Asal usul reproduksi seksual. Arah Evolusi Reproduksi Seksual Munculnya organisme baru selama reproduksi seksual

Reproduksi adalah perkembangbiakan suatu organisme terhadap organisme sejenis. Berkat dia, kelangsungan hidup terjamin. Ada dua cara untuk membentuk organisme baru: reproduksi aseksual dan seksual. Aseksualitas, di mana hanya satu organisme yang berpartisipasi, terjadi melalui pembelahan sel menjadi dua, sporulasi, pertunasan, atau secara vegetatif. Ini terutama merupakan karakteristik organisme primitif. Dalam reproduksi aseksual, organisme baru adalah salinan dari induknya. Reproduksi seksual terjadi dengan bantuan sel kelamin yang disebut gamet. Ini terutama melibatkan dua organisme, yang berkontribusi pada munculnya individu baru yang berbeda dari induknya. Banyak hewan dicirikan oleh reproduksi aseksual dan seksual yang bergantian.

Jenis reproduksi seksual

Ada beberapa jenis reproduksi seksual berikut:

biseksual;
banci;
partenogenesis, atau reproduksi perawan.

Reproduksi dioecious

Reproduksi dioecious ditandai dengan peleburan gamet haploid, yang disebut pembuahan. Pembuahan menghasilkan zigot diploid yang berisi informasi genetik dari kedua orang tuanya. Reproduksi dioecious ditandai dengan adanya proses seksual.

Jenis proses seksual

Ada tiga jenis proses seksual:

Isogami. Hal ini ditandai dengan fakta bahwa semua gamet bersifat mobile dan memiliki ukuran yang sama.
Anisogami atau heterogami. Gamet memiliki ukuran yang berbeda-beda; ada makrogamet dan mikrogamet. Namun kedua gamet tersebut mampu bergerak.
Oogami. Hal ini ditandai dengan adanya sel telur besar yang tidak bergerak dan sperma kecil yang mampu bergerak.

Hermafroditisme

Partenogenesis

Beberapa organisme dapat berkembang dari sel yang tidak dibuahi. Reproduksi seksual ini disebut partenogenesis. Dengan bantuannya, semut, lebah, tawon, kutu daun, dan beberapa tanaman berkembang biak. Salah satu jenis partenogenesis adalah pedogenesis. Hal ini ditandai dengan reproduksi larva perawan. Beberapa dipteran dan kumbang berkembang biak menggunakan pedogenesis. Partenogenesis memastikan peningkatan pesat dalam ukuran populasi.

Perbanyakan tanaman

Tumbuhan, seperti halnya hewan, dapat bereproduksi secara aseksual dan seksual. Bedanya, reproduksi seksual pada angiospermae terjadi melalui pembuahan ganda. Apa itu? Dalam pembuahan ganda, ditemukan oleh S.G. Navashin, dua sperma mengambil bagian dalam pembuahan sel telur. Salah satunya menyatu dengan telur. Ini menghasilkan zigot diploid. Sperma kedua menyatu dengan sel pusat diploid membentuk endosperma triploid yang mengandung pasokan nutrisi.

Arti biologis dari reproduksi seksual

Reproduksi seksual membuat organisme tahan terhadap perubahan dan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan serta meningkatkan kelangsungan hidup mereka. Hal ini difasilitasi oleh keragaman keturunan yang lahir sebagai hasil perpaduan hereditas kedua organisme.

Abstrak: Reproduksi aseksual dan seksual

Perkenalan

Kemampuan bereproduksi, yaitu menghasilkan generasi baru individu-individu dari spesies yang sama, merupakan salah satu ciri utama organisme hidup. Selama proses reproduksi, materi genetik dipindahkan dari generasi induk ke generasi berikutnya, yang menjamin reproduksi karakteristik tidak hanya spesies tertentu, tetapi juga individu induk tertentu. Bagi suatu spesies, arti reproduksi adalah menggantikan wakil-wakilnya yang mati, yang menjamin kelangsungan keberadaan spesies tersebut; selain itu, dalam kondisi yang sesuai, reproduksi memungkinkan peningkatan jumlah spesies.

Setiap individu baru, sebelum mencapai tahap mampu bereproduksi, harus melalui beberapa tahap pertumbuhan dan perkembangan. Beberapa individu mati sebelum mencapai tahap reproduksi (atau kematangan seksual) akibat kehancuran oleh predator, penyakit, dan berbagai kejadian acak; oleh karena itu, suatu spesies hanya dapat bertahan hidup jika setiap generasi menghasilkan lebih banyak keturunan daripada jumlah individu induk yang ikut serta dalam reproduksi. Ukuran populasi berfluktuasi tergantung pada keseimbangan antara reproduksi dan kepunahan individu. Ada sejumlah strategi propagasi yang berbeda, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan; semuanya akan dijelaskan dalam abstrak ini.

Dan tujuan pekerjaan saya adalah untuk mempertimbangkan beberapa jenis reproduksi.

Reproduksi aseksual dan seksual

Ada dua jenis reproduksi utama - aseksual dan seksual. Reproduksi aseksual terjadi tanpa pembentukan gamet dan hanya melibatkan satu organisme. Reproduksi aseksual biasanya menghasilkan keturunan yang identik, dan satu-satunya sumber variasi genetik adalah mutasi acak.

