Essensen av seksuell reproduksjon er etableringen av nye genetiske kombinasjoner. I de mest typiske tilfellene parrer en hann og en hunn seg og produserer individer hvis genotyper ikke er identiske med verken genotypen til faren eller genotypen til moren. Hos noen dyr kan nye genotyper skapes som et resultat av prosesser av en I protozoer som paramecia oppstår autogami, der ett individ skaper ny homozygot genotype. Andre former, inkludert noen flatormer og bløtdyr, er hermafroditiske, dvs. har både mannlige (spermproduserende) og kvinnelige (eggproduserende) gonader. Det er hermafroditiske former som er i stand til selvbefruktning.
Ikke all reproduksjon er seksuell (det vil si at den skaper nye genotyper). For eksempel er paramecia i stand til å dele seg i to for å danne to nye datterorganismer, genetisk identiske med det opprinnelige individet. Hydroide polypper (en av gruppene av coelenterater) kan produsere nye individer som er identiske med dem selv som et resultat av spireprosessen. i dette tilfellet kan flere nye organismer dannes i en spirende sone. Andre dyr, inkludert mange insekter og noen fisk, er i stand til parthenogenetisk reproduksjon, der avkom utvikler seg fra ubefruktede egg
De aller fleste dyr, spesielt former som har oppstått relativt nylig, formerer seg seksuelt, det vil si ved sammensmelting av mannlige og kvinnelige kjønnsceller. Teoretikere er uenige om årsakene til denne overvekten av den seksuelle prosessen. Siden seksuell reproduksjon krever visse kostnader, må det selvsagt gi noen betydelige fordeler. Følgende hovedgrunner er fremsatt for forklaring:
1) en evolusjonær fordel for populasjoner som kan endre seg raskere enn andre gjennom seksuell reproduksjon;
2) evolusjonær fordel på grunn av det faktum at denne metoden for reproduksjon letter artsdannelse (fremveksten av nye arter);
3) at individuelle foreldre kan skape mangfold i sine nærmeste avkom, noe som gjør det lettere for dem å tilpasse seg uforutsigbare endringer i miljøet.
Under seksuell reproduksjon, som et resultat av sammensmeltingen av gameter, dannes et befruktet egg - en zygote, som bærer de arvelige tilbøyelighetene til begge foreldrene, på grunn av hvilken den arvelige variasjonen til etterkommerne øker kraftig. Dette er fordelen med seksuell reproduksjon fremfor aseksuell reproduksjon. De. i nærvær av genetisk rekombinasjon produserer foreldreindivider avkom som vil skille seg fra dem på den mest uforutsigbare måten, og blant nye tilfeldige kombinasjoner av gener kan minst halvparten vise seg å være verre enn foreldregenotypen, men stokkingen av gener under seksuell reproduksjon bidrar til artens overlevelse når miljøforholdene endres. Hvis en forelder produserer mange avkom med et bredt utvalg av genkombinasjoner, er det større sjanse for at minst ett avkom vil være godt egnet for fremtidige livsforhold, uansett hva de måtte være.
I nærvær av genetisk rekombinasjon produserer foreldrenes individer avkom som vil skille seg fra dem på de mest uforutsigbare måter, og blant de nye tilfeldige kombinasjonene av gener kan minst halvparten vise seg å være verre enn foreldregenotypen, men stokkingen av gener under seksuell reproduksjon bidrar til artens overlevelse når miljøforholdene endres. Hvis en forelder produserer mange avkom med et bredt utvalg av genkombinasjoner, er det større sjanse for at minst ett avkom vil være godt egnet for fremtidige livsforhold, uansett hva de måtte være.
Mange hypoteser har blitt foreslått for å forklare fordelene med seksuell reproduksjon i kampen for tilværelsen. En av dem gir en ide om hva de første stadiene av utviklingen av seksuell reproduksjon kan ha vært. Evolusjonsforløpet avhenger i stor grad av mutasjoner, som endrer eksisterende gener, og danner i stedet nye alleler (varianter) av disse genene. Anta at to individer i en viss populasjon har gunstige mutasjoner som påvirker visse genetiske loki, og derfor forskjellige funksjoner. Hos en aseksuell art vil hver av disse individene gi opphav til en klon av mutant avkom, og de to nye klonene vil konkurrere til en av dem vinner. En av de gunstige allelene som produseres ved mutasjon vil dermed spre seg, mens den andre til slutt vil forsvinne. Tenk deg nå at en av de originale mutantene har en genetisk bestemt egenskap som gjør at den fra tid til annen kan inkludere gener fra andre kloner i genomet. I forhold til kampen for tilværelsen, tilsvarer anskaffelsen av gener fra celler av en konkurrerende klon dannelsen av en celle som bærer alle de gunstige mutasjonene. En slik celle vil ha størst egnethet, og fordelene den får vil sikre spredning i populasjonen av et trekk som gjør at den kan inkludere gener fra andre celler i sitt genom. Naturlig utvalg vil favorisere en slik primitiv seksuell reproduksjon.
