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 farens eller morens genotype. Hos noen dyr kan nye genotyper dannes som et resultat av prosesser av en annen type. protozoer som paramecia, autogami oppstår, der ett individ skaper ny homozygot genotype. Andre former, inkludert noen flatormer og bløtdyr, er hermafroditiske, dvs. har både mannlige (spermproduserende) og kvinnelige (eggproduserende) kjønnskjertler. Det er hermafrodittformer som er i stand til selvbefruktning.
Ikke all reproduksjon er seksuell (det vil si at den skaper nye genotyper). For eksempel kan Paramecia dele seg i to med dannelse av to nye datterorganismer som er genetisk identiske med det opprinnelige individet. Hydroide polypper (en av gruppene av coelenterater) kan produsere identiske nye individer som et resultat av spireprosessen. samtidig kan flere nye organismer dannes i en spirende sone. Andre dyr, inkludert mange insekter og noen fisk, er i stand til partenogenetisk reproduksjon, der avkommet utvikler seg fra ubefruktede egg
De aller fleste dyr, spesielt former som har oppstått relativt nylig, formerer seg seksuelt, det vil si gjennom sammensmelting av mannlige og kvinnelige kjønnsceller. Teoretikere er uenige om årsakene til denne overvekten av den seksuelle prosessen. Siden seksuell reproduksjon krever visse kostnader, bør det selvsagt gi noen betydelige fordeler. Følgende hovedgrunner ble fremsatt for denne forklaringen:
1) en evolusjonær fordel for populasjoner som kan endre seg raskere enn andre gjennom seksuell reproduksjon;
2) en evolusjonær fordel knyttet til det faktum at denne formen 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 avkommet øker kraftig. Dette er fordelen med seksuell reproduksjon fremfor aseksuell. De. i nærvær av genetisk rekombinasjon, produserer foreldreindividene avkom som vil skille seg fra dem på den mest uforutsigbare måten, og blant de nye tilfeldige kombinasjonene av gener kan minst halvparten vise seg å være verre enn foreldregenotypen, men genstokking under seksuell reproduksjon bidrar til artens overlevelse når miljøforholdene endres. Hvis en forelder produserer mange avkom med en lang rekke genkombinasjoner, er det større sjanse for at minst ett avkom vil være godt tilpasset fremtidige livsforhold, uansett hva de måtte være.
I nærvær av genetisk rekombinasjon produserer foreldreindividene avkom som vil skille seg fra dem på den mest uforutsigbare måten, og blant de nye tilfeldige kombinasjonene av gener kan minst halvparten være verre enn foreldregenotypen, men genstokking under seksuell reproduksjon bidrar til artens overlevelse når miljøforholdene endres. Hvis en forelder produserer mange avkom med en lang rekke genkombinasjoner, er det større sjanse for at minst ett avkom vil være godt tilpasset 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 være. Evolusjonsforløpet avhenger i stor grad av mutasjoner som endrer eksisterende gener, og danner i stedet for dem nye alleler (varianter) av disse genene. Anta at to individer i en viss populasjon utvikler gunstige mutasjoner som påvirker noen genetiske loki, og dermed forskjellige funksjoner. Hos aseksuelle arter vil hver av disse individene gi opphav til en klon av mutant avkom, og to nye kloner vil konkurrere til en av dem vinner. En av de gunstige allelene skapt av mutasjoner vil dermed spre seg, mens den andre til slutt vil forsvinne. La oss nå forestille oss at en av de originale mutantene har en genetisk bestemt funksjon som gjør at den kan inkludere gener fra andre kloner i genomet sitt fra tid til annen. Under betingelsene for kampen for tilværelsen, er anskaffelse av gener fra cellene til en konkurrerende klon ensbetydende med dannelsen av en celle som bærer alle de gunstige mutasjonene. En slik celle vil ha størst tilpasningsevne, og fordelene som oppnås ved den vil sikre spredning i populasjonen av et trekk som gjør at genene til andre celler kan inkluderes i dens genom. Naturlig utvalg vil favorisere en slik primitiv seksuell reproduksjon.
