A szaporodás a hasonló organizmusok egy szervezet általi szaporodása. Neki köszönhetően az élet folytonossága biztosított. Kétféle módon lehet új organizmusokat létrehozni: ivartalan és ivaros szaporodást. Az aszexualitás, amelyben csak egy organizmus vesz részt, a sejt felére való osztódása, sporuláció, bimbózás vagy vegetatív úton történik. Főleg primitív élőlényekre jellemző. Az ivartalan szaporodás során az új organizmusok a szülő másolatai. A szexuális szaporodás az ivarsejteknek nevezett nemi sejtek segítségével történik. Főleg két szervezetet érint, ami hozzájárul a szülőitől eltérő új egyedek megjelenéséhez. Sok állatra jellemző a váltakozó ivartalan és ivaros szaporodás.

Az ivaros szaporodás típusai

A szexuális szaporodásnak a következő típusai vannak:

• biszexuális;
• hermafrodita;
• partenogenezis vagy szűz szaporodás.

Kétlaki szaporodás

A kétlaki szaporodást a haploid ivarsejtek összeolvadása jellemzi, amit megtermékenyítésnek neveznek. A megtermékenyítés egy diploid zigótát eredményez, amely mindkét szülőtől származó genetikai információkat tartalmaz. A kétlaki szaporodást az ivaros folyamat jelenléte jellemzi.

A szexuális folyamat típusai

Háromféle szexuális folyamat létezik:

1. Izogámia. Jellemzője, hogy minden ivarsejt mobil és azonos méretű.
2. Anizogámia vagy heterogámia. Az ivarsejtek különböző méretűek; vannak makrogaméták és mikrogaméták. De mindkét ivarsejt képes mozogni.
3. Oogamy. Jellemzője egy nagy mozdulatlan petesejt és egy kis, mozgásra képes spermium jelenléte.

Hermafroditizmus

Szűznemzés

Egyes organizmusok képesek kifejlődni megtermékenyítetlen sejtből. Ezt az ivaros szaporodást partenogenezisnek nevezik. Segítségével szaporodnak a hangyák, méhek, darazsak, levéltetvek és egyes növények. A partenogenezis egyik fajtája a pedogenezis. A lárvák szűz szaporodása jellemzi. Egyes kétszárnyúak és bogarak pedogenezissel szaporodnak. A partenogenezis biztosítja a populáció méretének gyors növekedését.

Növényszaporítás

A növények az állatokhoz hasonlóan ivartalanul és ivarosan szaporodhatnak. A különbség az, hogy a zárvatermőkben az ivaros szaporodás kettős megtermékenyítéssel történik. Mi az? Az S. G. Navashin által felfedezett kettős megtermékenyítés során két spermium vesz részt a petesejt megtermékenyítésében. Az egyik a tojással egyesül. Ez diploid zigótát hoz létre. A második spermium összeolvad a diploid központi sejttel, és egy tápanyag-utánpótlást tartalmazó triploid endospermumot alkot.

Az ivaros szaporodás biológiai jelentése

Az ivaros szaporodás ellenállóvá teszi a szervezeteket a változó és kedvezőtlen környezeti feltételekkel szemben, és növeli életképességüket. Ezt elősegíti a két szervezet öröklődésének kombinációja eredményeként született utódok sokfélesége.

Absztrakt: Aszexuális és ivaros szaporodás

Bevezetés

A szaporodási képesség, vagyis az azonos fajhoz tartozó egyedek új generációjának előállítása az élő szervezetek egyik fő jellemzője. A szaporodási folyamat során a genetikai anyag átkerül a szülő nemzedékből a következő nemzedékbe, ami nemcsak egy adott faj, hanem meghatározott szülői egyedek jellemzőinek reprodukcióját biztosítja. Egy faj számára a szaporodás jelentése az elpusztuló képviselői helyettesítése, ami biztosítja a faj létezésének folytonosságát; emellett megfelelő körülmények között a szaporodás lehetővé teszi a fajok összlétszámának növelését.

Minden új egyednek, mielőtt elérné azt a szakaszt, amelyben szaporodásra képes, számos növekedési és fejlődési szakaszon kell keresztülmennie. Egyes egyedek a szaporodási szakasz (vagy ivarérettség) elérése előtt elpusztulnak a ragadozók által okozott pusztítás, betegségek és különféle véletlenszerű események következtében; ezért a faj csak azzal a feltétellel maradhat fenn, hogy minden nemzedék több utódot hoz, mint ahány szülő egyed részt vett a szaporodásban. A populáció mérete az egyedek szaporodása és kihalása közötti egyensúlytól függően ingadozik. Számos különböző szaporítási stratégia létezik, amelyek mindegyikének külön előnyei és hátrányai vannak; ezek mindegyikét leírjuk ebben az absztraktban.

Munkám célja pedig az, hogy megvizsgáljam a szaporodás egyes típusait.

Ivartalan és ivaros szaporodás

A szaporodásnak két fő típusa van - ivartalan és szexuális. Az ivartalan szaporodás ivarsejtek képződése nélkül megy végbe, és csak egy szervezetet érint. Az ivartalan szaporodás általában azonos utódokat hoz, és a genetikai variáció egyetlen forrása a véletlenszerű mutációk.

A genetikai változatosság előnyös a faj számára, mivel „nyersanyagot” szolgáltat a természetes szelekcióhoz, így az evolúcióhoz. A környezetükhöz legjobban alkalmazkodó utódok előnyt élveznek ugyanannak a fajnak a többi tagjával való versenyben, és nagyobb eséllyel élnek túl, és továbbadják génjeiket a következő generációnak. Ennek köszönhetően a fajok képesek változni, azaz lehetséges a fajképződés folyamata. Fokozott variáció érhető el két különböző egyed génjeinek összekeverésével, ezt a folyamatot genetikai rekombinációnak nevezik, ami az ivaros szaporodás fontos jellemzője; Primitív formában a genetikai rekombináció egyes baktériumokban már megtalálható.

