מאפייני רבייה מינית, טיפוסים, בצמחים, בבעלי חיים

ה רבייה מינית היא הכפלה של אנשים משני הורים של מינים שונים: זכר ונקבה - למעט כאשר אנו מתייחסים לשכפול מיני בבקטריה או בפרוטוזואה, שם אין הבחנה בין המינים. זהו תהליך מופץ באופן נרחב באורגניזמים אאוקריוטים.

כל אדם המשתתף ברבייה מינית מייצר סוג של תאים מיוחדים של קווי נבט: זרע וביציות. אלה מקורם על ידי סוג של חלוקת התא המקצועית, המכונה המיוזה. אירוע זה הוא ההבדל המהותי בין רבייה מינית ומינית.

התהליך מתחיל עם איחוד של שני gametes כי לעורר זיגוטה. לאחר מכן, הזיגוטה יוצרת אדם חדש עם מאפיינים של שני ההורים שלהם עם תווים ייחודיים מסוימים.

בשל כל מקום של התהליך, אנו מסיקים כי רבייה מינית מניח שורה של יתרונות ביחס לא-מינית. עם זאת, החסרונות האפשריים של רבייה מינית הם ברורים יותר: זמן ואנרגיה השקיעו בחיפוש אחר שותפים, תחרות על נקבות, עלות הייצור של gametes שאינם מופרים, בין היתר..

העלויות נראה גבוה מאוד, ולכן הם חייבים להיות יתרונות משמעותיים המסייעים לפצות. היתרונות של רבייה מינית היו נושא למחלוקת ודיון בין ביולוגים אבולוציוניים.

אחת ההשערות מציעה כי רבייה מינית הוא מועיל שכן הוא מייצר זנים, בזמן השינויים הסביבתיים, יכול להיות רווחי עבור המין. למעשה, ייצור השתנות גנטית הוא אחד היתרונות המיוחסים למין.

מצד שני, כמה חוקרים מציעים כי רבייה מינית, במיוחד רקומבינציה, נבחרה כמנגנון לתיקון דנ"א. עם זאת, שכיחות המין למרות עלויותיו עדיין לא ידוע..

אינדקס

• 1 מאפיינים כלליים
• 2 גמטים
• 3 רבייה מינית אצל בעלי חיים
  • 3.1 מבנים הקשורים להעתקה
  • 3.2 פורפרה
  • 3.3 Cnidarians
  • 3.4 אסלומורפים ותולעים שטוחות
  • 3.5 רכיכות ועמילנים
  • 3.6 ארטרופודים
  • 3.7 Echinoderms
  • 3.8 קורדוס
• 4 Parthenogenesis בבעלי חיים
• 5 רבייה מינית בצמחים
  • 5.1 הפרח
  • 5.2 האבקה
  • 5.3 פריון, זרעים ופירות
• 6 רבייה מינית בחיידקים
  • 6.1 הכנה
  • 6.2 טרנספורמציה
  • 6.3 התמרה
• 7 פרספקטיבה אבולוציונית
  • 7.1 עלויות סקס
  • 7.2 הטבות של מין
  • 7.3 בחירה מינית
• 8 הפניות

מאפיינים כלליים

מין הוא תופעה מורכבת, המשתנה במידה ניכרת בין המינים האיקריוטים. באופן כללי, אנו יכולים להבין את זה כתהליך זה כרוך בשלושה שלבים: מיזוג של שני גרעינים הפלואידים, תופעת רקומבינציה המייצרת גנוטיפים חדשים וחלוקת תאים דיפלואידים ליצירת גרעינים הפלואידים.

מנקודת מבט זו, המין באוקריוטים תלוי במעגל חיים, שבו יש לחלק את התאים הדיפלואידים על ידי המיוזה. תהליך זה של חלוקה מיוטית הוא אחראי על הפצת החומר הגנטי של gametes בעתיד.