Sædceller er en av hovedpersonene i seksuell reproduksjon
Gjær hjalp forskere med å vise at interpopulasjonskryss fører til større økologisk tilpasningsevne for arten.
Overlevelsen av en art er assosiert med akkumulering av genetiske endringer som hjelper kroppen til å eksistere i et bestemt habitat. Seksuell reproduksjon, som resulterer i økt genetisk variasjon, antas å bidra til den raskeste utviklingen av arten. Men når det gjelder seksuell reproduksjon, tar avkommet på seg genene til to forskjellige individer. Tenk deg at mor og far kom fra forskjellige populasjoner; mors gener lar henne overleve under visse forhold, mens farens gener «skjerpes» for andre. I dette tilfellet vil ikke avkommet være tilpasset verken det ene eller det andre: genene vil svekke hverandre og vil ikke være i stand til å fungere tilstrekkelig i det hele tatt under noen forhold. Det viser seg at seksuell reproduksjon ikke bidrar til artens overlevelse?
Forskere fra University of Auckland (New Zealand) satte opp et eksperiment som skulle gi direkte svar på spørsmålet om kryssing mellom befolkninger hjelper eller bremser evolusjonen. Forskere har brukt gjær som kan formere seg både aseksuelt og seksuelt. Den første kulturen ble dyrket under de samme forholdene, den andre under forskjellige forhold. På et tidspunkt ble mekanismen for seksuell reproduksjon slått på i gjær og sopp fra forskjellige populasjoner fikk finne hverandre.
I en artikkel publisert i tidsskriftet Ecology Letters skriver forfatterne at avkommet som følge av seksuell reproduksjon tilpasset seg raskere til miljøet. Hvis foreldrene var fra forskjellige populasjoner, så hadde barna deres det like godt både under "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 blir funnet.
Faktisk støtter resultatene av eksperimentet en alternativ, men relativt lite kjent hypotese, ifølge hvilken gener, "skjerpet" for noen forhold, ikke nødvendigvis forstyrrer å leve i andre. Gener for ulike habitater kommer ikke i konfrontasjon, men sameksisterer fredelig i ett genom, og slår seg av og på etter behov.
Tidligere måtte evolusjonsbiologer finne opp smarte triks som skulle hindre individer fra ulike populasjoner i å blande seg med hverandre og dermed svekke en arts evolusjonære posisjon. Og selv om det, som allerede nevnt, var en alternativ hypotese, var det nødvendig med eksperimentell bekreftelse for å heve den over alle andre. Ved utarbeidelsen av artikkelen ble informasjon fra en datamaskin brukt..
1. Hva er fordelen med seksuell reproduksjon fremfor aseksuell?
Svar. Under seksuell reproduksjon, som utføres ved sammensmelting av to kjønnsceller, utveksles foreldrenes genetiske informasjon. Som et resultat dukker det opp avkom, forskjellige i deres egenskaper, som kan overgå foreldrene deres i vitalitet, inkludert når miljøforholdene endres.
2. Gi eksempler på organismer som reproduserer hovedsakelig aseksuelt.
Svar. Ved 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, euglena green, etc.), encellede alger (chlamydomonas) formerer seg ved normal mitotisk celledeling. Andre encellede og noen lavere sopp, alger (chlorella), dyr (malaria plasmodium) er preget av sporulering. Det består i det faktum at cellen deler seg i et stort antall individer, lik antallet kjerner som tidligere er dannet i foreldrecellen som et resultat av multippel deling av kjernen.
Spørsmål etter § 32
1. Hva er forskjellen mellom konjugering og kopulering?
Svar. Hvis vi snakker om metoder for seksuell reproduksjon, så:
under kopulering smelter to encellede individer sammen (den genetiske informasjonen til begge foreldrene kombineres, og deretter deler de seg etter meiose (det er en økning i antall individer som mottok genetisk informasjon fra begge foreldrene).
med konjugering skjer det en utveksling av genetisk informasjon uten å øke antallet individer. Det er følgende grunnleggende former for konjugasjon: 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 oogamia, 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 eggene?
