Deliti:
Značilnosti in vrste aseksualnega razmnoževanja (živali, rastline in mikroorganizmi)
The nespolno razmnoževanje opredeljena je kot razmnoževanje posameznika, ki je sposoben pridobiti potomce brez potrebe po oploditvi. Zato so otroški organizmi sestavljeni iz klonov staršev.
Domneva se, da so otroci, ki so rojeni iz aseksualnih reprodukcijskih dogodkov, enake kopije svojih staršev. Vendar je treba spomniti, da je kopija genskega materiala predmet sprememb, imenovanih "mutacije"..
Seksualno razmnoževanje prevladuje v enoceličnih organizmih, kot so bakterije in protisti. V večini primerov izvorna celica povzroči nastanek dveh hčerinskih celic, v primeru, ki se imenuje binarna fisija.
Čeprav so živali običajno povezane s spolnim razmnoževanjem in rastlinami z aseksualnim razmnoževanjem, je to napačen odnos in v obeh rodovih najdemo dva osnovna modela reprodukcije..
Obstajajo različni mehanizmi, s katerimi se organizem lahko razmnožuje aseksualno. Pri živalih so glavne vrste fragmentacija, brstenje in partenogeneza.
V primeru rastlin je za aseksualno reprodukcijo značilna izjemno raznolikost, saj imajo ti organizmi veliko plastičnost. Lahko se razmnožujejo s potaknjenci, korenike, kose in celo z veliko listi in koreninami.
Seksualna reprodukcija predstavlja vrsto prednosti. Je hitra in učinkovita, kar omogoča kolonizacijo okolja v relativno kratkem času. Poleg tega ne potrebuje časa in energije v boju spolnih partnerjev ali v plesih kompleksnih in izpopolnjenih dvoran..
Njegova glavna pomanjkljivost pa je pomanjkanje genetske variabilnosti, ki je pogoj sine qua non tako da lahko delujejo mehanizmi, odgovorni za biološko evolucijo.
Pomanjkanje spremenljivosti vrste lahko privede do izumrtja iste vrste, če se morajo spopasti z neugodnimi razmerami, klicami ali ekstremnimi podnebji. Zato se aseksualna reprodukcija razume kot alternativna prilagoditev kot odziv na pogoje, ki zahtevajo enotno populacijo.
Indeks
- 1 Splošne značilnosti
- 2 Aseksualna reprodukcija pri živalih (vrste)
- 2.1 Gemation
- 2.2 Fragmentacija
- 2.3 Partenogeneza pri nevretenčarjih
- 2.4 Partenogeneza pri vretenčarjih
- 2.5 Androgeneza in ginogeneza
- 3 Razno razmnoževanje v rastlinah (vrste)
- 3.1 Stolons
- 3.2 Rizomi
- 3.3 Rezanje
- 3.4 Presadek
- 3.5 Listi in korenine
- 3.6 Sporulacija
- 3.7 Propagulos
- 3.8 Partenogeneza in apomixis
- 3.9 Prednosti aseksualnega razmnoževanja v rastlinah
- 4 Seksualna reprodukcija pri mikroorganizmih (vrstah)
- 4.1 Binarna fisija v bakterijah
- 4.2 Binarna fisija v evkariontih
- 4.3 Večkratna cepitev
- 4.4 Gemation
- 4.5 Fragmentacija
- 4.6 Sporulacija
- 5 Razlike med spolnim in nespolnim razmnoževanjem
- 6 Prednosti aseksualnega in spolnega razmnoževanja
- 7 Reference
Splošne značilnosti
Spolno razmnoževanje se pojavi, ko posameznik proizvaja nove organizme iz somatskih struktur. Potomci so genetsko identični prednikom v vseh vidikih genoma, razen v regijah, ki so doživeli somatske mutacije.
Uporabljajo se različni izrazi, ki se nanašajo na nastajanje novih posameznikov, ki se začnejo s tkivnimi ali somatskimi celicami. V literaturi je spolna reprodukcija sinonim za klonsko reprodukcijo.
Za živali je izraz agametno razmnoževanje (iz angleščine agametno reprodukcijo), medtem ko je pri rastlinah običajno uporabiti izraz vegetativno razmnoževanje.
Obsežna količina organizmov se skozi življenje razmnožuje s spolnim razmnoževanjem. Glede na skupino in okoljske pogoje se organizem lahko razmnožuje izključno po aseksualni poti ali pa ga izmenjuje s spolnimi reprodukcijskimi dogodki..
