Seksuelle reproduktionsegenskaber, typer, i planter, hos dyr



den seksuel reproduktion er multiplikationen af ​​personer fra to forældre af forskellige køn: mand og kvinde - undtagen når vi henviser til seksuel reproduktion i bakterier eller protozoer, hvor der ikke skelnes mellem kønnene. Det er en udbredt proces i eukaryotiske organismer.

Hver enkelt person, der deltager i seksuel reproduktion, producerer en type specialiserede celler af kimlinier: sæd og æg. Disse er stammer fra en type specialiseret celledeling, kaldet meiosis. Denne begivenhed er den afgørende forskel mellem aseksuel og seksuel reproduktion.

Processen begynder med foreningen af ​​to gameter der giver anledning til en zygote. Derefter giver zygoten anledning til et nyt individ med karakteristika for begge deres forældre og med visse unikke karakterer.

På grund af ubiquity af processen, konkluderer vi, at seksuel reproduktion forudsætter en række fordele med hensyn til aseksuelle. Imidlertid er de mulige ulemper ved seksuel reproduktion mere oplagt: tid og energi investeret i søgning efter partnere, konkurrence for kvinder, produktionsomkostningerne af ikke-befrugtede gameter..

Omkostningerne synes at være meget høje, så de skal have betydelige fordele, der hjælper med at kompensere. Fordelene ved seksuel reproduktion har været genstand for kontrovers og debat blandt evolutionære biologer.

En hypotese tyder på, at seksuel reproduktion er gavnlig, da den producerer sorter, der i tidens miljømæssige forandringer kunne være rentable for arten. Faktisk er produktionen af ​​genetisk variabilitet en af ​​fordelene ved køn.

På den anden side foreslår nogle forskere, at seksuel reproduktion, specifikt rekombination, er valgt som en mekanisme til DNA-reparation. Forekomsten af ​​køn trods omkostningerne er dog stadig ukendt..

indeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 gameter
  • 3 Seksuel reproduktion hos dyr
    • 3.1 Strukturer forbundet med reproduktion
    • 3.2 Porifera
    • 3.3 Cnidarians
    • 3.4 Acelomorphs og flatworms
    • 3,5 Mollusker og annelider
    • 3.6 leddyr
    • 3,7 svedepest
    • 3.8 Cordados
  • 4 Parthenogenese hos dyr
  • 5 Seksuel gengivelse i planter
    • 5.1 Blomsten
    • 5.2 Pollination
    • 5.3 Gødning, frø og frugt
  • 6 Seksuel reproduktion i bakterier
    • 6.1 Konjugering
    • 6.2 Transformation
    • 6.3 Transduktion
  • 7 Evolutionært perspektiv
    • 7.1 Sex omkostninger
    • 7.2 Fordele ved køn
    • 7.3 Seksuel udvælgelse
  • 8 referencer

Generelle egenskaber

Køn er et komplekst fænomen, der varierer meget mellem eukaryotiske taxa. Generelt kan vi forstå det som en proces, der involverer tre trin: fusion af to haploide kerner, fænomenet rekombination, der frembringer nye genotyper og opdeling af diploide celler til dannelse af haploide kerner.

Fra dette synspunkt afhænger sex i eukaryoter af en livscyklus, hvor diploide celler skal deles af meiosier. Denne proces af meotisk division har ansvaret for at distribuere det genetiske materiale i de fremtidige gameter.

Meioser sigter mod at adskille de homologe kromosomer på en sådan måde, at hver gamet besidder halvdelen af ​​de somatiske kromosomer. Udover at reducere den genetiske belastning forekommer der også i meios udveksling af materiale mellem ikke-søsterkromatider, der producerer helt nye kombinationer.

gamet

Gameter er kønscellerne af organismer, der genereres af meioser og indeholder halvdelen af ​​den genetiske belastning, dvs. de er haploide.

Gameter varierer i både planter og dyr og er klassificeret i tre grundkategorier afhængigt af deres størrelse og relativ mobilitet i: isogami, anisogami og øjamy.