Keragaman genetik bermanfaat bagi spesies karena menyediakan “bahan mentah” untuk seleksi alam, dan juga untuk evolusi. Keturunan yang paling mampu beradaptasi dengan lingkungannya akan memiliki keunggulan dalam bersaing dengan anggota lain dari spesies yang sama dan berpeluang lebih besar untuk bertahan hidup dan mewariskan gennya ke generasi berikutnya. Berkat ini, spesies dapat berubah, yaitu proses spesiasi menjadi mungkin. Peningkatan variasi dapat dicapai dengan mencampurkan gen dari dua individu berbeda, suatu proses yang disebut rekombinasi genetik, yang merupakan ciri penting reproduksi seksual; Dalam bentuk primitif, rekombinasi genetik sudah ditemukan pada beberapa bakteri.

Reproduksi aseksual

Pada reproduksi aseksual, keturunan berasal dari satu organisme, tanpa peleburan gamet. Meiosis tidak terlibat dalam proses reproduksi aseksual (kecuali kita berbicara tentang organisme tumbuhan dengan generasi bergantian), dan keturunannya identik dengan individu induk. Keturunan identik yang diturunkan dari induk yang sama disebut klon. Anggota klon yang sama dapat berbeda secara genetik hanya jika terjadi mutasi acak. Hewan tingkat tinggi tidak mampu bereproduksi secara aseksual, namun beberapa upaya berhasil baru-baru ini dilakukan untuk mengkloning beberapa spesies secara artifisial; kita akan melihatnya nanti.

Divisi

Pembentukan spora (sporulasi)

Spora adalah unit reproduksi bersel tunggal, biasanya berukuran mikroskopis, terdiri dari sejumlah kecil sitoplasma dan nukleus. Pembentukan spora diamati pada bakteri, protozoa, perwakilan semua kelompok tumbuhan hijau dan semua kelompok jamur. Spora dapat bervariasi jenis dan fungsinya dan seringkali terbentuk dalam struktur khusus.

Seringkali, spora terbentuk dalam jumlah besar dan memiliki bobot yang dapat diabaikan, sehingga lebih mudah disebarkan melalui angin, serta oleh hewan, terutama serangga. Karena ukurannya yang kecil, spora biasanya hanya mengandung sedikit cadangan nutrisi; Karena banyak spora tidak mencapai lokasi yang sesuai untuk perkecambahan, kehilangan spora sangat tinggi. Keuntungan utama dari spora tersebut adalah kemampuannya untuk berkembang biak dan menyebarkan spesies dengan cepat, terutama jamur.

Spora bakteri, sebenarnya, tidak berfungsi untuk reproduksi, tetapi untuk bertahan hidup dalam kondisi buruk, karena setiap bakteri hanya menghasilkan satu spora. Spora bakteri termasuk yang paling resisten: misalnya, mereka sering kali tahan terhadap pengobatan dengan disinfektan yang kuat dan perebusan dalam air.

pemula

Tunas adalah salah satu bentuk perkembangbiakan aseksual, dimana individu baru terbentuk berupa tunas (tunas) pada tubuh individu induk, kemudian berpisah darinya, berubah menjadi organisme mandiri, identik sepenuhnya dengan organisme induk. induk. Pertunasan terjadi pada berbagai kelompok organisme, terutama pada coelenterata seperti Hydra (Gbr. 1) dan pada jamur bersel tunggal seperti ragi. Dalam kasus terakhir, tunas berbeda dari fisi (yang juga diamati pada ragi) karena kedua bagian yang dihasilkan memiliki ukuran yang berbeda.

Bentuk tunas yang tidak biasa digambarkan pada tanaman sukulen bryophyllum, tanaman xerofit yang sering ditanam sebagai tanaman hias dalam ruangan: tanaman mini yang dilengkapi dengan akar kecil tumbuh di sepanjang tepi daunnya (Gbr. 2); “tunas” ini akhirnya rontok dan mulai tumbuh sebagai tanaman mandiri.

Reproduksi dengan fragmen (fragmentasi)

Fragmentasi adalah terbaginya suatu individu menjadi dua bagian atau lebih yang masing-masing tumbuh dan membentuk individu baru. Fragmentasi terjadi, misalnya pada alga berfilamen seperti Spirogyra. Benang sprogyra bisa pecah menjadi dua bagian dimana saja.

Fragmentasi juga diamati pada beberapa hewan tingkat rendah, yang, tidak seperti bentuk yang lebih terorganisir, mempertahankan kemampuan yang signifikan untuk beregenerasi dari sel yang berdiferensiasi buruk. Misalnya, tubuh nemertean (sekelompok cacing primitif, terutama cacing laut) sangat mudah terkoyak menjadi banyak bagian, yang masing-masing bagian dapat memunculkan individu baru sebagai hasil regenerasi. Dalam hal ini, regenerasi adalah proses yang normal dan diatur; namun, pada beberapa hewan (misalnya bintang laut), pemulihan dari bagian-bagian tertentu hanya terjadi setelah fragmentasi yang tidak disengaja. Hewan yang mampu beregenerasi dijadikan sebagai objek studi eksperimental proses ini; Seringkali cacing planaria yang hidup bebas digunakan. Eksperimen semacam itu membantu untuk memahami proses diferensiasi.

