ASEKSUALNA REPRODUKCIJA: ZNAČILNOSTI IN VRSTE - BIOLOGIJA - 2025

Nespolno razmnoževanje je definiran kot zmnožek posameznik sposoben povzročiti seme brez oploditve. Zato hčerinske organizme sestavljajo kloni matičnega organizma.

Za otroke, ki nastanejo zaradi aseksualnih reproduktivnih dogodkov, se domneva, da so enake kopije njihovih staršev. Upoštevati pa je treba, da je kopija genetskega materiala podvržena spremembam, imenovanim "mutacije".

Vir: pixabay.com

V enoceličnih organizmih, kot so bakterije in prosti, prevladuje aseksualna reprodukcija. V večini primerov ena matična celica povzroči dve hčerinski celici v primeru, imenovanem binarna cepitev.

Čeprav so živali običajno povezane s spolnim razmnoževanjem, rastline pa z aseksualno reprodukcijo, gre za napačno razmerje in v obeh rodovih najdemo dva osnovna modela reprodukcije.

Obstajajo različni mehanizmi, s katerimi se lahko organizem razmnožuje aseksualno. Pri živalih so glavne vrste razdrobljenost, raztezanje in partenogeneza.

Za rastline je značilno, da je za aseksualno razmnoževanje izjemno pestro, saj ti organizmi uživajo veliko plastičnost. Razmnožujejo se lahko s potaknjenci, koreniki, potaknjenci in celo z deli listov in korenin.

Aseksualna reprodukcija ima številne prednosti. Hitro in učinkovito omogoča kolonizacijo okolij v razmeroma kratkem času. Poleg tega vam ni treba porabiti časa in energije za boj za spolne partnerje ali zapletene in izčrpne dvoranske plese.

Vendar je njegova glavna pomanjkljivost pomanjkanje genske spremenljivosti, ki je nujni pogoj za delovanje mehanizmov, odgovornih za biološko evolucijo.

Če se vrsta ne spreminja, lahko pride do njenega izumrtja, če se bodo morale soočiti z neugodnimi razmerami, bodisi škodljivci ali skrajnimi podnebji. Zato aseksualno razmnoževanje razumemo kot alternativno prilagoditev kot odgovor na pogoje, ki zahtevajo enotno populacijo.

Splošne značilnosti

Do spolne reprodukcije pride, ko posameznik proizvede nove organizme iz somatskih struktur. Potomci so genetsko identični staršem v vseh pogledih genoma, razen v regijah, ki so bile podvržene somatskim mutacijam.

Za izdelavo novih posameznikov, ki se začnejo iz somatskega tkiva ali celic, se uporabljajo različni izrazi. V literaturi je spolna reprodukcija sinonim za klonsko reprodukcijo.

Za živali se ponavadi uporablja izraz agammetična reprodukcija, medtem ko je pri rastlinah običajno uporabljati izraz vegetativno razmnoževanje.

Ogromno število organizmov se razmnožuje skozi celo življenje skozi spolno razmnoževanje. Organizem se lahko, odvisno od skupine in okoljskih razmer, razmnožuje izključno aseksualno ali pa ga izmenjuje s spolno reprodukcijo.

Aseksualna reprodukcija pri živalih (vrste)

Pri živalih lahko potomci prihajajo od enega samega starša prek mitotskih delitev (aseksualna reprodukcija) ali pa nastanejo z oploditvijo dveh gameta dveh različnih posameznikov (spolno razmnoževanje).

Različne skupine živali se lahko razmnožujejo aseksualno, pretežno skupine nevretenčarjev. Najpomembnejše vrste aseksualne reprodukcije pri živalih so naslednje:

Gemation

Brstenje sestoji iz tvorbe izbokline ali izcedka iz starševskega posameznika. Ta struktura se imenuje rumenjak in bo rodila nov organizem.

Ta proces se pojavlja pri določenih cnidarjih (meduze in sorodnih) in plaščarjih, kjer lahko potomci nastanejo s izrastki na telesu staršev. Posameznik lahko odraste in se osamosvoji ali se navezuje na svojega starša in oblikuje kolonijo.