המיוזה נועדה להפריד בין הכרומוזומים ההומולוגיים, באופן שבו לכל גמאטה יש מחצית מהכרומוזומים הסומטיים. בנוסף להקטנת העומס הגנטי, במיוזה חילופי החומר בין כרומטידים שאינם אחים מתרחשים גם לייצר שילובים חדשים לגמרי.

גאמטו

גמטים הם תאי המין של אורגניזמים שנוצרים על ידי המיוזה ומכילים מחצית מהעומס הגנטי, כלומר, הם הפלוידים.

Gametes להשתנות בשני צמחים ובעלי חיים, והם מסווגים לשלוש קטגוריות בסיסיות בהתאם לגודל שלהם ניידות יחסית: isogamy, anisogamy ו oogamy.

Isogamy היא דרך של רבייה מינית שבה gametes להתמזג כדי לעורר את האדם החדש, זהים בגודל, ניידות ומבנה. איזוגאמי מיוצגת בעיקר בצמחים.

לעומת זאת, anisogamy מורכב איחוד של שני gametes זה שונה בגודל ובמבנה. סוג מסוים של anisogamy הוא oogamy, שבו gametes זכר הם קטנים יחסית בגודל שופע במספר. הנשיות הן הרבה יותר בולטות ומופקות במספרים קטנים יותר.

רבייה מינית אצל בעלי חיים

בממלכת החי, הרבייה המינית היא תופעה שכיחה בקרב חברי הקבוצה.

כמעט כל חסרי חוליות וחולייתנים הם בעלי מינים באורגניזמים נפרדים - כלומר, אנו יכולים להבחין בין זכר לנקבה במין. מצב זה נקרא dioica, מונח זה נובע השורשים היווני "שני בתים"

לעומת זאת, ישנם מינים מסוימים פחות אשר מינם נמצאים באותו אדם בשם מונוסים: "בית". בעלי חיים אלה ידועים גם בשם הרמפרודיטים.

ההבחנה בין המינים אינה ניתנת על ידי תכונות מורפולוגיות של גודל או צבע, אלא על פי סוג הגמטות שכל מין מייצר.

הנקבות מייצרות את הביציות, המאופיינות בגודלם ובאי-יכולתן. הזרע, לעומת זאת, מיוצרים על ידי הזכרים בכמות גדולה יותר, הם הרבה יותר קטנים ויש להם מבנים מיוחדים כדי לזוז ולהיות מסוגל להפרות את הביצית.

הבא נתאר את האיברים המיניים הטיפוסיים של החיות, ואז נפרט את תהליך ההעתקה של כל קבוצת בעלי חיים.

מבנים הקשורים רבייה

תאים מיוחדים עבור רבייה מינית - ovules וזרע - מיוצרים ברקמות ספציפיות בשם gonads.

אצל הזכרים, האשכים אחראים על ייצור הזרע, בעוד שגברות נקבות בשחלות.

הגונדות נחשבות לאיברי המין העיקריים. האברים המיניים האביזרים נמצאים בקבוצה גדולה של מטאזואנים שאחראים לקבל ולהעביר את הביציות והזרע. אצל הנקבות אנו מוצאים את הנרתיק, את צינורות הרחם או את החצוצרות ואת הרחם, ואילו אצל הזכרים יש את הפין.

Porifera

Porifera ידועים בדרך כלל ספוגים יכולים לשכפל הן מבחינה מינית והן מבחינה מינית. ברוב המינים, הייצור של זכר ונקבה gametes מתרחשת אדם בודד.

Choanocytes הם סוג מסוים של תאים של השושלת הזאת, אשר ניתן להפוך זרע. בקבוצות אחרות gametes ניתן להפיק מן archaeites.

מינים רבים הם viviparous, אשר מציין כי בעבר תופעת ההפריה zygote נשמרת על ידי האורגניזם האב עד שחרורו של הזחל מתרחשת. במינים אלה הזרע משוחרר לתוך המים ונלקח על ידי ספוג אחר.