Spermatozoer er en av hovedpersonene i seksuell reproduksjon.
Gjær har hjulpet forskere med å vise at avling fører til større økologisk tilpasningsevne for en art.
Overlevelsen av en art er assosiert med akkumulering av genetiske endringer som hjelper organismen til å overleve i et bestemt habitat. Det antas at seksuell reproduksjon, som øker genetisk variasjon, bidrar til den raske utviklingen av arten. Men når det gjelder seksuell reproduksjon, tar avkommet på seg genene til to forskjellige individer. La oss tenke oss at mor og far kom fra forskjellige populasjoner; Morens gener lar henne overleve under visse forhold, mens farens gener er "skreddersydd" for andre. Avkommet i dette tilfellet vil ikke være tilpasset verken det ene eller det andre: genene vil svekke hverandre og vil ikke være i stand til å fungere tilstrekkelig under noen forhold i det hele tatt. Det viser seg at seksuell reproduksjon ikke bidrar til artens overlevelse?
Forskere fra University of Auckland (New Zealand) satte opp et eksperiment som skulle svare direkte på spørsmålet om avling mellom populasjoner hjelper eller hindrer evolusjon. Forskere brukte gjær, som kan reprodusere både aseksuelt og seksuelt. Den første avlingen ble dyrket under en forhold, den andre - under forskjellige. På et tidspunkt slo gjæren på mekanismen for seksuell reproduksjon og gjorde det mulig for sopp fra forskjellige populasjoner å finne hverandre.
I en artikkel publisert i tidsskriftet Ecology Letters skriver forfatterne at avkom produsert gjennom seksuell reproduksjon tilpasset seg raskere til miljøet. Hvis foreldrene var fra forskjellige populasjoner, så følte barna deres seg like godt under både "mors" og "faderlige" miljøforhold. Det vil si at seksuell reproduksjon ikke bare forstyrrer, men stimulerer også utviklingen av arten, spesielt når individer fra forskjellige populasjoner møtes.
Faktisk bekrefter resultatene av eksperimentet en alternativ, men relativt lite kjent hypotese, ifølge hvilken gener "skreddersydd" til en tilstand ikke nødvendigvis forstyrrer livet i en annen. Gener for ulike miljøer kommer ikke i konfrontasjon, men sameksisterer fredelig i ett genom, og slår seg av og på etter behov.
Tidligere måtte evolusjonsbiologer komme med smarte triks som skulle hindre individer fra ulike populasjoner i å blande seg med hverandre og dermed svekke artens evolusjonære posisjon. Og selv om det, som allerede nevnt, var en alternativ hypotese, var eksperimentell bekreftelse nødvendig for å heve den over alle andre. Ved utarbeidelse av denne artikkelen ble det brukt obligatorisk informasjon.
1. Hva er fordelen med seksuell reproduksjon fremfor aseksuell reproduksjon?
Svar. Under seksuell reproduksjon, som utføres ved sammensmelting av to kjønnsceller av kjønnsceller, utveksles genetisk informasjon om foreldrene. Som et resultat ser avkom varierte ut i sine egenskaper, noe som kan overgå foreldrenes levedyktighet, inkludert når miljøforholdene endres.
2. Gi eksempler på organismer som reproduserer primært aseksuelt.
Svar. Med aseksuell reproduksjon kan en ny organisme oppstå fra en eller flere aseksuelle (somatiske) celler hos moren.
Prokaryote celler formerer seg ved å dele seg i to. Mange protozoer (amoeba, grønn euglena, etc.), encellede alger (Chlamydomonas) formerer seg ved normal mitotisk celledeling. Andre encellede og noen lavere sopp, alger (chlorella), dyr (malariaplasmodium) er preget av sporulering. Det ligger i det faktum at cellen brytes opp i et stort antall individer lik antallet kjerner som tidligere er dannet i foreldrecellen som et resultat av gjentatt deling av kjernen.
