Reprodukcija je reprodukcija sličnih organizama u organizmu. Zahvaljujući njemu osiguran je kontinuitet života. Postoje dva načina za formiranje novih organizama: aseksualno i spolno razmnožavanje. Aseksualnost, u kojoj sudjeluje samo jedan organizam, nastaje diobom stanica na pola, sporulacijom, pupoljkom ili vegetativno. Karakteristična je uglavnom za primitivne organizme. U aseksualnoj reprodukciji, novi organizmi su kopija roditelja. Seksualna reprodukcija se događa uz pomoć spolnih stanica koje se nazivaju gamete. Uglavnom uključuje dva organizma, što doprinosi nastanku novih jedinki koje se razlikuju od roditeljskih. Mnoge životinje karakterizira naizmjenična aseksualna i seksualna reprodukcija.

Vrste seksualne reprodukcije

Postoje sljedeće vrste seksualne reprodukcije:

• biseksualac;
• hermafrodit;
• partenogeneza ili djevičanska reprodukcija.

Dvodomna reprodukcija

Dvodomno razmnožavanje karakterizira spajanje haploidnih gameta, što se naziva oplodnja. Oplodnja rezultira diploidnom zigotom koja sadrži genetske informacije oba roditelja. Dvodomno razmnožavanje karakteriše prisustvo polnog procesa.

Vrste seksualnog procesa

Postoje tri vrste seksualnog procesa:

1. Izogamija. Karakterizira ga činjenica da su sve gamete mobilne i iste veličine.
2. Anisogamija ili heterogamija. Gamete imaju različite veličine; postoje makrogamete i mikrogamete. Ali obje gamete su sposobne za kretanje.
3. Oogamy. Karakterizira ga prisustvo velikog nepokretnog jajašca i malog spermatozoida sposobnog za kretanje.

Hermafroditizam

Partenogeneza

Neki organizmi se mogu razviti iz neoplođene ćelije. Ova spolna reprodukcija naziva se partenogeneza. Uz njegovu pomoć razmnožavaju se mravi, pčele, ose, lisne uši i neke biljke. Vrsta partenogeneze je pedogeneza. Karakterizira ga djevičansko razmnožavanje ličinki. Neki dvokrilci i bube razmnožavaju se pomoću pedogeneze. Partenogeneza osigurava brzo povećanje veličine populacije.

Razmnožavanje biljaka

Biljke se, kao i životinje, mogu razmnožavati aseksualno i seksualno. Razlika je u tome što se seksualna reprodukcija kod kritosjemenjača odvija dvostrukom oplodnjom. Šta je? U dvostrukoj oplodnji, koju je otkrio S.G. Navashin, dva spermatozoida učestvuju u oplodnji jajne ćelije. Jedan od njih se sjedinjuje sa jajetom. Ovo proizvodi diploidnu zigotu. Drugi spermatozoid se spaja sa diploidnom centralnom ćelijom i formira triploidni endosperm koji sadrži zalihe hranljivih materija.

Biološko značenje polne reprodukcije

Seksualno razmnožavanje čini organizme otpornim na promjenjive i nepovoljne uvjete okoline i povećava njihovu održivost. Tome olakšava raznolikost potomstva rođenog kao rezultat kombinacije nasljednosti dvaju organizama.

Sažetak: Aseksualna i seksualna reprodukcija

Uvod

Sposobnost razmnožavanja, odnosno stvaranja nove generacije jedinki iste vrste, jedna je od glavnih karakteristika živih organizama. Tokom procesa reprodukcije genetski materijal se prenosi sa roditeljske generacije na sljedeću generaciju, čime se osigurava reprodukcija karakteristika ne samo date vrste, već i određenih roditeljskih jedinki. Za vrstu, značenje reprodukcije je da zamijeni one njene predstavnike koji umiru, čime se osigurava kontinuitet postojanja vrste; osim toga, pod odgovarajućim uslovima, reprodukcija omogućava povećanje ukupnog broja vrsta.

Svaka nova jedinka, prije nego što dostigne fazu u kojoj je sposobna za reprodukciju, mora proći niz faza rasta i razvoja. Neki pojedinci umiru prije nego što dostignu reproduktivnu fazu (ili seksualnu zrelost) kao rezultat uništenja od strane grabežljivaca, bolesti i raznih slučajnih događaja; dakle, vrsta može opstati samo pod uslovom da svaka generacija proizvede više potomaka nego što je bilo roditeljskih jedinki koje su učestvovale u reprodukciji. Veličine populacije variraju ovisno o ravnoteži između reprodukcije i izumiranja jedinki. Postoji niz različitih strategija razmnožavanja, od kojih svaka ima različite prednosti i nedostatke; svi oni će biti opisani u ovom sažetku.

A svrha mog rada je da razmotrim neke vrste reprodukcije.

Aseksualno i spolno razmnožavanje

Postoje dvije glavne vrste reprodukcije - aseksualno i seksualno. Aseksualna reprodukcija se odvija bez formiranja gameta i uključuje samo jedan organizam. Aseksualna reprodukcija obično proizvodi identično potomstvo, a jedini izvor genetske varijacije su nasumične mutacije.

Genetska varijabilnost je korisna za vrstu, budući da daje „sirovine“ za prirodnu selekciju, a time i za evoluciju. Potomstvo koje je najprilagođenije svom okruženju imat će prednost u konkurenciji s drugim pripadnicima iste vrste i imat će veće šanse da prežive i prenesu svoje gene na sljedeću generaciju. Zahvaljujući tome, vrste se mogu mijenjati, odnosno moguć je proces specijacije. Povećane varijacije mogu se postići miješanjem gena dvije različite individue, procesom koji se naziva genetska rekombinacija, što je važna karakteristika seksualne reprodukcije; U primitivnom obliku, genetska rekombinacija je već pronađena kod nekih bakterija.

