Esența reproducerii sexuale este crearea de noi combinații genetice. În cele mai tipice cazuri, masculul și femela se împerechează și produc indivizi ale căror genotipuri nu sunt identice nici cu genotipul tatălui, nici cu genotipul mamei.La unele animale, pot fi create noi genotipuri ca urmare a unor procese de alt fel. .noul genotip homozigot. Alte forme, inclusiv unii viermi plati și moluște, sunt hermafrodite, adică. au atât gonade masculine (producătoare de spermatozoizi) cât și femele (producătoare de ouă). Există forme hermafrodite capabile de autofertilizare.
Nu toată reproducerea este sexuală (adică creează noi genotipuri). De exemplu, paramecii sunt capabili să se împartă în două odată cu formarea a două noi organisme fiice care sunt identice genetic cu individul original.Polipii hidroizi (unul dintre grupurile de celenterate) pot produce noi indivizi identici cu ei înșiși ca urmare a înmuguririi. În acest caz, se pot forma mai multe organisme noi într-o zonă de înmugurire. Alte animale, inclusiv multe insecte și unii pești, sunt capabile de reproducere partenogenetică, în care urmașii se dezvoltă din ouă nefertilizate.
Marea majoritate a animalelor, în special a formelor care au apărut relativ recent, se reproduc sexual, adică prin fuziunea gameților masculi și feminini. Teoreticienii nu sunt de acord cu privire la motivele acestei predominări a procesului sexual. Deoarece reproducerea sexuală necesită anumite costuri, ea trebuie să ofere, evident, câteva avantaje semnificative. Următoarele motive principale au fost invocate pentru explicație:
1) avantaj evolutiv pentru populațiile care se pot schimba mai repede decât altele prin reproducere sexuală;
2) avantaj evolutiv asociat cu faptul că această metodă de reproducere facilitează speciația (apariția unor noi specii);
3) că indivizii părinți individuali pot crea diversitate în urmașii lor imediati, făcându-le mai ușor să se adapteze la schimbările de mediu imprevizibile.
În timpul reproducerii sexuale, ca urmare a fuziunii gameților, se formează un ou fecundat - un zigot care poartă înclinațiile ereditare ale ambilor părinți, datorită cărora variabilitatea ereditară a descendenților crește brusc. Acesta este avantajul reproducerii sexuale față de reproducerea asexuată. Acestea. în prezența recombinării genetice, indivizii parentali produc descendenți care vor diferi de ei în cel mai imprevizibil mod, iar dintre noile combinații aleatorii de gene, cel puțin jumătate se poate dovedi a fi mai rău decât genotipul parental, dar amestecarea genelor în procesul de reproducere sexuală contribuie la supraviețuirea speciei în condiții de mediu în schimbare. Dacă un părinte produce mulți descendenți cu o mare varietate de combinații de gene, există o șansă mai mare ca cel puțin un urmaș să fie bine adaptat circumstanțelor viitoare de viață, oricare ar fi acestea.
În prezența recombinării genetice, indivizii parentali produc descendenți care vor diferi de ei în cel mai imprevizibil mod, iar dintre noile combinații aleatorii de gene, cel puțin jumătate se poate dovedi a fi mai rău decât genotipul parental, dar amestecarea genelor. în procesul de reproducere sexuală contribuie la supraviețuirea speciei în condiții de mediu în schimbare. Dacă un părinte produce mulți descendenți cu o mare varietate de combinații de gene, există o șansă mai mare ca cel puțin un urmaș să fie bine adaptat circumstanțelor viitoare de viață, oricare ar fi acestea.
Au fost propuse multe ipoteze pentru a explica beneficiile reproducerii sexuale în lupta pentru existență. Una dintre ele oferă o idee despre cum ar putea fi primele etape ale evoluției reproducerii sexuale. Cursul evoluției depinde în mare măsură de mutațiile care modifică genele existente, formând în locul lor noi alele (variante) ale acestor gene. Să presupunem că doi indivizi dintr-o anumită populație au mutații favorabile care afectează unii loci genetici și, prin urmare, funcții diferite. Într-o specie asexuată, fiecare dintre acești indivizi va da naștere unei clone de descendenți mutanți, iar două noi clone vor concura până când una dintre ele va prevala. Una dintre alelele favorabile produse de mutații se va răspândi astfel, în timp ce cealaltă va dispărea în cele din urmă. Acum imaginați-vă că unul dintre mutanții originali are o caracteristică determinată genetic care îi permite să includă din când în când gene din alte clone în genomul său. În condițiile luptei pentru existență, achiziționarea de gene din celulele unei clone concurente echivalează cu crearea unei celule care poartă toate mutațiile favorabile. O astfel de celulă va avea cea mai mare adaptabilitate, iar avantajele obținute de aceasta vor asigura răspândirea în populație a unei caracteristici care vă permite să includeți genele altor celule în genomul dumneavoastră. Selecția naturală va favoriza o astfel de reproducere sexuală primitivă.
