SEXUELL REPRODUKTION: EGENSKAPER, TYPER, VÄXTER, DJUR - BIOLOGI - 2025

Den sexuella reproduktionen är multiplikation av individer från två föräldrar av olika kön: manliga och kvinnliga - förutom när det hänvisas till sexuell reproduktion i bakterier eller protozoans, där det inte skiljer kön. Det är en utbredd process i eukaryota organismer.

Varje individ som deltar i sexuell reproduktion producerar en typ av specialiserade groddceller: spermier och ägg. Dessa orsakas av en typ av specialiserad celldelning, kallad meios. Denna händelse är den avgörande skillnaden mellan asexuell och sexuell reproduktion.

Källa: Av Manojiritty, från Wikimedia Commons

Processen börjar med föreningen av två spel som ger upphov till en zygot. Senare ger zygoten upphov till en ny individ med båda föräldrarnas egenskaper och med vissa unika egenskaper.

På grund av processens allmänt inträffade drar vi slutsatsen att sexuell reproduktion innebär en rad fördelar jämfört med asexuell reproduktion. Emellertid märks de möjliga nackdelarna med sexuell reproduktion: den tid och energi som investerats i sökandet efter kompisar, konkurrens för kvinnor, produktionskostnaden för könsgamet som inte befruktas, bland andra.

Kostnaderna verkar vara mycket höga, så de måste ha betydande fördelar för att kompensera det. Fördelarna med sexuell reproduktion har varit föremål för kontroverser och debatt bland evolutionära biologer.

En hypotes tyder på att sexuell reproduktion är fördelaktigt eftersom den producerar sorter som i tid med miljöförändringar kan vara fördelaktiga för arten. I själva verket är produktionen av genetisk variabilitet en av fördelarna som tillskrivs sex.

Å andra sidan föreslår vissa forskare att sexuell reproduktion, särskilt rekombination, har valts ut som en DNA-reparationsmekanism. Men förekomsten av kön, trots dess kostnader, är fortfarande okänd.

Generella egenskaper

Sex är ett komplicerat fenomen som varierar mycket bland eukaryota taxa. I allmänhet kan vi förstå det som en process som involverar tre steg: fusionen av två haploida kärnor, fenomenet rekombination som producerar nya genotyper och uppdelningen av diploida celler för att bilda haploida kärnor.

Ur denna synvinkel beror sex på eukaryoter på en livscykel, där diploida celler måste delas med meios. Denna meiotiska uppdelningsprocess är ansvarig för att distribuera det genetiska materialet för framtida gameter.

Meiosis syftar till att separera homologa kromosomer på ett sådant sätt att varje gamete har hälften av de somatiska kromosomerna. Förutom att minska den genetiska belastningen, sker i meios utbyte av material mellan icke-syster-kromatider, vilket ger helt nya kombinationer.

könsceller

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

Gametes varierar både i växter och djur och klassificeras i tre grundläggande kategorier beroende på deras storlek och relativa rörlighet: isogamy, anisogamy och oogamy.

Isogamy är en form av sexuell reproduktion där gameterna som säkras för att ge upphov till den nya individen är identiska i storlek, rörlighet och struktur. Isogamy representeras främst i växter.

Däremot består anisogamin av föreningen mellan två gameter som skiljer sig åt i storlek och struktur. En speciell typ av anisogamy är oogamy, där de manliga gameterna är relativt små i storlek och många. De kvinnliga är mycket mer synliga och produceras i färre antal.

Sexuell reproduktion hos djur

I djurriket är sexuell reproduktion ett utbrett fenomen bland gruppmedlemmarna.

Nästan alla ryggradslösa djur och ryggradsdjur har könen i separata organismer - det vill säga vi kan skilja en man och en kvinnlig individ i en art. Detta tillstånd kallas dioecious, en term härledd från de grekiska rötterna "två hus"

Däremot finns det vissa mindre antal arter vars kön finns i samma individ som kallas monoecious: ”ett hus”. Dessa djur är också kända som hermafroditer.

Skillnaden mellan könen ges inte av morfologiska egenskaper hos storlek eller färg, utan av typen av spel som varje kön producerar.

Kvinnorna producerar ägglossningarna, kännetecknade av deras stora storlek och sin orörlighet. Sperm, å andra sidan, produceras av män i större kvantitet, de är mycket mindre och har speciella strukturer för att flytta och befrukta ägg.

Därefter beskriver vi de typiska sexuella organen hos djur och sedan kommer vi att beskriva reproduktionsprocessen i varje djurgrupp.

Strukturer förknippade med reproduktion

De specialiserade cellerna för sexuell reproduktion - ägg och spermier - produceras i specifika vävnader som kallas gonader.

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

Gonaderna anses vara de primära könsorganen. Tillbehörsexuella organ finns i en viktig grupp metazon som ansvarar för att ta emot och överföra ägg och spermier. Hos kvinnor hittar vi slidan, livmodern eller äggledarna och livmodern, medan hos män finns det penis.