Aseksualna reprodukcija

U aseksualnoj reprodukciji, potomci dolaze iz jednog organizma, bez fuzije gameta. Mejoza nije uključena u proces aseksualne reprodukcije (osim ako ne govorimo o biljnim organizmima sa naizmjeničnim generacijama), a potomci su identični roditeljskoj jedinki. Identični potomci koji potiču od istog roditelja nazivaju se klonovima. Članovi istog klona mogu biti genetski različiti samo ako dođe do slučajne mutacije. Više životinje nisu sposobne za aseksualnu reprodukciju, ali je nedavno učinjeno nekoliko uspješnih pokušaja da se neke vrste kloniraju umjetno; pogledaćemo ih kasnije.

Division

Formiranje spora (sporulacija)

Spora je jednoćelijska reproduktivna jedinica, obično mikroskopske veličine, koja se sastoji od male količine citoplazme i jezgra. Formiranje spora se opaža kod bakterija, protozoa, predstavnika svih grupa zelenih biljaka i svih grupa gljiva. Spore mogu varirati po vrsti i funkciji i često se formiraju u posebnim strukturama.

Često se spore formiraju u velikim količinama i imaju zanemarljivu težinu, što ih čini lakšim za širenje vjetrom, kao i životinjama, uglavnom insektima. Zbog svoje male veličine, spore obično sadrže samo minimalne rezerve hranjivih tvari; Budući da mnoge spore ne stignu na pogodno mjesto za klijanje, gubici spora su vrlo visoki. Glavna prednost takvih spora je sposobnost brzog razmnožavanja i širenja vrsta, posebno gljiva.

Spore bakterija, strogo govoreći, ne služe za razmnožavanje, već za preživljavanje u nepovoljnim uslovima, jer svaka bakterija proizvodi samo jednu sporu. Bakterijske spore su među najotpornijima: na primjer, često mogu izdržati tretman jakim dezinficijensima i kuhanje u vodi.

Pupanje

Pupanje je jedan od oblika aseksualnog razmnožavanja, u kojem se nova jedinka formira u obliku izrasline (pupoljka) na tijelu matične jedinke, a zatim se odvaja od njega, pretvarajući se u samostalan organizam, potpuno identičan roditelj. Pupanje se javlja u različitim grupama organizama, posebno kod koelenterata kao što je Hydra (slika 1) i kod jednoćelijskih gljiva kao što je kvasac. U potonjem slučaju, pupanje se razlikuje od fisije (koja se također opaža kod kvasca) po tome što dva rezultirajuća dijela imaju različite veličine.

Neobičan oblik pupanja opisan je u sukulentnoj biljci bryophyllum, kserofitu koji se često uzgaja kao ukrasna sobna biljka: minijaturne biljke opremljene malim korijenjem razvijaju se duž rubova listova (slika 2); ti "pupoljci" na kraju otpadaju i počinju postojati kao nezavisne biljke.

Reprodukcija po fragmentima (fragmentacija)

Fragmentacija je podjela pojedinca na dva ili više dijelova, od kojih svaki raste i formira novu individuu. Fragmentacija se javlja, na primjer, u filamentoznim algama kao što je Spirogyra. Konac spirogira može se bilo gdje razbiti na dva dijela.

Fragmentacija se uočava i kod nekih nižih životinja, koje, za razliku od visoko organiziranih oblika, zadržavaju značajnu sposobnost regeneracije iz relativno slabo diferenciranih stanica. Na primjer, tijelo nemerteana (skupina primitivnih crva, uglavnom morskih) posebno se lako cijepa na mnoge dijelove, od kojih svaki može dovesti do novog pojedinca kao rezultat regeneracije. U ovom slučaju, regeneracija je normalan i reguliran proces; međutim, kod nekih životinja (na primjer, morske zvijezde), obnavljanje iz pojedinačnih dijelova događa se tek nakon slučajne fragmentacije. Životinje sposobne za regeneraciju služe kao objekti za eksperimentalno proučavanje ovog procesa; Često se koristi slobodnoživući planarian crv. Takvi eksperimenti pomažu u razumijevanju procesa diferencijacije.

Vegetativno razmnožavanje

Vegetativno razmnožavanje je oblik aseksualnog razmnožavanja u kojem se relativno veliki, obično diferencirani dio odvaja od biljke i razvija u samostalnu biljku. U suštini, vegetativno razmnožavanje je slično pupanju. Biljke često formiraju strukture posebno dizajnirane za tu svrhu: lukovice, kornjače, rizome, stolone i gomolje. Neke od ovih struktura služe i za skladištenje hranljivih materija, omogućavajući biljci da preživi periode nepovoljnih uslova kao što su hladnoća ili suša. Organi za skladištenje omogućavaju biljci da preživi zimu i proizvede cvijeće i plodove sljedeće godine (dvogodišnje biljke) ili preživi nekoliko godina (višegodišnje biljke). Ovi organi, koji se nazivaju organi za prezimljavanje, uključuju lukovice, korne, rizome i gomolje.