Cnidarians

Cnidarians הם ימיים אורגניזמים הכוללים מדוזה הקשורים. לבעלי חיים אלה יש שתי מורפולוגיות: הראשון הוא הפוליפ ומאופיין באורח חיים נינוח, ואילו הצורה השנייה היא מדוזה שיכולה לזוז ולציף.

בדרך כלל, פוליפים מתרבים באופן לא-נפרד על ידי תהליכי הנבטה או הביקוע. מדוזה היא dioica ו reproduces מינית. מחזור החיים בקבוצה זו משתנה מאוד.

Acelomorphs ו flatworms

Flatworms, כגון Planarians, ידועים בעיקר עבור היכולת שלהם להתחדש וליצור שיבוטים מרובים מאדם יחיד באמצעות מינית.

רוב החיות הרמיוניות האלה הן חד-פעמיות. עם זאת, הם מחפשים שותף לבצע הפריה הדדית.

מערכת הרבייה הגברית כוללת כמה אשכים ומבנה דמוי פפייה הדומה לפין של חוליות מורכבות.

רכיכות ועפעפיים

רוב רכיכות הם dioic ורבייה שלהם מעורר זחל המסוגל לשחות בחופשיות שנקרא trocófera (דומה מאוד לזחל הנוכחי של annelids) ו משתנה בהתאם למינים של רכיכות.

באופן דומה, ענקים יש מינים נפרדים ובחלקם יש gonads המופיעים באופן זמני.

ארטרופודים

ארטרופודים הם קבוצת בעלי חיים מגוונת ביותר, מאופיינת על ידי שלד חיצוני המורכב chitin ו epticages המפרקים. שושלת זו כוללת את miriápodos, quelicerados, סרטנים hexapods.

בדרך כלל מופרדים המינים, האיברים המתמחים ברבייה מופיעים בזוגות. לרוב המינים יש הפריה פנימית. הם יכולים להיות oviparous, ovoviviparous או viviparous.

Echinoderms

Echinoderms כוללים כוכבי ים, מלפפוני ים, קיפודי ים ובעלי ברית. למרות שישנם מינים הרמפרודיים, רובם מתאפיינים במין נפרד. הגונדות הן מבנים גדולים, הצינורות פשוטים ואין איברים משוכללים.

הפריה מתרחשת חיצונית, זחל דו-צדדי מתפתח שיכול לנוע בחופשיות בגוף המים. כמה מינים יש פיתוח ישיר.

קורדוס

רוב המינים מופרדים. בקבוצה זו אנו מוצאים איברים מורכבים יותר עבור רבייה. לכל מין יש gonads עם צינורות שמכוונים את המוצרים של אלה לביוב או לפתיחה מיוחדת הממוקמת ליד פי הטבעת. בהתאם לקבוצה, ההפריה יכולה להיות חיצונית או פנימית.

הפרתנוגנזה בחיות

הפרתנוגנזה היא תופעה המיוצגת באופן נרחב בממלכת החי, בעיקר בחסרי חוליות ובחוליות מסוימות, המאפשרת יצירת דור חדש עם הורה יחיד. למרות זאת היא צורה של רבייה מינית, סוגים מסוימים של parthenogenesis נחשבים סוגים של רבייה מינית.

ב parthenogenesis meiotic, ביוץ נוצר על ידי המיוזה והוא יכול או לא להיות מופרית על ידי זרע מזכר.

במקרים מסוימים הביציות חייבות להיות מופעלות על ידי הגמטה הגברית. במקרה זה אין מיזוג של שני הגרעינים, שכן החומר הגנטי של הזרע הוא נמחק.

עם זאת, בחלק מינים את הביוץ יכול לפתח באופן ספונטני ללא צורך בתהליך ההפעלה.

רבייה מינית בצמחים

מקביל למקרה של בעלי חיים, צמחים יכולים לחוות רבייה מינית. זה מורכב איחוד של שני gametes הפלואידים כי יביא לאדם חדש עם מאפיינים גנטיים ייחודיים.