Aszexuális szaporodás

Az ivartalan szaporodás során az utódok egyetlen szervezetből származnak, az ivarsejtek fúziója nélkül. A meiózis nem vesz részt az ivartalan szaporodás folyamatában (hacsak nem váltakozó generációjú növényi szervezetekről beszélünk), és a leszármazottak azonosak a szülő egyeddel. Az azonos szülőtől származó azonos utódokat klónoknak nevezzük. Ugyanazon klón tagjai csak véletlenszerű mutáció esetén lehetnek genetikailag különbözőek. A magasabb rendű állatok nem képesek ivartalan szaporodásra, de a közelmúltban számos sikeres kísérlet történt egyes fajok mesterséges klónozására; később megnézzük őket.

Osztály

Spóraképződés (sporuláció)

A spóra egysejtű, általában mikroszkopikus méretű szaporodási egység, amely kis mennyiségű citoplazmából és egy sejtmagból áll. A spórák képződését baktériumokban, protozoonokban, a zöld növények minden csoportjának képviselőiben és a gombák minden csoportjában figyelik meg. A spórák típusa és funkciója eltérő lehet, és gyakran speciális szerkezetekben képződnek.

A spórák gyakran nagy mennyiségben képződnek és elhanyagolható tömegűek, ami megkönnyíti a szél, valamint az állatok, főként rovarok általi terjedését. A spórák kis méretük miatt általában csak minimális tápanyagtartalékot tartalmaznak; Mivel sok spóra nem jut el a csírázáshoz megfelelő helyre, a spóraveszteség nagyon magas. Az ilyen spórák fő előnye a fajok, különösen a gombák gyors szaporodási és elterjedésének képessége.

A bakteriális spórák szigorúan véve nem a szaporodást szolgálják, hanem a túlélést kedvezőtlen körülmények között, mivel minden baktérium csak egy spórát termel. A baktériumspórák a legellenállóbbak közé tartoznak: például gyakran kibírják az erős fertőtlenítőszerekkel való kezelést és a vízben való forralást.

Bimbózó

A bimbózás az ivartalan szaporodás egyik formája, amikor a szülő egyed testén kinövés (rügy) formájában új egyed képződik, majd elválik tőle, önálló szervezetté alakulva, teljesen azonosan a szülőegyed testén. szülő. A bimbózás az élőlények különböző csoportjaiban fordul elő, különösen a koelenterátumokban, mint például a Hydra (1. ábra), és az egysejtű gombákban, például az élesztőben. Ez utóbbi esetben a bimbózás abban különbözik a hasadástól (ami az élesztőben is megfigyelhető), hogy a keletkező két rész eltérő méretű.

A bryophyllum zamatos, gyakran díszes szobanövényként termesztett xerofiton szokatlan formáját írják le a bimbózás szokatlan formájáról: levelei szélén apró gyökerekkel ellátott miniatűr növények fejlődnek ki (2. ábra); ezek a „rügyek” végül lehullanak, és önálló növényekként kezdenek létezni.

Reprodukció töredékekkel (fragmentálás)

A töredezettség az egyed felosztása két vagy több részre, amelyek mindegyike növekszik és új egyedet alkot. A töredezettség előfordul például fonalas algákban, mint például a Spirogyra. A spirogyra szál bárhol két részre szakadhat.

Fragmentációt figyeltek meg néhány alacsonyabb rendű állatnál is, amelyek a jobban szervezett formákkal ellentétben jelentős mértékben képesek regenerálódni a viszonylag gyengén differenciált sejtekből. Például a nemerteánok (elsősorban tengeri férgek egy csoportja) teste különösen könnyen sok részre szakad, amelyek mindegyike új egyedeket eredményezhet a regeneráció eredményeként. Ebben az esetben a regeneráció normális és szabályozott folyamat; egyes állatoknál (például tengeri csillagoknál) azonban az egyes részekből történő helyreállítás csak véletlen darabolás után történik. A regenerálódásra képes állatok szolgálnak tárgyként e folyamat kísérleti tanulmányozására; Gyakran szabadon élő planarius férget használnak. Az ilyen kísérletek segítenek megérteni a differenciálódási folyamatot.

Vegetatív szaporítás

A vegetatív szaporítás az ivartalan szaporítás egyik formája, amelynek során a növénytől egy viszonylag nagy, általában differenciált rész válik le, és önálló növé fejlődik. Lényegében a vegetatív szaporítás hasonló a bimbózáshoz. A növények gyakran kifejezetten erre a célra kialakított struktúrákat alkotnak: hagymákat, gumókat, rizómákat, stólonokat és gumókat. Ezen struktúrák némelyike ​​a tápanyagok tárolására is szolgál, lehetővé téve a növény számára, hogy túlélje a kedvezőtlen körülményeket, például a hideget vagy a szárazságot. A tárolószervek lehetővé teszik, hogy a növény túlélje a telet, és a következő évben virágot és gyümölcsöt hozzon (kétéves növények), vagy több évig is fennmaradjon (évelő növények). Ezek a szervek, az úgynevezett áttelelő szervek, közé tartoznak a hagymák, gumók, rizómák és gumók.