Spørsmål etter § 32
1. Hva er forskjellen mellom konjugasjon og kopulering?
Svar. Hvis vi snakker om metoder for seksuell reproduksjon, så:
under paring smelter to encellede individer sammen (den genetiske informasjonen til begge foreldrene kombineres, og deles deretter med meiose (antallet individer som har mottatt genetisk informasjon fra begge foreldrene øker).
under konjugering utveksles genetisk informasjon uten å øke antallet individer. Følgende hovedformer for konjugasjon skilles: isogami, anisogami og oogami.
Med isogami dannes mobile, morfologisk identiske gameter. Isogami forekommer i mange alger.
Med heterogami dannes mobile gameter som er forskjellige morfologisk og fysiologisk. Denne typen seksuell prosess er karakteristisk for mange alger.
Når det gjelder oogami, er gametene svært forskjellige fra hverandre. Den kvinnelige gameten er et stort, ubevegelig egg som inneholder en stor tilførsel av næringsstoffer. Mannlige kjønnsceller – sædceller – er små, oftest bevegelige celler som beveger seg ved hjelp av en eller flere flageller. Oogamy er karakteristisk for dyr, høyere planter og mange sopp.
2. Hvor dannes egg?
Svar. Egget er den kvinnelige kjønnscellen til dyr, høyere planter, samt mange alger og encellede organismer, som er preget av oogami. Hos dyr dannes egg i de kvinnelige kjønnskjertlene - eggstokkene, i gymnospermer og angiospermer i eggstokkene, i moser og bregner i archegonia
3. Hva trengs spermakrosomet til?
Svar. Under befruktning, i øyeblikket av kontakt mellom sædcellene og egget, frigjøres enzymene i akrosomet og løser opp eggmembranene, noe som sikrer penetrasjon av sædcellene i egget.
Spørsmål i begynnelsen av avsnittet.
Spørsmål 1. Hvorfor kan en art eksistere i nesten ubegrenset tid, mens hvert individ er dødelig?
Et individ kan ikke utvikle seg. Det kan endre seg, tilpasse seg miljøforhold. Men disse endringene er ikke evolusjonære, siden de ikke er arvet. Arten er vanligvis heterogen og består av en rekke populasjoner. Bestanden er relativt uavhengig og kan eksistere i lang tid uten tilknytning til andre bestander av arten. Alle evolusjonære prosesser finner sted i en populasjon: mutasjoner forekommer i individer, krysning skjer mellom individer, kampen for tilværelsen og naturlig utvalg opererer. Som et resultat endres genpoolen til populasjonen over tid, og den blir stamfar til en ny art. Det er derfor den elementære evolusjonsenheten er en populasjon, ikke en art.
Spørsmål 2. Hvordan modnes sæd og egg?
Mannlige reproduksjonsceller - sædceller dannes i testiklene (testiklene). Spermmodning skjer ved en temperatur på ca 35 "C. Dette er lavere enn temperaturen i bukhulen i kroppen. Derfor er testiklene plassert utenfor bukhulen, i hudposen - pungen. Full modning av sædceller skjer i systemet til vas deferens, og deretter kommer de inn i urinrøret, i begynnelsen av hvilke Kanalene til ytterligere kjertler - sædblærene og prostatakjertelen, eller prostata - strømmer også inn i den.
Modningen av egget skjer i den Graafiske vesikkelen i eggstokken. Utviklingen av egget varer i omtrent 28 dager. Som et resultat av reduksjonsdeling forblir det modne egget, som sædcellene, med halve settet med kromosomer. Hvert egg inneholder kun et X-kromosom. Følgelig avhenger kjønnet til det ufødte barnet av faren.
Spørsmål 3. Hva bestemmer kjønnet til et barn?
Avkommets kjønn avhenger av kjønnskromosomene.
Hvis det er to X-kromosomer i kjønnscellen (zygote) (X fra mor og X fra far), vil det bli født en jente. Hvis det er X- og Y-kromosomer (X fra mor og Y fra far), vil det bli født en gutt.
Spørsmål på slutten av avsnittet.