הצמח יכול להחזיק את האיברים זכר ונקבה אצל אנשים בודדים או שהם יכולים להיות מופרדים. במלפפון ובחלבי המינים מופרדים, בעוד שבורדים ובפטוניות יש מין.

הפרח

האורגן האחראי לתהליכי הרבייה המינית הוא פרחים. מבנים מיוחדים אלה יש אזורים שאינם להשתתף ישירות רבייה: calyx ו corolla, ומבנים פעילים מבחינה מינית: androceo ואת gynoecium.

Androceo הוא איבר הרבייה זכר מורכב אבקנים, אשר בתורו מחולק נימה ו anther. אזור אחרון זה אחראי לייצור גרגרי אבקה.

את gynoecium הוא איבר פרחוני נקבה מורכב יחידות קרא carpels. המבנה דומה ל"טיפה "מוארכת והוא מחולק לסטיגמה, לסגנון ולבסוף לשחלה.

האבקה

התהליך של רבייה מינית בצמחים מתרחשת בעיקר באמצעות האבקה, אשר כרוכה בהעברת גרגרי אבקה מן האנטר לסטיגמה..

האבקה יכולה להתרחש באותו פרח (גרגרי אבקה ללכת לאיבר הנשי של אותו צמח) או ניתן לחצות, שבו גרגרים אבקה להפרות אדם אחר.

ברוב הצמחים יש צורך בהתערבות של בעל חיים לבצע האבקה. אלה יכולים להיות חסרי חוליות, כגון דבורים או חרקים אחרים או חוליות כגון ציפורים ועטלפים. המפעל מציע כתגמול למאבק הצוף ואלה אחראים לפיזור האבקה.

המבנים הפרחוניים שאינם משתתפים ישירות בהעתקה הם הקורולה והקאליקס. אלה מהווים עלים משנים, במקרים רבים של צבעים מרשימים ותוססים, אשר אחראים למשוך ויזואלית או כימית כדי מאביק פוטנציאלי.

כמו כן, צמחים מסוימים אינם דורשים מאביקים של בעלי חיים להשתמש רוח או מים על פיזור אבקה.

הפריה, זרעים ופירות

התהליך מתחיל עם הגעתם של גרגרי אבקה לסטיגמה של הפרח. אלה נוסעים ככה עד שהם מוצאים את השחלה.

הפריה כפולה אופיינית של צמחים פורחים ייחודי בין כל האורגניזמים. התופעה מתרחשת כדלקמן: גרעין של זרע מחובר לביצית וגרעין זרע נוסף מתמזג לעובר דיפלואידי של הספורופייט.

התוצאה של אירוע זה הפונקציה יוצאת דופן הוא אנדופרם trioploid כי ישמש רקמה תזונתי לפיתוח האורגניזם. לאחר התבגרות מוצלחת של הביציות מתרחשת, הם הופכים זרעים. הפרי, לעומת זאת, נוצר על ידי השחלות הבוגרות.

הפרי יכול להיות מסווג פשוט אם זה מגיע שחלה בשלה ולהיות הוסיף אם הוא מתפתח מתוך מספר השחלות, כגון תות, למשל.

רבייה מינית בחיידקים

חיידקים ידועים בראש ובראשונה ביכולתם לשכפל.

בשושלת פרוקארית זו אדם מסוגל להתחלק לשניים בתהליך הנקרא ביקוע בינארי. עם זאת, ישנם מספר מנגנונים חיידקים אשר מזכירים רבייה מינית שכן יש חילופי חומר גנטי.

עד אמצע שנות ה -40 חשבו כי חיידקים מתרבים באופן בלעדי על ידי התוואי המיני. עם זאת, החוקרים יהושע Lederberg ואדוארד Tatum הכחיש כי האמונה באמצעות ניסוי גאוני באמצעות החיידק כמודל E. coli עם דרישות מזון שונות.