Az áttelelő szervek lehetnek szárak, gyökerek vagy egész hajtások (rügyek) is, de a bennük lévő tápanyagok minden esetben elsősorban az adott év leveleiben végbemenő fotoszintézis folyamata során jönnek létre. A keletkező tápanyagok a tárolószervbe kerülnek, majd általában valamilyen oldhatatlan tárolóanyaggá, például keményítővé alakulnak. Kedvezőtlen körülmények esetén a növény föld feletti részei elpusztulnak, a föld alatti hibernált szerv nyugalmi állapotba kerül. A következő tenyészidőszak elején enzimek segítségével mozgósítják a tápanyagtartalékokat: felébrednek a rügyek, és a raktározott tápanyagok hatására beindulnak bennük az aktív növekedési és fejlődési folyamatok. Ha egynél több rügy csírázik, akkor feltételezhetjük, hogy szaporodás történt.

Egyes esetekben speciális szervek képződnek, amelyek vegetatív szaporításra szolgálnak. Ezek a szár módosult részei - burgonyagumó, hagymahagyma, fokhagymahagyma, a kékpázsit levélhónaljában lévő gyöngyök, a zsenge hajtásai stb. A szamóca „bajuszokkal” szaporodik (3. ábra). A hajtások csomópontjain járulékos gyökerek, a hónaljrügyekből leveles hajtások képződnek. Ezt követően az internódiumok elhalnak, és az új növény elveszíti kapcsolatát az anyanövényekkel.

A mezőgazdasági gyakorlatban a növények vegetatív szaporítását meglehetősen széles körben alkalmazzák.

Magasabbrendű növények és állatok klónozása

Mint már említettük, az ivartalan szaporodás révén azonos utódok megszerzését klónozásnak nevezzük. A hatvanas évek elején olyan módszereket fejlesztettek ki, amelyek lehetővé tették néhány magasabb rendű növény és állat sikeres klónozását. Ezek a módszerek annak bizonyítására jöttek létre, hogy az érett sejtek magjai a fejlődésük befejeztével minden olyan információt tartalmaznak, amely egy szervezet összes jellemzőjének kódolásához szükséges, és hogy a sejtek specializálódása bizonyos sejtek be- és kikapcsolásának köszönhető. gének, és nem egyesek elvesztése. Az első sikert prof. Steward a Cornell Egyetemen, aki kimutatta, hogy az egyes sárgarépa gyökérsejtek (az ehető rész) megfelelő tápanyagokat és hormonokat tartalmazó tápközegben történő termesztésével sejtosztódás indukálható, ami új sárgarépanövények kialakulásához vezethet.

Nem sokkal ezután az Oxfordi Egyetemen dolgozó Gurdon elérte az első gerinces állat klónozását. A gerincesek természetes körülmények között nem alkotnak klónokat; azonban a béka bélsejtjéből vett mag átültetésével egy olyan tojásba, amelynek saját magja korábban az ultraibolya besugárzás hatására megsemmisült, Gurdonnak sikerült egy ebihalat, majd egy békát növeszteni, amely megegyezett azzal az egyeddel, amelyből a sejtmagot vették.

Az ilyen jellegű kísérletek nemcsak azt bizonyítják, hogy a differenciált (specializált) sejtek tartalmazzák az egész szervezet fejlődéséhez szükséges összes információt, hanem azt is feltételezhetjük, hogy hasonló módszerek alkalmazhatók a magasabb fejlődési stádiumú gerincesek klónozására, beleértve az embert is. A kívánt állatok, például tenyészbikák, versenylovak stb. klónozása ugyanolyan jövedelmező lehet, mint a növények klónozása, amely, mint említettük, már folyamatban van. A klónozási módszerek emberre történő alkalmazása azonban komoly erkölcsi problémákkal jár. Elméletileg egy adott férfiról vagy nőről tetszőleges számú genetikailag azonos másolatot lehet létrehozni. Első pillantásra úgy tűnhet, hogy tehetséges tudósok vagy művészek reprodukálhatók így. Nem szabad azonban elfelejtenünk, hogy a környezet által a fejlődésre gyakorolt ​​hatás mértéke még nem teljesen tisztázott, és mégis minden klónozott sejtnek újra át kell mennie a fejlődés minden szakaszán, azaz egy személy esetében az embrió, magzat szakaszán. , csecsemő stb.

Szexuális szaporodás.

Az ivaros szaporodás során az utódok a haploid magokból származó genetikai anyag fúziójával jönnek létre. Általában ezeket a magokat speciális csírasejtek - ivarsejtek - tartalmazzák; A megtermékenyítés során az ivarsejtek diploid zigótává olvadnak össze, amely a fejlődés során érett szervezetet hoz létre. Az ivarsejtek haploidok – a meiózisból származó kromoszómák egy csoportját tartalmazzák; összekötőként szolgálnak e nemzedék és a következő nemzedék között (a virágos növények ivaros szaporodása során nem sejtek, hanem magok egyesülnek, de általában ezeket a magokat ivarsejteknek is nevezik.)

A meiózis az ivaros szaporodással járó életciklusok fontos szakasza, mivel a genetikai anyag mennyiségének felére csökken. Ennek köszönhetően az ivarosan szaporodó generációk sorozatában ez a szám állandó marad, bár a megtermékenyítés során minden alkalommal megduplázódik. A meiózis során a kromoszómák véletlenszerű divergenciája (független eloszlás) és a genetikai anyag homológ kromoszómák közötti cseréje (crossing over) eredményeként egy ivarsejtben új génkombinációk jelennek meg, és az ilyen keveredés növeli a genetikai diverzitást. Az ivarsejtekben található haploid magok fúzióját megtermékenyítésnek vagy szingámiának nevezik; diploid zigóta kialakulásához vezet, vagyis minden szülőből egy-egy kromoszómakészletet tartalmazó sejt. Ez a két kromoszómakészlet kombinációja a zigótában (genetikai rekombináció) jelenti az intraspecifikus variáció genetikai alapját. A zigóta növekszik és a következő generáció érett szervezetévé fejlődik. Így az életciklusban az ivaros szaporodás során a diploid és a haploid fázisok váltakozása következik be, és a különböző organizmusokban ezek a fázisok különböző formákat öltenek.

