Характеристики полового размножения, виды, у растений, у животных



половое размножение Это умножение особей от двух родителей разного пола: мужского и женского пола - за исключением случаев, когда мы говорим о половом размножении у бактерий или простейших, где нет различия по признаку пола. Это широко распространенный процесс у эукариотических организмов.

Каждый человек, который участвует в половом размножении, производит тип специализированных клеток зародышевых линий: сперматозоиды и яйцеклетки. Они происходят от типа специализированного клеточного деления, называемого мейозом. Это событие является решающим различием между бесполым и половым размножением.

Процесс начинается с объединения двух гамет, которые дают зиготу. Впоследствии, зигота рождает нового человека с характеристиками обоих родителей и с определенными уникальными персонажами.

Из-за повсеместности процесса мы делаем вывод, что половое размножение предполагает ряд преимуществ по сравнению с бесполым. Однако возможные недостатки полового размножения более очевидны: время и энергия, вложенные в поиск партнеров, конкуренция за женщин, стоимость производства гамет, которые не оплодотворяются, среди прочих..

Затраты кажутся очень высокими, поэтому они должны иметь существенные преимущества, которые помогают компенсировать. Преимущества полового размножения были предметом споров и дискуссий среди эволюционных биологов..

Одна гипотеза предполагает, что половое размножение выгодно, поскольку оно производит сорта, которые во время изменений окружающей среды могут быть выгодны для вида. На самом деле, производство генетической изменчивости является одним из преимуществ, приписываемых сексу.

С другой стороны, некоторые исследователи предполагают, что половое размножение, особенно рекомбинация, было выбрано в качестве механизма для репарации ДНК. Тем не менее, распространенность секса, несмотря на его стоимость, до сих пор неизвестно..

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 гаметоса
  • 3 Половое размножение у животных
    • 3.1 Структуры, связанные с воспроизводством
    • 3.2 Порифера
    • 3.3 книдарий
    • 3.4 Ацеломорфы и плоские черви
    • 3.5 Моллюски и кольчатые черви
    • 3.6 Членистоногие
    • 3.7 иглокожие
    • 3.8 Кордадос
  • 4 Партеногенез у животных
  • 5 Половое размножение у растений
    • 5.1 Цветок
    • 5.2 Опыление
    • 5.3 Оплодотворение, семена и фрукты
  • 6 Половое размножение у бактерий
    • 6.1 Спряжение
    • 6.2 Преобразование
    • 6.3 Трансдукция
  • 7 Эволюционная перспектива
    • 7.1 Секс расходы
    • 7.2 Преимущества секса
    • 7.3 Сексуальный отбор
  • 8 ссылок

Общие характеристики

Секс - сложное явление, которое широко варьируется среди эукариотических таксонов. В общем, мы можем понимать это как процесс, который включает три этапа: слияние двух гаплоидных ядер, явление рекомбинации, которое производит новые генотипы, и деление диплоидных клеток с образованием гаплоидных ядер.

С этой точки зрения секс у эукариот зависит от жизненного цикла, в котором диплоидные клетки должны быть разделены мейозом. Этот процесс мейотического деления отвечает за распространение генетического материала будущих гамет.

Мейоз направлен на разделение гомологичных хромосом таким образом, чтобы каждая гамета обладала половиной соматических хромосом. В дополнение к уменьшению генетической нагрузки, в мейозе также происходит обмен веществ между не сестринскими хроматидами, приводящий к совершенно новым комбинациям.

гамета

Гамет - это половые клетки организмов, которые генерируются мейозом и содержат половину генетической нагрузки, то есть они являются гаплоидными..

Гаметы различаются как у растений, так и у животных и делятся на три основные категории в зависимости от их размера и относительной подвижности: изогамия, анизогамия и оогамия..

Изогамия - это способ полового размножения, когда гаметы, которые сливаются, чтобы породить нового человека, идентичны по размеру, мобильности и структуре. Изогамия представлена ​​преимущественно растениями.

Напротив, анизогамия состоит из объединения двух гамет, которые отличаются по размеру и структуре. Конкретным типом анизогамии является оогамия, когда мужские гаметы относительно малы по размеру и многочисленны. Женские гораздо заметнее и производятся в меньшем количестве..

Половое размножение у животных

В животном мире половое размножение - явление, широко распространенное среди членов группы..

Почти все беспозвоночные и позвоночные обладают полами в отдельных организмах, то есть мы можем различить мужскую и женскую особи по виду. Это состояние называется диойка, термин, который происходит от греческих корней "два дома"

Напротив, есть определенные менее многочисленные виды, чьи полы присутствуют у одного и того же человека, называемого моно: «дом». Эти животные также известны как гермафродиты.