Organi koji prezimljuju mogu biti i stabljike, korijenje ili cijeli izdanci (pupoljci), ali u svim slučajevima hranjive tvari koje sadrže nastaju uglavnom tokom procesa fotosinteze koji se odvija u listovima tekuće godine. Dobijeni nutrijenti se prenose u organ za skladištenje i onda se obično pretvaraju u neki nerastvorljivi materijal za skladištenje, kao što je skrob. Kada se pojave nepovoljni uslovi, nadzemni dijelovi biljke odumiru, a podzemni organ za hibernaciju prelazi u stanje mirovanja. Na početku sljedeće vegetacijske sezone uz pomoć enzima se mobiliziraju rezerve hranjivih tvari: pupoljci se bude i u njima započinju procesi aktivnog rasta i razvoja zahvaljujući pohranjenim hranjivim tvarima. Ako nikne više pupoljaka, onda možemo pretpostaviti da je došlo do razmnožavanja.

U nekim slučajevima se formiraju posebni organi koji služe za vegetativno razmnožavanje. To su modifikovani delovi stabljike - krtole krompira, lukovice luka, lukovice belog luka, mehuriće u pazušcima listova modrice, izdanci mladih itd. Jagode se razmnožavaju „brkovima“ (Sl. 3). Na čvorovima izdanaka formiraju se adventivni korijeni, a iz pazušnih pupoljaka formiraju se izdanci s listovima. Nakon toga, internodije odumiru, a nova biljka gubi vezu sa matičnom biljkom.

U poljoprivrednoj praksi vrlo se široko koristi vegetativno razmnožavanje biljaka.

Kloniranje viših biljaka i životinja

Kao što je već spomenuto, dobivanje identičnog potomstva aseksualnom reprodukcijom naziva se kloniranje. Početkom šezdesetih godina razvijene su metode koje su omogućile uspješno kloniranje nekih viših biljaka i životinja. Ove metode su nastale kao rezultat pokušaja da se dokaže da jezgra zrelih ćelija, nakon što su završila svoj razvoj, sadrže sve informacije potrebne za kodiranje svih karakteristika organizma, te da je ćelijska specijalizacija posljedica uključivanja i isključivanja određenih gene, a ne gubitak nekih od njih. Prvi uspjeh postigao je prof. Stjuard sa Univerziteta Cornell, koji je pokazao da se uzgojem pojedinačnih ćelija korena šargarepe (jestivog dela) u medijumu koji sadrži prave hranljive materije i hormone, mogu izazvati procesi deobe ćelija, što dovodi do stvaranja novih biljaka šargarepe.

Ubrzo nakon toga, Gurdon, radeći na Univerzitetu Oksford, postigao je prvo kloniranje kičmenjaka. Kičmenjaci ne stvaraju klonove u prirodnim uslovima; međutim, presađivanjem jezgra uzetog iz crijevne stanice žabe u jaje čije je vlastito jezgro prethodno uništeno ultraljubičastim zračenjem, Gurdon je uspio uzgojiti punoglavca, a zatim i žabu, identičnu jedinki kojoj je uzeto jezgro.

Eksperimenti ove vrste ne samo da dokazuju da diferencirane (specijalizirane) stanice sadrže sve informacije potrebne za razvoj cijelog organizma, već nam omogućavaju da očekujemo da se slične metode mogu koristiti za kloniranje kralježnjaka u višim fazama razvoja, uključujući i ljude. Kloniranje željenih životinja, kao što su rasplodni bikovi, trkaći konji, itd., može biti jednako isplativo kao i kloniranje biljaka, što se, kako je navedeno, već radi. Međutim, primjena metoda kloniranja na ljude povezana je s ozbiljnim moralnim problemima. Teoretski, moguće je stvoriti bilo koji broj genetski identičnih kopija datog muškarca ili žene. Na prvi pogled može izgledati da se talentovani naučnici ili umjetnici mogu reproducirati na ovaj način. Međutim, moramo zapamtiti da stepen uticaja okoline na razvoj još nije sasvim jasan, a ipak svaka klonirana ćelija mora ponovo proći kroz sve faze razvoja, odnosno u slučaju osobe, faze embriona, fetusa. , beba, itd.

Seksualna reprodukcija.

U seksualnoj reprodukciji, potomci nastaju fuzijom genetskog materijala iz haploidnih jezgara. Obično su ove jezgre sadržane u specijalizovanim zametnim ćelijama - gametama; Tokom oplodnje, gamete se spajaju i formiraju diploidnu zigotu, koja tokom razvoja proizvodi zreli organizam. Gamete su haploidne - sadrže jedan skup hromozoma koji je rezultat mejoze; služe kao veza između ove i sljedeće generacije (tokom spolnog razmnožavanja cvjetnica ne spajaju se ćelije, već jezgre, ali se obično te jezgre nazivaju i gamete.)

Mejoza je važna faza u životnim ciklusima koji uključuju seksualnu reprodukciju, jer dovodi do smanjenja količine genetskog materijala za polovicu. Zahvaljujući tome, u nizu generacija koje se razmnožavaju spolno, ovaj broj ostaje konstantan, iako se tokom oplodnje svaki put udvostručuje. Tokom mejoze, kao rezultat nasumične divergencije hromozoma (nezavisna distribucija) i razmene genetskog materijala između homolognih hromozoma (crossing over), pojavljuju se nove kombinacije gena u jednoj gameti, a takvo mešanje povećava genetsku raznolikost. Fuzija haploidnih jezgara sadržanih u gametama naziva se oplodnja ili singamija; dovodi do formiranja diploidnog zigota, odnosno ćelije koja sadrži po jedan hromozomski set od svakog roditelja. Ova kombinacija dva seta hromozoma u zigoti (genetska rekombinacija) predstavlja genetsku osnovu intraspecifične varijacije. Zigota raste i razvija se u zreli organizam sljedeće generacije. Dakle, tokom polne reprodukcije u životnom ciklusu dolazi do smjene diploidne i haploidne faze, a kod različitih organizama te faze poprimaju različite oblike.