Az ivarsejtek általában kétféle, hím és nőstény, de néhány primitív organizmus csak egyféle ivarsejtet termel. A kétféle ivarsejtet termelő organizmusokban a hím, illetve a nőstény szülők termelhetik, vagy előfordulhat, hogy ugyanannak az egyednek férfi és női nemi szerve is van. Azokat a fajokat, amelyekben külön hím és nőstény egyedek vannak, kétlakinak nevezzük; ilyen a legtöbb állat és ember. A virágos növények között vannak kétlaki fajok is; Ha az egylaki fajoknál a hím és a nőstény virágok ugyanazon a növényen képződnek, mint például az uborkánál és a mogyorónál, akkor a kétlaki fajoknál egyes növények csak hím, mások csak nőstény virágokat hordoznak, mint például a magyal vagy a tiszafa.

Hermafroditizmus

Szűznemzés

A partenogenezis az ivaros szaporodás egyik olyan módosulása, amelyben a női ivarsejtből új egyed fejlődik anélkül, hogy a hím ivarsejt megtermékenyítené. A partenogenetikus szaporodás az állat- és növényvilágban egyaránt előfordul, és megvan az az előnye, hogy bizonyos esetekben növeli a szaporodási sebességet.

A partenogenezisnek két típusa van - haploid és diploid, a női ivarsejtek kromoszómáinak számától függően. Számos rovarban, köztük hangyákban, méhekben és darazsakban, egy adott közösségen belül a haploid partenogenezis eredményeként különböző organizmusok kasztjai keletkeznek. Ezeknél a fajoknál meiózis lép fel és haploid ivarsejtek képződnek. Egyes peték megtermékenyülnek, és diploid nőstényekké fejlődnek, míg a megtermékenyítetlen petékből termékeny haploid hímek. Például a mézelő méhben a királynő megtermékenyített petéket rak (2n = 32), amelyekből nőstények (királylányok vagy munkások) fejlődnek, és megtermékenyítetlen petéket (n = 16), amelyekből hímek (dronok) keletkeznek, amelyek mitózis útján spermát termelnek. és nem meiózis. E három típus egyedeinek fejlődését a mézelő méhben vázlatosan mutatja be az ábra. 4. A társas rovarok szaporodási mechanizmusának adaptív jelentősége van, mivel lehetővé teszi az egyes típusok leszármazottainak számának szabályozását.

A levéltetvekben diploid partenogenezis megy végbe, amelyben a nőstény oociták a meiózis speciális formáján esnek át kromoszóma szegregáció nélkül - minden kromoszóma átjut a tojásba, és a poláris testek egyetlen kromoszómát sem kapnak. A peték az anya testében fejlődnek ki, így a fiatal nőstények teljesen megformálva születnek, nem pedig a tojásokból kelnek ki. Ezt a folyamatot viviparitásnak nevezik. Több generáción át is folytatódhat, különösen nyáron, mígnem az egyik sejtben szinte teljes nem diszjunkció következik be, aminek eredményeként egy olyan sejt keletkezik, amely tartalmazza az összes autoszómapárt és egy X-kromoszómát. Ebből a sejtből fejlődik ki partenogenetikusan a hím. Ezek az őszi hímek és partenogenetikus nőstények meiózissal haploid ivarsejteket termelnek, amelyek részt vesznek az ivaros szaporodásban. A megtermékenyített nőstények diploid petéket raknak, amelyek áttelelnek, és tavasszal kikelnek belőlük partenogenetikusan szaporodó, élő utódokat hozó nőstények. Több partenogenetikus nemzedéket követ a normál ivaros szaporodásból származó nemzedék, amely rekombináció révén genetikai sokféleséget visz be a populációba. A partenogenezis fő előnye a levéltetveknek a populáció gyors növekedése, mivel minden érett tagja képes tojásrakásra. Ez különösen fontos azokban az időszakokban, amikor a környezeti feltételek kedvezőek a nagy populáció létéhez, azaz a nyári hónapokban.

A partenogenezis elterjedt a növényekben, ahol különféle formákat ölt. Az egyik, az apomixis, a partenogenezis, amely az ivaros szaporodást szimulálja. Egyes virágos növényeknél megfigyelhető az apomixis, amelyekben a diploid petesejtek, akár magsejtek, akár megaspóra, funkcionális embrióvá fejlődnek, hím ivarsejt részvétele nélkül. A petesejt többi része alkotja a magot, a petefészekből pedig a termés fejlődik. Más esetekben szükség van egy pollenszem jelenlétére, amely serkenti a partenogenezist, bár nem csírázik; a virágpor az embrió fejlődéséhez szükséges hormonális változásokat idézi elő, és a gyakorlatban az ilyen eseteket nehéz megkülönböztetni a valódi ivaros szaporodástól

A virágos növényekben egyedülálló módon történik a trágyázás. A megtermékenyítés után a petesejt magot termel, amely embriót és tápanyagellátást tartalmaz. Hogyan alakul ki a magban a tápanyagellátás?

A virágos növényekben kettős megtermékenyítés történik. A beporzás során a pollenszem a bibe stigmájára kerül és kicsírázik ( rizs. 57), pollencsövet képez. Vegetatív sejtből képződik, gyorsan növekszik, eléri a petefészket. A pollencső végén két hímivarsejt található.

* Az alacsonyabb rendű növények mozgékony spermájával ellentétben a virágos növények spermája mozdulatlan, és csak a pollencsövön keresztül tud behatolni a tojásba.

A pollencső a petesejtbe nő, hegye megreped, a spermiumok pedig az embriózsákba kerülnek. Egyikük összeforr a tojással. Diploid sejt képződik - zigóta. A második spermium összeolvad az embriózsák diploid másodlagos magjával. Ennek eredményeként egy sejt képződik három kromoszómakészlettel, amelyből ismételt mitózisok révén endospermium képződik - tápanyag-utánpótlást tartalmazó szövet.