Isogamy er en måde for seksuel reproduktion, hvor gameterne, der fusionerer for at give anledning til det nye individ, er ens i størrelse, mobilitet og struktur. Isogamy er hovedsageligt repræsenteret i planter.

I modsætning hertil består anisogami af foreningen af ​​to gameter, der afviger i størrelse og struktur. En bestemt type anisogami er øjamy, hvor hanlige gameter er relativt små i størrelse og rigeligt i antal. De feminine er meget mere iøjnefaldende og produceres i mindre antal.

Seksuel reproduktion hos dyr

I dyreriget er seksuel reproduktion et fænomen, der er bredt udbredt i gruppens medlemmer.

Næsten alle hvirvelløse dyr og hvirveldyr har køn i separate organismer - det vil sige, vi kan skelne mellem en mand og en kvindelig person i en art. Denne betingelse hedder dioica, et udtryk der stammer fra de græske rødder "to huse"

Derimod er der visse mindre talrige arter, hvis køn er til stede i samme person kaldet mono: "et hus". Disse dyr er også kendt som hermaphrodites.

Sondringen mellem kønnene er ikke givet af morfologiske karakteristika ved størrelse eller farve, men af ​​den type gameter, som hvert køn producerer.

Hunnerne producerer æggene, kendetegnet ved deres store størrelse og umulighed. Spermien derimod produceres af mændene i større mængde, er meget mindre og har specielle strukturer til at bevæge sig og være i stand til at befrugte ægget.

Dernæst vil vi beskrive dyrets typiske seksuelle organer, og så vil vi detaljere reproduktionsprocessen i hver dyregruppe.

Strukturer forbundet med reproduktion

Specialiserede celler til seksuel reproduktion - ovler og sæd - produceres i specifikke væv kaldet gonader.

Hos mænd er testiklerne ansvarlige for produktion af sæd, mens kvindelige gameter er dannet i æggestokkene.

Gonaderne betragtes som de primære kønsorganer. Tilbehøret seksuelle organer er til stede i en stor gruppe af metazoaner, der er ansvarlige for at modtage og overføre æggene og sædcellerne. Hos kvinder finder vi vagina, livmoderrørene eller æggelederne og livmoderen, mens der hos mænd er penis.

poriferans

Porifera er almindeligvis kendt som svampe og kan reproducere både seksuelt og aseksuelt. I de fleste arter forekommer produktion af mandlige og kvindelige gameter i et enkelt individ.

Choanocytterne er en bestemt type celler af denne slægt, som kan omdannes til sædceller. I andre grupper kan gameter stamme fra arkæitter.

Mange arter er viviparøse, hvilket indikerer, at forbi befrugtningsfænomenet, bliver zygotet tilbageholdt af moderorganismen, indtil frigivelsen af ​​en larve opstår. I disse arter frigives sæden i vandet og tages af en anden svamp.

cnidarianer

Cnidarians er marine organismer, der omfatter maneter og beslægtede. Disse dyr har to morfologier: den første er polypen og er præget af en sessil livsstil, mens den anden form er maneter, der er i stand til at bevæge sig og flyde.

Polyprover reagerer generelt aseksuelt ved hjælp af spirende eller fissionsprocesser. Vandmanden er dioica og reproducerer seksuelt. Livscyklussen i denne gruppe er meget variabel.

Acelomorphs og flatworms

Flatworms, såsom planarians, er primært kendt for deres evne til at regenerere og producere flere kloner fra et enkelt individ via aseksuelle.

Størstedelen af ​​disse dyreformede dyr er monoecious. Ikke desto mindre ser de efter en partner at udføre krydsbefrugtning.

Den mandlige reproduktive system omfatter flere testikler og en papillignende struktur svarende til penis af komplekse hvirveldyr.

Mollusks og annelids

Størstedelen af ​​bløddyr er dioic og deres reproduktion giver anledning til en larve, der er i stand til at svømme frit kaldet trocófera (meget ligner den larve, der er til stede i anneliderne) og varierer alt efter bløddyrsarten.