Gamete obično dolaze u dvije vrste, muške i ženske, ali neki primitivni organizmi proizvode samo jednu vrstu gameta. U organizmima koji proizvode dvije vrste gameta, mogu ih proizvoditi muški i ženski roditelji, odnosno, ili može biti da ista osoba ima i muške i ženske reproduktivne organe. Vrste u kojima postoje odvojene muške i ženske jedinke nazivaju se dvodomne; takvi su većina životinja i ljudi. Među cvjetnicama postoje i dvodomne vrste; Ako se kod jednodomnih vrsta muški i ženski cvjetovi formiraju na istoj biljci, kao na primjer kod krastavca i lijeske, onda kod dvodomnih vrsta neke biljke nose samo muške, a druge samo ženske cvjetove, kao kod božikovine ili tise.

Hermafroditizam

Partenogeneza

Partenogeneza je jedna od modifikacija seksualne reprodukcije u kojoj se ženska gameta razvija u novu jedinku bez oplodnje od strane muške gamete. Partenogenetska reprodukcija se javlja i u životinjskom i u biljnom carstvu i ima prednost u povećanju stope reprodukcije u nekim slučajevima.

Postoje dvije vrste partenogeneze - haploidna i diploidna, ovisno o broju hromozoma u ženskoj gameti. Kod mnogih insekata, uključujući mrave, pčele i ose, različite kaste organizama nastaju unutar date zajednice kao rezultat haploidne partenogeneze. Kod ovih vrsta dolazi do mejoze i formiraju se haploidne gamete. Neka jaja su oplođena i razvijaju se u diploidne ženke, dok se neoplođena jaja razvijaju u plodne haploidne mužjake. Na primjer, kod medonosne pčele matica polaže oplođena jajašca (2n = 32), koja se razvijaju u ženke (matice ili radilice), i neoplođena jaja (n = 16), koja proizvode mužjake (trutove) koji proizvode spermu mitozom, a ne mejoza. Razvoj jedinki ova tri tipa kod pčele šematski je prikazan na sl. 4. Ovaj mehanizam reprodukcije kod društvenih insekata ima adaptivni značaj, jer vam omogućava da regulišete broj potomaka svake vrste.

Kod lisnih uši dolazi do diploidne partenogeneze u kojoj ženske jajne ćelije prolaze kroz poseban oblik mejoze bez segregacije hromozoma – svi kromosomi prelaze u jaje, a polarna tijela ne primaju niti jedan kromosom. Jaja se razvijaju u majčinom tijelu, tako da se mlade ženke rađaju potpuno formirane, umjesto da se izlegu iz jaja. Ovaj proces se naziva živopisnost. Može se nastaviti nekoliko generacija, posebno ljeti, sve dok se u jednoj od stanica ne dogodi skoro potpuna nedijunkcija, što rezultira stanicom koja sadrži sve parove autosoma i jedan X hromozom. Iz ove ćelije mužjak se razvija partenogenetski. Ovi jesenji mužjaci i partenogenetske ženke proizvode haploidne gamete putem mejoze koje sudjeluju u seksualnoj reprodukciji. Oplođene ženke polažu diploidna jaja, koja prezimljuju, a u proljeće se izlegu u ženke koje se partenogenetski razmnožavaju i rađaju živo potomstvo. Nekoliko partenogenetskih generacija prati generacija koja je rezultat normalne polne reprodukcije, koja unosi genetsku raznolikost u populaciju kroz rekombinaciju. Glavna prednost koju partenogeneza daje lisnim ušima je brz rast populacije, budući da su svi njeni zreli članovi sposobni polagati jaja. Ovo je posebno važno u periodima kada su uslovi životne sredine povoljni za postojanje velike populacije, odnosno tokom letnjih meseci.

Partenogeneza je široko rasprostranjena u biljkama, gdje ima različite oblike. Jedan od njih, apomiksis, je partenogeneza, koja simulira seksualnu reprodukciju. Apomiksis se uočava kod nekih cvjetnica u kojima se diploidna stanica ovula, bilo nucelus ili megaspora, razvija u funkcionalni embrion bez sudjelovanja muške gamete. Ostatak semena formira seme, a jajnik se razvija u plod. U drugim slučajevima potrebno je prisustvo polenovog zrna, koje stimuliše partenogenezu, iako ne klija; polenovo zrno izaziva hormonalne promjene neophodne za razvoj embrija, a u praksi je takve slučajeve teško razlikovati od prave spolne reprodukcije

Gnojidba se događa na jedinstven način kod cvjetnica. Nakon oplodnje, ovula proizvodi sjeme koje sadrži embrion i zalihe hranljivih materija. Kako se formira zaliha hranljivih materija u semenu?

Kod cvjetnica dolazi do dvostruke oplodnje. Tokom oprašivanja, polenovo zrno slijeće na žig tučka i klija ( pirinač. 57), formirajući polenovu cijev. Formira se iz vegetativne ćelije i brzo raste, dostižući jajnik. Na kraju polenove cijevi nalaze se dvije spermatozoide.

* Za razliku od pokretnih spermatozoida nižih biljaka, spermatozoidi cvjetnica su nepokretni i mogu prodrijeti do jajašca samo kroz polenovu cijev.