Perbanyakan secara vegetatif

Perbanyakan vegetatif adalah suatu bentuk perbanyakan aseksual di mana bagian yang relatif besar, biasanya berdiferensiasi, dipisahkan dari tanaman dan berkembang menjadi tanaman mandiri. Pada dasarnya perbanyakan vegetatif mirip dengan perbanyakan tunas. Seringkali tanaman membentuk struktur yang dirancang khusus untuk tujuan ini: umbi, umbi, rimpang, stolon, dan umbi-umbian. Beberapa dari struktur ini juga berfungsi untuk menyimpan nutrisi, memungkinkan tanaman bertahan dalam kondisi yang tidak menguntungkan seperti dingin atau kekeringan. Organ penyimpanan memungkinkan tanaman bertahan hidup di musim dingin dan menghasilkan bunga dan buah pada tahun berikutnya (tanaman dua tahunan) atau bertahan selama beberapa tahun (tanaman tahunan). Organ-organ ini, yang disebut organ musim dingin, meliputi umbi, umbi, rimpang, dan umbi-umbian.

Organ yang mengalami musim dingin juga dapat berupa batang, akar, atau seluruh pucuk (tunas), tetapi dalam semua kasus, nutrisi yang dikandungnya dibuat terutama selama proses fotosintesis yang terjadi pada daun tahun ini. Nutrisi yang dihasilkan ditransfer ke organ penyimpan dan kemudian biasanya diubah menjadi beberapa bahan penyimpan yang tidak larut, seperti pati. Ketika kondisi yang tidak menguntungkan terjadi, bagian tanaman di atas tanah mati, dan organ yang berhibernasi di bawah tanah menjadi tidak aktif. Pada awal musim tanam berikutnya, cadangan nutrisi dimobilisasi dengan bantuan enzim: tunas terbangun, dan proses pertumbuhan dan perkembangan aktif dimulai di dalamnya karena nutrisi yang tersimpan. Jika tunas yang bertunas lebih dari satu, maka dapat diasumsikan telah terjadi reproduksi.

Dalam beberapa kasus, terbentuk organ khusus yang berfungsi untuk reproduksi vegetatif. Ini adalah bagian batang yang dimodifikasi - umbi kentang, umbi bawang merah, umbi bawang putih, umbi di ketiak daun bluegrass, pucuk muda, dll. Stroberi berkembang biak dengan “kumis” (Gbr. 3). Akar petualang terbentuk di ruas pucuk, dan pucuk dengan daun terbentuk dari pucuk ketiak. Selanjutnya, ruas-ruas tersebut mati, dan tanaman baru kehilangan koneksi dengan tanaman induk.

Dalam praktek pertanian, perbanyakan tanaman secara vegetatif banyak digunakan.

Kloning tumbuhan dan hewan tingkat tinggi

Seperti telah disebutkan, memperoleh keturunan identik melalui reproduksi aseksual disebut kloning. Pada awal tahun enam puluhan, metode dikembangkan yang memungkinkan keberhasilan kloning beberapa tumbuhan dan hewan tingkat tinggi. Metode-metode ini muncul sebagai hasil dari upaya untuk membuktikan bahwa inti sel dewasa, setelah menyelesaikan perkembangannya, berisi semua informasi yang diperlukan untuk mengkodekan semua karakteristik suatu organisme, dan bahwa spesialisasi sel disebabkan oleh hidup dan matinya sel-sel tertentu. gen, dan bukan hilangnya sebagian dari gen tersebut. Keberhasilan pertama diraih oleh Prof. Steward dari Cornell University, yang menunjukkan bahwa dengan menumbuhkan sel-sel akar wortel (bagian yang dapat dimakan) dalam media yang mengandung nutrisi dan hormon yang tepat, proses pembelahan sel dapat dipicu, yang mengarah pada pembentukan tanaman wortel baru.

Segera setelah itu, Gurdon, yang bekerja di Universitas Oxford, mencapai kloning pertama hewan vertebrata. Vertebrata tidak membentuk klon dalam kondisi alami; namun, dengan mentransplantasikan nukleus yang diambil dari sel usus katak ke dalam telur yang nukleusnya sebelumnya telah dihancurkan oleh iradiasi ultraviolet, Gurdon berhasil menumbuhkan seekor kecebong, dan kemudian seekor katak, yang identik dengan individu yang nukleusnya diambil.

Eksperimen semacam ini tidak hanya membuktikan bahwa sel-sel yang berdiferensiasi (khusus) mengandung semua informasi yang diperlukan untuk perkembangan seluruh organisme, tetapi juga memungkinkan kita untuk berharap bahwa metode serupa dapat digunakan untuk mengkloning vertebrata pada tahap perkembangan yang lebih tinggi, termasuk manusia. Mengkloning hewan yang diinginkan, seperti beternak sapi jantan, kuda pacuan, dll., mungkin sama menguntungkannya dengan mengkloning tanaman, yang seperti disebutkan, sudah dilakukan. Namun penerapan metode kloning pada manusia dikaitkan dengan masalah moral yang serius. Secara teoritis, adalah mungkin untuk membuat sejumlah salinan genetik yang identik dari seorang pria atau wanita. Pada pandangan pertama, tampaknya ilmuwan atau seniman berbakat bisa direproduksi dengan cara ini. Namun, kita harus ingat bahwa tingkat pengaruh lingkungan terhadap perkembangan belum sepenuhnya jelas, namun setiap sel yang dikloning harus melalui semua tahap perkembangan lagi, yaitu dalam kasus manusia, tahapan embrio, janin, bayi, dll.