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 reproduktive kjertlene - eggstokkene, i gymnospermer og angiospermer i eggstokkene, moser og bregner i archegonia
3. Hva er spermakrosomet for?
Svar. Under befruktning, i øyeblikket av kontakt mellom sædcellene og egget, frigjøres enzymene i akrosomet og løser opp eggmembranene, slik at sædcellene kan komme inn i egget.
Spørsmål i begynnelsen av avsnittet.
Spørsmål 1. Hvorfor kan en art eksistere praktisk talt på ubestemt tid, mens hvert enkelt individ er dødelig?
Individet kan ikke utvikle seg. Det kan endre seg, tilpasse seg forholdene i det ytre miljøet. 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 befolkningen: mutasjoner forekommer hos individer, avling mellom individer, kampen for eksistens og naturlig utvalg er i kraft. Som et resultat endres populasjonens genmasse 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 sædceller og egg?
Mannlige reproduksjonsceller - sædceller dannes i testiklene (testiklene). Sædmodning skjer ved en temperatur på ca. 35 "C. Dette er lavere enn temperaturen i bukhulen i kroppen. Derfor er testiklene utenfor bukhulen, i hudposen - pungen. Full modning av sædceller skjer i systemet til vas deferens, og deretter går de inn i urinrøret, i begynnelsen av hvilket kanalene til ytterligere kjertler - sædblærer og prostatakjertelen, eller prostata - også strømmer.
Modningen av oocytten finner sted i den graafiske vesikkelen i eggstokken. Utviklingen av egget varer i omtrent 28 dager. Som et resultat av reduksjonsdeling forblir et modent egg, som en sædcelle, med et halvt sett med kromosomer. Hvert egg inneholder kun X-kromosomet. Følgelig avhenger kjønnet til det ufødte barnet av faren.
Spørsmål 3. Hva bestemmer kjønnet til barnet?
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?
Ved hjelp av seksuell reproduksjon fornyes det genetiske apparatet til avkommet, nye kombinasjoner av gener vises, siden mors- og farsorganismer deltar i det, og variasjonen av individuelle egenskaper er gunstig for artens overlevelse i skiftende miljøforhold . I aseksuell reproduksjon, der bare ett individ deltar, er settet med gener i mors- og datterorganismene det samme.
Spørsmål 2. Forklar den biologiske betydningen av tilstedeværelsen av et halvt sett med kromosomer i en sædcelle og et egg.
I kjernene til mannlige og kvinnelige kjønnsceller er det halvparten av settet med kromosomer som er karakteristiske for en gitt art. Når et egg og en sæd smelter sammen, kombineres kromosomsettene deres, kromosomsettet som er karakteristisk for en gitt art gjenopprettes, og i den fremtidige organismen kombineres de arvelige egenskapene til begge foreldrene.
Spørsmål 3. Hvor skjer befruktning? Hva er resultatet av denne prosessen?
Fusjonen av egget og sædcellene skjer i egglederen. Etter penetrering av sædcellene i egget, dannes en zygote - en embryonal celle som bærer de arvelige egenskapene til begge foreldrene.
Spørsmål 4. Hvorfor kan embryoet forbli i livmoren, men det ubefruktede egget 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 sporeplanter, 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 forplantning. Svært organiserte dyr formerer seg vanligvis kun seksuelt. Hva er fordelene med seksuell reproduksjon? Hvorfor valgte de mest avanserte organismene å reprodusere seg med kjønnsceller i stedet for kroppsdeler eller sporer?
I motsetning til aseksuell reproduksjon, som faktisk er prosessen med å kopiere den opprinnelige morsorganismen i en serie av generasjoner, med den seksuelle reproduksjonsmåten, er hvert individ unikt. Dette skyldes det faktum at under dannelsen av haploide celler (sporer i planter eller kjønnsceller hos dyr), blir det genetiske materialet til foreldreindividet rekombinert.