הניסוי כלל זן גדל במדיום מינימלי עם מתיונין ביוטין, זן B כי רק גדל בסביבות עם threonine, leucine ו תיאמין. במילים אחרות, כל זן היה מוטציה שמנעה את זה מסנתזה תרכובות אלה, ולכן הם היו צריכים להיות מסונתז במדיום התרבות..

כאשר המושבות פנו זה לזה במשך כמה שעות, אנשים רכשו את היכולת לסנתז את החומרים המזינים הם לא יכלו בעבר. לפיכך, Lderberg ו Tatum הראו כי יש תהליך של חילופי דנ"א דומה רבייה מינית והם קראו לזה הצמידה.

השתייכות

תהליך של הצמידה מתרחשת באמצעות מבנה דומה גשר, שנקרא פילי מינית, אשר פיזית קישורים שני חיידקים ומאפשר לך להחליף DNA.

מכיוון שלחיידקים אין דימורפיזם מיני, אנחנו לא יכולים לדבר על זכרים ונקבות. עם זאת, רק סוג אחד יכול לייצר את הפילי, ויש להם שברי דנ"א מיוחדים הנקראים גורם F, עבור "פוריות". פקטור F יש את הגנים לייצור של פילי.

הדנ"א שמשתתף בבורסה אינו חלק מהכרומוזום הבקטריאלי היחיד. במקום זאת הוא חלק מעגלי מבודד שנקרא פלסמיד, אשר יש מערכת שכפול משלו.

טרנספורמציה

בנוסף הצמידה, ישנם תהליכים אחרים בהם חיידקים יכולים להשיג תוספת DNA ו מאופיינים להיות פשוט יותר מאשר הצמידה. אחד מהם הוא טרנספורמציה, אשר מורכב לוקח דנ"א עירום מן הסביבה החיצונית. זה קטע דנ"א אקסוגני ניתן לשלב כרומוזום חיידקי.

מנגנון הטרנספורמציה נכנס לתפיסה של רבייה מינית. למרות שהחיידקים נטלו דנ"א חופשי, חומר גנטי זה היה חייב לבוא מאורגניזם אחר - לדוגמה חיידק שמת ושחרר את ה- DNA שלו לסביבה.

התמרה

המנגנון השלישי והאחרון הידוע בחיידקים להשגת דנ"א חיצוני הוא התמרה. זה כרוך בהשתתפות של וירוס זה מדביק חיידקים: bacteriophages.

ב התמרה וירוס לוקח חלק DNA חיידקי וכאשר זה קורה להדביק חיידק הבדל זה יכול לעבור את הקטע הזה אליו. מחברים מסוימים משתמשים במונח "אירועים מיניים" כדי להתייחס לשלושה מנגנונים אלה.

נקודת מבט אבולוציונית

כל מקום של רבייה מינית באורגניזמים הוא עובדה בולטת. לכן, אחת השאלות הגדולות ביותר בביולוגיה אבולוציונית היא מדוע המין מתפשט בשושלות רבות כל כך אם מדובר בפעילות בעלת עלות אנרגטית - ובמקרים מסוימים אף מסוכנת.

יש חשד כי הכוחות הסלקטיביים שמקורם ברבייה המינית באוקריוטים הם זהים המקיימים את התהליכים הפרסקסואלים המתוארים עבור החיידקים.

עלויות סקס

לאור האבולוציה, המונח "הצלחה" מתייחס ליכולתו של היחיד להעביר את הגנים שלהם לדור הבא. באופן פרדוקסלי, המין הוא תהליך שאינו עונה באופן מלא על הגדרה זו, שכן סדרה של עלויות הקשורות בהעתקה.

רבייה מינית כוללת מציאת שותף וברוב המקרים משימה זו אינה טריוויאלית. אתה צריך להשקיע כמות עצומה של זמן ואנרגיה בעבודה זו שתקבע את הצלחת הצאצאים - במונחים של מציאת "השותף האידיאלי".

