SEKSUELL REPRODUKSJON: EGENSKAPER, TYPER, PLANTER, DYR - BIOLOGI - 2026

Den seksuelle reproduksjonen er multiplisering av individer fra to foreldre av forskjellige kjønn: mann og kvinne - bortsett fra når det refereres til seksuell reproduksjon i bakterier eller protosoanser, hvor det ikke er forskjell på sex. Det er en vidt distribuert prosess i eukaryote organismer.

Hvert individ som deltar i seksuell reproduksjon produserer en type spesialiserte kimlinjeceller: sæd og egg. Disse er forårsaket av en type spesialisert celledeling, kalt meiose. Denne hendelsen er den avgjørende forskjellen mellom aseksuell og seksuell reproduksjon.

Kilde: Av Manojiritty, fra Wikimedia Commons

Prosessen begynner med foreningen av to gameter som gir opphav til en zygote. Senere gir zygoten opphav til et nytt individ med kjennetegn på begge foreldrene og med visse unike egenskaper.

På grunn av prosessens allestedsnærhet, utleder vi at seksuell reproduksjon innebærer en rekke fordeler fremfor aseksuell reproduksjon. Imidlertid merkes de mulige ulempene ved seksuell reproduksjon: tiden og energien som er investert i jakten på kamerater, konkurransen for kvinner, produksjonskostnadene for gameter som ikke er befruktet, blant andre.

Kostnadene ser ut til å være veldig høye, så de må ha betydelige fordeler for å motvirke det. Fordelene med seksuell reproduksjon har vært gjenstand for kontrovers og debatt blant evolusjonsbiologer.

En hypotese antyder at seksuell reproduksjon er gunstig siden den produserer varianter som i tider med miljøendringer kan være gunstige for arten. Produksjon av genetisk variabilitet er faktisk en av fordelene som tilskrives sex.

På den annen side foreslår noen forskere at seksuell reproduksjon, spesielt rekombinasjon, er valgt som en DNA-reparasjonsmekanisme. Forekomsten av sex, til tross for kostnadene, er imidlertid fremdeles ukjent.

Generelle egenskaper

Sex er et sammensatt fenomen som varierer mye blant eukaryote taxaer. Generelt sett kan vi forstå det som en prosess som involverer tre trinn: fusjon av to haploide kjerner, fenomenet rekombinasjon som produserer nye genotyper, og delingen av diploide celler for å danne haploide kjerner.

Fra dette synspunktet er sex i eukaryoter avhengig av en livssyklus, der diploide celler må dele seg ved meiose. Denne meiotiske delingsprosessen er ansvarlig for å distribuere genetisk materiale fra fremtidige gameter.

Meiosis tar sikte på å skille homologe kromosomer, på en slik måte at hvert gamet har halvparten av de somatiske kromosomene. I tillegg til å redusere den genetiske belastningen, skjer i meiose utvekslingen av materiale mellom ikke-søster-kromatider, noe som produserer helt nye kombinasjoner.

kjønnsceller

Gameter er kjønnscellene til organismer som er generert av meiose og inneholder halvparten av den genetiske belastningen, det vil si at de er haploide.

Gameter varierer i både planter og dyr, og er klassifisert i tre grunnleggende kategorier avhengig av deres størrelse og relative bevegelighet: isogamy, anisogamy og oogamy.

Isogamy er en form for seksuell reproduksjon der gametene som smelter sammen for å gi opphav til det nye individet er identiske i størrelse, mobilitet og struktur. Isogamy er hovedsakelig representert i planter.

I kontrast består anisogami av foreningen av to gameter som er forskjellige i størrelse og struktur. En bestemt type anisogami er oogamy, der de mannlige gametene er relativt små i størrelse og mange i antall. De kvinnelige er mye mer iøynefallende og produseres i færre antall.

Seksuell reproduksjon hos dyr

I dyreriket er seksuell reproduksjon et vidt distribuert fenomen blant gruppemedlemmene.