Polenova cijev urasta u ovulu, njen vrh puca, a spermatozoidi ulaze u embrionalnu vrećicu. Jedan od njih se spaja sa jajetom. Formira se diploidna ćelija - zigota. Drugi spermatozoid se spaja sa diploidnim sekundarnim jezgrom embrionalne vrećice. Kao rezultat toga, formira se stanica s trostrukim setom hromozoma, iz kojih se kroz ponovljene mitoze formira endosperm - tkivo koje sadrži opskrbu hranjivim tvarima.

Dvostruka gnojidba kod cvjetnica

Tajne roda [Muškarac i žena u ogledalu evolucije] Butovskaya Marina Lvovna

Mehanizmi seksualne reprodukcije

Kod životinja koje se razmnožavaju spolno, u genitalnim organima nastaju samo dvije vrste gameta - muške (male i pokretne) i ženske (velike i nepokretne). Ni pod kojim okolnostima zametne ćelije nisu srednjeg tipa, kombinujući svojstva muških i ženskih gameta.

Zašto je proces evolucije stvorio dva pola – muški i ženski? Zašto ne tri, četiri ili više? I zašto, zapravo, polne ćelije ne mogu biti srednje veličine? L. Miele, R. Trivers i drugi daju sljedeće objašnjenje. Činjenica je da je polna reprodukcija nastala pod uticajem posebnog oblika prirodne selekcije (seksualne selekcije), u kojoj su jedinke koje proizvode polne ćelije srednje veličine sukcesivno eliminisane iz prvobitne populacije (slika 1.2). To se dogodilo jer su jedinke koje proizvode male gamete odabrane samo pod uslovom da su imale seksualne odnose sa individuama koje nose velike gamete i obrnuto. Selekcija za veličinu gameta dogodila se u vezi sa selekcijom za selektivnost seksualnog partnera.

Rice. 1.2. Evolucija anisogamije kroz disruptivnu selekciju na veličinu gameta. Osa apscisa prikazuje veličinu gameta, a ordinatna osa prikazuje učestalost pojavljivanja roditeljskog tipa gameta. (Dato od Mealey. 2000).

Pretpostavimo da postoji vrsta životinja koja se razmnožava spolno, u kojoj neke jedinke proizvode velike spolne stanice bogate hranjivim tvarima, druge proizvode male i pokretne, a treće proizvode spolne stanice srednjeg tipa. Pojedinci koji proizvode male gamete mogu ih proizvesti znatno više od pojedinaca koji proizvode velike ili srednje gamete. Sposobni su da se razmnožavaju mnogo češće od proizvođača velikih i srednjih gameta. Stoga bi postepeno u populaciji ove vrste trebalo doći do povećanja udjela jedinki koje proizvode male zametne stanice siromašne hranjivim tvarima.

Međutim, male gamete imaju jedan značajan nedostatak: kombinacija sa zametnim stanicama iste veličine ne daje zigoti gotovo nikakve šanse za preživljavanje. Čak i ako se takvi "pramužjaci" pare znatno češće od "praženki" koje proizvode velike gamete, njihov uspjeh u ostavljanju potomstva je nizak. U populaciji obilnoj proto-mužjacima, sve praženke će dobiti značajne prednosti: na kraju krajeva, one imaju mnogo "gospoda", a šanse za preživljavanje njihovog oplođenog jajašca velike veličine su najveće. Kao rezultat toga, vektor selekcije u populaciji pomiče se u drugom smjeru - počinju selektirati jedinke koje proizvode velike gamete. S obzirom na to, gamete srednje veličine ni u kom slučaju ne dobijaju nikakvu prednost i postupno se ispiru iz populacije.

Iz knjige Terapijska kinologija. Teorijski pristupi i praktična implementacija (sa ilustracijama) autor Subbotin A V

Preduvjeti za nastanak terapijske kinologije. Interdisciplinarna analiza Metoda terapeutske kinoterapija koju predlažemo ima interdisciplinarni aspekt. Zato bismo opisu ove problematike želeli pristupiti iz različitih uglova, budući da se ne čini

Iz knjige Terapijska kinologija. Teorijski pristupi i praktična implementacija autor Subbotin A V

Preduvjeti za nastanak terapijske kinologije. Interdisciplinarna analiza Metoda terapeutske kinoterapija koju predlažemo ima interdisciplinarni aspekt. Zato bismo opisu ovog pitanja pristupili iz različitih uglova, jer to nije moguće

Iz knjige Uzgoj pasa autor Sotskaya Maria Nikolaevna

1. POGLAVLJE ULOGA SPOLNE REPRODUKCIJE U EVOLUCIJI Metode razmnožavanja Reprodukcija je najvažniji biološki proces koji osigurava održavanje i povećanje broja vrste, mogućnost njenog širenja i, na kraju, uspjeh borbe za postojanje. U životinjskom svijetu

Iz knjige Biologija [Kompletan priručnik za pripremu za Jedinstveni državni ispit] autor Lerner Georgij Isaakovič

Načini razmnožavanja Reprodukcija je najvažniji biološki proces koji osigurava održavanje i povećanje broja vrste, mogućnost njenog preseljenja i, u konačnici, uspjeh borbe za egzistenciju. U životinjskom svijetu postoji niz metoda razmnožavanja,

Iz knjige Porijeklo mozga autor Saveljev Sergej Vjačeslavovič

Uzroci razvojnih anomalija fetusa Cjelokupni intrauterini razvoj šteneta od jedne ćelije - zigote - do rođenja odvija se u vrlo kratkom, dvomjesečnom periodu, od čega se skoro 1/4 dešava u periodu dijapauze , u razvoju fetusa