Reproduksi seksual.

Dalam reproduksi seksual, keturunan dihasilkan melalui peleburan materi genetik dari inti haploid. Biasanya inti ini terkandung dalam sel germinal khusus - gamet; Selama pembuahan, gamet menyatu membentuk zigot diploid, yang selama perkembangannya menghasilkan organisme dewasa. Gamet bersifat haploid - mengandung satu set kromosom yang dihasilkan dari meiosis; mereka berfungsi sebagai penghubung antara generasi ini dan generasi berikutnya (selama reproduksi seksual tumbuhan berbunga, bukan sel, tetapi inti yang bergabung, tetapi biasanya inti ini juga disebut gamet.)

Meiosis adalah tahap penting dalam siklus hidup yang melibatkan reproduksi seksual, karena hal ini menyebabkan pengurangan jumlah materi genetik hingga setengahnya. Berkat ini, dalam serangkaian generasi yang bereproduksi secara seksual, jumlah ini tetap konstan, meskipun selama pembuahan jumlahnya meningkat dua kali lipat. Selama meiosis, sebagai akibat dari divergensi acak kromosom (distribusi independen) dan pertukaran materi genetik antara kromosom homolog (crossing over), kombinasi gen baru muncul dalam satu gamet, dan pengocokan tersebut meningkatkan keragaman genetik. Peleburan inti haploid yang terkandung dalam gamet disebut pembuahan atau syngamy; itu mengarah pada pembentukan zigot diploid, yaitu sel yang mengandung satu set kromosom dari setiap orang tua. Kombinasi dua set kromosom dalam zigot (rekombinasi genetik) mewakili dasar genetik variasi intraspesifik. Zigot tumbuh dan berkembang menjadi organisme dewasa generasi berikutnya. Jadi, selama reproduksi seksual dalam siklus hidup, terjadi pergantian fase diploid dan haploid, dan pada organisme yang berbeda fase-fase ini mengambil bentuk yang berbeda.

Gamet biasanya terdiri dari dua jenis, jantan dan betina, tetapi beberapa organisme primitif hanya menghasilkan satu jenis gamet. Pada organisme yang menghasilkan dua jenis gamet, masing-masing dapat diproduksi oleh induk jantan dan betina, atau dapat juga individu yang sama mempunyai organ reproduksi jantan dan betina. Spesies yang memiliki individu jantan dan betina terpisah disebut dioecious; seperti kebanyakan hewan dan manusia. Di antara tumbuhan berbunga ada juga spesies dioecious; Jika pada spesies berumah satu, bunga jantan dan betina terbentuk pada tumbuhan yang sama, seperti misalnya pada ketimun dan hazel, maka pada spesies dioecious beberapa tumbuhan hanya menghasilkan bunga jantan, dan pada spesies lain hanya bunga betina, seperti pada holly atau yew.

Hermafroditisme

Partenogenesis

Partenogenesis merupakan salah satu modifikasi reproduksi seksual dimana gamet betina berkembang menjadi individu baru tanpa pembuahan oleh gamet jantan. Reproduksi partenogenetik terjadi pada dunia hewan dan tumbuhan dan memiliki keuntungan dalam meningkatkan laju reproduksi dalam beberapa kasus.

Ada dua jenis partenogenesis - haploid dan diploid, bergantung pada jumlah kromosom pada gamet betina. Pada banyak serangga, termasuk semut, lebah, dan tawon, berbagai kasta organisme muncul dalam komunitas tertentu sebagai akibat dari partenogenesis haploid. Pada spesies ini, meiosis terjadi dan gamet haploid terbentuk. Beberapa telur dibuahi dan berkembang menjadi betina diploid, sedangkan telur yang tidak dibuahi berkembang menjadi jantan haploid yang subur. Misalnya pada lebah madu, ratunya bertelur (2n = 32) yang telah dibuahi, yang berkembang menjadi betina (ratu atau pekerja), dan telur yang tidak dibuahi (n = 16), yang menghasilkan pejantan (drone) yang menghasilkan sperma melalui mitosis. dan bukan meiosis. Perkembangan individu ketiga jenis lebah madu ini secara skematis disajikan pada Gambar. 4. Mekanisme reproduksi pada serangga sosial ini memiliki makna adaptif, karena memungkinkan pengaturan jumlah keturunan setiap spesies.