Virágos növényekben kettős trágyázás

A nemek titkai [Férfi és nő az evolúció tükrében] Butovskaya Marina Lvovna

Az ivaros szaporodás mechanizmusai

Az ivarosan szaporodó állatokban csak kétféle ivarsejt termelődik a nemi szervekben - a hím (kicsi és mozgékony) és a nőstény (nagy és mozdulatlan). A csírasejtek semmilyen körülmények között nem köztes típusúak, kombinálva a hím és női ivarsejtek tulajdonságait.

Miért hozott létre az evolúció folyamata két nemet – férfit és nőt? Miért nem három, négy vagy több? És valójában miért nem lehetnek a nemi sejtek közepes méretűek? L. Miele, R. Trivers és mások a következő magyarázatot adják. Az a tény, hogy az ivaros szaporodás a természetes szelekció egy speciális formájának (ivaros szelekció) hatására alakult ki, melynek során a közepes méretű ivarsejteket termelő egyedek sorra kikerültek az eredeti populációból (1.2. ábra). Ez azért történt, mert a kis ivarsejteket termelő egyedeket csak azzal a feltétellel választották ki, hogy szexuális kapcsolatban álltak nagy ivarsejteket hordozó egyedekkel, és fordítva. Az ivarsejt méretének kiválasztása a szexuális partnerek szelekciójával együtt történt.

Rizs. 1.2. Az anizogámia evolúciója az ivarsejtek méretének zavaró szelekcióján keresztül. Az abszcissza tengely az ivarsejtek méretét, az ordináta tengely pedig a szülői típusú ivarsejtek előfordulási gyakoriságát mutatja. (Adva a Mealey. 2000-ből).

Tegyük fel, hogy létezik egy ivarosan szaporodó állatfaj, amelynek egyes egyedei nagy, tápanyagban gazdag ivarsejteket, mások kicsiny és mozgékony ivarsejteket, megint mások pedig köztes típusú ivarsejteket termelnek. A kis ivarsejteket termelő egyedek lényegesen többet termelhetnek belőlük, mint a nagy vagy közepes méretű ivarsejteket termelő egyedek. Sokkal gyakrabban képesek szaporodni, mint a nagy és közepes méretű ivarsejtek termelői. Ezért ennek a fajnak a populációjában fokozatosan növekednie kell a kisméretű, tápanyagban szegény csírasejteket termelő egyedek arányának.

A kis ivarsejteknek azonban van egy jelentős hátránya: az azonos méretű csírasejtekkel kombinálva a zigóta gyakorlatilag esélytelen a túlélésre. Még ha az ilyen „proto-hímek” szignifikánsan gyakrabban párosodnak, mint a nagy ivarsejteket termelő „proto-nőstények”, sikerük az utódok elhagyásában alacsony. A protohímekben bővelkedő populációban minden protonőstény jelentős előnyökben részesül: elvégre rengeteg „úriember” van, és a megtermékenyített, nagy méretű petesejtjük túlélési esélyei a legnagyobbak. Ennek eredményeként a populáció szelekciós vektora más irányba tolódik el - a nagy ivarsejteket termelő egyedek kiválasztódnak. Ennek fényében a közepes méretű ivarsejtek semmi esetre sem részesülnek előnyben, és fokozatosan kimosódnak a populációból.

A Terápiás kinológia című könyvből. Elméleti megközelítések és gyakorlati megvalósítás (illusztrációkkal) szerző Subbotin A V

A terápiás kinológia kialakulásának előfeltételei. Interdiszciplináris elemzés Az általunk javasolt terápiás kutyás terápia módszerének interdiszciplináris vonatkozása van. Ezért szeretnénk ennek a kérdésnek a leírását különböző oldalról megközelíteni, mivel nem úgy tűnik

A Terápiás kinológia című könyvből. Elméleti megközelítések és gyakorlati megvalósítás szerző Subbotin A V

A terápiás kinológia kialakulásának előfeltételei. Interdiszciplináris elemzés Az általunk javasolt terápiás kutyás terápia módszerének interdiszciplináris vonatkozása van. Ezért szeretnénk ennek a kérdésnek a leírását különböző oldalról megközelíteni, mivel ez nem lehetséges

A Kutyák tenyésztése című könyvből szerző Szockaja Maria Nyikolajevna

1. FEJEZET AZ IVAROS SZAPORODÁS SZEREPE AZ EVOLÚCIÓBAN A szaporodás módjai A szaporodás a legfontosabb biológiai folyamat, amely biztosítja egy faj fennmaradását, számának növekedését, elterjedésének lehetőségét és végső soron a létért folytatott küzdelem sikerét. Az állatvilágban

A Biológia című könyvből [Teljes kézikönyv az egységes államvizsgára való felkészüléshez] szerző Lerner György Isaakovich

A szaporodás módjai A szaporodás a legfontosabb biológiai folyamat, amely biztosítja egy faj fennmaradását, számának növekedését, visszatelepülésének lehetőségét, végső soron a létért folytatott küzdelem sikerét. Az állatvilágban számos szaporodási módszer létezik,

Az agy eredete című könyvből szerző Saveljev Szergej Vjacseszlavovics

A magzati fejlődési rendellenességek okai A kölyökkutya teljes méhen belüli fejlődése egyetlen sejttől - a zigótától - a születésig nagyon rövid, két hónapos periódus alatt megy végbe, ennek közel 1/4-e a diapauza időszakában történik. , a magzat fejlődésében

A Gének és a test fejlődése című könyvből szerző Nejfakh Alekszandr Alekszandrovics

