elég sokáig élnek ahhoz, hogy szaporodjanak, és átadják génjeiket a következő generációnak.
Ahhoz, hogy a természetes szelekció működjön egy népesség számára, sokféleségnek kell léteznie. Ahhoz, hogy az egyénekben változatosságot érjünk el, különböző genetikára és kifejeződésre van szükség. Mindez egy adott faj szaporodási módjától függ.
aszexuális szaporodás
Az ivartalan szaporodás az egyik szülőtől származó utódok termelése, amelyet nem kísér párzás vagy gének keveredése. Az ivartalan szaporodás a szülő klónozását eredményezi, ami azt jelenti, hogy az utód DNS-e azonos az ősével. Általában nincs fajdiverzitás generációról generációra.
A fajok sokféleségének elérésének egyik módja a DNS-szintű mutációk. Ha hiba történik a DNS folyamatában vagy másolásában, akkor ez a hiba továbbadódik az utódnak, esetleg megváltoztatva annak tulajdonságait. Egyes mutációk azonban nem változtatják meg a fenotípust, így nem minden változás az ivartalan szaporodásban eredményez utódvariációkat.
szexuális szaporodás
Az ivaros szaporodás akkor következik be, amikor egy női nemi sejt (pete) kombinálódik egy hím sejttel (spermium). A leszármazott anya és apa genetikai kombinációja, kromoszómáinak fele az egyik szülőtől, a másik fele a másiktól származik. Ez biztosítja, hogy az utódok genetikailag különbözzenek szüleiktől, sőt testvéreiktől is.
Az ivarosan szaporodó fajokban is előfordulhatnak mutációk, hogy tovább növeljék az utódok sokféleségét. A szaporodáshoz használt (ivarsejteket) létrehozó folyamat szintén hozzájárul a diverzitás növekedéséhez. Biztosítja, hogy a létrejövő ivarsejtek genetikailag különbözőek legyenek. A meiózis és a véletlenszerű megtermékenyítés során történő független toborzás szintén befolyásolja a génkeveredést, és lehetővé teszi az utódok számára, hogy jobban alkalmazkodjanak környezetükhöz.
Szaporodás és evolúció
Általában úgy tartják, hogy az ivaros szaporodás jobban elősegíti az evolúciót, mint az ivartalan szaporodás, mivel sokkal nagyobb
Betöltés...