Obstajajo kolonije cnidarjev, znamenite skalnate korale, ki se lahko raztezajo več kot meter. Te strukture so sestavljene iz posameznikov, ki so nastali zaradi dogodkov v obliki brstenja, katerih dragulji so ostali povezani. Hidre so znane po sposobnosti, da se razmnožujejo aseksualno z brsti.

V primeru poriferjev (gobic) je brstičenje dokaj pogost način razmnoževanja. Gobice lahko tvorijo dragulje, da prenesejo čas neugodnih okoljskih razmer. Gobe ​​pa kažejo tudi spolno razmnoževanje.

Razdrobljenost

Živali lahko razdelijo svoje telo v procesu razdrobljenosti, kjer lahko kos ustvari novega posameznika. Ta proces spremlja regeneracija, kjer se celice prvotnega starševskega dela razdelijo, da ustvarijo celotno telo.

Ta pojav se pojavlja v različnih rodovih nevretenčarjev, kot so spužve, cnidarijanci, koprive, poliheti in plaščarji.

Postopkov regeneracije sami po sebi ne smemo zamenjevati z aseksualnimi reproduktivnimi dogodki. Na primer, gobice, ko izgubijo eno od rok, lahko regenerirajo novo. Vendar pa ne pomeni reprodukcije, saj ne povečuje števila posameznikov.

Pri zvezdah rodu Linckia je mogoče, da je nov posameznik izviral iz roke. Tako lahko organizem s petimi kraki rodi pet novih posameznikov.

Planarji (turbellarji) so vermiformni organizmi, ki se lahko razmnožujejo tako spolno kot tudi aseksualno. Običajna izkušnja bioloških laboratorijev je razdeliti načrt, da opazujemo, kako se iz vsakega kosa regenerira nov organizem.

Partenogeneza pri nevretenčarjih

V nekaterih skupinah nevretenčarjev, kot so žuželke in raki, je jajčna celica sposobna razviti popolnega posameznika, ne da bi bilo treba oploditi semenčico. Ta pojav imenujemo partenogeneza in je razširjen pri živalih.

Najbolj jasen primer je Hymenopterans, zlasti čebel. Te žuželke lahko s partenogenezo rodijo samce, imenovane drone. Ker posamezniki izvirajo iz neplodnega jajčeca, so haploidni (imajo le polovico genske obremenitve).

Polipi - druga skupina žuželk - lahko sprožijo nove posameznike s postopki partenogeneze ali s spolno razmnoževanjem.

V raku Daphnia samica proizvede različne vrste jajc, odvisno od okoljskih razmer. Jajčeca se lahko oplodijo in nastanejo diploidni posamezniki ali pa se razvijejo s partenogenezo. Prvi primer je povezan z neugodnimi okoljskimi razmerami, medtem ko se v uspešnih okoljih pojavlja partenogeneza

V laboratoriju lahko partenogenezo sprožimo z uporabo kemikalij ali fizičnih dražljajev. Pri nekaterih iglokožicah in dvoživkah se ta postopek uspešno izvaja in se imenuje eksperimentalna partenogeneza. Na enak način obstaja bakterija iz rodu Wolbachia, ki lahko sproži postopek.

Partenogeneza pri vretenčarjih

Pojav partenogeneze sega tudi do rodu vretenčarjev. Pri različnih rodih rib, dvoživk in plazilcev se pojavlja bolj zapletena oblika tega procesa, ki vključuje podvajanje kromosomskega sklopa, kar vodi v diploidne zigote brez udeležbe moške gamete.

Približno 15 vrst kuščarjev je znanih po edinstveni sposobnosti razmnoževanja s partenogenezo.

Čeprav ti plazilci ne potrebujejo partnerja za spočetje (pravzaprav te vrste nimajo samcev), potrebujejo spolne dražljaje zaradi lažne kopulacije in sesutja z drugimi posamezniki.

Androgeneza in ginogeneza

V procesu androgeneze se jedro iz oocita degenerira in ga nadomešča jedro od očeta z jedrsko fuzijo iz dveh semenčic. Čeprav se pojavlja pri nekaterih živalskih vrstah, kot so na primer žuželke, to v tem kraljestvu ne velja za pogost postopek.

Po drugi strani je ginogeneza sestavljena iz proizvodnje novih organizmov s diploidnimi oociti (ženskimi spolnimi celicami), ki niso bili podvrženi delitvi svojega genskega materiala z mejozo.