Различие между полами определяется не морфологическими характеристиками размера или окраски, а типом гамет, которые производит каждый пол..

Самки производят яйцеклетки, характеризующиеся их большими размерами и неподвижностью. Сперма, с другой стороны, вырабатывается мужчинами в большем количестве, намного меньше и имеет специальные структуры для перемещения и оплодотворения яйцеклетки..

Далее мы опишем типичные половые органы животных, а затем подробно опишем процесс размножения в каждой группе животных..

Структуры, связанные с воспроизводством

Специализированные клетки для полового размножения - яйцеклетки и сперма - вырабатываются в определенных тканях, называемых гонад.

У самцов семенники отвечают за выработку сперматозоидов, а самки гамет образуются в яичниках..

Гонады считаются первичными половыми органами. Вспомогательные половые органы присутствуют в большой группе metazoans, которые отвечают за получение и передачу яйцеклеток и сперматозоидов. У женщин мы находим влагалище, маточные трубы или маточные трубы и матку, а у мужчин - половой член..

poriferans

Porifera широко известны как губки и могут размножаться как половым, так и бесполым путем. У большинства видов производство мужских и женских гамет происходит у одного человека..

Хоаноциты представляют собой особый тип клеток этой линии, которые могут превращаться в сперматозоиды. В других группах гаметы могут быть получены из археитов.

Многие виды являются живородящими, что указывает на то, что после феномена оплодотворения зигота сохраняется родительским организмом до тех пор, пока не произойдет освобождение личинки. У этих видов сперма выбрасывается в воду и забирается другой губкой..

Стрекающие

Cnidarians - морские организмы, которые включают медуз и связанных с ними. Эти животные имеют две морфологии: первая - полип и характеризуется сидячим образом жизни, а вторая - медуза, способная двигаться и плавать..

Как правило, полипы размножаются бесполым путем почкования или деления. Медуза - диоика и размножается половым путем. Жизненный цикл в этой группе очень изменчив.

Ацеломорфы и плоские черви

Плоские черви, такие как планарии, известны прежде всего своей способностью регенерировать и производить несколько клонов от одного человека через бесполое.

Большинство этих червеобразных животных однодомные. Тем не менее, они ищут партнера для перекрестного оплодотворения.

Мужская репродуктивная система состоит из нескольких яичек и папиллоподобной структуры, похожей на пенисы сложных позвоночных..

Моллюски и кольчатые черви

Большинство моллюсков диоиды, и их размножение приводит к появлению личинки, способной свободно плавать, называемой trocófera (очень похожей на личинку, присутствующую в кольчатых червях), и варьируется в зависимости от вида моллюсков..

Точно так же у кольчатых особей есть отдельные полы, и в некоторых есть гонады, которые появляются временно.

артроподы

Членистоногие представляют собой чрезвычайно разнообразную группу животных, для которой характерен экзоскелет, состоящий из хитина и сочлененных придатков. Эта линия включает в себя miriápodos, quelicerados, ракообразных и hexapods.

Как правило, полы разделены, органы, специализирующиеся на размножении, появляются попарно. Большинство видов имеют внутреннее оплодотворение. Они могут быть яйцекладущими, яйцеклеточными или живородящими.

иглокожие

Иглокожие включают морскую звезду, морских огурцов, морских ежей и союзников. Хотя существуют некоторые виды гермафродитов, большинство из них характеризуются наличием отдельных полов. Гонады представляют собой крупные структуры, протоки простые и не имеют сложных копулятивных органов..

Оплодотворение происходит снаружи, и развивается двусторонняя личинка, которая может свободно перемещаться в водоеме. Некоторые виды имеют прямое развитие.

хордовые

Большинство полов разделены. В этой группе мы находим более сложные органы для размножения. У каждого пола есть гонады с протоками, которые направляют их продукты в канализацию или в специальное отверстие, расположенное рядом с задним проходом. В зависимости от группы, оплодотворение может быть внешним или внутренним.

Партеногенез у животных

Партеногенез - это явление, широко распространенное в животном мире, в основном у беспозвоночных и у некоторых позвоночных, которое позволяет родить нового человека с одним родителем. Хотя это форма бесполого размножения, некоторые виды партеногенеза считаются типами полового размножения..

При мейотическом партеногенезе яйцеклетка формируется мейозом и может или не может быть оплодотворена спермой от мужчины.

В некоторых случаях яйцеклетки должны быть активированы мужской гаметой. В этом случае не происходит слияния обоих ядер, так как генетический материал из спермы отбрасывается.

Однако у некоторых видов яйцеклетка может развиваться самопроизвольно без необходимости процесса активации.

Половое размножение у растений

По аналогии с животными, растения могут испытывать половое размножение. Он состоит из союза двух гаплоидных гамет, которые дадут начало новому человеку с уникальными генетическими характеристиками..