Som et resultat, til tross for det faktum at kjønnsceller eller sporer dannes i en organisme, og noen til og med stammer fra en felles opprinnelig morcelle, skiller de seg fra hverandre, siden hver bærer sin egen genetiske informasjon. I tillegg danner gametene til forskjellige foreldre, som smelter sammen med hverandre, helt nye genetiske kombinasjoner i zygoten. Som et resultat viser det seg at med den seksuelle reproduksjonsmåten får hvert individ "sitt eget ansikt" - sitt eget sett med gener, som bestemmer det unike med dets struktur (fig. 7) og funksjon. Dette betyr at hver organisme har spesielle biologiske egenskaper. Noen individer tåler varme bedre, andre - kalde, andre er i stand til å formere seg raskt, og den fjerde er motstandsdyktig mot sykdommer. Som et resultat, med en kraftig oppvarming av klimaet, ekstremt harde vintre eller epidemier, er det alltid motstandsdyktig mot ugunstige faktorer. De overlever og gir opphav til nye generasjoner. Når forholdene er gunstige, dukker det opp nye ledere hvis verdi ligger i andre evner, for eksempel rask reproduksjon.
Hvis hver organisme under aseksuell reproduksjon formerer seg uten deltakelse av individer av sin egen art, så er alle organismer som tilhører samme art under seksuell reproduksjon potensielt forbundet med "ekteskap". Arvelige endringer som skjer i det genetiske apparatet og lar kroppen ha visse fordeler fremfor andre individer av sin egen art, 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 gjelder organismer som formerer seg både aseksuelt og seksuelt. Aseksuelle organismer kan imidlertid ikke utveksle nyttige "erverv". Men det gjøres lett av skapninger som formerer seg seksuelt. Derfor, hvis de genetiske egenskapene til en dyreorganisme, slik at den for eksempel kan tåle strenge vintre, i etterkommere kombineres med andre, ikke mindre nyttige, for eksempel toleransen for helminthiasis, så har den tydeligvis flere sjanser til å overleve og forlate 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 aseksuelle, 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. Derfor 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 at avkommet får ulike egenskaper som betydelig øker artens motstand mot foranderlige og ugunstige miljøforhold og gir mye mer kildemateriale for evolusjon.
På denne siden materiale om emner:
Biologisk tabell over fordelene med seksuell reproduksjon fremfor aseksuell
Hvilke organismer formerer seg både aseksuelt og seksuelt
Hvorfor er avkommet mangfoldig under seksuell reproduksjon?
Hvorfor kan ikke mennesker formere seg aseksuelt
Seksuelt positivt og negativt
Spørsmål om dette materialet:
Hovedprosessen er naturlig utvalg. Han bestemmer hvilke tilpasninger for et gitt habitat som er gunstige og hvilke som ikke er så ønskelige. Hvis tilpasningen er gunstig, vil organismer som har det som koder for denne egenskapen leve lenge nok til å reprodusere og overføre genene sine til neste generasjon.
For at naturlig utvalg skal fungere for en befolkning, må det være mangfold. For å oppnå mangfold i individer, trengs ulike genetikk og uttrykk. Alt avhenger av avlsmetoden til 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 fører til kloning av forelderen, det vil si at avkommet har identisk DNA til sin forfar. Som regel er det ikke artsmangfold fra generasjon til generasjon.
En måte å få litt artsmangfold på er gjennom DNA-mutasjoner. Hvis det oppstår en feil i prosessen eller DNA-kopieringen, vil denne feilen overføres til avkommet, og muligens endre dets egenskaper. Noen mutasjoner endrer imidlertid ikke fenotypen, så ikke alle endringer under aseksuell reproduksjon fører til avkomsvariasjoner.
Seksuell reproduksjon
Seksuell reproduksjon skjer når en kvinnelig reproduksjonscelle (egg) kombineres med en mannlig celle (sperm). Avkommet er en genetisk kombinasjon av mor og far, halvparten av kromosomene kommer 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 i seksuelt reproduserende arter for ytterligere å øke mangfoldet av avkom. Prosessen som skaper (kjønnscellene) som brukes til reproduksjon bidrar også til økt mangfold. Det sikrer at de resulterende gametene er genetisk forskjellige. Uavhengig rekruttering under meiose og utilsiktet befruktning påvirker også genblanding og lar avkom bedre tilpasse seg miljøet.
Reproduksjon og evolusjon
Som regel antas det at seksuell reproduksjon er mer gunstig for evolusjon enn aseksuell, siden den har mye mer
Laster inn ...