Ne pozabite, da imajo naše spolne celice le polovico kromosomov in ko pride do oploditve, se število kromosomov obnovi.

Za nastanek ginegeneze je potrebna stimulacija iz moške sperme. Porodni produkt ginegeneze so samice, enake materi. Ta pot je znana tudi kot psevdogamija.

Aseksualna reprodukcija v rastlinah (vrste)

V rastlinah je širok spekter načinov razmnoževanja. So visoko plastični organizmi in ni nenavadno najti rastline, ki se lahko razmnožujejo spolno in aseksualno.

Vendar pa je bilo ugotovljeno, da ima veliko vrst raje aseksualno pot razmnoževanja, čeprav so njihovi predniki to počeli spolno.

Pri aseksualnem razmnoževanju lahko rastline ustvarijo potomce na različne načine, od razvoja neplodne jajčne celice do pridobivanja celotnega organizma s fragmentom matičnega.

Tako kot pri živalih, se tudi pri spolni razmnoževanju dogaja dogajanje celične delitve z mitozo, ki ima za posledico identične celice. V nadaljevanju bomo obravnavali najpomembnejše vrste vegetativnega razmnoževanja:

Stoloni

Nekatere rastline so sposobne razmnoževanja s tankimi podolgovatimi stebli, ki izvirajo vzdolž površine tal. Te strukture so znane kot stoloni in ustvarjajo korenine v odmaknjenih intervalih. Korenine lahko ustvarijo pokončna stebla, ki se sčasoma razvijejo v neodvisne posameznike.

Odličen primer je vrsta jagod ali jagod (Fragaria ananassa), ki lahko ustvari različne strukture, vključno z listi, koreninami in stebli vsakega vozlišča stolona.

Korenike

V primeru stolonov in korenike lahko aksilarni brsti rastlin ustvarijo specializiran poganjki za aseksualno razmnoževanje. Matična rastlina predstavlja rezervni vir za poganjke.

Korenine so neskončno rastoča stebla, ki rastejo pod zemljo - ali zgoraj - vodoravno. Tako kot stoloni proizvajajo pridne korenine, ki bodo ustvarile novo rastlino, identično matični.

Ta vrsta vegetativnega razmnoževanja je pomembna v skupini trav (kjer rizomi vodijo do tvorbe brstov, ki rodijo stebla z listi in cvetovi), okrasnih trajnic, pašnikov, trstike in bambusa.

Potaknjenci

Potaknjenci so koščki ali koščki stebla, iz katerih izvira nova rastlina. Da se ta dogodek zgodi, je treba steblo zakopati v tla, da se prepreči izsušitev, in ga lahko zdravimo s hormoni, ki spodbujajo rast naključnih korenin.

V drugih primerih se košček stebla položi v vodo, da spodbudi nastanek korenin. Po prenosu v primerno okolje se lahko razvije nov posameznik.

Cepljenke

Rastline se lahko razmnožujejo tako, da v steblo gozdne rastline, ki ima korenine, vstavimo brst v predhodno narejen razcep.

Ko je postopek uspešen, se rana zapre in steblo je sposobno preživeti. Pogovorno se govori, da je rastlina "ujela".

Listi in korenine

Obstaja nekaj vrst, kjer se listi lahko uporabljajo kot strukture za vegetativno razmnoževanje. Vrste, popularno imenovane "matična rastlina" (Kalanchoe daigremontiana), lahko ustvarijo rastline, ločene od meristematskega tkiva, ki se nahaja na robu njihovih listov.

Te majhne rastline rastejo pritrjene na listih, dokler niso dovolj zrele, da se ločijo od matere. Ko hčerinska rastlina pade na tla, se ukorenini.

Pri češnji, jabolku in malini se lahko razmnoževanje pojavi skozi korenine. Te podzemne strukture dajejo poganjke, ki lahko izvirajo iz novih posameznikov.

Obstajajo skrajni primeri, kot je denimo. Če nekdo poskuša rastlino potegniti iz zemlje in drobiti njene korenine, lahko vsak od kosov ustvari novo rastlino.

Sporalacija

Sporulacija se pojavlja v najrazličnejših rastlinskih organizmih, vključno z mahovi in ​​praproti. Postopek je sestavljen iz tvorbe velikega števila sporov, ki lahko prenesejo neugodne okoljske pogoje.