Nesten alle virvelløse dyr og virveldyr besitter kjønnene i separate organismer - det vil si at vi kan skille et hann og et kvinnelig individ i en art. Denne tilstanden kalles bispedømme, et begrep som kommer fra de greske røttene "to hus"

Derimot er det visse mindre antall arter hvor kjønn er til stede i samme individ som kalles monoecious: "et hus". Disse dyrene er også kjent som hermafroditter.

Skillet mellom kjønnene er ikke gitt av morfologiske egenskaper ved størrelse eller farge, men av typen gameter som hvert kjønn produserer.

Hunnene produserer eggløsningene, preget av deres store størrelse og deres ubevegelighet. Sperm produseres derimot av menn i større mengde, de er mye mindre og har spesielle strukturer for å bevege og befrukte egget.

Deretter beskriver vi de typiske seksuelle organene til dyr, og deretter vil vi detaljere prosessen med reproduksjon i hver dyregruppe.

Strukturer assosiert med reproduksjon

De spesialiserte cellene for seksuell reproduksjon - egg og sæd - produseres i spesifikke vev som kalles gonader.

Hos menn er testiklene ansvarlige for produksjonen av sædceller, mens de kvinnelige gametene dannes i eggstokkene.

Gonadene regnes som de viktigste seksuelle organene. Tilbehør til seksuelle organer er til stede i en viktig gruppe metazoans som er ansvarlig for mottak og overføring av egg og sæd. Hos kvinner finner vi skjeden, livmorrørene eller egglederne og livmoren, mens hos menn er det penis.

Poriferous

Porifers er ofte kjent som svamper og kan reprodusere både seksuelt og seksuelt. I de fleste arter skjer produksjonen av hann- og kvinnelige gameter hos et enkelt individ.

Choanocytes er en spesiell type celle i denne avstamningen, som kan transformeres til sædceller. I andre grupper kan gametene være avledet fra arkeocytter.

Mange arter er livlige, noe som indikerer at zygoten etter befruktningsfenomenet beholdes av foreldreorganismen til frigjøring av en larve oppstår. Hos disse artene frigjøres sæden i vannet og tas opp av en annen svamp.

nesledyr

Cnidarians er marine organismer som inkluderer maneter og lignende. Disse dyrene har to morfologier: den første er polyppen og er preget av en stilt livsstil, mens den andre er maneten som er i stand til å bevege seg og flyte.

Polypper reproduserer vanligvis aseksuelt ved spirende eller fisjon prosesser. Manetene er bispedømme og reproduserer seg seksuelt. Livssyklusen i denne gruppen er svært varierende.

Acelomorphs og flatworms

Flatorm, for eksempel planarianer, er først og fremst kjent for sin evne til å regenerere og produsere flere kloner på samme måte fra et enkelt individ.

De fleste av disse vermiforme dyrene er ensartede. De leter imidlertid etter en partner for å gjennomføre kryssbefruktningen.

Det mannlige reproduktive systemet inkluderer flere testikler og en papillelignende struktur som ligner på peniser av komplekse virveldyr.

Bløtdyr og annelider

De fleste bløtdyr er bispedømme, og deres reproduksjon gir opphav til en fritt svømmende larve kalt trocófera (veldig lik larvene som finnes i ringformer) og varierer avhengig av arten av bløtdyr.

På samme måte har annelider separate kjønn, og i noen har de gonader som vises midlertidig.

leddyr

Leddyr er en ekstremt mangfoldig gruppe av dyr, preget av et eksoskelett sammensatt av kitin og skjøtevedheng. Denne avstammen inkluderer myriapods, chelicerates, krepsdyr og hexapods.

Kjønnene er vanligvis atskilt, organene som er spesialisert på reproduksjon vises parvis. De fleste av artene har intern befruktning. De kan være oviparøse, ovoviviparøse eller livlige.

pigghuder

Hisseduper inkluderer sjøstjerner, sjø agurker, kråkeboller og lignende. Selv om det er noen hermafrodittarter, er de fleste preget av å ha separate kjønn. Gonadene er store strukturer, kanalene er enkle, og det er ingen forseggjorte kopulatoriske organer.