Растение может обладать мужскими и женскими органами у отдельных особей или их можно разделить. В огурце и в молочном полы разделены, в то время как в розах и петунии полы вместе.

Цветок

Органом, ответственным за процессы полового размножения, являются цветы. Эти специализированные структуры имеют области, которые непосредственно не участвуют в размножении: чашечка и венчик, и сексуально активные структуры: андроцео и гинецей.

Андроцео - это мужской репродуктивный орган, состоящий из тычинки, которая в свою очередь делится на нить и пыльник. Этот последний регион отвечает за производство пыльцевых зерен.

Гинецей является женским цветочным органом и состоит из частей, называемых коврами. Структура похожа на вытянутую «каплю» и делится на клеймо, стиль и, наконец, яичник.

опыление

Процесс полового размножения у растений происходит главным образом путем опыления, которое включает в себя транспортировку пыльцевых зерен от пыльника к рыльцу..

Опыление может происходить на одном и том же цветке (пыльцевые зерна попадают в женский орган того же растения) или может быть скрещено, когда пыльцевые зерна оплодотворяют другого человека.

На большинстве растений необходимо вмешательство животного для опыления. Это могут быть беспозвоночные, такие как пчелы или другие насекомые, или позвоночные, такие как птицы и летучие мыши. Завод предлагает в качестве награды опылителю нектар, который отвечает за рассеивание пыльцы..

Цветочные структуры, которые непосредственно не участвуют в воспроизводстве, - венчик и чашечка. Они представляют собой модифицированные листья, во многих случаях ярких и ярких цветов, которые отвечают за визуальное или химическое притяжение к потенциальному опылителю..

Кроме того, некоторые растения не требуют опылителей животных и используют ветер или воду для рассеивания пыльцы..

Оплодотворение, семена и фрукты

Процесс начинается с поступления пыльцевых зерен на клеймо цветка. Эти путешествия так, пока они не найдут яичник.

Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений и уникально среди всех организмов. Это происходит следующим образом: ядро ​​сперматозоида прикрепляется к яйцеклетке, а другое ядро ​​сперматозоида сливается с диплоидным зародышем спорофита..

Результатом этого необычного события оплодотворения является триоплоидный эндосперм, который будет действовать как питательная ткань для развития организма. Как только происходит успешное созревание яйцеклеток, они превращаются в семена. Плод, с другой стороны, образован зрелыми яичниками.

Плоды можно классифицировать как простые, если они получены из зрелого яичника, и добавлять их, если они развиваются из нескольких яичников, таких как, например, клубника.

Половое размножение у бактерий

Бактерии известны прежде всего их способностью размножаться бесполым.

В этой прокариотической линии человек способен делиться на две части с помощью процесса, называемого двойным делением. Однако у бактерий существует ряд механизмов, которые напоминают о половом размножении, поскольку происходит обмен генетическим материалом..

До середины 1940-х годов считалось, что бактерии размножаются исключительно бесполым путем. Тем не менее, исследователи Джошуа Ледерберг и Эдвард Татум опровергли это убеждение в результате гениального эксперимента с использованием бактерии в качестве модели. Кишечная палочка с разными требованиями к пище.

Эксперимент состоял из штамма А, растущего в минимальной среде с метионином и биотином, и штамма В, который рос только в средах с треонином, лейцином и тиамином. Другими словами, у каждого штамма была мутация, которая мешала ему синтезировать эти соединения, поэтому они должны были быть синтезированы в культуральной среде..

Когда колонии связывались друг с другом в течение нескольких часов, люди приобретали способность синтезировать питательные вещества, которые они ранее не могли. Таким образом, Ледерберг и Татум продемонстрировали, что существует процесс обмена ДНК, похожий на половое размножение, и они назвали это сопряжением.

конъюгация

Процесс конъюгации происходит через структуру, похожую на мост, называемый половой пили, который физически связывает две бактерии и позволяет обмениваться ДНК.

Поскольку бактерии не имеют полового диморфизма, мы не можем говорить о мужчинах и женщинах. Тем не менее, только один тип может производить пили, и у них есть специальные фрагменты ДНК, называемые фактором F, для «плодородия». Фактор F имеет гены для производства пили.

ДНК, которая участвует в обмене, не является частью одной бактериальной хромосомы. Вместо этого это изолированная круглая часть, называемая плазмидой, которая имеет свою собственную систему репликации..

преобразование

Помимо конъюгации, существуют другие процессы, в которых бактерии могут получать дополнительную ДНК и характеризуются тем, что они проще, чем конъюгация. Одним из них является преобразование, заключающееся в извлечении голой ДНК из внешней среды. Этот экзогенный фрагмент ДНК может быть интегрирован в бактериальную хромосому.