Spørsmål 1. Hva er fordelene med seksuell reproduksjon fremfor aseksuell reproduksjon?
Ved hjelp av seksuell reproduksjon oppdateres det genetiske apparatet til avkommet, nye kombinasjoner av gener vises, siden mors- og farsorganismen deltar i den, og mangfoldet av individuelle egenskaper er gunstig for artens overlevelse i skiftende miljøforhold . I aseksuell reproduksjon, der bare ett individ deltar, er settet med gener i mor- og datterorganismene det samme.
Spørsmål 2. Forklar den biologiske betydningen av tilstedeværelsen av et halvt sett med kromosomer i sæd og egg.
Kjernene til mannlige og kvinnelige kjønnsceller inneholder hver halvparten av settet med kromosomer som er karakteristiske for en gitt art. Når et egg og sæd smelter sammen, kombineres kromosomsettene deres, kromosomsettet som er karakteristisk for en gitt art gjenopprettes, og den fremtidige organismen kombinerer de arvelige egenskapene til begge foreldrene.
Spørsmål 3. Hvor skjer befruktning? Hva dannes som et resultat av denne prosessen?
Fusjonen av egget og sædcellene skjer i egglederen. Etter at sædcellene har penetrert egget, dannes det en zygote - en kjønnscelle som bærer de arvelige egenskapene til begge foreldrene.
Spørsmål 4. Hvorfor kan et embryo forbli i livmoren, men et ubefruktet egg kan det ikke?
Et ubefruktet egg, i motsetning til et embryo, har ikke villi, som lar det forbli i livmoren.
Selv en overfladisk gjennomgang av metodene for reproduksjon av forskjellige grupper av organismer viser at i evolusjonsprosessen viker aseksuell reproduksjon for seksuell reproduksjon. Faktisk er aseksuell reproduksjon en obligatorisk egenskap for alle encellede organismer, sopp, alger og sporebærende planter, så vel som de mest primitive flercellede dyrene. Frøplanter mister allerede evnen til å reprodusere med sporer, og mange av dem er ikke engang i stand til vegetativ reproduksjon. Svært organiserte dyr formerer seg vanligvis kun seksuelt. Hva er fordelene med seksuell reproduksjon forbundet med? Hvorfor valgte de mest avanserte organismene å reprodusere seg med kjønnsceller i stedet for med kroppsdeler eller sporer?
I motsetning til aseksuell reproduksjon, som i hovedsak er prosessen med å kopiere den opprinnelige morsorganismen over en rekke generasjoner, med den seksuelle reproduksjonsmetoden, er hvert individ unikt. Dette skyldes det faktum at under dannelsen av haploide celler (sporer i planter eller kjønnsceller hos dyr), oppstår rekombinasjon av det genetiske materialet til foreldreindividet.
Som et resultat, til tross for at kjønnsceller eller sporer dannes i samme organisme, og noen til og med stammer fra en felles foreldrecelle, skiller de seg fra hverandre, siden hver bærer sin egen genetiske informasjon. I tillegg danner kjønnsceller fra forskjellige foreldre, som smelter sammen med hverandre, helt nye genetiske kombinasjoner i zygoten. Som et resultat viser det seg at med den seksuelle reproduksjonsmetoden får hvert individ sitt "eget ansikt" - sitt eget sett med gener, som bestemmer det unike med strukturen (fig. 7) og funksjon. Dette betyr at hver organisme har spesielle biologiske egenskaper. Noen individer tåler varme bedre, andre tåler kulde, andre er i stand til å formere seg raskt, og andre er motstandsdyktige mot sykdom. Som et resultat, under plutselig klimaoppvarming, ekstremt harde vintre eller epidemier, er det alltid de som er motstandsdyktige mot ugunstige faktorer. De overlever og gir opphav til nye generasjoner. Når gunstige forhold oppstår, dukker det opp nye ledere, hvis verdi ligger i andre evner, for eksempel i rask reproduksjon.