Aseksualna reprodukcija pri živalih (vrste)
Pri živalih lahko potomci pridejo iz enega starša preko mitotičnih delitev (aseksualno razmnoževanje) ali pa se pojavijo z oploditvijo dveh gamet iz dveh različnih posameznikov (spolno razmnoževanje)..
Različne skupine živali se lahko razmnožujejo aseksualno, predvsem skupine nevretenčarjev. Najpomembnejše vrste aseksualnega razmnoževanja pri živalih so:
Gemation
Pupljenje je sestavljeno iz nastanka izbokline ali evakuacije, ki prihaja od starševskega posameznika. Ta struktura se imenuje rumenjak in povzroči nastanek novega organizma.
Ta proces se dogaja pri določenih cnidarcih (meduze in sorodnih) in plaščarjih, kjer se lahko potomci proizvajajo z izbočenjem telesa staršev. Posameznik lahko raste in postane neodvisen ali pa je povezan s svojim staršem, da oblikuje kolonijo.
Obstajajo kolonije cnidarians, znanih skalnatih koral, ki se lahko raztezajo več kot meter. Te strukture so sestavljene iz posameznikov, ki so nastali z brstičnimi dogodki, katerih gemuli so ostali povezani. Hidre so znane po svoji zmožnosti razmnoževanja, ki se razmnožuje s popki.
V primeru porifera (gobic) je brstenje precej pogost način razmnoževanja. Gobice lahko tvorijo gemule, ki prenesejo obdobja z neugodnimi okoljskimi pogoji. Vendar pa imajo tudi spužve spolno razmnoževanje.
Razdrobljenost
Živali lahko svoje telo razdelijo v procesu fragmentacije, kjer lahko kos izvira iz novega posameznika. Ta proces spremlja regeneracija, kjer so celice prvotnega dela staršev razdeljene, da tvorijo celotno telo.
Ta pojav se pojavlja v različnih rodovih nevretenčarjev, kot so spužve, žarnice, anelidi, poliketi in plaščarji..
Ne zamenjajte procesov regeneracije per se z nespolnimi reprodukcijskimi dogodki. Na primer, spužve, ko izgubijo eno roko, lahko regenerirajo novo. Vendar pa ne pomeni reprodukcije, saj ne vodi k povečanju števila posameznikov.
V morski zvezdi rodu Linckia Možno je, da nov človek izvira iz roke. Tako lahko organizem s petimi rokami ustvari pet novih posameznikov.
Planarije (Turbelarios) so vermiformni organizmi, ki se lahko reproducirajo spolno in aseksualno. Skupna izkušnja v bioloških laboratorijih je fragmentacija planarije z opazovanjem, kako se iz vsakega dela regenerira nov organizem.
Partenogeneza pri nevretenčarjih
V nekaterih skupinah nevretenčarjev, kot so žuželke in raki, je jajce sposobno razviti popolnega posameznika, ne da bi ga bilo treba oplojevati s spermo. Ta pojav se imenuje partenogeneza in je razširjen pri živalih.
Najbolj jasen primer je tista za himenoptere, zlasti za čebele. Te žuželke izvirajo iz moških, imenovanih dronov, s pomočjo partenogeneze. Ker posamezniki prihajajo iz neoplojene jajce, so haploidni (imajo le polovico genetske obremenitve).
Listne uši - druga skupina žuželk - lahko izhajajo iz novih osebkov skozi proces partenogeneze ali spolne reprodukcije.
V raku Daphnia ženska proizvaja različne vrste jajc, odvisno od okoljskih pogojev. Jajca se lahko oplodijo in povzročijo diploidni posameznik ali se razvijejo s partenogenezo. Prvi primer je povezan z neugodnimi okoljskimi razmerami, partenogeneza pa v uspešnih okoljih
V laboratoriju je možno sprožiti partenogenezo z uporabo kemikalij ali fizičnih dražljajev. Pri nekaterih ehinodermih in dvoživkah se ta proces uspešno izvaja in se imenuje eksperimentalni partenogeneza. Na enak način je tudi bakterija rodu Wolbachia lahko sproži postopek.
Partenogeneza pri vretenčarjih
Fenomen partenogeneze sega v rodove vretenčarjev. Pri več rodovih rib, dvoživkah in plazilcih se pojavi bolj zapletena oblika tega procesa, ki vključuje podvajanje kromosomske igre, kar vodi do diploidnih zigotov brez udeležbe moške gamete..
Približno 15 vrst kuščarjev je znanih po svoji izključni sposobnosti razmnoževanja s partenogenezo.