Befruktning skjer eksternt og en bilateral larve utvikler seg som kan bevege seg fritt i vannmassen. Noen arter har direkte utvikling.

chordatar

De fleste av kjønnene er separate. I denne gruppen finner vi mer komplekse organer for reproduksjon. Hvert kjønn har gonader med kanaler som leder produktene av disse til en cloaca eller til en spesiell åpning som ligger i nærheten av anus. Avhengig av gruppen, kan befruktning være ekstern eller intern.

Parthenogenese hos dyr

Parthenogenesis er et fenomen bredt representert i dyreriket, hovedsakelig i virvelløse dyr og noen virveldyr, noe som gjør det mulig å generere et nytt individ med en enslig forsørger. Selv om det er en form for aseksuell reproduksjon, anses visse typer parthenogenese som typer seksuell reproduksjon.

Ved meiotisk parthenogenese dannes et egg av meiose og kan eller ikke befruktes av sæd fra en hann.

I noen tilfeller må eggene aktiveres av det mannlige kjønnsaketet. I dette tilfellet er det ingen fusjon av begge kjernene, siden arvestoffet fra sædcellene kastes.

Imidlertid kan eggene hos noen arter utvikle seg spontant uten behov for aktiveringsprosessen.

Seksuell reproduksjon hos planter

Analogt når det gjelder dyr, kan planter gjennomgå seksuell reproduksjon. Den består av foreningen av to haploide gameter som vil gi opphav til et nytt individ med unike genetiske egenskaper.

Planten kan ha mannlige og kvinnelige organer i et enkelt individ, eller de kan skilles fra hverandre. I agurk og melkeaktig blir kjønnene skilt, mens kjønnene er i roser og petunier.

Blomsten

Organet som er ansvarlig for prosessene med seksuell reproduksjon er blomstene. Disse spesialiserte strukturene har regioner som ikke deltar direkte i reproduksjon: blåsangen og korollen, og seksuelt aktive strukturer: androecium og gynoecium.

Androecium er det mannlige reproduktive organet som er sammensatt av en stemning, som igjen er delt inn i et glødetråd og en anther. Denne siste regionen er ansvarlig for produksjonen av pollenkorn.

Gynoecium er det kvinnelige blomsterorganet og består av enheter som kalles karpeller. Strukturen ligner en langstrakt "dråpe" og er delt inn i stigmaet, stilen og til slutt eggstokken.

pollinering

Prosessen med seksuell reproduksjon i planter skjer hovedsakelig gjennom pollinering, som består av transport av pollenkorn fra anther til stigma.

Pollinering kan forekomme i den samme blomsten (pollenkornene går til hunnorganet til den samme planten) eller det kan være tverr, der pollenkornene befrukter et annet individ.

I de fleste planter er et dyrs inngrep nødvendig for å utføre pollinering. Dette kan være virvelløse dyr som bier eller andre insekter eller virveldyr som fugler og flaggermus. Anlegget tilbyr pollinatoren nektaren som en belønning og de har ansvaret for å spre pollen.

Blomsterstrukturene som ikke deltar direkte i reproduksjonen er korollen og kelungen. Dette er modifiserte blader, i mange tilfeller med lyse og livlige farger, som er ansvarlige for å visuelt eller kjemisk tiltrekke den potensielle pollinatoren.

På samme måte trenger noen planter ikke pollinatorer av dyr og bruker vind eller vann for å spre pollen.

Gjødsling, frø og frukt

Prosessen begynner med ankomsten av pollenkornene til stigmaet i blomsten. Disse reiser med stil til de finner eggstokken.