Spore so majhni elementi, ki jih zlahka razpršijo živali ali veter. Ko dosežejo ugodno območje, se spore razvijejo pri posamezniku, ki je enak tistemu, ki ga je ustvaril.

Propagule

Propagule so nakopičene celice, značilne za bryofite in praproti, vendar jih najdemo tudi v nekaterih višjih rastlinah, kot so gomolji in trave. Te strukture prihajajo iz talasa in so majhni brsti z zmožnostjo širjenja.

Partenogeneza in apomiksis

V botaniki se pogosto uporablja tudi v izrazu partenogeneza. Čeprav se v ožjem smislu uporablja za opis dogodka "gametofitskega apomiksa". V tem primeru se sporofit (seme) proizvede iz celice ovule, ki se ne zmanjša.

Apoksimija je prisotna pri približno 400 vrstah dreves, druge rastline pa lahko to opravijo pozneje. Tako partenogeneza opisuje le del aseksualne reprodukcije v rastlinah. Zato se priporoča izogibanje uporabi izraza za rastline.

Nekateri avtorji (glej De Meeûs in sod. 2007) ponavadi ločijo apomixis od vegetativne reprodukcije. Poleg tega razvrščajo apomixis kot že opisani gametofitik in prihaja iz sporofita, kjer se zarodek razvije iz jedrske celice ali drugega somatskega tkiva jajčnika, ki ne prejema gametofitske faze.

Prednosti aseksualne reprodukcije v rastlinah

Na splošno aseksualno razmnoževanje omogoča, da se rastlina razmnožuje v identičnih primerkih, ki so dobro prilagojeni določenemu okolju.

Poleg tega je aseksualno razmnoževanje v srebrnikih hiter in učinkovit mehanizem. Zaradi tega se uporablja kot strategija, kadar je organizem na območjih, kjer okolje ni zelo primerno za razmnoževanje s semeni.

Na primer, rastline, ki se nahajajo v sušnih okoljih v Patagoniji, na primer horioni, se razmnožujejo na ta način in zasedajo velike površine tal.

Po drugi strani so kmetje to vrsto razmnoževanja kar najbolje izkoristili. Lahko izberejo sorto in jo razmnožujejo aseksualno, da dobijo klone. Tako bodo pridobili genetsko enotnost in jim omogočili, da obdržijo neko želeno lastnost.

Aseksualna reprodukcija v mikroorganizmih (vrste)

Aseksualna reprodukcija je pri enoceličnih organizmih zelo pogosta. V prokariontskih progah, na primer bakterije, so najbolj vidne binarna cepitev, brstenje, fragmentacija in večkratna cepitev. Po drugi strani pa pri enoceličnih evkariontskih organizmih obstajata binarna delitev in sporalacija.

Binarna cepitev v bakterijah

Binarna cepitev je proces delitve genskega materiala, ki mu sledi pravična delitev notranjosti celice, da dobimo dva organizma, enaka matičnemu in enaka drug drugemu.

Binarna cepitev se začne, ko so bakterije v okolju, kjer je dovolj hranilnih snovi in ​​je okolje ugodno za razmnoževanje. Nato celica doživi rahel raztezek.

Kasneje se začne razmnoževanje genskega materiala. Pri bakterijah je DNK organiziran na krožnem kromosomu in ni omejen z membrano, kot vidno in izrazito jedro v evkariotih.

V obdobju delitve se genetski material porazdeli na nasprotne strani delitvene celice. Na tej točki se začne sinteza polisaharidov, ki tvorijo bakterijsko steno, nato pride do tvorbe septuma v sredini in celica se končno popolnoma loči.

V nekaterih primerih lahko bakterije začnejo deliti in podvajati svoj genetski material. Vendar se celice nikoli ne ločijo. Primeri za to so grozdi kaki, kot so diplokoki.

Binarna cepitev v evkariontih

Pri enoceličnih evkariotih, kot je na primer Trypanosoma, se pojavi podobna vrsta razmnoževanja: ena celica rodi dve hčerinski celici podobne velikosti.

Zaradi prisotnosti pravega celičnega jedra ta proces postane bolj zapleten in izpopolnjen. Pojavi se postopek mitoze, da se jedro razdeli, čemur sledi citokineza, ki obsega delitev citoplazme.