Spermatozoizii sunt unul dintre principalii protagoniști ai reproducerii sexuale.
Drojdia i-a ajutat pe oamenii de știință să arate că reproducerea între populații duce la o mai mare adaptabilitate ecologică a speciei.
Supraviețuirea speciei este asociată cu acumularea de modificări genetice care ajută organismul să existe într-un anumit mediu. Se crede că reproducerea sexuală, care are ca rezultat o variabilitate genetică crescută, contribuie la evoluția rapidă a speciei. Dar în cazul reproducerii sexuale, descendenții preia genele a doi indivizi diferiți. Imaginează-ți că mama și tatăl provin din populații diferite; genele mamei îi permit să supraviețuiască în anumite condiții, iar genele tatălui sunt „ascuțite” pentru alții. În acest caz, descendenții nu vor fi adaptați nici la unul, nici la celălalt: genele se vor slăbi reciproc și nu vor putea funcționa adecvat deloc în orice condiții. Se pare că reproducerea sexuală nu contribuie la supraviețuirea speciei?
Cercetătorii de la Universitatea din Auckland (Noua Zeelandă) au pus la punct un experiment care trebuia să răspundă direct la întrebarea dacă încrucișarea între populații ajută sau încetinește evoluția. Oamenii de știință au folosit drojdie, care se poate reproduce atât asexuat, cât și sexual. Prima cultură a fost crescută în anumite condiții, a doua - în alte condiții. La un moment dat, mecanismul de reproducere sexuală a fost pornit în drojdie și a permis ciupercilor din diferite populații să se găsească.
Într-un articol publicat în revista Ecology Letters, autorii scriu că descendenții rezultati din reproducerea sexuală s-au adaptat la mediu mai repede. Dacă părinții erau din populații diferite, atunci copiii lor s-au simțit la fel de bine atât în condițiile de mediu „materne”, cât și în cele de „tată”. Adică, reproducerea sexuală nu numai că nu interferează, dar stimulează și evoluția speciei, mai ales când se întâlnesc indivizi din diferite populații.
De fapt, rezultatele experimentului confirmă o ipoteză alternativă, dar relativ puțin cunoscută, potrivit căreia genele „ascuțite” în anumite condiții nu interferează neapărat cu viața în altele. Genele pentru diferite habitate nu intră în confruntare, ci coexistă pașnic în același genom, pornindu-se și oprindu-se după cum este necesar.
În trecut, biologii evoluționari trebuiau să vină cu trucuri inteligente care să împiedice indivizii din diferite populații să se încrucișeze între ei și, prin urmare, să slăbească poziția evolutivă a speciei. Și deși, așa cum am menționat deja, a existat o ipoteză alternativă, a fost nevoie de o confirmare experimentală pentru a o ridica deasupra tuturor celorlalte. La pregătirea articolului au fost folosite informații compulente.
1. Care este avantajul reproducerii sexuale față de asexuat?
Răspuns. În timpul reproducerii sexuale, care se realizează prin fuziunea a două celule germinale de gameți, are loc schimbul de informații genetice ale părinților. Ca urmare, apar descendenți care sunt diverși în caracteristicile lor, care își pot depăși părinții în ceea ce privește viabilitatea, inclusiv atunci când condițiile de mediu se schimbă.
2. Dați exemple de organisme care se reproduc în principal asexuat.
Răspuns. În reproducerea asexuată, un nou organism poate apărea din una sau mai multe celule non-sex (somatice) ale mamei.