Iz knjige Geni i razvoj tijela autor Nejfah Aleksandar Aleksandrovič

Iz knjige Rađanje složenosti [Evolucijska biologija danas: neočekivana otkrića i nova pitanja] autor Markov Aleksandar Vladimirovič

§ 38. Uslovi za nastanak mozga reptila Asocijativni moždani centar ne može nastati slučajno. Troškovi energije održavanja asocijacijskog centra mozga i troškovi promjene strategija ponašanja uvijek su vrlo visoki (vidi Poglavlje I). Mora postojati razlog za ovako nešto

Iz knjige U svijetu nevidljivog autor Blinkin Semjone Aleksandroviču

§ 44. Uslovi za nastanak ptičjeg mozga Ako se okrenemo morfologiji ptica, uslovi za njihovu specijalizaciju postaće sasvim očigledni. Glavni čulni organ arhaičnih ptica bio je vid. Etmoidno čulo dodira, dobro razvijeno kod gmizavaca, pojavilo se već kod modernih ptica

Iz knjige Biologija. Opća biologija. 11. razred. Osnovni nivo autor Sivoglazov Vladislav Ivanovič

4. Drugi mehanizmi razlika Brojni slučajevi u kojima ne znamo gotovo ništa o mehanizmima diferencijacije spadaju u ovu kategoriju. Možda je trenutno najviše proučavana primarna diferencijacija embriona sisara u sam embrion i

Iz knjige Current State of the Biosphere and Environmental Policy autor Kolesnik Yu.

Adventures of Protozoon (model nastanka složenog organizma iz jednostavnog) Pokušajmo shvatiti kako se, u toku evolucije, iz jednostavnog može roditi kompleks. Da bih to učinio, želim čitateljima ponuditi smiješan mentalni model

Iz knjige Antropologija i koncepti biologije autor

Misterije nastanka malignih tumora Maligni tumori su veoma drevna bolest. O tome svjedoče nalazi paleontologa (tragovi raznih tumora pronađeni su kod životinja koje su živjele prije mnogo hiljada i miliona godina). U Ebersovim papirusima i u

Iz knjige Ponašanje: evolucijski pristup autor Kurčanov Nikolaj Anatolijevič

3. Preduslovi za nastanak učenja Čarlsa Darvina. Sjetite se ko je bio autor prve evolucijske teorije do sredine 19. stoljeća? Do sredine 19. vijeka. U prirodnim naukama napravljena su mnoga nova otkrića.

Iz knjige Seks i evolucija ljudske prirode autor Ridley Matt

2.2. Hipoteze o poreklu života na Zemlji Mnogi mislioci su razmišljali o ovim pitanjima tokom vekova: religiozne ličnosti, umetnici, filozofi i naučnici. U nedostatku dubokih naučnih podataka, bili su primorani da izgrade najfantastičnije

Iz autorove knjige

4.1. Vrste reprodukcije U procesu evolucije živih organizama došlo je i do evolucije metoda razmnožavanja, čija se raznolikost uočava kod živih vrsta. Sve mogućnosti reprodukcije mogu se podijeliti u dvije fundamentalno različite vrste - aseksualne i

Iz autorove knjige

8.7. Regulacija procesa reprodukcije i seksualnog ponašanja Neurohumoralna regulacija procesa reprodukcije i seksualnog ponašanja je vrlo složena. Posebno je jasna uloga hipotalamo-hipofiznog sistema u ovoj regulaciji. Hipotalamus, putem sekrecije

Iz autorove knjige

Šta seksualna reprodukcija ima zajedničko sa vakcinacijom Sada će nemirni znalci početi da se vrpolje od nestrpljenja, jer nisam rekao ni reč o imunitetu? Reći će da normalan način borbe protiv bolesti nije seks, već antitijela, vakcinacije ili tako nešto.

Biološki izvještaj. Seksualna reprodukcija. Oogamy

Sposobnost razmnožavanja, odnosno stvaranja nove generacije jedinki iste vrste, jedna je od glavnih karakteristika živih organizama. Tokom procesa reprodukcije genetski materijal se prenosi sa roditeljske generacije na sljedeću generaciju, čime se osigurava reprodukcija karakteristika ne samo date vrste, već i određenih roditeljskih jedinki. Za vrstu, značenje reprodukcije je da zamijeni one njene predstavnike koji umiru, čime se osigurava kontinuitet postojanja vrste; osim toga, pod odgovarajućim uslovima, reprodukcija omogućava povećanje ukupnog broja vrsta.

Svaka nova jedinka, prije nego što dostigne fazu u kojoj je sposobna za reprodukciju, mora proći niz faza rasta i razvoja. Neki pojedinci umiru prije nego što dostignu reproduktivnu fazu (ili seksualnu zrelost) kao rezultat uništenja od strane grabežljivaca, bolesti i raznih slučajnih događaja; dakle, vrsta može opstati samo pod uslovom da svaka generacija proizvede više potomaka nego što je bilo roditeljskih jedinki koje su učestvovale u reprodukciji. Veličine populacije variraju ovisno o ravnoteži između reprodukcije i izumiranja jedinki. Postoji veliki broj različitih strategija razmnožavanja, od kojih svaka ima svoje prednosti i nedostatke.

Aseksualno i spolno razmnožavanje

Postoje dvije glavne vrste reprodukcije - aseksualno i seksualno. Aseksualna reprodukcija se odvija bez formiranja gameta i uključuje samo jedan organizam. Aseksualna reprodukcija obično proizvodi identično potomstvo, a jedini izvor genetske varijacije su nasumične mutacije.