Čeprav ti plazilci ne potrebujejo neposredno partnerja, da bi dosegli spočetje (v resnici, pri teh vrstah primanjkuje moških), potrebujejo spolne dražljaje iz lažnih kopulacij in ukvarjanja z drugimi posamezniki..
Androgeneza in Ginogeneza
V procesu androgeneze se jedro iz oocitov degenerira in ga z jedrsko fuzijo iz dveh celic semen zamenja jedro očeta. Čeprav se pojavlja pri nekaterih živalskih vrstah, kot so npr. Paličice, se v tem kraljestvu ne obravnava kot običajen proces.
Po drugi strani pa je ginogeneza sestavljena iz nastajanja novih organizmov z diploidnimi oocitami (ženskimi spolnimi celicami), ki niso podvržene delitvi genskega materiala z mejozo.
Spomnimo se, da imajo naše spolne celice le polovico kromosomov in ko pride do oploditve, se število kromosomov obnovi..
Za nastanek ginogeneze je potrebna stimulacija sperme moškega. Produkt gynogeneze so potomke enake materi. Ta pot je znana tudi kot pseudogamija.
Razno razmnoževanje v rastlinah (vrste)
V rastlinah je širok spekter reprodukcijskih načinov. So zelo plastični organizmi in ni nenavadno, da najdemo rastline, ki se lahko spolno in nespolno razmnožujejo.
Vendar pa je bilo ugotovljeno, da je veliko vrst raje na poti aseksualnega razmnoževanja, čeprav so njihovi predniki to storili spolno.
V primeru aseksualnega razmnoževanja lahko rastline ustvarjajo potomce na različne načine, od razvoja ovocele brez oploditve do pridobitve celotnega organizma s fragmentom staršev..
Tako kot pri živalih se spolno razmnoževanje odvija z dogodki celične delitve z mitozo, ki povzročijo enake celice. V nadaljevanju bomo obravnavali najpomembnejše vrste vegetativne reprodukcije:
Stolons
Nekatere rastline se lahko razmnožujejo s tankimi in podolgovatimi stebli, ki izvirajo na površini zemlje. Te strukture so znane kot stoloni in ustvarjajo korenine v razmaknjenih intervalih. Korenine lahko ustvarijo pokončna stebla, ki se sčasoma razvijajo pri neodvisnih posameznikih.
Osupljiv primer je vrsta jagod ali jagod (Fragaria ananassa), ki je sposoben ustvariti različne strukture, vključno z listi, koreninami in stebli vsakega vozlišča stolona.
Rizomi
Tako v primeru stolonov kot tudi korenin, lahko aksilarni popki rastlin ustvarijo specializirano streljanje za aseksualno razmnoževanje. Matična rastlina predstavlja rezervni vir za izbruhe.
Rizomi so stebla nedefinirane rasti, ki rastejo pod zemljo - ali zgoraj - vodoravno. Tako kot stoloni proizvajajo tudi naključne korenine, ki bodo ustvarile novo rastlino, ki bo enaka materinski.
Ta vrsta vegetativnega razmnoževanja je pomembna v skupini trav (kjer korenike povzročajo nastanek brstov, ki povzročajo stebla z listi in cvetovi), okrasne trajnice, pašniki, trstičje in bambus..
Potaknjenci
Potaknjenci so deli ali koščki stebla, iz katerega izvira nova rastlina. Da bi se ta dogodek zgodil, je treba steblo zakopati v zemljo, da se prepreči izsušitev in ga lahko zdravimo s hormoni, ki spodbujajo rast naključnih korenin..
V drugih primerih je del stebla vstavljen v vodo, da se spodbudi tvorba korenin. Ko se prenese v primerno okolje, se lahko razvije nov posameznik.
Grafts
Rastline se lahko reproducirajo z vstavitvijo popka v režo, ki je bila predhodno izdelana v steblu lesne rastline, ki ima korenine.
Ko je postopek uspešen, se rana zapre in steblo je sposobno preživeti. Pogovorno je rečeno, da je obrat "ujet".
Listi in korenine
V listih je nekaj vrst, ki se lahko uporabljajo kot strukture za vegetativno razmnoževanje. Vrsta, ki je splošno znana kot "materinstvo" (Kalanchoe daigremontiana) lahko tvorijo rastline, ločene od meristematskega tkiva, ki se nahaja na robu listov.
Te majhne rastline rastejo pritrjene na liste, dokler niso dovolj zrele in ločene od matere. Pri padcu na tla se ukorenini hčerinska rastlina.
V češnjaku, jablani in malini se lahko razmnoževanje odvija skozi korenine. Te podzemne strukture proizvajajo izbruhe, ki lahko povzročijo nove posameznike.
