Sexuell reproduktionsegenskaper, typer, i växter, hos djur



den sexuell reproduktion är multiplikationen av individer från två föräldrar av olika kön: man och kvinna - förutom när vi hänvisar till sexuell reproduktion i bakterier eller protozoer, där det inte skiljer sig från kön. Det är en storfördelad process i eukaryota organismer.

Varje individ som deltar i sexuell reproduktion producerar en typ av specialiserade celler av groddar: spermier och ägglossor. Dessa härrör från en typ av specialiserad celldelning, kallad meiosi. Denna händelse är den avgörande skillnaden mellan aseksuell och sexuell reproduktion.

Processen börjar med fackföreningen av två gameter som ger upphov till en zygote. Därefter ger zygoten upphov till en ny individ med egenskaper hos båda sina föräldrar och med vissa unika karaktärer.

På grund av processornas ubiquitet framgår det att sexuell reproduktion förutsätter en rad fördelar med avseende på de aseksuella. De möjliga nackdelarna med sexuell reproduktion är emellertid tydligare: tid och energi investerat i partnersökningen, tävling för kvinnor, kostnaden för produktion av icke-befruktade gameter..

Kostnaderna verkar vara mycket höga, så de måste ha stora fördelar som bidrar till att kompensera. Fördelarna med sexuell reproduktion har varit föremål för kontrovers och debatt bland evolutionära biologer.

En hypotes föreslår att sexuell reproduktion är fördelaktig eftersom den producerar sorter som i tid av miljöförändringar kan vara lönsamma för arten. Faktum är att produktionen av genetisk variation är en av fördelarna med kön.

Å andra sidan föreslår vissa forskare att sexuell reproduktion, specifikt rekombination, har valts som en mekanism för DNA-reparation. Men förekomsten av kön trots sina kostnader är fortfarande okänd..

index

  • 1 Allmänna egenskaper
  • 2 gameter
  • 3 Sexuell reproduktion hos djur
    • 3.1 Strukturer associerade med reproduktion
    • 3.2 Porifera
    • 3.3 Cnidarians
    • 3.4 Acelomorphs och flatworms
    • 3,5 Mollusker och Annelids
    • 3.6 Arthropods
    • 3,7 Nötkreatur
    • 3,8 Cordados
  • 4 Parthenogenes hos djur
  • 5 Sexuell reproduktion i växter
    • 5.1 Blomman
    • 5.2 Pollination
    • 5.3 Befruktning, frön och frukt
  • 6 Sexuell reproduktion i bakterier
    • 6.1 Konjugering
    • 6.2 Transformation
    • 6.3 Transduktion
  • 7 Evolutionärt perspektiv
    • 7.1 Sexkostnader
    • 7.2 Fördelar med kön
    • 7.3 Sexuellt urval
  • 8 referenser

Allmänna egenskaper

Kön är ett komplext fenomen som varierar mycket mellan eukaryotisk taxa. I allmänhet kan vi förstå det som en process som innefattar tre steg: fusion av två haploida kärnor, fenomenet rekombination som producerar nya genotyper och uppdelning av diploida celler för att bilda haploida kärnor.

Ur denna synvinkel beror sex i eukaryoter på en livscykel där diploida celler måste delas upp med meios. Denna process av meotisk division har ansvaret för att distribuera det genetiska materialet i framtida gameter.

Meios syftar homologa kromosomer separat, så att varje gamet har hälften av somatiska kromosomer. Förutom att minska den genetiska belastningen uppträder också växelverkan mellan icke-systerskromatider på meios och producerar helt nya kombinationer.

gamete

Gameter är könscellerna hos organismer som genereras av meios och innehåller hälften av den genetiska belastningen, det vill säga de är haploid.

Gametorna varierar i både växter och djur och är indelade i tre grundläggande kategorier beroende på deras storlek och relativ rörlighet i: isogami, anisogamy och oogamy.