Pada kutu daun, partenogenesis diploid terjadi, di mana oosit betina menjalani bentuk meiosis khusus tanpa pemisahan kromosom - semua kromosom masuk ke dalam sel telur, dan badan kutub tidak menerima satu kromosom pun. Telur berkembang di dalam tubuh induknya, sehingga betina muda dilahirkan dalam bentuk sempurna, bukan menetas dari telur. Proses ini disebut viviparitas. Hal ini dapat berlanjut selama beberapa generasi, terutama di musim panas, hingga terjadi nondisjungsi yang hampir sempurna pada salah satu sel, menghasilkan sel yang mengandung semua pasangan autosom dan satu kromosom X. Dari sel ini jantan berkembang secara partenogenetik. Jantan musim gugur dan betina partenogenetik ini menghasilkan gamet haploid melalui meiosis yang berpartisipasi dalam reproduksi seksual. Betina yang dibuahi bertelur diploid, yang melewati musim dingin, dan di musim semi mereka menetas menjadi betina yang bereproduksi secara partenogenetik dan melahirkan keturunan yang hidup. Beberapa generasi partenogenetik diikuti oleh generasi yang dihasilkan dari reproduksi seksual normal, yang memasukkan keragaman genetik ke dalam populasi melalui rekombinasi. Keuntungan utama yang diberikan partenogenesis pada kutu daun adalah pertumbuhan populasi yang cepat, karena semua anggota dewasanya mampu bertelur. Hal ini sangat penting terutama pada periode ketika kondisi lingkungan mendukung keberadaan populasi besar, yaitu selama bulan-bulan musim panas.

Partenogenesis tersebar luas pada tumbuhan, dalam berbagai bentuk. Salah satunya, apomixis, adalah partenogenesis, yang mensimulasikan reproduksi seksual. Apomixis diamati pada beberapa tanaman berbunga, di mana sel bakal biji diploid, baik sel nuselus atau megaspora, berkembang menjadi embrio fungsional tanpa partisipasi gamet jantan. Ovula yang tersisa membentuk benih, dan ovarium berkembang menjadi buah. Dalam kasus lain, diperlukan adanya butiran serbuk sari, yang merangsang partenogenesis, meskipun tidak berkecambah; butiran serbuk sari menginduksi perubahan hormonal yang diperlukan untuk perkembangan embrio, dan dalam praktiknya kasus seperti ini sulit dibedakan dari reproduksi seksual yang sebenarnya.

Pemupukan terjadi dengan cara yang unik pada tanaman berbunga. Setelah pembuahan, bakal biji menghasilkan benih yang berisi embrio dan persediaan nutrisi. Bagaimana persediaan unsur hara yang terbentuk di dalam benih?

Pada tumbuhan berbunga terjadi pembuahan ganda. Selama penyerbukan, butiran serbuk sari mendarat di kepala putik dan berkecambah ( beras. 57), membentuk tabung serbuk sari. Terbentuk dari sel vegetatif dan tumbuh dengan cepat hingga mencapai ovarium. Di ujung tabung serbuk sari terdapat dua sel sperma.

* Berbeda dengan sperma motil tumbuhan tingkat rendah, sperma tumbuhan berbunga tidak bergerak dan hanya dapat menembus sel telur melalui tabung serbuk sari.

Tabung serbuk sari tumbuh menjadi bakal biji, ujungnya pecah, dan sperma memasuki kantung embrio. Salah satunya menyatu dengan telur. Sel diploid terbentuk - zigot. Sperma kedua menyatu dengan inti sekunder diploid kantung embrio. Akibatnya, sebuah sel terbentuk dengan tiga set kromosom, dari mana endosperma terbentuk melalui mitosis berulang - jaringan yang mengandung pasokan nutrisi.

Pemupukan ganda pada tanaman berbunga

Rahasia gender [Pria dan wanita dalam cermin evolusi] Butovskaya Marina Lvovna

Mekanisme reproduksi seksual

Pada hewan yang bereproduksi secara seksual, hanya dua jenis gamet yang diproduksi di alat kelamin - jantan (kecil dan bergerak) dan betina (besar dan tidak bergerak). Dalam situasi apa pun sel germinal tidak bertipe perantara, menggabungkan sifat-sifat gamet jantan dan betina.

Mengapa proses evolusi menciptakan dua jenis kelamin – laki-laki dan perempuan? Mengapa tidak tiga, empat atau lebih? Dan mengapa sebenarnya sel germinal tidak bisa berukuran sedang? L. Miele, R. Trivers dan lain-lain memberikan penjelasan sebagai berikut. Faktanya adalah bahwa reproduksi seksual terbentuk di bawah pengaruh bentuk khusus seleksi alam (seleksi seksual), di mana individu-individu yang menghasilkan sel-sel kelamin berukuran sedang secara berturut-turut dihilangkan dari populasi aslinya (Gbr. 1.2). Hal ini terjadi karena individu yang menghasilkan gamet kecil dipilih hanya dengan syarat melakukan hubungan seksual dengan individu yang menghasilkan gamet besar dan sebaliknya. Seleksi ukuran gamet terjadi bersamaan dengan seleksi selektivitas pasangan seksual.

Beras. 1.2. Evolusi anisogami melalui seleksi yang mengganggu ukuran gamet. Sumbu absis menunjukkan ukuran gamet, dan sumbu ordinat menunjukkan frekuensi kemunculan gamet jenis induk. (Diberikan dari Mealey. 2000).