Obstajajo skrajni primeri, kot je regrat. Če je nekdo poskušal raztrgati rastlino s tal in odlomiti njene korenine, lahko vsak od kosov pripelje do nove rastline.
Sporulacija
Sporulacija se pojavlja v številnih rastlinskih organizmih, vključno z mahovi in praproti. Postopek vključuje nastanek velikega števila spor, ki so sposobne vzdržati škodljive okoljske razmere.
Spore so majhne in lahko razpršene, bodisi z živalmi bodisi z vetrom. Ko dosežejo ugodno območje, se spora razvije v posameznika, ki je enak tistemu, ki ga je ustvaril.
Propagule
V propagulih so akumulacije celic, značilne za mahunje in praproti, vendar so prisotne tudi v nekaterih višjih rastlinah, kot so gomolji in trave. Te strukture prihajajo iz steljke in so majhni popki s sposobnostjo širjenja.
Partenogeneza in apomixis
V botaniki se običajno uporablja tudi v partenogenezi. Čeprav se uporablja v strožjem smislu za opis dogodka "apomixis gametofitica". V tem primeru se sporofit (seme) proizvaja iz celice jajčeca, ki se ne zmanjša.
Apoximisis je prisoten pri približno 400 vrstah kritosemenk, medtem ko lahko druge rastline opravijo na neobvezen način. Partenogeneza tako opisuje le del aseksualnega razmnoževanja v rastlinah. Zato se predlaga, da se izognemo uporabi izraza za rastline.
Nekateri avtorji (glej De Meeûs et al. 2007) pogosto delijo apomixis z vegetativno razmnoževanje. Poleg tega razvrščajo apomixis v že opisan gametofit in izvirajo iz sporofita, kjer se zarodek razvije iz jedrske celice ali drugega somatskega tkiva jajčnikov, ki ne doživlja gametofitne faze..
Prednosti aseksualnega razmnoževanja v rastlinah
Na splošno aseksualno razmnoževanje omogoča rastlini, da se razmnožuje v enakih kopijah, ki so dobro prilagojene temu posebnemu okolju.
Poleg tega je aseksualno razmnoževanje v srebreh hiter in učinkovit mehanizem. Zato se uporablja kot strategija, kadar je organizem na območjih, kjer okolje ni primerno za razmnoževanje semena.
Na primer, rastline, ki se nahajajo v sušnih okoljih Patagonije, kot so horije, se razmnožujejo na ta način in na koncu zasedajo velika območja tal..
Po drugi strani pa so kmetje najbolj izkoristili to vrsto razmnoževanja. Za izbor klonov lahko izberete sorto in jo razmnožite. Tako bodo pridobili genetsko enotnost in jim omogočili, da ohranijo nekatere želene lastnosti.
Seksualna reprodukcija pri mikroorganizmih (vrstah)
Seksualna reprodukcija je zelo pogosta pri enoceličnih organizmih. V prokariontskih rodovih, na primer bakterijah, so najpomembnejše binarna fisija, brstenje, fragmentacija in večkratna fisija. Po drugi strani pa v enoceličnih evkariontskih organizmih obstaja binarna delitev in sporulacija.
Binarna fisija v bakterijah
Binarna fisija je proces delitve genskega materiala, ki mu sledi pravična delitev notranjosti celice, da dobimo dva organizma, ki sta enaka staršem in sta enaka drugemu..
Binarna fisija se začne, ko je bakterija v gojišču, kjer je dovolj hranil in je okolje ugodno za razmnoževanje. Nato se celica pojavi v primeru rahlega raztezka.
Nato se začne razmnoževanje genskega materiala. Pri bakterijah je DNK organizirana v krožnem kromosomu in ni omejena z membrano, kot vidno in značilno jedro evkariotov.
V času delitve genetskega materiala se porazdeli na nasprotne strani celice v delitvi. Na tej točki se začne sinteza polisaharidov, ki tvorijo bakterijsko steno, nato nastane septum v sredini, celica pa se končno popolnoma loči..
V nekaterih primerih lahko bakterije začnejo deliti in podvajati svoj genski material. Vendar pa se celice nikoli ne ločijo. Primeri za to so skupine kokosovih orehov, kot so dipokoki.
Binarna fisija v evkariontih
Pri enoceličnih evkariontih, kot npr Trypanosoma na primer se pojavi podobna vrsta reprodukcije: celica povzroči nastanek dveh hčerinskih celic podobne velikosti.
S prisotnostjo resničnega celičnega jedra ta proces postane bolj zapleten in izpopolnjen. Da bi se jedro razdelilo, mora potekati proces mitoze, ki mu sledi citokineza, ki obsega delitev citoplazme..