Genetska varijabilnost je korisna za vrstu, budući da daje „sirovine“ za prirodnu selekciju, a time i za evoluciju. Potomstvo koje je najprilagođenije svom okruženju imat će prednost u konkurenciji s drugim pripadnicima iste vrste i imat će veće šanse da prežive i prenesu svoje gene na sljedeću generaciju. Zahvaljujući tome, vrste se mogu mijenjati, odnosno moguć je proces specijacije. Povećane varijacije mogu se postići miješanjem gena dvije različite individue, procesom koji se naziva genetska rekombinacija, što je važna karakteristika seksualne reprodukcije.

Seksualna reprodukcija

U seksualnoj reprodukciji, potomci nastaju fuzijom genetskog materijala iz haploidnih jezgara. Obično su ove jezgre sadržane u specijalizovanim zametnim ćelijama - gametama; Tokom oplodnje, gamete se spajaju i formiraju diploidnu zigotu, koja tokom razvoja proizvodi zreli organizam. Gamete su haploidne - sadrže jedan skup hromozoma koji je rezultat mejoze; služe kao veza između ove i sljedeće generacije (tokom spolnog razmnožavanja cvjetnica ne spajaju se ćelije, već jezgre, ali se obično te jezgre nazivaju i gamete.)

Mejoza je važna faza u životnim ciklusima koji uključuju seksualnu reprodukciju, jer dovodi do smanjenja količine genetskog materijala za polovicu. Zahvaljujući tome, u nizu generacija koje se razmnožavaju spolno, ovaj broj ostaje konstantan, iako se tokom oplodnje svaki put udvostručuje. Tokom mejoze, kao rezultat nasumične divergencije hromozoma (nezavisna distribucija) i razmene genetskog materijala između homolognih hromozoma (crossing over), pojavljuju se nove kombinacije gena u jednoj gameti, a takvo mešanje povećava genetsku raznolikost. Fuzija haploidnih jezgara sadržanih u gametama naziva se oplodnja ili singamija; dovodi do formiranja diploidnog zigota, odnosno ćelije koja sadrži po jedan hromozomski set od svakog roditelja. Ova kombinacija dva seta hromozoma u zigoti (genetska rekombinacija) predstavlja genetsku osnovu intraspecifične varijacije. Zigota raste i razvija se u zreli organizam sljedeće generacije. Dakle, tokom polne reprodukcije u životnom ciklusu dolazi do smjene diploidne i haploidne faze, a kod različitih organizama te faze poprimaju različite oblike.

Gamete obično dolaze u dvije vrste, muške i ženske, ali neki primitivni organizmi proizvode samo jednu vrstu gameta. U organizmima koji proizvode dvije vrste gameta, mogu ih proizvoditi muški i ženski roditelji, odnosno, ili može biti da ista osoba ima i muške i ženske reproduktivne organe. Vrste u kojima postoje odvojene muške i ženske jedinke nazivaju se dvodomne; takvi su većina životinja i ljudi. Među cvjetnicama postoje i dvodomne vrste; Ako se kod jednodomnih vrsta muški i ženski cvjetovi formiraju na istoj biljci, kao na primjer kod krastavca i lijeske, onda kod dvodomnih vrsta neke biljke nose samo muške, a druge samo ženske cvjetove, kao kod božikovine ili tise.

Vrste seksualnog procesa

Postoji nekoliko vrsta seksualnog procesa: izogamija, anizogamija, oogamija.

U izogamiji se spolne ćelije koje se spajaju (kopuliraju) ne razlikuju morfološki. Ovaj proces je rasprostranjen u algama, kao i kod nižih gljiva i mnogih protozoa (rizopodi, radiolarije, niže gregarine), ali ga nema kod višećelijskih životinja. U izogamiji se kopuliraju gamete koje se razlikuju po biohemijskim i fiziološkim svojstvima.

Anisogamija je vrsta seksualnog procesa u kojem dolazi do fuzije gameta koje se razlikuju po veličini, obliku ili ponašanju. Ovaj proces je karakterističan, na primjer, za gamete u algi Eudarina.

Anisogamija dostiže svoj najviši stepen kod višećelijskih biljaka i životinja: oplodnja stacionarne jajne ćelije pokretnim spermom. Ovaj proces se već naziva oogamija, kada se tokom oplodnje gamete spajaju u zigotu, oštro različite veličine, oblika i ponašanja. Oogamija je karakteristična za sve višećelijske životinje, mnoge niže i sve više biljke.

U oogamiji, po pravilu, učestvuju dvije roditeljske jedinke, od kojih svaka učestvuje u formiranju novog organizma, uvodeći samo jednu reproduktivnu ćeliju - gametu (jaje ili spermu), koja ima upola manji broj hromozoma od neseksualne. one, tj. somatske, roditeljske ćelije. Kao rezultat fuzije gameta nastaje oplođeno jaje - zigota, koja nosi nasljedne sklonosti oba roditelja, zbog čega potomci razvijaju nove kombinacije gena koje nisu karakteristične za roditeljske jedinke.