Dobbelt befruktning er typisk for blomstrende planter og unik blant alle organismer. Fenomenet oppstår som følger: en kjerne i en sæd forenes med en egg, og en annen kjerne av sæd smelter sammen til et diploid embryo av sporofytten.

Resultatet av denne uvanlige befruktningshendelsen er en trioploid endosperm som vil fungere som et næringsvev for utvikling av organismen. Når den vellykkede modningen av eggene skjer, forvandles de til frøene. Frukten dannes derimot av de modne eggstokkene.

Frukten kan klassifiseres som enkel hvis den kommer fra en moden eggstokk og tilsettes hvis den utvikler seg fra flere eggstokker, som for eksempel jordbær.

Seksuell reproduksjon hos bakterier

Bakterier er først og fremst kjent for sin evne til å reprodusere seg aseksuelt.

I denne prokaryotiske avstamningen er et individ i stand til å dele i to ved en prosess som kalles binær fisjon. Imidlertid er det en rekke mekanismer i bakterier som minner om seksuell reproduksjon siden det er utveksling av genetisk materiale.

Fram til midten av 1940-tallet trodde man at bakterier reproduserte utelukkende aseksuelt. Imidlertid motbeviste forskerne Joshua Lederberg og Edward Tatum denne troen gjennom et genialt eksperiment som brukte E. coli-bakteriene med forskjellige kostholdskrav som modell.

Eksperimentet besto av en stamme A som vokste i minimalt medium med metionin og biotin, og en stamme B som bare vokste i miljøer med treonin, leucin og tiamin. Med andre ord, hver stamme bar en mutasjon som forhindret den i å syntetisere disse forbindelsene, derfor måtte de syntetiseres i kulturmediet.

Da koloniene var i kontakt i noen timer, fikk individene muligheten til å syntetisere næringsstoffer som de tidligere ikke kunne. Dermed demonstrerte Lederberg og Tatum at det var en DNA-utvekslingsprosess som ligner på seksuell reproduksjon og kalte det konjugering.

Bøyning

Konjugasjonsprosessen skjer gjennom en brolignende struktur kalt den seksuelle pili, som fysisk binder to bakterier sammen og lar dem utveksle DNA.

Siden bakterier ikke har seksuell dimorfisme, kan vi ikke snakke om menn og kvinner. Imidlertid kan bare én type produsere pili, og de har spesielle DNA-fragmenter som kalles faktor F, for "fruktbarhet." Faktor F har gener for pili-produksjon.

DNAet som er involvert i utvekslingen er ikke en del av det enkelt bakterielle kromosomet. I stedet er det en isolert sirkulær del som kalles et plasmid, som har sitt eget replikasjonssystem.

Transformation

I tillegg til konjugering er det andre prosesser der bakteriene kan få ekstra DNA og er preget av å være enklere enn konjugering. En av dem er transformasjon, som består i å ta naken DNA fra det ytre miljø. Dette eksogene DNA-fragmentet kan integreres i bakteriekromosomet.

Transformasjonsmekanismen går inn i begrepet seksuell reproduksjon. Selv om bakteriene tok gratis DNA, måtte dette genetiske materialet komme fra en annen organisme - for eksempel en bakterie som døde og frigjorde sitt DNA i miljøet.

transduksjon

Den tredje og siste kjente mekanismen i bakterier for å oppnå fremmed DNA er transduksjon. Dette innebærer deltagelse av et virus som infiserer bakterier: bakteriofager.

Ved transduksjon tar et virus en del av bakteriell DNA, og når det infiserer en bakterie, kan en forskjell gi dette fragmentet til det. Noen forfattere bruker begrepet "parasexual events" for å referere til disse tre mekanismene.

Evolusjonære perspektiv

Forekomsten av seksuell reproduksjon i organismer er et bemerkelsesverdig faktum. Derfor er et av de største spørsmålene i evolusjonsbiologien hvorfor sex er spredt over så mange avstamninger hvis det er en energisk dyr aktivitet - og i noen tilfeller til og med farlig.