Celulele procariote se reproduc prin împărțirea în două. Multe protozoare (ameba, euglena verde etc.), alge unicelulare (chlamydomonas) se reproduc prin diviziunea celulară mitotică obișnuită. Alte ciuperci unicelulare și unele inferioare, algele (chlorella), animalele (plasmodium malaria) se caracterizează prin sporulare. Constă în faptul că celula se descompune într-un număr mare de indivizi, egal cu numărul de nuclei formați anterior în celula părinte ca urmare a divizării repetate a nucleului său.
Întrebări după § 32
1. Care este diferența dintre conjugare și copulare?
Răspuns. Dacă vorbim despre metode de reproducere sexuală, atunci:
în timpul copulării, doi indivizi unicelulari fuzionează (informația genetică a ambilor părinți este combinată și apoi împărțită prin meioză (există o creștere a numărului de indivizi care au primit informații genetice de la ambii părinți).
în timpul conjugării, informațiile genetice sunt schimbate fără creșterea numărului de indivizi. Există următoarele forme principale de conjugare: izogamie, anizogamie și oogamie.
Cu izogamie se formează gameți mobili, identici din punct de vedere morfologic. Izogamia se găsește în multe alge.
Cu heterogamie, se formează gameți mobili, morfologic și fiziologic diferiți. Acest tip de proces sexual este caracteristic multor alge.
În cazul oogamiei, gameții sunt foarte diferiți unul de celălalt. Gametul feminin este un ovul mare imobil care conține o cantitate mare de nutrienți. Gameții masculini - spermatozoizii - sunt celule mici, cel mai adesea mobile, care se mișcă cu ajutorul unuia sau mai multor flageli. Oogamia este caracteristică animalelor, plantelor superioare și multor ciuperci.
2. Unde se formează ouăle?
Răspuns. Oul este gametul feminin al animalelor, al plantelor superioare, precum și al multor alge și organisme unicelulare, care se caracterizează prin oogamie. La animale, ouăle se formează în gonadele feminine - ovare, în gimnosperme și angiosperme în ovule, mușchi și ferigi în arhegonii
3. Pentru ce este acrozomul spermatozoid?
Răspuns. In timpul fecundarii, in momentul contactului spermatozoizilor cu ovulul, enzimele continute in acrozom sunt eliberate si dizolva membranele ovulului, asigurand patrunderea spermatozoizilor in ovul.
Întrebări la începutul paragrafului.
Întrebarea 1. De ce poate exista o specie pentru un timp aproape nelimitat, în timp ce fiecare individ este muritor?
Un individ nu poate evolua. Se poate schimba, adaptându-se la condițiile mediului extern. Dar aceste schimbări nu sunt evolutive, deoarece nu sunt moștenite. Specia este de obicei eterogenă și este formată dintr-un număr de populații. Populația este relativ independentă și poate exista o lungă perioadă de timp fără legătură cu alte populații ale speciei. Toate procesele evolutive au loc într-o populație: mutațiile au loc la indivizi, încrucișarea are loc între indivizi, există o luptă pentru existență și selecție naturală. Ca urmare, fondul genetic al populației se modifică în timp și devine strămoșul unei noi specii. De aceea unitatea elementară a evoluției este populația, nu specia.
Întrebarea 2. Cum se maturizează spermatozoizii și ovulele?
Celulele sexuale masculine - spermatozoizii se formează în testicule (testicule). Maturarea spermatozoizilor are loc la o temperatură de aproximativ 35 "C. Aceasta este sub temperatura cavității abdominale a corpului. Prin urmare, testiculele sunt situate în afara cavității abdominale, în sacul pielii - scrot. Maturarea completă a spermatozoizilor apare în sistemul canalului deferent și apoi intră în uretra, la începutul căreia curg și canalele glandelor suplimentare - veziculele seminale și glanda prostatică, sau prostată.
Maturarea oului are loc în veziculul graaf a ovarului. Dezvoltarea oului durează aproximativ 28 de zile. Ca rezultat al diviziunii de reducere, un ovul matur, ca un spermatozoid, rămâne cu o jumătate de set de cromozomi. Fiecare ou conține doar cromozomul X. Prin urmare, sexul copilului nenăscut depinde de tată.
Întrebarea 3. Ce determină sexul copilului?
Sexul urmașilor depinde de cromozomii sexuali.
Dacă doi cromozomi X (X de la mamă și X de la tată) sunt în celula germinativă (zigot), se va naște o fată. Dacă există cromozomi X și Y (X de la mamă și Y de la tată), se va naște un băiat.
Întrebări la sfârșitul paragrafului.