Isogamy är ett sätt för sexuell reproduktion där de gameter som slår samman för att ge upphov till den nya individen, är identiska i storlek, rörlighet och struktur. Isogamy är främst representerad i växter.

Anisogami består däremot av fackföreningen av två gameter som skiljer sig åt i storlek och struktur. En särskild typ av anisogami är oogamy, där manliga gameter är relativt små i storlek och riklig i antal. De feminina är mycket mer iögonfallande och produceras i mindre antal.

Sexuell reproduktion hos djur

I djurriket är sexuell reproduktion ett fenomen som är utbredd i gruppens medlemmar.

Nästan alla ryggradslösa djur och ryggradsdjur har kön i separata organismer - det vill säga vi kan skilja en manlig och en kvinnlig individ i en art. Detta villkor kallas dioica, en term som härstammar från de grekiska rötterna "två hus"

Däremot finns det vissa mindre antal arter vars könen är närvarande i samma individ som kallas mono: "ett hus". Dessa djur är också kända som hermafroditer.

Skillnaden mellan könen ges inte av morfologiska egenskaper av storlek eller färgning, utan av den typ av gameter som varje kön producerar.

Honorna producerar ägglossningarna, kännetecknad av deras stora storlek och oändlighet. Spermierna å andra sidan produceras av männen i större mängd, är mycket mindre och har speciella strukturer för att röra sig och kunna befrukta äggstocken.

Därefter kommer vi att beskriva djurens typiska sexuella organ och sedan kommer vi att detaljera reproduktionsprocessen i varje djurgrupp.

Strukturer associerade med reproduktion

Specialiserade celler för sexuell reproduktion - ägglossningarna och spermierna - produceras i specifika vävnader som kallas gonader.

Hos män är testiklarna ansvariga för framställning av spermier, medan kvinnliga gameter bildas i äggstockarna.

Gonaderna betraktas som de främsta könsorganen. De sexuella organs tillbehören är närvarande i en stor grupp metazoaner som är ansvariga för att ta emot och överföra ägglossningarna och spermierna. Honor som finns i slidan, livmodern rör eller äggledarna och livmodern, medan hanen är penis.

poriferans

Porifera är allmänt kända som svampar och kan reproducera både sexuellt och asexually. I de flesta arter förekommer produktion av manliga och kvinnliga gameter i en enskild individ.

Choanocyterna är en speciell typ av celler av denna släkt, som kan omvandlas till spermier. I andra grupper kan gameter härledas från arkeiter.

Många arter är viviparösa, vilket indikerar att förbi befruktningsfenomenet som zygoten bibehålls av moderorganismen tills frigörandet av en larva uppträder. I dessa arter frigörs spermierna i vattnet och tas av en annan svamp.

cnidarians

Cnidarians är marina organismer som innefattar maneter och besläktade. Dessa djur har två morfologier: den första är polypen och kännetecknas av en sessil livsstil, medan den andra formen är maneter som kan flytta och flyta.

I allmänhet reproducerar polyperna asexually genom spirande eller fissionprocesser. Maneterna är dioica och reproducerar sexuellt. Livscykeln i denna grupp är väldigt variabel.

Acelomorphs och flatworms

Flatworms, som planarians, är främst kända för sin förmåga att regenerera och producera flera kloner från en enskild individ via aseksuell.

Majoriteten av dessa vermiforma djur är monoecious. Ändå söker de en partner för att genomföra korsbefruktning.

Det manliga reproduktionssystemet innehåller flera testiklar och en papiliknande struktur som liknar peniserna hos komplexa ryggradsdjur.

Mollusks och annelids

Majoriteten av blötdjur är dioic och deras reproduktion ger upphov till en larva som kan simma fritt kallad trocófera (mycket lik den larva som finns i anneliderna) och varierar beroende på arten blötdjur.