Misalkan ada suatu spesies hewan yang bereproduksi secara seksual, di mana beberapa individu menghasilkan gamet yang besar dan kaya nutrisi, yang lain menghasilkan gamet yang kecil dan bergerak, dan yang lain lagi menghasilkan gamet tipe perantara. Individu yang menghasilkan gamet kecil dapat menghasilkan lebih banyak gamet dibandingkan individu yang menghasilkan gamet berukuran besar atau sedang. Mereka mampu bereproduksi lebih sering dibandingkan produsen gamet berukuran besar dan sedang. Oleh karena itu, secara bertahap dalam populasi spesies ini harus ada peningkatan proporsi individu yang menghasilkan sel germinal kecil dan miskin nutrisi.

Namun, gamet kecil memiliki satu kelemahan signifikan: penggabungan dengan sel germinal dengan ukuran yang sama membuat zigot hampir tidak memiliki peluang untuk bertahan hidup. Sekalipun “proto-jantan” tersebut lebih sering kawin dibandingkan “proto-betina” yang menghasilkan gamet besar, keberhasilan mereka dalam menghasilkan keturunan masih rendah. Dalam populasi yang melimpah dengan proto-jantan, proto-betina mana pun akan mendapatkan keuntungan yang signifikan: bagaimanapun juga, mereka memiliki banyak “tuan-tuan”, dan peluang bertahan hidup dari sel telur mereka yang telah dibuahi dan berukuran besar adalah yang terbesar. Akibatnya, vektor seleksi dalam populasi bergeser ke arah yang berbeda - individu yang menghasilkan gamet besar mulai diseleksi. Dengan latar belakang ini, gamet berukuran sedang tidak mendapatkan keuntungan apa pun dan secara bertahap tersapu dari populasi.

Dari buku Cynology Terapi. Pendekatan teoritis dan implementasi praktis (dengan ilustrasi) penulis Subbotin A V

Prasyarat munculnya sinologi terapeutik. Analisis interdisipliner Metode terapi anjing terapeutik yang kami usulkan memiliki aspek interdisipliner. Itulah sebabnya kami ingin mendekati deskripsi masalah ini dari sudut yang berbeda, karena tampaknya tidak demikian

Dari buku Cynology Terapi. Pendekatan teoritis dan implementasi praktis penulis Subbotin A V

Dari buku Pembibitan Anjing pengarang Sotskaya Maria Nikolaevna

BAB 1 PERAN REPRODUKSI SEKSUAL DALAM EVOLUSI Metode reproduksi Reproduksi adalah proses biologis terpenting yang menjamin terpeliharanya dan peningkatan jumlah suatu spesies, kemungkinan penyebarannya dan, pada akhirnya, keberhasilan perjuangan untuk eksistensi. Di dunia binatang

Dari buku Biologi [Buku Referensi Lengkap Persiapan Ujian Negara Bersatu] pengarang Lerner Georgy Isaakovich

Metode reproduksi Reproduksi adalah proses biologis terpenting yang menjamin terpeliharanya dan peningkatan jumlah suatu spesies, kemungkinan pemukiman kembali dan, pada akhirnya, keberhasilan perjuangan untuk eksistensi. Dalam dunia hewan terdapat beberapa cara reproduksi,

Dari buku Asal Usul Otak pengarang Savelyev Sergey Vyacheslavovich

Penyebab kelainan perkembangan janin Seluruh perkembangan intrauterin anak anjing dari satu sel - zigot - hingga lahir terjadi dalam waktu yang sangat singkat, dua bulan, hampir 1/4 di antaranya terjadi selama periode diapause , dalam perkembangan janin

Dari buku Gen dan Perkembangan Tubuh pengarang Neyfakh Alexander Alexandrovich

Dari buku The Birth of Complexity [Biologi Evolusi Saat Ini: Penemuan Tak Terduga dan Pertanyaan Baru] pengarang Markov Alexander Vladimirovich

§ 38. Kondisi munculnya otak reptil Pusat otak asosiatif tidak dapat muncul secara kebetulan. Biaya energi untuk mempertahankan pusat asosiasi di otak dan biaya untuk mengubah strategi perilaku selalu sangat tinggi (lihat Bab I). Pasti ada alasan untuk hal seperti ini

Dari buku Di Dunia Yang Tak Terlihat pengarang Blinkin Semyon Alexandrovich

§ 44. Kondisi munculnya otak burung Jika kita melihat morfologi burung, maka kondisi spesialisasinya akan menjadi cukup jelas. Organ sensorik utama burung purba adalah penglihatan. Indra peraba ethmoid, yang berkembang dengan baik pada reptil, sudah muncul pada burung modern

Dari buku Biologi. Biologi umum. Kelas 11. Tingkat dasar pengarang Sivoglazov Vladislav Ivanovich

4. Mekanisme Perbedaan Lainnya Banyak kasus di mana kita hampir tidak tahu apa-apa tentang mekanisme diferensiasi termasuk dalam kategori ini. Mungkin yang paling banyak dipelajari saat ini adalah diferensiasi utama embrio mamalia menjadi embrio itu sendiri dan

Dari buku Keadaan Biosfer dan Kebijakan Lingkungan Saat Ini penulis Kolesnik Yu.