Hvis i aseksuell reproduksjon hver organisme formerer seg uten deltakelse av individer av sin egen art, så er i seksuell reproduksjon alle organismer som tilhører samme art potensielt beslektet med "ekteskap". Arvelige endringer som oppstår i det genetiske apparatet og lar en organisme ha visse fordeler fremfor andre individer av arten øker ikke bare sjansene for overlevelse, men gjør det også mulig å etterlate flere avkom med slike gunstige egenskaper. Materiale fra siden
Denne nøkkelposisjonen til moderne biologi strekker seg til organismer som formerer seg både aseksuelt og seksuelt. Aseksuelle organismer kan imidlertid ikke utveksle nyttige "erverv". Men dette gjøres enkelt av skapninger som formerer seg seksuelt. Derfor, hvis de genetiske egenskapene til en dyreorganisme, slik at den for eksempel kan tåle harde vintre, kombineres i dens etterkommere med andre, ikke mindre nyttige, for eksempel toleranse for helminth-infeksjoner, så har den tydeligvis større sjanse for overlever og etterlater seg avkom enn forfedre utstyrt med bare en av disse positive egenskapene. Hvis vi legger til dette at under seksuell reproduksjon er antallet potensielle avkom mange ganger større enn under aseksuell reproduksjon, så vil slike positive endringer i en rekke generasjoner akkumuleres enda raskere. Dette betyr at seksuell reproduksjon gir mye mer materiale for evolusjon enn aseksuell reproduksjon. Fra dette er det åpenbart at, i evolusjonære termer, har seksuell reproduksjon alle fordelene fremfor aseksuell reproduksjon, og derfor forlot de mest organiserte, evolusjonært avanserte organismene på et visst stadium aseksuell reproduksjon.
Fordeler seksuell reproduksjon over aseksuell er assosiert med det faktum at avkommet får en rekke egenskaper som betydelig øker artens motstand mot skiftende og ugunstige miljøforhold og gir mye mer kildemateriale for evolusjon.
På denne siden er det stoff om følgende emner:
Biologitabell: fordeler med seksuell reproduksjon fremfor aseksuell reproduksjon
Hvilke organismer formerer seg både aseksuelt og seksuelt?
Hvorfor er avkommet mangfoldig under seksuell reproduksjon?
Hvorfor kan ikke mennesker formere seg aseksuelt?
Positiv og negativ i seksuell reproduksjon
Spørsmål om dette materialet:
Hovedprosessen er naturlig utvalg. Den avgjør hvilke tilpasninger for et gitt habitat som er gunstige og hvilke som ikke er så ønskelige. Hvis tilpasningen er gunstig, vil organismer som har , som koder for den egenskapen, leve lenge nok til å reprodusere og overføre genene sine til neste generasjon.
For at naturlig utvalg skal virke på en populasjon, må det være mangfold. For å oppnå mangfold hos individer kreves ulike genetikk og uttrykk. Alt dette avhenger av metoden for reproduksjon av en bestemt art.
Aseksuell reproduksjon
Aseksuell reproduksjon er produksjon av avkom fra en forelder, som ikke er ledsaget av parring eller blanding av gener. Aseksuell reproduksjon resulterer i kloning av forelderen, noe som betyr at avkommet har identisk DNA til sin forfar. Som regel er det mangel på artsmangfold fra generasjon til generasjon.
En måte å få litt artsmangfold på er gjennom mutasjoner på DNA-nivå. Hvis det oppstår en feil i prosessen eller kopieringen av DNA, vil denne feilen overføres til avkommet, og muligens endre deres egenskaper. Noen mutasjoner endrer imidlertid ikke fenotypen, så ikke alle endringer i aseksuell reproduksjon resulterer i variasjon i avkommet.
Seksuell reproduksjon
Seksuell reproduksjon skjer når en kvinnelig reproduksjonscelle (egg) kombineres med en mannlig celle (sperm). Et avkom er en genetisk kombinasjon av mor og far, med halvparten av kromosomene fra den ene forelderen og den andre halvparten fra den andre. Dette sikrer at avkommet er genetisk forskjellig fra foreldrene og til og med søsken.
Mutasjoner kan også forekomme hos seksuelt reproduserende arter for ytterligere å øke mangfoldet til avkommet. Prosessen som skaper (kjønnscellene) som brukes til reproduksjon bidrar også til å øke mangfoldet. Det sikrer at de resulterende gametene er genetisk forskjellige. Uavhengig rekruttering under meiose og tilfeldig befruktning påvirker også genblanding og lar avkom bedre tilpasse seg miljøet.
Reproduksjon og evolusjon
Som regel antas det at seksuell reproduksjon bidrar mer til evolusjon enn aseksuell reproduksjon, siden den har en mye større
Laster inn...