A komplexitás születése című könyvből [Evolúciós biológia ma: váratlan felfedezések és új kérdések] szerző Markov Alekszandr Vladimirovics

38. § A hüllőagy kialakulásának feltételei Az asszociatív agyközpont nem keletkezhet véletlenül. Az agy asszociációs központjának fenntartásának energiaköltsége és a viselkedési stratégiák megváltoztatásának költsége mindig nagyon magas (lásd I. fejezet). Biztos oka van az ilyesminek

A láthatatlanok világában című könyvből szerző Blinkin Szemjon Alekszandrovics

44. § A madáragy kialakulásának feltételei Ha rátérünk a madarak morfológiájára, akkor egészen nyilvánvalóvá válnak a specializáció feltételei. Az archaikus madarak fő érzékszerve a látás volt. A hüllőkben jól fejlett etmoid tapintásérzék már a modern madarakban is kialakult

A Biológia című könyvből. Általános biológia. 11. évfolyam. Alapszintű szerző Sivoglazov Vlagyiszlav Ivanovics

4. A különbségek egyéb mechanizmusai Számos olyan eset tartozik ebbe a kategóriába, amelyekben szinte semmit sem tudunk a differenciálás mechanizmusairól. Talán a legtöbbet tanulmányozott most az emlős embrió elsődleges differenciálódása magába az embrióba és

A Bioszféra és a környezetpolitika jelenlegi helyzete című könyvből szerző Kolesnik Yu.A.

A protozoon kalandjai (egy összetett szervezet egyszerűből való kialakulásának modellje) Próbáljuk megérteni, hogy az evolúció során hogyan születhet komplex az egyszerűből. Ehhez szeretnék egy vicces mentális modellt ajánlani az olvasóknak.. Történetünk hőse az lesz

Az Antropológia és a biológia fogalmai című könyvből szerző

A rosszindulatú daganatok előfordulásának rejtélyei A rosszindulatú daganatok nagyon ősi betegség. Ezt bizonyítják a paleontológusok megállapításai (a sok ezer és millió évvel ezelőtt élt állatokban különféle daganatok nyomait találták). Az ebersi papiruszokban és in

A Behavior: An Evolutionary Approach című könyvből szerző Kurcsanov Nyikolaj Anatoljevics

3. Charles Darwin tanításainak megjelenésének előfeltételei Ne feledjük!Ki volt az első evolúciós elmélet szerzője?Milyen biológiai felfedezések születtek a 19. század közepéig?Természettudományi előfeltételek. A 19. század közepére. Sok új felfedezés született a természettudományban.

A Szex és az emberi természet evolúciója című könyvből írta Ridley Matt

2.2. Hipotézisek a földi élet eredetéről Az évszázadok során sok gondolkodó gondolkodott el ezeken a kérdéseken: vallási alakok, művészek, filozófusok és tudósok. Mély tudományos adatok híján kénytelenek voltak megépíteni a legfantasztikusabbat

A szerző könyvéből

4.1. A szaporodás típusai Az élő szervezetek evolúciójának folyamatában a szaporodási módszerek is kialakultak, amelyek sokfélesége az élő fajoknál megfigyelhető. Minden szaporodási lehetőség két alapvetően különböző típusra osztható - ivartalan és

A szerző könyvéből

8.7. A szaporodási és szexuális viselkedés folyamatainak szabályozása A szaporodási és szexuális viselkedés folyamatainak neurohumorális szabályozása nagyon összetett. A hypothalamus-hipofízis rendszer szerepe ebben a szabályozásban különösen egyértelmű. Hipotalamusz, szekréción keresztül

A szerző könyvéből

Mi a közös az ivaros szaporodásban a védőoltásban?A nyugtalan tudósok most kezdenek izgulni a türelmetlenségtől, mert egy szót sem ejtettem az immunitásról. Azt fogják mondani, hogy a betegség elleni küzdelem normál módja nem a szex, hanem az antitestek, védőoltások vagy valami hasonló.

Biológiai jelentés. Szexuális szaporodás. Oogamy

A szaporodási képesség, vagyis az azonos fajhoz tartozó egyedek új generációjának előállítása az élő szervezetek egyik fő jellemzője. A szaporodási folyamat során a genetikai anyag átkerül a szülő nemzedékből a következő nemzedékbe, ami nemcsak egy adott faj, hanem meghatározott szülői egyedek jellemzőinek reprodukcióját biztosítja. Egy faj számára a szaporodás jelentése az elpusztuló képviselői helyettesítése, ami biztosítja a faj létezésének folytonosságát; emellett megfelelő körülmények között a szaporodás lehetővé teszi a fajok összlétszámának növelését.

Minden új egyednek, mielőtt elérné azt a szakaszt, amelyben szaporodásra képes, számos növekedési és fejlődési szakaszon kell keresztülmennie. Egyes egyedek a szaporodási szakasz (vagy ivarérettség) elérése előtt elpusztulnak a ragadozók által okozott pusztítás, betegségek és különféle véletlenszerű események következtében; ezért a faj csak azzal a feltétellel maradhat fenn, hogy minden nemzedék több utódot hoz, mint ahány szülő egyed részt vett a szaporodásban. A populáció mérete az egyedek szaporodása és kihalása közötti egyensúlytól függően ingadozik. Számos különböző szaporítási stratégia létezik, amelyek mindegyikének külön előnyei és hátrányai vannak.

Ivartalan és ivaros szaporodás

A szaporodásnak két fő típusa van - ivartalan és szexuális. Az ivartalan szaporodás ivarsejtek képződése nélkül megy végbe, és csak egy szervezetet érint. Az ivartalan szaporodás általában azonos utódokat hoz, és a genetikai variáció egyetlen forrása a véletlenszerű mutációk.