בעלי החיים מציגים סדרה של טקסים כדי לחזר את השותפים הפוטנציאליים שלהם ובמקרים מסוימים הם חייבים להילחם בחשיפת חייהם שלהם כדי copulate.

גם ברמה הסלולארית, המין הוא יקר, שכן חלוקה לפי המיוזה לוקחת הרבה יותר זמן מהמיטוזה. אז, למה רוב eukaryotes להתרבות מינית?

ישנן שתי תיאוריות בסיסיות. האחת קשורה לאיחוי תאים כמנגנון לשידור האופקי של אלמנט גנטי "אנוכי", ואילו התיאוריה השנייה מציעה רקומבינציה כמנגנון לתיקון דנ"א. הבא נתאר את היתרונות והחסרונות של כל תיאוריה:

היתרונות של סקס

כדי לענות על שאלה זו עלינו להתמקד על היתרונות האפשריים של רבייה מינית ב eukaryotes הראשון.

ההיתוך של הגמטים ליצירת זיגוטה מוביל לשילוב של שני גנומים שונים המסוגלים לפצות על הגנים הפגומים האפשריים של גנום אחד עם עותק רגיל של האחר.

בבני אדם, למשל, אנו יורשים עותק של כל הורה. אם אנו יורשים גן פגום מאמא שלנו, הגן הרגיל של אבינו יכול לפצות (במקרה כזה שהפתולוגיה או המחלה מופיעים רק כנוטלים הומוזיגיים).

תיאוריה שנייה - לא אינטואיטיבית כמו הראשונה - מציעה כי המיוזה משמשת כמנגנון תיקון בדנ"א. פגיעה בחומר גנטי היא בעיה שעל כל האורגניזמים לעמוד בה. עם זאת, ישנם אורגניזמים שרק לשכפל מינית, ו- DNA שלהם לא ניזוק במיוחד.

היפותזה אחרת קובעת כי סקס יכול היה להתפתח כהסתגלות טפילית בין האלמנטים הגנטיים האנוכיים, כדי להיות מופץ לשושלות גנטיות אחרות. מנגנון דומה הוכח ב E. coli.

למרות הסברים אפשריים, התפתחות המין היא נושא לדיון מפרך בין ביולוגים אבולוציוניים.

הבחירה המינית

הבחירה המינית היא מושג שהציג צ'ארלס דרווין, והוא חל רק על אוכלוסיות עם רבייה מינית. היא משמשת כדי להסביר את נוכחותם של התנהגויות, מבנים ותכונות אחרות אשר קיומו אינו יכול להיתפס על ידי הברירה הטבעית.

לדוגמה, הנוצות כה צבעוניות, ובמידה מסוימת "מוגזמות" של הטווסים, אינן מביאות תועלת ישירה לפרט, משום שהיא הופכת אותה לטובה יותר בעיני טורפים אפשריים. בנוסף, הוא קיים רק אצל גברים.

הפניות

1. Colegrave, N. (2012). ההצלחה האבולוציונית של המין: מדע וחברה סדרה על סקס ומדע. דוחות EMBO, 13(9), 774-778.
2. Crow, J. F. (1994). היתרונות של רבייה מינית. גנטיקה התפתחותית, 15(3), 205-213.
3. פרימן, ס ', והרון, י. ג. (2002). ניתוח אבולוציוני. פרנטיס הול.
4. Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). מקורות ההעתקה המינית האיקריוטית. הקרה האביב נקודות מבט בביולוגיה, 6(3), a016154.
5. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה. ניו יורק: מקגרו היל.
6. לאונרד, י ', קורדובה-אגילאר, א' (עורכים). (2010). האבולוציה של דמויות מיניות ראשוניות בבעלי חיים. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד.
7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). רבייה מינית אצל בעלי חיים וצמחים. Springer-Verlag GmbH.