Seksualna reprodukcija je još jedan izum protozoa koji je imao duboke efekte na složenije organizme. Treba napomenuti da su seksualni proces i reprodukcija dvije različite pojave koje mogu postojati odvojeno jedna od druge. Reprodukcija je pojava novih jedinki, seksualni proces je stvaranje novih kombinacija gena koji potiču od dvije različite individue. Reprodukcija u odsustvu seksualnog procesa karakteristična je za one organizme koji se razmnožavaju jednostavnom diobom: kada se ameba podijeli ili nove jedinke hidre pupaju, ne opaža se preraspodjela gena. Kod jednoćelijskih organizama je često

UVOD U PROUČAVANJE RAZVOJA ŽIVOTINJA________________________________________________ 21

Postoji i seksualni proces bez reprodukcije. Bakterije mogu prenijeti gene s jedne osobe na drugu koristeći posebne seksualne resice tzv seksualne testere ili fimbrije(Sl. 1.12). Ovaj prijenos se odvija nezavisno od reprodukcije. Protozoe su također sposobne za redistribuciju gena neovisno o reprodukciji. Tako, na primjer, kod paramecije, reprodukcija se događa jednostavnom podjelom na dvoje, a polni proces konjugacija(Slika 1.13). Dvije paramecije su spojene svojim ustima, a između njih se pojavljuje citoplazmatski most. U obje paramecije, makronukleus (koji regulira metaboličke procese) je uništen, dok mikronukleus prolazi kroz mejozu, nakon čega slijedi mitoza; Nastaje osam haploidnih mikronukleusa, od kojih su svi, osim jednog, uništeni. Preostali mikronukleus se ponovo dijeli i formira dva mikronukleusa, stacionarna i migrirajuća. Svaki migrirajući mikronukleus kreće se duž citoplazmatskog mosta do susjednog konjugata i spaja se sa svojim stacionarnim mikronukleusom ("oplodi" ga), zbog čega se u obje stanice pojavljuje novo diploidno jezgro. Kada se konjugirajući partneri razdvoje, ovo diploidno jezgro se dijeli, što dovodi do novog mikronukleusa i novog makronukleusa. U ovom slučaju, paramecije se ne razmnožavaju, već se javlja samo seksualni proces.

Kod jednoćelijskih eukariota, također se opaža kombinacija ova dva nezavisna fenomena, seksualnog procesa i razmnožavanja; u ovom slučaju govorimo o seksualnoj reprodukciji. Na sl. 1.14 prikazuje životni ciklus Chlamydomonas ( Chlamydomonas). Ovaj organizam obično postoji u haploidnom obliku poput gameta sisara, tj. Svaki hromozom u Chlamydomonas je singularan. Međutim, jedinke svake vrste podijeljene su u dvije grupe na osnovu ponašanja parenja - plus I oduzeti. Kada se jedinke različitih grupa sretnu, njihova citoplazma se ujedinjuje i njihova jezgra se spajaju u diploidnu zigotu. Ova zigota je jedina diploidna ćelija u životnom ciklusu Chlamydomonas: na kraju provodeći mejozu, formira četiri nove ćelije. Ovdje je riječ o spolnom razmnožavanju, jer se tokom procesa mejoze hromozomi preraspodijele, a istovremeno nastaje veći broj jedinki. Imajte na umu da su kod ove vrste seksualne reprodukcije protozoa gamete morfološki identične - razlike između sperme i jajne stanice još nisu nastale.

S pojavom seksualne reprodukcije u evoluciji, napredak je postignut u dva aspekta. Prvo je nastao mehanizam mejoze (slika 1.15). kojim se diploidni skup hromozoma svodi na haploidno stanje (ovaj proces će biti detaljno razmotren u 22. poglavlju). Drugo, pojavio se mehanizam kroz koji se pojedinci dva tipa, koji se razlikuju po spolu, međusobno prepoznaju. Prepoznavanje se inicijalno dešava na nivou flagelarnih membrana (slika 1.16; Goodenough. Weiss. 1975; Bergman et al.. 1975). Aglutinacija flagela omogućava uspostavljanje kontakta između posebnih područja na ćelijskim membranama. Ova specijalizirana područja sadrže komponente specifične za jedinke različitih tipova, zbog kojih se citoplazma ovih jedinki spaja. Nakon aglutinacije flagela plus- pojedinci iniciraju fuziju, formirajući "cijev za oplodnju" sličnu onoj koju nalazimo u spermi. Ova cijev dolazi u kontakt i spaja se sa specijaliziranim područjem na površini oduzeti-pojedinci Zanimljivo, isti mehanizam koji se koristi za produženje ove cijevi

Gilbert S. Razvojna biologija: U 3 sveska T. I: Transl. sa engleskog - M.: Mir, 1993. - 228 str.

22________________ POGLAVLJE 1_______________________________________________________________________________

polimerizacija proteina aktina - djeluje i u stvaranju izraslina u spermi i jajima morskog ježa. U sljedećem poglavlju ćemo vidjeti da je prepoznavanje i spajanje spermatozoida i jajne stanice zapanjujuće slično procesima opisanim u Chlamydomonas.

Jednoćelijske eukariote očigledno karakterišu osnovni elementi razvojnih procesa koji su karakteristični za složenije organizme koji pripadaju drugim vrstama životinja: 1) procesi sinteze u ćeliji se kontrolišu na transkripcionom, translacionom i posttranslacionom nivou; 2) postoji mehanizam koji osigurava oslobađanje RNK kroz nuklearni omotač; 3) struktura pojedinačnih gena i hromozoma svojstvena jednoćelijskim eukariotima je očuvana tokom čitave evolucije eukariota; 4) mitoza i mejoza napreduju u procesu evolucije: 5) seksualna reprodukcija uključuje saradnju između pojedinačnih ćelija, što postaje još važnije u višećelijskim organizmima.