Petualangan Protozoon (model munculnya organisme kompleks dari organisme sederhana) Mari kita coba memahami bagaimana, dalam perjalanan evolusi, organisme kompleks dapat lahir dari organisme sederhana. Untuk melakukan ini, saya ingin menawarkan kepada pembaca model mental yang lucu. Pahlawan cerita kita nantinya

Dari buku Antropologi dan Konsep Biologi pengarang

Misteri Terjadinya Tumor Ganas Tumor ganas merupakan penyakit yang sangat kuno. Hal ini dibuktikan dengan temuan para ahli paleontologi (jejak berbagai tumor ditemukan pada hewan yang hidup ribuan dan jutaan tahun yang lalu). Dalam papirus Ebers dan dalam

Dari buku Perilaku: Pendekatan Evolusioner pengarang Kurchanov Nikolay Anatolievich

3. Prasyarat Munculnya Ajaran Charles Darwin Ingat! Siapa penulis teori evolusi pertama? Penemuan biologis apa yang dilakukan pada pertengahan abad ke-19 Prasyarat ilmiah alam. Pada pertengahan abad ke-19. Banyak penemuan baru telah dibuat dalam ilmu pengetahuan alam.

Dari buku Seks dan Evolusi Sifat Manusia oleh Ridley Matt

2.2. Hipotesis tentang asal usul kehidupan di Bumi Banyak pemikir yang memikirkan pertanyaan-pertanyaan ini selama berabad-abad: tokoh agama, seniman, filsuf, dan ilmuwan. Karena kurangnya data ilmiah yang mendalam, mereka terpaksa membangun yang paling fantastis

Dari buku penulis

4.1. Jenis-Jenis Reproduksi Dalam proses evolusi makhluk hidup, terjadi pula evolusi cara-cara reproduksi, yang keanekaragamannya diamati pada spesies hidup. Semua pilihan reproduksi dapat dibagi menjadi dua jenis yang berbeda secara mendasar - aseksual dan

Dari buku penulis

8.7. Regulasi proses reproduksi dan perilaku seksual Regulasi neurohumoral dari proses reproduksi dan perilaku seksual sangat kompleks. Peran sistem hipotalamus-hipofisis dalam peraturan ini sangat jelas. Hipotalamus, melalui sekresi

Dari buku penulis

Apa persamaan reproduksi seksual dengan vaksinasi? Sekarang orang-orang yang selalu gelisah dan sok tahu akan mulai gelisah karena tidak sabar, karena saya belum mengatakan sepatah kata pun tentang kekebalan. Mereka akan mengatakan bahwa cara normal untuk melawan penyakit bukanlah seks, tapi antibodi, vaksinasi atau semacamnya.

Laporan biologi. Reproduksi seksual. Oogami

Reproduksi aseksual dan seksual

Reproduksi seksual

Jenis proses seksual

Ada beberapa jenis proses seksual: isogami, anisogami, oogami.

Dalam isogami, penggabungan (kopulasi) gamet tidak berbeda secara morfologis. Proses ini tersebar luas pada alga, juga pada jamur tingkat rendah dan banyak protozoa (rhizopoda, radiolaria, gregarin tingkat rendah), tetapi tidak ada pada hewan multiseluler. Dalam isogami, gamet yang berbeda dalam sifat biokimia dan fisiologis bersanggama.

Anisogami adalah jenis proses seksual di mana terjadi peleburan gamet yang berbeda dalam ukuran, bentuk atau perilaku. Proses ini merupakan ciri, misalnya, gamet pada alga Eudarina.

Anisogami mencapai tingkat tertinggi pada tumbuhan dan hewan multiseluler: pembuahan sel telur yang tidak bergerak dengan sperma yang bergerak. Proses ini sudah disebut oogami, ketika selama pembuahan, gamet bergabung membentuk zigot, yang sangat berbeda dalam ukuran, bentuk, dan perilaku. Oogami adalah karakteristik semua hewan multiseluler, banyak tumbuhan tingkat rendah dan semua tumbuhan tingkat tinggi.

Dalam oogami, sebagai suatu peraturan, dua individu induk ambil bagian, yang masing-masing berpartisipasi dalam pembentukan organisme baru, memperkenalkan hanya satu sel reproduksi - gamet (telur atau sperma), yang memiliki jumlah kromosom setengah dari non-seksual. yang, yaitu somatik, sel induk. Sebagai hasil dari peleburan gamet, sel telur yang telah dibuahi terbentuk - zigot, yang membawa kecenderungan turun-temurun dari kedua orang tua, yang menyebabkan keturunannya mengembangkan kombinasi gen baru yang bukan merupakan karakteristik individu induk.