Večkratna cepitev

Čeprav je binarna cepitev najpogostejša reproduktivna modalnost, nekatere vrste, kot je Bdellovibrio ¸, lahko doživijo več delitev. Rezultat tega procesa je več hčerinskih celic in ne več dveh, kot je omenjeno pri binarni cepitvi.

Gemation

Gre za postopek, podoben tistemu, ki je omenjen za živali, vendar ekstrapoliran v eno celico. Bakterijsko brstenje se začne z majhnim popkom, ki se razlikuje od matične celice. Ta izboklina je podvržena procesu rasti, dokler se postopoma ne loči od bakterij, ki so nastale.

Prstenje povzroči neenakomerno porazdelitev materiala, ki ga vsebuje celica.

Razdrobljenost

Na splošno se lahko po tej poti razmnožujejo bakterije nitastega tipa (na primer Nicardia sp.). Celice filamenta se ločijo in začnejo rasti kot nove celice.

Sporalacija

Sporulacija je sestavljena iz proizvodnje struktur, imenovanih spore. To so zelo odporne strukture, sestavljene iz celice.

Ta proces je povezan z okoljskimi razmerami, ki obkrožajo organizem, na splošno, ko postanejo neugodne zaradi pomanjkanja hranil ali ekstremnega podnebja, se sproži spor.

Razlike med spolnim in aseksualnim razmnoževanjem

Pri posameznikih, ki se razmnožujejo aseksualno, potomce sestavljajo skoraj identične kopije njihovih staršev, torej kloni. Genom edinega starša kopirajo mitotične celične delitve, kjer se DNK kopira in v enakih delih prenaša v dve hčerinski celici.

Nasprotno pa za spolno razmnoževanje morata sodelovati dve osebi nasprotnega spola, razen hermafroditov.

Vsak od staršev bo nosil gamete ali spolne celice, ki nastanejo zaradi mejotskih dogodkov. Potomke sestavljajo edinstvene kombinacije med obema staršema. Z drugimi besedami, obstaja velika genska variacija.

Da bi razumeli visoke stopnje variacije v spolni reprodukciji, se moramo med delitvijo osredotočiti na kromosome. Te strukture lahko medsebojno izmenjujejo drobce, kar vodi v edinstvene kombinacije. Ko torej opazujemo brate in sestre pri istih starših, si med seboj niso enaki.

Prednosti aseksualne in spolne reprodukcije

Aseksualna reprodukcija ima več prednosti pred spolno reprodukcijo. Prvič, zapletene plesove ali boj za samico, značilno za nekatere vrste, ne zapravimo časa in energije, saj je potreben le en starš.

Drugič, mnogi posamezniki, ki se razmnožujejo spolno, porabijo veliko energije za proizvodnjo gameta, ki nikoli niso oplojene. To vam omogoča hitro in učinkovito kolonizacijo novih okolij, ne da bi morali poiskati partnerja.

Teoretično zgoraj omenjeni modeli aseksualne reprodukcije dajejo več prednosti - v primerjavi s spolnimi - posameznikom, ki živijo v stabilnem okolju, saj lahko svoje genotipe obdržijo na natančen način.

Reference

1. Campbell, NA (2001). Biologija: pojmi in odnosi. Pearsonova vzgoja.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Vabilo na biologijo. Panamerican Medical Ed.
3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Aseksualna reprodukcija: genetika in evolucijski vidiki. Celične in molekularne vede o življenju, 64 (11), 1355-1372.
4. Engelkirk, PG, Duben-Engelkirk, JL, & Burton, GRW (2011). Burtonova mikrobiologija za zdravstvene vede. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Patil, U., Kulkarni, JS, & Chincholkar, SB (2008). Temelji v mikrobiologiji. Nirali Prakashan, Pune.
6. Raven, PH, Evert, RF, in Eichhorn, SE (1992). Biologija rastlin (letnik 2). Sem obrnil.
7. Tabata, J., Ichiki, RT, Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Seksualno nasproti aseksualnemu razmnoževanju: izraziti rezultati v sorazmernem številu partenogenetskih mehurčkov po nedavni kolonizaciji. PLOŠČE ENO, 11 (6), e0156587.
8. Yuan, Z. (2018). Pretvorba mikrobiološke energije. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.