Întrebarea 1. Care sunt avantajele reproducerii sexuale față de asexuate?
Cu ajutorul reproducerii sexuale, aparatul genic al urmașilor este actualizat, apar noi combinații de gene, deoarece organismele materne și paterne participă la el, iar diversitatea trăsăturilor individuale este benefică pentru supraviețuirea speciei în condiții de mediu în schimbare. . Cu reproducerea asexuată, la care participă un singur individ, setul de gene din organismele mamă și fiică este același.
Întrebarea 2. Explicați semnificația biologică a prezenței unei jumătăți de set de cromozomi într-un spermatozoid și un ovul.
Nucleii celulelor germinale masculine și feminine conțin jumătate din setul de cromozomi caracteristici acestei specii. Când ovulul și spermatozoidul se îmbină, seturile lor de cromozomi sunt combinate, setul de cromozomi caracteristic acestei specii este restabilit, iar în viitorul organism se combină caracteristicile ereditare ale ambilor părinți.
Întrebarea 3. Unde are loc fertilizarea? Ce se formează în urma acestui proces?
Fuziunea ovulului și spermatozoizilor are loc în trompele uterine. După pătrunderea spermatozoizilor în ovul, se formează un zigot - o celulă germinală care poartă caracteristicile ereditare ale ambilor părinți.
Întrebarea 4. De ce poate un embrion să rămână în uter, dar un ovul nefertilizat nu?
Un ou nefertilizat, spre deosebire de embrion, nu are vilozități, care îi permit să rămână în uter.
Chiar și o trecere în revistă a metodelor de reproducere a diferitelor grupuri de organisme arată că, în procesul de evoluție, reproducerea asexuată lasă loc reproducerii sexuale. Într-adevăr, reproducerea asexuată este un atribut obligatoriu al tuturor organismelor unicelulare, ciupercilor, algelor și plantelor cu spori, precum și al celor mai primitive animale multicelulare. Plantele cu semințe își pierd deja capacitatea de a se reproduce prin spori, iar multe dintre ele nici măcar nu sunt capabile de reproducere vegetativă. Animalele foarte organizate se reproduc în general numai pe cale sexuală. Care sunt beneficiile reproducerii sexuale? De ce au preferat cele mai perfecte organisme să se reproducă cu ajutorul gameților, și nu cu părți ale corpului sau spori?
Spre deosebire de reproducerea asexuată, care, de fapt, este un proces de copiere a organismului matern original într-un număr de generații, cu reproducerea sexuală, fiecare individ este unic. Acest lucru se datorează faptului că în procesul de formare a celulelor haploide (spori la plante sau gameți la animale), materialul genetic al individului părinte este recombinat.
Drept urmare, în ciuda faptului că gameții sau sporii se formează într-un singur organism, iar unii chiar provin dintr-o celulă mamă originală comună, ei diferă unul de celălalt, deoarece fiecare poartă propria sa informație genetică. În plus, gameții de la diferiți părinți, fuzionați unul cu altul, formează combinații genetice complet noi în zigot. Ca urmare, se dovedește că, odată cu metoda sexuală de reproducere, fiecare individ dobândește o „proprie față” - propriul set de gene, care determină unicitatea structurii sale (Fig. 7) și funcționarea. Aceasta înseamnă că fiecare organism are proprietăți biologice speciale. Unii indivizi tolerează mai bine căldura, al doilea - frig, al treilea este capabil să se înmulțească rapid, al patrulea este rezistent la boli. Ca urmare, cu o încălzire bruscă a climei, ierni extrem de severe sau epidemii, există întotdeauna rezistenți la factorii adversi. Ei supraviețuiesc și dau naștere unor noi generații. Când vin condiții favorabile, apar noi lideri, a căror valoare constă în alte abilități, de exemplu, în reproducerea rapidă.