A genetikai változatosság előnyös a faj számára, mivel „nyersanyagot” szolgáltat a természetes szelekcióhoz, így az evolúcióhoz. A környezetükhöz legjobban alkalmazkodó utódok előnyt élveznek ugyanannak a fajnak a többi tagjával való versenyben, és nagyobb eséllyel élnek túl, és továbbadják génjeiket a következő generációnak. Ennek köszönhetően a fajok képesek változni, azaz lehetséges a fajképződés folyamata. Fokozott variáció érhető el két különböző egyed génjeinek összekeverésével, ezt a folyamatot genetikai rekombinációnak nevezik, ami az ivaros szaporodás fontos jellemzője.

Szexuális szaporodás

Az ivaros szaporodás során az utódok a haploid magokból származó genetikai anyag fúziójával jönnek létre. Általában ezeket a magokat speciális csírasejtek - ivarsejtek - tartalmazzák; A megtermékenyítés során az ivarsejtek diploid zigótává olvadnak össze, amely a fejlődés során érett szervezetet hoz létre. Az ivarsejtek haploidok – a meiózisból származó kromoszómák egy csoportját tartalmazzák; összekötőként szolgálnak e nemzedék és a következő nemzedék között (a virágos növények ivaros szaporodása során nem sejtek, hanem magok egyesülnek, de általában ezeket a magokat ivarsejteknek is nevezik.)

A meiózis az ivaros szaporodással járó életciklusok fontos szakasza, mivel a genetikai anyag mennyiségének felére csökken. Ennek köszönhetően az ivarosan szaporodó generációk sorozatában ez a szám állandó marad, bár a megtermékenyítés során minden alkalommal megduplázódik. A meiózis során a kromoszómák véletlenszerű divergenciája (független eloszlás) és a genetikai anyag homológ kromoszómák közötti cseréje (crossing over) eredményeként egy ivarsejtben új génkombinációk jelennek meg, és az ilyen keveredés növeli a genetikai diverzitást. Az ivarsejtekben található haploid magok fúzióját megtermékenyítésnek vagy szingámiának nevezik; diploid zigóta kialakulásához vezet, vagyis minden szülőből egy-egy kromoszómakészletet tartalmazó sejt. Ez a két kromoszómakészlet kombinációja a zigótában (genetikai rekombináció) jelenti az intraspecifikus variáció genetikai alapját. A zigóta növekszik és a következő generáció érett szervezetévé fejlődik. Így az életciklusban az ivaros szaporodás során a diploid és a haploid fázisok váltakozása következik be, és a különböző organizmusokban ezek a fázisok különböző formákat öltenek.

Az ivarsejtek általában kétféle, hím és nőstény, de néhány primitív organizmus csak egyféle ivarsejtet termel. A kétféle ivarsejtet termelő organizmusokban a hím, illetve a nőstény szülők termelhetik, vagy előfordulhat, hogy ugyanannak az egyednek férfi és női nemi szerve is van. Azokat a fajokat, amelyekben külön hím és nőstény egyedek vannak, kétlakinak nevezzük; ilyen a legtöbb állat és ember. A virágos növények között vannak kétlaki fajok is; Ha az egylaki fajoknál a hím és a nőstény virágok ugyanazon a növényen képződnek, mint például az uborkánál és a mogyorónál, akkor a kétlaki fajoknál egyes növények csak hím, mások csak nőstény virágokat hordoznak, mint például a magyal vagy a tiszafa.

A szexuális folyamat típusai

A szexuális folyamatok többféle típusa létezik: izogámia, anizogám, oogámia.

Az izogámiában az összeolvadó (kopuláló) ivarsejtek morfológiailag nem különböznek egymástól. Ez a folyamat elterjedt az algákban, valamint az alsóbbrendű gombákban és számos protozoonban (rizopodák, radioláriumok, alsóbbrendű gregarinok), de nincs jelen a többsejtű állatokban. Az izogámiában a biokémiai és fiziológiai tulajdonságaikban eltérő ivarsejtek párosulnak.

Az anizogámia a szexuális folyamatok egyik fajtája, amelyben a méretükben, alakjukban vagy viselkedésükben eltérő ivarsejtek fúziója következik be. Ez a folyamat például az Eudarina alga ivarsejtjeire jellemző.

Az anizogámia a többsejtű növényekben és állatokban éri el legmagasabb fokát: egy álló petesejt megtermékenyítése mozgó spermiummal. Ezt a folyamatot már oogámiának nevezik, amikor a megtermékenyítés során az ivarsejtek egybeolvadnak, és zigótát alkotnak, amelynek mérete, alakja és viselkedése élesen eltérő. Az oogámia minden többsejtű állatra jellemző, sok alacsonyabb és minden magasabb rendű növényre.

Az oogámiában általában két szülő egyed vesz részt, amelyek mindegyike részt vesz egy új szervezet kialakításában, csak egy szaporodási sejtet - egy ivarsejtet (tojás vagy sperma), amely feleannyi kromoszómával rendelkezik, mint a nem szexuális. kezeslábas. szomatikus, szülői sejtek. Az ivarsejtek fúziójának eredményeként megtermékenyített petesejt képződik - egy zigóta, amely mindkét szülő örökletes hajlamait hordozza, aminek következtében az utódok olyan új génkombinációkat fejlesztenek ki, amelyek nem jellemzőek a szülő egyedeire.