På samme måde har annelider separate køn og i nogle har gonader, der forekommer midlertidigt.

leddyr

Arthropoder er en ekstremt forskelligartet dyregruppe, der er kendetegnet ved et exoskelet sammensat af chitin og artikulerede appendager. Denne slægt omfatter miriápodos, quelicerados, krebsdyr og hexapoder.

Generelt er kønnene adskilt, organerne specialiseret i reproduktion vises i par. De fleste arter har intern befrugtning. De kan være oviparøse, ovoviviparøse eller viviparøse.

pighuder

Spidsk dæmninger omfatter søstjerner, havgurk, søpindsvin og allierede. Selv om der er nogle hermafroditiske arter, er de mest kendetegnet ved at have separate køn. Gonaderne er store strukturer, kanalerne er enkle og der er ingen udførlige copulatoriske organer.

Gødning sker eksternt, og der udvikles en bilateral larve, der kan bevæge sig frit i vandets krop. Nogle arter har direkte udvikling.

chordater

De fleste køn er adskilt. I denne gruppe finder vi mere komplekse organer til reproduktion. Hvert køn har gonader med kanaler, der leder produkterne af disse til kloak eller til en særlig åbning, der ligger nær anus. Afhængig af gruppen kan befrugtning være ekstern eller intern.

Parthenogenese hos dyr

Parthenogenese er et fænomen, der er bredt repræsenteret i dyreriget, hovedsageligt hos hvirvelløse dyr og hos nogle hvirveldyr, som tillader dannelsen af ​​et nyt individ med en enlig forælder. Selv om det er en form for aseksuel reproduktion, er visse typer parthenogenese betragtet som former for seksuel reproduktion.

Ved meiotisk parthenogenese dannes en ægløsning af majose og kan eller ikke må befrugtes af en sæd fra en mandlig.

I nogle tilfælde skal ovulerne aktiveres af den mandlige gamete. I dette tilfælde er der ingen fusion af begge kerner, da det genetiske materiale fra spermien kasseres.

I nogle arter kan ovule imidlertid udvikle sig spontant uden behov for aktiveringsprocessen.

Seksuel gengivelse i planter

Analogt med dyrenes tilfælde kan planter opleve seksuel reproduktion. Det består af sammenslutningen af ​​to haploide gameter, som vil give anledning til et nyt individ med unikke genetiske egenskaber.

Planten kan have mandlige og kvindelige organer i en enkelt individer, eller de kan adskilles. I agurk og mælkeagtigt køn de er adskilt, mens roser og petunia er køn er sammen.

Blomsten

Det organ, der er ansvarlig for seksuelle reproduktionsprocesser, er blomster. Disse specialiserede strukturer har regioner, der ikke direkte deltager i reproduktion: calyx og corolla og seksuelt aktive strukturer: androceo og gynoecium.

Androceo er den mandlige reproduktive organ omfatter et garn, som igen er opdelt i en glødetråd og en støvknap. Denne sidste region er ansvarlig for produktionen af ​​pollenkorn.

Gynoecium er det kvindelige blomsterorgan og består af enheder kaldet carpels. Strukturen ligner en langstrakt "drop" og er opdelt i stigma, stil og endelig æggestok.

bestøvning

Processen med seksuel reproduktion i planter sker hovedsagelig gennem bestøvning, hvilket indebærer transport af pollenkorn fra anther til stigma..

Pollination kan forekomme i samme blomst (pollenkorn går til kvindens orgel af samme plante) eller kan krydses, hvor pollenkorn befrugter en anden individ.

I de fleste planter er det nødvendigt, at et dyr indgår i at udføre pollinering. Disse kan være hvirvelløse dyr, såsom bier eller andre insekter eller hvirveldyr såsom fugle og flagermus. Anlægget tilbyder som belønning til pollinatoren nektar, og disse er ansvarlige for spredning af pollen.

De blomsterstrukturer, der ikke direkte deltager i reproduktion, er corolla og kalyxen. Disse er modificerede blade, ofte slående, levende farver, som er ansvarlige for visuel eller kemisk tiltrække potentielle bestøver.

På samme måde kræver nogle planter ikke dyrebestøvere og bruger vind eller vand til pollenspredning.