Večkratna cepitev
Čeprav je binarna fisija najpogostejša reproduktivna oblika, nekatere vrste, kot je npr Bdellovibrio¸ so sposobni doživeti večkratno razgradnjo. Rezultat tega procesa je več hčerinskih celic in ne več dveh, kot je omenjeno v binarni cepitvi.
Gemation
Gre za postopek, podoben tistemu, ki je naveden za živali, vendar ekstrapoliran na eno samo celico. Bakterijsko brstenje se začne z majhnim popkom, ki se razlikuje od starševske celice. Omenjena protuberanca je podvržena procesu rasti, dokler se postopoma ne loči od bakterije, iz katere izvira.
Pupljenje povzroči neenakomerno porazdelitev materiala v celici.
Razdrobljenost
Na splošno bakterije filamentnega tipa (na primer Nicardia sp.) se lahko reproducira na ta način. Celice filamentov se ločijo in začnejo rasti kot nove celice.
Sporulacija
Sporulacija je proizvodnja struktur, imenovanih spore. To so izredno odporne strukture, ki jih sestavlja celica.
Ta proces je povezan z okoljskimi pogoji, ki obkrožajo organizem, na splošno, kadar ti postanejo neugodni zaradi pomanjkanja hranil ali ekstremnih podnebij, sproži se sporulacija..
Razlike med spolnim in nespolnim razmnoževanjem
Pri osebah, ki se razmnožujejo aseksualno, so potomci sestavljeni iz skoraj identičnih kopij njihovih prednikov, tj. Klonov. Genoma edinega starša se kopira z delitvami mitotičnih celic, kjer se DNA kopira in prenaša v enakih delih na dve hčerinski celici..
V nasprotju s tem, da bi prišlo do spolnega razmnoževanja, morajo sodelovati dve osebi nasprotnih spolov, razen hermafroditov..
Vsak od staršev bo nosil gamete ali spolne celice, ki so nastale z meiotičnimi dogodki. Potomci sestavljajo edinstvene kombinacije med obema staršema. Z drugimi besedami, obstaja izredna genetska variacija.
Da bi razumeli visoko stopnjo variacije spolnega razmnoževanja, se moramo osredotočiti na kromosome med delitvijo. Te strukture lahko izmenjujejo fragmente med seboj, kar ima za posledico edinstvene kombinacije. Torej, ko opazujemo brate, ki prihajajo iz istih staršev, niso enaki.
Prednosti aseksualnega in spolnega razmnoževanja
Aseksualno razmnoževanje predvideva več prednosti na spolnem. Prvič, čas in energija se ne zapravljata v kompleksnih plesih ali ženskih bitkah, značilnih za nekatere vrste, saj je potreben le en starš..
Drugič, mnogi posamezniki, ki se spolno razmnožujejo, porabijo veliko energije za proizvodnjo gamet, ki nikoli niso oplojene. To omogoča hitro in učinkovito koloniziranje novih okolij brez potrebe po partnerju.
Zgoraj omenjeni modeli aseksualnega razmnoževanja teoretično dajejo več prednosti - v primerjavi s spolnim - posameznikom, ki živijo v stabilnih okoljih, saj lahko svoje genotipe natančno ohranijo..
Reference
- Campbell, N. A. (2001). Biologija: Koncepti in odnosi. Pearson Education.
- Curtis, H., in Schnek, A. (2006). Vabilo na biologijo. Ed Panamericana Medical.
- De Meeûs, T., Prugnolle, F., in Agnew, P. (2007). Aseksualna reprodukcija: genetika in evolucijski vidiki. Celične in molekularne znanosti o življenju, 64(11), 1355-1372.
- Engelkirk, P.G., Duben-Engelkirk, J.L., & Burton, G.R.W. (2011). Burtonova mikrobiologija za zdravstvene vede. Lippincott Williams & Wilkins.
- Patil, U., Kulkarni, J.S., & Chincholkar, S.B. (2008). Temelji v mikrobiologiji. Nirali Prakashan, Pune.
- Raven, P. H., Evert, R. F., in Eichhorn, S. E. (1992). Biologija rastlin (Vol. 2). Obrnil sem se.
- Tabata, J., Ichiki, R.T., Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Razmnoževanje spolnih v primerjavi z aseksualnostjo: različni rezultati v relativni številčnosti partenogenetskih mehurčkov po nedavni kolonizaciji. PLoS ONE, 11(6), e0156587.
- Yuan, Z. (2018). Pretvorba mikrobne energije. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.