De selektive kreftene som førte til seksuell reproduksjon hos eukaryoter, mistenkes å være de samme som de som opprettholder de parasexuelle prosessene som er beskrevet for bakterier.

Sex koster

I lys av evolusjonen refererer begrepet "suksess" til individets evne til å overføre genene sine til neste generasjon. Paradoksalt nok er sex en prosess som ikke helt oppfyller denne definisjonen, siden en serie kostnader forbundet med reproduksjon.

Seksuell reproduksjon innebærer å finne en kamerat, og i de fleste tilfeller er denne oppgaven ikke triviell. En enorm mengde tid og energi må investeres i denne bestrebelsen som vil avgjøre suksessen til avkommet - i form av å finne "den ideelle kompis."

Dyrene viser en serie ritualer for å berolige sine potensielle kamerater, og i noen tilfeller må de kjempe for å utsette sitt eget liv for å oppnå kopulering.

Selv på cellenivå er sex dyrt, siden deling ved meiose tar mye lenger tid enn mitose. Så hvorfor reproduserer de fleste eukaryoter seksuelt?

Det er to grunnleggende teorier. Den ene er relatert til cellefusjon som en mekanisme for horisontal overføring av et "egoistisk" genetisk element, mens den andre teorien foreslår rekombinasjon som en DNA-reparasjonsmekanisme. Nedenfor beskriver vi fordeler og ulemper ved hver teori:

Sexfordeler

For å svare på dette spørsmålet må vi fokusere på de mulige fordelene ved seksuell reproduksjon i de første eukaryotene.

Fusjon av gameter for å danne en zygote fører til en kombinasjon av to forskjellige genom som er i stand til å kompensere for mulige mangelfulle gener i det ene genomet med en normal kopi av det andre.

Hos mennesker arver vi for eksempel en kopi fra hver av foreldrene. Hvis vi arver et mangelfullt gen fra moren vår, kan det normale genet fra vår far kompensere for det (i et slikt tilfelle at patologien eller sykdommen bare presenteres som homozygot recessiv).

En andre teori - ikke så intuitiv som den første - foreslår at meiose fungerer som en reparasjonsmekanisme i DNA. Skader på genetisk materiale er et problem som alle organismer må møte. Imidlertid er det organismer som bare reproduserer useksuelt, og deres DNA er ikke spesielt skadet.

En annen hypotese sier at sex kan ha utviklet seg som en parasittisk tilpasning mellom egoistiske genetiske elementer, for å bli distribuert til andre genetiske slektslinjer. En lignende mekanisme er bevist i E. coli.

Selv om det er mulige forklaringer, er evolusjonen av sex gjenstand for opphetet debatt blant evolusjonsbiologer.

Seksuell utvalg

Seksuell seleksjon er et konsept introdusert av Charles Darwin som bare er aktuelt for seksuelt reproduserende befolkninger. Det brukes til å forklare tilstedeværelsen av atferd, strukturer og andre attributter hvis eksistens ikke kan tenkes av naturlig seleksjon.

For eksempel gir ikke den veldig fargerike og litt "overdrevne" fjærdrakten av påfugler direkte fordeler for individet, siden den gjør den mer synlig for potensielle rovdyr. Videre er den bare til stede hos menn.

referanser

1. Colegrave, N. (2012). Evolusjonær suksess for sex: Science & Society Series on Sex and Science. EMBO-rapporter, 13 (9), 774-778.
2. Crow, JF (1994). Fordeler med seksuell reproduksjon. Utviklingsgenetikk, 15 (3), 205-213.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolusjonsanalyse. Prentice Hall.
4. Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). Opphav til eukaryotisk seksuell reproduksjon. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6 (3), a016154.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerte zoologiske prinsipper. New York: McGraw-Hill.
6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Utviklingen av primære seksuelle karakterer hos dyr. Oxford University Press.
7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Seksuell reproduksjon hos dyr og planter. Springer-Verlag GmbH.