Reproduksi seksual adalah penemuan protozoa lain yang mempunyai dampak besar pada organisme yang lebih kompleks. Perlu dicatat bahwa proses seksual dan reproduksi adalah dua fenomena berbeda yang dapat terjadi secara terpisah satu sama lain. Reproduksi adalah munculnya individu baru, proses seksual adalah terciptanya kombinasi gen baru yang berasal dari dua individu berbeda. Reproduksi tanpa adanya proses seksual adalah karakteristik organisme yang berkembang biak dengan pembelahan sederhana: ketika amuba membelah atau individu hydra baru bertunas, tidak ada redistribusi gen yang diamati. Pada organisme uniseluler hal ini sering terjadi

PENGANTAR KAJIAN PERKEMBANGAN HEWAN___________________________________________ 21

Ada juga proses seksual tanpa reproduksi. Bakteri dapat mentransfer gen dari satu individu ke individu lain menggunakan vili seksual khusus yang disebut gergaji seks atau fimbriae(Gbr. 1.12). Penularan ini terjadi secara independen dari reproduksi. Protozoa juga mampu mendistribusikan ulang gen secara independen dari reproduksi. Jadi, misalnya pada paramecia, reproduksi terjadi dengan pembelahan sederhana menjadi dua, dan proses seksual dengan konjugasi(Gambar 1.13). Dua paramecia dihubungkan melalui bagian mulutnya, dan jembatan sitoplasma muncul di antara keduanya. Pada kedua paramecia, makronukleus (yang mengatur proses metabolisme) dihancurkan, sedangkan mikronukleus mengalami meiosis, diikuti oleh mitosis; Delapan mikronuklei haploid muncul, semuanya, kecuali satu, hancur. Mikronukleus yang tersisa membelah lagi dan membentuk dua mikronuklei, diam dan bermigrasi. Setiap mikronukleus yang bermigrasi bergerak di sepanjang jembatan sitoplasma ke konjugat tetangganya dan bergabung dengan mikronukleus stasionernya (“memupuknya”), yang menyebabkan inti diploid baru muncul di kedua sel. Ketika pasangan konjugasi terpisah, inti diploid ini membelah, sehingga menimbulkan mikronukleus baru dan makronukleus baru. Dalam hal ini paramecia tidak bereproduksi, hanya terjadi proses seksual.

Pada eukariota uniseluler, kombinasi dari dua fenomena independen ini, proses seksual dan reproduksi, juga diamati; dalam hal ini kita berbicara tentang reproduksi seksual. Pada Gambar. 1.14 menunjukkan siklus hidup Chlamydomonas ( Chlamydomonas). Organisme ini biasanya ada dalam bentuk haploid seperti gamet mamalia, yaitu. Setiap kromosom pada Chlamydomonas berbentuk tunggal. Namun, individu dari setiap spesies dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan perilaku kawin - plus Dan dikurangi. Ketika individu-individu dari kelompok yang berbeda bertemu, sitoplasma mereka bersatu dan intinya menyatu membentuk zigot diploid. Zigot ini adalah satu-satunya sel diploid dalam siklus hidup Chlamydomonas: pada akhirnya melakukan meiosis, ia membentuk empat sel baru. Di sini kita berurusan dengan reproduksi seksual, karena selama proses meiosis, kromosom didistribusikan kembali, dan pada saat yang sama muncul lebih banyak individu. Harap dicatat bahwa dengan jenis reproduksi seksual protozoa ini, gametnya identik secara morfologis - perbedaan antara sperma dan sel telur belum muncul.

Dengan munculnya reproduksi seksual dalam evolusi, kemajuan dicapai dalam dua hal. Pertama, mekanisme meiosis muncul (Gbr. 1.15). dimana set kromosom diploid direduksi menjadi keadaan haploid (proses ini akan dibahas secara rinci di Bab 22). Kedua, suatu mekanisme telah muncul di mana individu-individu dari dua tipe, berbeda jenis kelamin, saling mengenali. Pengenalan awalnya terjadi pada tingkat membran flagela (Gbr. 1.16; Goodenough. Weiss. 1975; Bergman et al.. 1975). Aglutinasi flagela memungkinkan terjadinya kontak antara area khusus pada membran sel. Area khusus ini mengandung komponen khusus untuk individu dari tipe berbeda, yang menyebabkan sitoplasma individu ini menyatu. Setelah aglutinasi flagela plus- individu memulai fusi, membentuk “tabung pembuahan” serupa dengan yang kita temukan pada sperma. Tabung ini bersentuhan dan menyatu dengan area khusus di permukaan dikurangi-individu Menariknya, mekanisme yang sama juga digunakan untuk memanjangkan tabung ini

Gilbert S. Biologi Perkembangan: Dalam 3 jilid T. I: Terjemahan. dari bahasa Inggris - M.: Mir, 1993. - 228 hal.

22________________ BAB 1_______________________________________________________________________________

polimerisasi protein aktin - juga berperan dalam pembentukan pertumbuhan sperma dan telur bulu babi. Pada bab berikutnya kita akan melihat bahwa pengenalan dan peleburan sperma dan sel telur sangat mirip dengan proses yang dijelaskan dalam Chlamydomonas.

Eukariota uniseluler tampaknya dicirikan oleh elemen dasar proses perkembangan yang merupakan karakteristik organisme yang lebih kompleks milik jenis hewan lain: 1) proses sintesis dalam sel dikendalikan pada tingkat transkripsi, translasi, dan pasca translasi; 2) ada mekanisme yang menjamin pelepasan RNA melalui selubung inti; 3) struktur gen dan kromosom individu yang melekat pada eukariota uniseluler dipertahankan sepanjang evolusi eukariota; 4) mitosis dan meiosis menjadi lebih maju dalam proses evolusi: 5) reproduksi seksual mencakup kerja sama antar sel individu, yang menjadi lebih penting dalam organisme multiseluler.