På liknande sätt har annelider separata kön och i vissa har gonader som visas tillfälligt.

leddjur

Arthropoder är en extremt varierande djurgrupp, kännetecknad av en exoskelet som består av kitin och artikulerade bilagor. Denna härkomst inkluderar miriápodos, quelicerados, kräftdjur och hexapoder.

Generellt är könen separerade, de organ som är specialiserade på reproduktion förekommer i par. De flesta arter har intern befruktning. De kan vara oviparösa, ovoviviparösa eller viviparösa.

tagghudingar

Noshörningar inkluderar sjöstjärnor, havs gurkor, havsborrar och allierade. Även om det finns några hermafroditiska arter, kännetecknas de flesta av att ha separata könen. Gonaderna är stora strukturer, kanalerna är enkla och det finns inga utarbetade copulatoriska organ.

Befruktning sker externt och en bilateral larva utvecklas som kan röra sig fritt i vattenkroppen. Vissa arter har direkt utveckling.

chordates

De flesta könen är separerade. I denna grupp hittar vi mer komplexa organ för reproduktion. Varje kön har gonader med kanaler som leder produkterna av dessa till en avlopp eller till en speciell öppning som ligger nära anusen. Beroende på grupp kan befruktning vara extern eller intern.

Parthenogenes hos djur

Parthenogenes är ett fenomen som är allmänt representerat i djurriket, främst i ryggradslösa djur och hos vissa ryggradsdjur, vilket gör det möjligt att generera en ny individ med en ensamstående förälder. Även om det är en form av aseksuell reproduktion anses vissa typer av parthenogenes typer av sexuell reproduktion.

Vid meiotisk parthenogenes bildas en äggstock av meios och kan eller inte vara befruktad av en sperma från en man.

I vissa fall måste ägglossningarna aktiveras av manliga gamete. I detta fall finns det ingen fusion av båda kärnorna, eftersom det genetiska materialet från spermierna kasseras.

I vissa arter kan äggstocken emellertid utvecklas spontant utan att aktiveringsprocessen behöver.

Sexuell reproduktion i växter

Analogt med djurens fall kan växter uppleva sexuell reproduktion. Det består av fackföreningen av två haploida gameter som kommer att ge upphov till en ny individ med unika genetiska egenskaper.

Växten kan ha manliga och kvinnliga organ i en enskild individ eller de kan separeras. I gurkan och i mjölken skiljs könen, medan i rozen och petunierna är kön tillsammans.

Blomman

Det organ som ansvarar för processerna för sexuell reproduktion är blommor. Dessa specialiserade strukturer har regioner som inte direkt deltar i reproduktion: kalyx och corolla samt sexuellt aktiva strukturer: androceo och gynoecium.

Androceo är det manliga reproduktionsorganet som består av en stamen, som i sin tur är uppdelad i en glödlampa och en anter. Den här sista regionen är ansvarig för produktionen av pollenkorn.

Gynoecium är det kvinnliga blommorganet och består av enheter som kallas carpels. Strukturen liknar en långsträckt "droppe" och är uppdelad i stigma, stil och slutligen äggstocken.

pollinering

Processen för sexuell reproduktion i växter sker huvudsakligen genom pollinering, vilket innebär transport av pollenkorn från anther till stigma..

Pollination kan förekomma i samma blomma (pollenkorn går till honorganet hos samma planta) eller kan korsas, där pollenkorn befruktar en annan individ.

I de flesta växter är det nödvändigt att ett djur ingriper för att utföra pollinering. Dessa kan vara ryggradslösa djur, såsom bin eller andra insekter eller ryggradsdjur som fåglar och fladdermus. Anläggningen erbjuder som belöning till pollenern nektar och dessa är ansvariga för att sprida pollen.

Blomstrukturerna som inte direkt deltar i reproduktion är corolla och kalyxen. Dessa utgör modifierade löv, i många fall av slående och livfulla färger, vilka är ansvariga för att attrahera visuellt eller kemiskt till potentiell pollinator.

På samma sätt kräver vissa växter inte djurbestämningsanordningar och använder vind eller vatten för pollenspridning.