Механизм трансформации входит в понятие полового размножения. Хотя бактерии взяли свободную ДНК, этот генетический материал должен был прийти из другого организма - например, бактерии, которая умерла и выпустила свою ДНК в окружающую среду..

трансдукция

Третьим и последним механизмом, известным в бактериях для получения внешней ДНК, является трансдукция. Это включает в себя участие вируса, который заражает бактерии: бактериофаги.

При трансдукции вирус захватывает часть бактериальной ДНК, и когда он заражает разную бактерию, он может передать этот фрагмент ему. Некоторые авторы используют термин «сексуальные события» для обозначения этих трех механизмов..

Эволюционная перспектива

Вездесущность полового размножения в организмах является выдающимся фактом. Поэтому, один из самых больших вопросов в эволюционной биологии - почему секс распространен во многих родословных, если это энергоемкая деятельность, а в некоторых случаях даже опасная.

Предполагается, что селективные силы, которые вызывают половое размножение у эукариот, являются такими же, которые поддерживают парасексуальные процессы, описанные для бактерий..

Секс стоит

В свете эволюции термин «успех» относится к способности человека передавать свои гены следующему поколению. Как это ни парадоксально, секс - это процесс, который не полностью соответствует этому определению, поскольку ряд расходов, связанных с воспроизводством.

Половое размножение предполагает поиск партнера, и в большинстве случаев эта задача не является тривиальной. Вы должны инвестировать огромное количество времени и энергии в эту работу, которая будет определять успех потомства - с точки зрения поиска «идеального партнера».

Животные демонстрируют серию ритуалов, чтобы добиться их потенциальных партнеров, и в некоторых случаях они должны бороться, выставляя свою собственную жизнь, чтобы совокупиться.

Даже на клеточном уровне секс стоит дорого, поскольку деление по мейозу занимает гораздо больше времени, чем митоз. Итак, почему большинство эукариот размножаются половым путем?

Есть две фундаментальные теории. Одна из них связана с слиянием клеток как механизмом горизонтальной передачи «эгоистичного» генетического элемента, тогда как вторая теория предлагает рекомбинацию в качестве механизма репарации ДНК. Далее мы опишем плюсы и минусы каждой теории:

Преимущества секса

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны сосредоточиться на возможных преимуществах полового размножения у первых эукариот.

Слияние гамет с образованием зиготы приводит к комбинации двух разных геномов, которые способны компенсировать возможные дефектные гены одного генома нормальной копией другого.

У людей, например, мы наследуем копию каждого родителя. Если мы унаследуем дефектный ген от нашей матери, нормальный ген нашего отца может компенсировать это (в таком случае патология или заболевание проявляются только как гомозиготные рецессивные).

Вторая теория - не такая интуитивная, как первая - предполагает, что мейоз действует как механизм репарации в ДНК. Повреждение генетического материала - это проблема, с которой сталкиваются все организмы. Тем не менее, существуют организмы, которые размножаются только бесполым путем, и их ДНК не особенно повреждена.

Другая гипотеза гласит, что секс мог развиться как паразитическая адаптация среди эгоистичных генетических элементов, чтобы распространяться на другие генетические линии. Подобный механизм был доказан в Кишечная палочка.

Хотя есть возможные объяснения, эволюция пола является предметом трудных дебатов среди эволюционных биологов.

Половой отбор

Половой отбор - это концепция, представленная Чарльзом Дарвином, которая применима только к популяциям с половым размножением. Он используется для объяснения присутствия поведений, структур и других атрибутов, существование которых невозможно представить естественным отбором..

Например, оперение, столь красочное и в некоторой степени «преувеличенное» павлинов, не приносит прямой выгоды человеку, поскольку делает его более заметным для возможных хищников. Кроме того, он присутствует только у мужчин.

ссылки

  1. Colegrave, N. (2012). Эволюционный успех секса: серия «Наука и общество» по сексу и науке. Отчеты EMBO, 13(9), 774-778.
  2. Crow, J.F. (1994). Преимущества полового размножения. Генетика развития, 15(3), 205-213.
  3. Freeman, S. & Herron, J.C. (2002). Эволюционный анализ. Прентис Холл.
  4. Goodenough, U. & Heitman, J. (2014). Происхождение эукариотического полового размножения. Перспективы Колд Спринг Харбор в биологии, 6(3), a016154.
  5. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрированные принципы зоологии. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
  6. Леонард Дж. И Кордова-Агилар А. (Ред.). (2010). Эволюция первичных половых признаков у животных. Издательство Оксфордского университета.
  7. Савада, Х., Иноуэ, Н. & Ивано, М. (2014). Половое размножение у животных и растений. Springer-Verlag GmbH.