Gødning, frø og frugt

Processen begynder med ankomsten af ​​pollenkorn til stigmatisering af blomsten. Disse rejser sådan, indtil de finder æggestokken.

Dobbelt befrugtning er typisk for blomstrende planter og unik blandt alle organismer. Fænomenet forekommer som følger: En kernen af ​​en sæd er fastgjort til et æg, og en anden spermekern er fusioneret til et diploidfoster af sporofyten.

Resultatet af denne usædvanlige fecundationsbegivenhed er en trioploid endosperm, der vil fungere som et næringsstof til udviklingen af ​​organismen. Når den succesfulde modning af ovulerne opstår, omdannes de til frø. Frugten er derimod dannet af de modne æggestokke.

Frugten kan klassificeres som enkel, hvis den kommer fra en moden æggestok og tilføjes, hvis den udvikler sig fra flere æggestokke, såsom jordbær, for eksempel.

Seksuel reproduktion i bakterier

Bakterier er primært kendt for deres evne til at reproducere aseksuelt.

I denne prokaryotiske linie er et individ i stand til at opdele i to ved en proces kaldet binær fission. Der er dog en række mekanismer i bakterier, der minder om seksuel reproduktion, da der er udveksling af genetisk materiale.

Indtil midten af ​​1940'erne blev det antaget, at bakterier reagerede udelukkende af aseksuelle ruter. Forskere Joshua Lederberg og Edward Tatum nægtede dog denne tro gennem et genialt forsøg med at bruge bakterien som model E. coli med forskellige fødevarekrav.

Forsøget bestod af en stamme A voksende i et minimalt medium med methionin og biotin, og en B-stamme, der kun voksede i omgivelser med threonin, leucin og thiamin. Med andre ord havde hver stamme en mutation, som forhindrede det i at syntetisere disse forbindelser, hvorfor de skulle syntetiseres i dyrkningsmediet..

Da kolonierne var i kontakt i et par timer, individer erhvervet evnen til at syntetisere næringsstoffer, der tidligere ikke kunne. Således Lederberg og Tatum viste, at der var en udveksling proces svarende til seksuel reproduktion DNA og kaldes konjugation.

konjugation

Konjugationsprocessen sker via en struktur, der ligner en bro, kaldet seksuel pili, som fysisk forbinder to bakterier og giver dig mulighed for at udveksle DNA.

Da bakterier ikke har seksuel dimorfi, kan vi ikke tale om mænd og kvinder. Imidlertid kan kun én type producere pili, og har særlige DNA-fragmenter kaldet faktor F for "frugtbarhed". Faktor F har generne til produktion af pili.

Det DNA, der deltager i udvekslingen, er ikke en del af det enkelte bakterielle kromosom. I stedet er det en isoleret cirkulær del kaldet et plasmid, som har sit eget replikationssystem.

transformation

Udover konjugering er der andre processer, hvor bakterier kan opnå ekstra DNA og er karakteriseret ved at være enklere end konjugation. En af dem er transformationen, som består i at tage nøgen DNA fra det ydre miljø. Dette eksogene DNA-fragment kan integreres i det bakterielle kromosom.

Transformationsmekanismen går ind i begrebet seksuel reproduktion. Selvom bakterierne tage fri DNA, det genetiske materiale måtte komme fra en anden organisme - såsom en bakterie, der døde, og frigive deres DNA i miljøet.

transduktion

Den tredje og sidste mekanisme kendt i bakterier for at opnå eksternt DNA er transduktion. Dette indebærer deltagelse af en virus, der inficerer bakterier: bakteriofager.

Ved transduktionen tager en virus en del af bakterielt DNA, og når det sker for at inficere en forskel bakterie, kan det passere dette fragment til ham. Nogle forfattere bruger udtrykket "seksuelle begivenheder" for at henvise til disse tre mekanismer.

Evolutionært perspektiv

Ubiquity af seksuel reproduktion i organismer er en fremtrædende kendsgerning. Derfor er et af de største spørgsmål i evolutionær biologi hvorfor sex er spredt i så mange linjer, hvis det er en energibesparende aktivitet - og i nogle tilfælde endda farlige.