Befruktning, frön och frukt

Processen börjar med ankomsten av pollenkorn till blommens stigma. Dessa reser sånt tills de hittar äggstocken.

Dubbel befruktning är typisk för blommande växter och unik bland alla organismer. Fenomenet uppstår enligt följande: En kärna av en sperma är fäst vid ett ägg och en annan kärna av sperma är fusionerad till ett diploid embryo av sporofyten.

Resultatet av denna ovanliga fecundationshändelse är en trioploid endosperm som kommer att fungera som en näringsvävnad för organismens utveckling. När den framgångsrika mognaden av ägglossorna uppträder, omvandlas de till frön. Frukten å andra sidan bildas av de mogna äggstockarna.

Frukten kan klassificeras som enkel om den kommer från en mogen äggstock och läggas till om den utvecklas från flera äggstockar, t.ex. jordgubbar, till exempel.

Sexuell reproduktion i bakterier

Bakterier är främst kända för sin förmåga att reproducera asexually.

I den här prokaryotiska linjen är en individ kapabel att dela i två genom en process som kallas binär fission. Det finns emellertid ett antal mekanismer i bakterier som påminner om sexuell reproduktion eftersom det är utbyte av genetiskt material.

Fram till mitten av 1940-talet ansågs att bakterier reproducerades uteslutande av den asexuala vägen. Men forskare Joshua Lederberg och Edward Tatum förnekade den troen genom ett genialt experiment som använde bakterien som en modell E. coli med olika livsmedelskrav.

Experimentet bestod av en stam A växande i ett minimalt medium med metionin och biotin, och en B-stam som växte bara i miljöer med treonin, leucin och tiamin. Med andra ord hade varje stam en mutation som hindrade det från att syntetisera dessa föreningar, varför de måste syntetiseras i odlingsmediet..

När kolonierna kontaktade varandra i några timmar, förvärvade individerna möjligheten att syntetisera de näringsämnen som de tidigare inte kunde. Således visade Lederberg och Tatum att det fanns en process av DNA-utbyte som liknar sexuell reproduktion och de kallade den konjugation.

konjugering

Konjugationsprocessen sker genom en struktur som liknar en bro, kallad sexuell pili, som fysiskt länkar två bakterier och låter dig utbyta DNA.

Eftersom bakterier inte har sexuell dimorfi, kan vi inte prata om män och kvinnor. Dock kan endast en typ producera pili, och de har speciella fragment av DNA som kallas faktor F, för "fertilitet". Faktorn F har generna för produktion av pili.

DNA som deltar i utbytet ingår inte i den enda bakteriella kromosomen. Istället är det en isolerad cirkulär del som kallas en plasmid, som har sitt eget replikationssystem.

transformation

Förutom konjugation finns det andra processer där bakterier kan erhålla extra DNA och karaktäriseras genom att vara enklare än konjugering. En av dem är omvandlingen, som består av att ta naket DNA från den yttre miljön. Detta exogena DNA-fragment kan integreras i bakteriekromosomen.

Transformationsmekanismen går in i begreppet sexuell reproduktion. Även om bakterierna tog fria DNA, måste detta genetiska material komma från en annan organism - till exempel en bakterie som dog och släppte sitt DNA i miljön.

transduktion

Den tredje och sista mekanismen som är känd i bakterier för att erhålla externt DNA är transduktion. Detta innebär deltagande av ett virus som infekterar bakterier: bakteriofager.

Vid transduktionen tar ett virus en del av bakteriellt DNA och när det händer att infektera en skillnad bakterie kan den passera detta fragment till honom. Vissa författare använder termen "sexuella händelser" för att hänvisa till dessa tre mekanismer.

Evolutionärt perspektiv

Ubiquityen av sexuell reproduktion i organismer är ett framträdande faktum. Därför är en av de största frågorna i den evolutionära biologin varför sex sprids i så många linjer om det är en energidriven aktivitet - och i vissa fall även farliga.