Dacă în timpul reproducerii asexuate fiecare organism se reproduce fără nicio participare a indivizilor din propria specie, atunci în timpul reproducerii sexuale toate organismele aparținând aceleiași specii sunt potențial legate prin „căsătorie”. Modificările ereditare care apar în aparatul genetic și permit organismului să aibă anumite avantaje față de alți indivizi ai speciei sale, nu numai că îi măresc șansele de supraviețuire, dar fac și posibilă lăsarea mai multor urmași cu astfel de proprietăți utile. material de pe site
Această poziție cheie a biologiei moderne se extinde la organismele care se reproduc atât asexuat, cât și sexual. Cu toate acestea, organismele asexuate nu pot face schimb de „achiziții” utile. Dar acest lucru este ușor de realizat de către creaturile care se reproduc sexual. Prin urmare, dacă caracteristicile genetice ale unui organism animal, care îi permit, de exemplu, să îndure ierni aspre, sunt combinate în descendenți cu altele care nu sunt mai puțin utile, de exemplu, toleranța la helmintiazele, atunci este în mod clar mai probabil să supraviețuiesc și lasă urmași decât strămoșii înzestrați doar cu una dintre aceste proprietăți pozitive. Dacă adăugăm la aceasta că în timpul reproducerii sexuale numărul de descendenți potențiali este de multe ori mai mare decât în timpul reproducerii asexuate, atunci astfel de schimbări pozitive într-un număr de generații se vor acumula și mai repede. Aceasta înseamnă că reproducerea sexuală oferă mult mai mult material pentru evoluție decât reproducerea asexuată. Din aceasta este evident că în planul evolutiv, reproducerea sexuală are toate avantajele față de reproducerea asexuată și, prin urmare, cele mai bine organizate, organisme avansate evolutiv, la un anumit stadiu, au abandonat reproducerea asexuată.
Avantaje reproducere sexuală peste asexuat sunt legate de faptul că urmașii primesc o varietate de proprietăți care măresc semnificativ rezistența speciei la condiții de mediu în schimbare și nefavorabile și oferă mult mai mult material sursă pentru evoluție.
Pe această pagină, material pe teme:
Tabel cu avantajele biologice ale reproducerii sexuale față de asexuate
Care organisme se reproduc atât asexuat, cât și sexual
De ce descendenții sunt diferiți în reproducerea sexuală?
De ce oamenii nu se pot reproduce asexuat?
Pozitiv în reproducerea sexuală și negativ
Întrebări despre acest articol:
Procesul principal este selecția naturală. El decide care adaptări pentru un anumit habitat sunt favorabile și care nu sunt atât de dorite. Dacă adaptarea este favorabilă, atunci organismele care au codificare pentru acea trăsătură vor trăi suficient de mult pentru a se reproduce și a transmite genele lor la generația următoare.
Pentru ca selecția naturală să funcționeze pentru o populație, trebuie să existe diversitate. Pentru a obține diversitate la indivizi, aveți nevoie de genetice diferite și exprimate. Totul depinde de metoda de reproducere a unei anumite specii.
reproducere asexuată
Reproducerea asexuată este producerea de descendenți de la un părinte care nu este însoțită de împerechere sau amestecare a genelor. Reproducerea asexuată duce la clonarea părintelui, ceea ce înseamnă că urmașii au ADN identic cu strămoșul lor. De regulă, nu există o diversitate de specii de la o generație la alta.
O modalitate de a obține o anumită diversitate a speciilor este prin mutații la nivel de ADN. Dacă apare o eroare în procesul sau copierea ADN-ului, atunci această eroare va fi transmisă descendenților, eventual modificându-i trăsăturile. Cu toate acestea, unele mutații nu modifică fenotipul, așa că nu toate modificările în reproducerea asexuată duc la variații ale descendenților.
reproducere sexuală
Reproducerea sexuală are loc atunci când o celulă sexuală feminină (oul) se combină cu o celulă masculină (sperma). Un descendent este o combinație genetică de mamă și tată, jumătate din cromozomii săi provin de la un părinte și cealaltă jumătate de la celălalt. Acest lucru asigură că descendenții sunt genetic diferiți de părinții lor și chiar de frații lor.
Mutațiile pot apărea și la speciile care se reproduc sexual pentru a crește și mai mult diversitatea descendenților. Procesul care creează (celulele sexuale) utilizate pentru reproducere contribuie, de asemenea, la creșterea diversității. Se asigură că gameții rezultați sunt diferiți genetic. Recrutarea independentă în timpul meiozei și fertilizării aleatorii afectează, de asemenea, amestecarea genelor și permite urmașilor să se adapteze mai bine la mediul lor.
Reproducere și evoluție
În general, se crede că reproducerea sexuală este mai favorabilă evoluției decât reproducerea asexuată, deoarece are o capacitate mult mai mare.
Se încarcă...