Det er mistanke om, at de selektive kræfter, der stammer fra den seksuelle reproduktion i eukaryoter, er de samme, der opretholder de paraseksuelle processer, der er beskrevet for bakterierne.

Sex omkostninger

I lyset af evolutionen refererer begrebet "succes" til individets evne til at videregive deres gener til den næste generation. Paradoksalt set er sex en proces, der ikke fuldt ud opfylder denne definition, da en række omkostninger forbundet med reproduktion.

Seksuel gengivelse indebærer at finde en partner og i de fleste tilfælde er denne opgave ikke triviel. Du skal investere en stor mængde tid og energi i dette arbejde, der vil bestemme afkomens succes - med hensyn til at finde "den ideelle partner".

Dyrene viser en række ritualer for at vække deres potentielle partnere, og i nogle tilfælde må de kæmpe for at udsætte deres eget liv for at kunne kopiere.

Selv på cellulært niveau er sex dyrt, da division af meioser tager meget længere tid end mitose. Så, hvorfor reproducerer de fleste eukaryoter seksuelt?

Der er to grundlæggende teorier. Den ene er relateret til cellefusion som en mekanisme til vandret transmission af et "egoistisk" genetisk element, mens den anden teori foreslår rekombination som en mekanisme for DNA-reparation. Næste vil vi beskrive fordele og ulemper ved hver teori:

Fordele ved sex

For at besvare dette spørgsmål skal vi fokusere på de mulige fordele ved seksuel reproduktion i de første eukaryoter.

Fusionen af ​​gameterne til dannelse af en zygot fører til en kombination af to forskellige genomer, der er i stand til at kompensere for de mulige defekte gener af et genom med en normal kopi af den anden.

For mennesker arver vi f.eks. En kopi af hver forælder. Hvis vi arver et defekt gen fra vores mor, kan vores faders normale gen kompensere (i en sådan sag, at patologien eller sygdommen kun fremstår som homozygot recessiv).

En anden teori - ikke så intuitiv som den første - foreslår at meioser virker som en reparationsmekanisme i DNA. Skader på genetisk materiale er et problem, som alle organismer skal stå over for. Imidlertid er der organismer, der kun reproducerer aseksuelt, og deres DNA ikke er særligt beskadiget.

En anden hypotese hedder, at sex kunne have udviklet sig som en parasitisk tilpasning blandt de egoistiske genetiske elementer for at blive distribueret til andre genetiske linjer. En lignende mekanisme er blevet påvist i E. coli.

Selv om der er mulige forklaringer, er udviklingen af ​​køn et emne for en hård debat blandt evolutionære biologer.

Det seksuelle valg

Seksuel udvælgelse er et koncept introduceret af Charles Darwin, der kun gælder for befolkninger med seksuel reproduktion. Det er vant til at forklare tilstedeværelsen af ​​adfærd, strukturer og andre egenskaber, hvis eksistens ikke kan opfattes ved naturlig udvælgelse.

F.eks. Er fjerkræets så farverige og i en vis udstrækning "overdrevet" påfugl ikke nogen direkte fordel for den enkelte, da den gør den mere synlig for mulige rovdyr. Derudover er den kun til stede hos mænd.

referencer

  1. Colegrave, N. (2012). Den evolutionære succes med sex: Science & Society Series på Sex og Science. EMBO rapporter, 13(9), 774-778.
  2. Crow, J. F. (1994). Fordele ved seksuel reproduktion. Udviklingsgenetik, 15(3), 205-213.
  3. Freeman, S., & Herron, J.C. (2002). Evolutionær analyse. Prentice Hall.
  4. Goodenough, U. & Heitman, J. (2014). Oprindelse af eukaryotisk seksuel reproduktion. Cold Spring Harbor Perspektiver i Biologi, 6(3), a016154.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrerede principper for zoologi. New York: McGraw-Hill.
  6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Udviklingen af ​​primære seksuelle tegn i dyr. Oxford University Press.
  7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Seksuel gengivelse hos dyr og planter. Springer-Verlag GmbH.