Det är misstänkt att de selektiva krafter som härstammar från den sexuella reproduktionen i eukaryotema är desamma som upprätthåller de paraseksuella processer som beskrivs för bakterierna.

Sexkostnader

Med tanke på utvecklingen hänvisar termen "framgång" till en persons förmåga att vidarebefordra sina gener till nästa generation. Paradoxalt sett är kön en process som inte helt uppfyller denna definition, eftersom en serie kostnader i samband med reproduktion.

Sexuell reproduktion innebär att man hittar en partner och i de flesta fall är den här uppgiften inte trivial. Du måste investera en stor mängd tid och energi i detta arbete som kommer att avgöra framgången för avkomman - när det gäller att hitta "den idealiska partner".

Djurna visar en serie ritualer för att deras potentiella partners ska vara och i vissa fall måste de kämpa för att exponera sitt eget liv för att copulera.

Även på cellulär nivå är kön dyrt, eftersom division av meiosi tar mycket längre tid än mitos. Så, varför reproducerar de flesta eukaryoter sexuellt?

Det finns två grundläggande teorier. En är relaterad till cellfusion som en mekanism för den horisontella överföringen av ett "själviskt" genetiskt element medan den andra teorin föreslår rekombination som en mekanism för DNA-reparation. Nästa kommer vi att beskriva för och nackdelar med varje teori:

Fördelar med sex

För att svara på denna fråga måste vi fokusera på de möjliga fördelarna med sexuell reproduktion i de första eukaryoterna.

Sammansmältningen av gameten för att bilda en zygot leder till en kombination av två olika genomer som kan kompensera för de eventuella defekta generna hos ett genom med en normal kopia av den andra.

I människor, till exempel, ärver vi en kopia av varje förälder. Om vi ​​ärver en defekt gen från vår mamma, kan vår faders normala gen kompensera (i så fall att patologin eller sjukdomen bara framträder som homozygot recessiv).

En andra teori - inte lika intuitiv som den första - föreslår att meios fungerar som en reparationsmekanism i DNA. Skador på genetiskt material är ett problem som alla organismer måste möta. Det finns dock organismer som bara reproducerar asexually och deras DNA är inte särskilt skadat.

En annan hypotes säger att kön skulle ha utvecklats som en parasitisk anpassning bland de själviska genetiska elementen, för att kunna distribueras till andra genetiska linjer. En liknande mekanism har visats i E. coli.

Även om det finns möjliga förklaringar, är utvecklingen av kön ett föremål för svår debatt bland evolutionära biologer.

Det sexuella urvalet

Sexuellt val är ett koncept som introducerats av Charles Darwin, som bara är tillämpligt på populationer med sexuell reproduktion. Det används för att förklara närvaron av beteenden, strukturer och andra attribut vars existens inte kan uppfattas genom naturligt urval.

Till exempel ger plommonet så färgstarkt och i viss utsträckning "överdriven" på påfåglarna inga direkta fördelar för individen, eftersom den gör den mer synlig för möjliga rovdjur. Dessutom är den endast närvarande hos män.

referenser

  1. Colegrave, N. (2012). Den evolutionära framgången för kön: Science & Society Series på sex och vetenskap. EMBO-rapporter, 13(9), 774-778.
  2. Crow, J. F. (1994). Fördelar med sexuell reproduktion. Utvecklingsgenetik, 15(3), 205-213.
  3. Freeman, S., & Herron, J.C. (2002). Evolutionär analys. Prentice Hall.
  4. Goodenough, U. & Heitman, J. (2014). Origins of Eukaryotic Sexual Reproduction. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6(3), a016154.
  5. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrerade zoologiska principer. New York: McGraw-Hill.
  6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (red.). (2010). Utvecklingen av primära sexuella tecken i djur. Oxford University Press.
  7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Sexuell reproduktion hos djur och växter. Springer-Verlag GmbH.