Az ivaros szaporodás egy másik protozoon találmány, amely komoly hatást gyakorolt ​​az összetettebb szervezetekre. Meg kell jegyezni, hogy a szexuális folyamat és a szaporodás két különböző jelenség, amelyek egymástól függetlenül létezhetnek. A szaporodás új egyedek megjelenése, a szexuális folyamat két különböző egyedtől származó génkombinációk új kombinációjának létrehozása. Az ivaros folyamat hiányában történő szaporodás azokra a szervezetekre jellemző, amelyek egyszerű osztódással szaporodnak: amikor egy amőba osztódik vagy új hidra egyedek rügyeznek, nem figyelhető meg a gének újraeloszlása. Az egysejtű szervezetekben gyakran

BEVEZETÉS AZ ÁLLATFEJLŐDÉS TANULMÁNYÁBA_____________________________________________________ 21

Létezik szaporodás nélküli szexuális folyamat is. A baktériumok géneket tudnak átvinni egyik egyedről a másikra speciális szexuális bolyhok segítségével szexfűrészek vagy fimbriae(1.12. ábra). Ez az átvitel a szaporodástól függetlenül történik. A protozoonok a szaporodástól függetlenül is képesek a gének újraelosztására. Így például a parameciában a szaporodás egyszerű kettéosztással történik, a szexuális folyamat pedig úgy konjugáció(1.13. ábra). Két parameciát a szájszerveik kötnek össze, és citoplazmatikus híd jelenik meg közöttük. Mindkét parameciában a makronukleusz (mely az anyagcsere folyamatait szabályozza) elpusztul, míg a mikronukleusz meiózison megy keresztül, amit mitózis követ; Nyolc haploid mikronukleusz keletkezik, amelyek egy kivételével mindegyik elpusztul. A fennmaradó mikronukleusz ismét osztódik, és két mikromagot képez, álló és vándorló. Mindegyik vándorló mikronukleusz a citoplazmatikus híd mentén a szomszédos konjugátumhoz vándorol, és egybeolvad stacioner mikronukleuszával („megtermékenyíti”), aminek következtében mindkét sejtben új diploid mag jelenik meg. Amikor a konjugáló partnerek elválnak, ez a diploid mag osztódik, és egy új mikronukleusz és egy új makronukleusz keletkezik. Ebben az esetben a paramecia nem szaporodik, csak a szexuális folyamat megy végbe.

Az egysejtű eukariótákban e két független jelenség, az ivaros folyamat és a szaporodás kombinációja is megfigyelhető; ebben az esetben ivaros szaporodásról beszélünk. ábrán. 1.14 mutatja a Chlamydomonas életciklusát ( Chlamydomonas). Ez az organizmus általában haploid formában létezik, mint az emlős ivarsejtjei, pl. A Chlamydomonasban minden kromoszóma szinguláris. Az egyes fajok egyedeit azonban párzási viselkedésük alapján két csoportra osztják - pluszÉs mínusz. Amikor a különböző csoportok egyedei találkoznak, citoplazmájuk egyesül, és magjaik diploid zigótává egyesülnek. Ez a zigóta az egyetlen diploid sejt a Chlamydomonas életciklusában: végül a meiózist végrehajtva négy új sejtet képez. Itt az ivaros szaporodásról van szó, mivel a meiózis folyamata során a kromoszómák újraeloszlanak, és ezzel párhuzamosan nagyobb számú egyed keletkezik. Felhívjuk figyelmét, hogy a protozoonok ilyen típusú szexuális szaporodásával az ivarsejtek morfológiailag azonosak - a spermium és a tojás közötti különbségek még nem merültek fel.

Az evolúcióban az ivaros szaporodás megjelenésével két vonatkozásban történt előrelépés. Először a meiózis mechanizmusa merült fel (1.15. ábra). mellyel a diploid kromoszómák halmaza haploid állapotba redukálódik (erről a folyamatról a 22. fejezetben lesz szó részletesen). Másodszor, kialakult egy olyan mechanizmus, amelyen keresztül kétféle, nemükben eltérő egyed felismeri egymást. A felismerés kezdetben a flagelláris membránok szintjén történik (1.16. ábra; Goodenough. Weiss. 1975; Bergman és mtsai. 1975). A flagellák agglutinációja lehetővé teszi a sejtmembránok speciális területei közötti érintkezést, ezek a speciális területek különböző típusú egyedekre jellemző komponenseket tartalmaznak, amelyeknek köszönhetően ezen egyedek citoplazmája összeolvad. A flagellák agglutinációja után plusz- Az egyedek fúziót kezdeményeznek, és egy „megtermékenyítő csövet” képeznek, amely hasonló ahhoz, amit a spermában találunk. Ez a cső érintkezik és összeolvad egy speciális felülettel a felületen mínusz- egyének Érdekes módon ugyanazt a mechanizmust használják a cső meghosszabbításához

Gilbert S. Fejlődésbiológia: 3 kötetben T. I: Ford. angolról - M.: Mir, 1993. - 228 p.

22________________ 1. FEJEZET_______________________________________________________________________________

az aktin fehérje polimerizációja - a tengeri sünök spermájában és petéiben lévő kinövések kialakulásában is szerepet játszik. A következő fejezetben látni fogjuk, hogy a spermium és a petesejt felismerése és fúziója feltűnően hasonlít a Chlamydomonasnál leírt folyamatokhoz.

Az egysejtű eukariótákra láthatóan jellemzőek azok a fejlődési folyamatok alapvető elemei, amelyek a más típusú állatokhoz tartozó, összetettebb élőlényekre jellemzőek: 1) a sejtben zajló szintézis folyamatok transzkripciós, transzlációs és poszttranszlációs szinten szabályozottak; 2) van egy mechanizmus, amely biztosítja az RNS felszabadulását a nukleáris burkon keresztül; 3) az egysejtű eukariótákban rejlő egyedi gének és kromoszómák szerkezete az eukarióták teljes evolúciója során megmarad; 4) a mitózis és a meiózis előrehaladottabbá válik az evolúció folyamatában: 5) az ivaros szaporodás magában foglalja az egyes sejtek közötti együttműködést, ami még fontosabbá válik a többsejtű szervezetekben.