Poriferous

Porifers är ofta kända som svampar och kan reproducera både sexuellt och asexually. I de flesta arter sker produktion av manliga och kvinnliga gameter hos en enskild individ.

Choanocytes är en viss typ av cell i denna släkt, som kan förvandlas till spermier. I andra grupper kan gameterna härledas från arkeocyter.

Många arter är livliga, vilket indikerar att zygoten efter befruktningsfenomenet bibehålls av föräldraorganismen tills en larvs frisättning inträffar. I dessa arter släpps spermierna ut i vattnet och tas upp av en annan svamp.

nässeldjur

Cnidarians är marina organismer som inkluderar maneter och liknande. Dessa djur har två morfologier: den första är polyppen och kännetecknas av en lugn livsstil, medan den andra är maneten som kan röra sig och flyta.

Polypper reproducerar vanligtvis asexuellt genom spirande eller klyvande processer. Maneterna är tvåhälsosamma och reproducerar sexuellt. Livscykeln i denna grupp är mycket varierande.

Acelomorphs och flatworms

Flatworms, såsom planarianer, är främst kända för sin förmåga att regenerera och producera flera kloner på samma sätt från en enda individ.

De flesta av dessa vermiforma djur är monocecious. Men de letar efter en partner för att utföra korsbefruktningen.

Det manliga reproduktiva systemet inkluderar flera testiklar och en papilla-liknande struktur som liknar peniserna hos komplexa ryggradsdjur.

Blötdjur och annelider

De flesta blötdjur är tvåhälsosamma och deras reproduktion ger upphov till en fritt simande larva som kallas trocófera (mycket lik larverna som finns i ringlöner) och varierar beroende på arter av blötdjur.

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

leddjur

Leddjur är en extremt mångfaldig grupp av djur, kännetecknad av en exoskelett bestående av kitin och fogade bifogor. Denna avgränsning inkluderar myriapods, chelicerates, kräftdjur och hexapods.

Könen är vanligtvis separerade, organen som är specialiserade på reproduktion förekommer parvis. De flesta av arterna har intern befruktning. De kan vara oviparösa, ovoviviparösa eller livliga.

tagghudingar

Echinoderms inkluderar sjöstjärnor, havsgurkor, sjöborrar och liknande. Även om det finns vissa hermafroditer, kännetecknas de flesta av att ha separata kön. Gonaderna är stora strukturer, kanalerna är enkla och det finns inga utarbetade samlingsorgan.

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

chordates

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

Partenogenes hos djur

Parthenogenesis är ett fenomen som är allmänt representerat i djurriket, främst i ryggradslösa djur och vissa ryggradsdjur, vilket möjliggör generering av en ny individ med en ensamstående förälder. Även om det är en form av asexuell reproduktion, betraktas vissa typer av partenogenes som typer av sexuell reproduktion.

Vid meiotisk parthenogenes bildas ett ägg av meios och kanske inte kan befruktas av spermier från en hane.

I vissa fall måste äggen aktiveras av det manliga könsutbildningen. I detta fall finns det ingen fusion av båda kärnorna, eftersom det genetiska materialet från spermierna kastas.

I vissa arter kan dock ägget utvecklas spontant utan behov av aktiveringsprocessen.

Sexuell reproduktion hos växter

I analogi med djur kan växter genomgå sexuell reproduktion. Den består av föreningen av två haploida gameter som ger upphov till en ny individ med unika genetiska egenskaper.

Växten kan ha manliga och kvinnliga organ i en enda individ eller de kan separeras. I gurka och mjölkigt är könen separerade, medan könen är i rosor och petunior.

Blomman

Orgel som ansvarar för processerna för sexuell reproduktion är blommorna. Dessa specialiserade strukturer har regioner som inte deltar direkt i reproduktionen: calyx och corolla och sexuellt aktiva strukturer: androecium och gynoecium.

Androecium är det manliga reproduktiva organet som består av en svält, som i sin tur är uppdelad i en glödtråd och en anther. Den sista regionen ansvarar för produktion av pollenkorn.

Gynoecium är det kvinnliga blommororganet och består av enheter som kallas karpeller. Strukturen liknar en långsträckt "droppe" och är indelad i stigmatisering, stil och slutligen äggstock.

Pollinering

Processen för sexuell reproduktion i växter sker huvudsakligen genom pollinering, som består av transport av pollenkorn från anter till stigma.

Pollinering kan förekomma i samma blomma (pollenkornen går till samma kvinnliga organ i samma växt) eller det kan korsas, där pollenkornen befruktar en annan person.

I de flesta växter är ett djur ingripande nödvändigt för att utföra pollinering. Dessa kan vara ryggradslösa djur som bin eller andra insekter eller ryggradsdjur som fåglar och fladdermöss. Anläggningen erbjuder pollinatorn nektar som belöning och de ansvarar för att sprida pollen.

Blommorstrukturerna som inte deltar direkt i reproduktionen är korolla och blåsoppen. Dessa är modifierade blad, i många fall med ljusa och livliga färger, som är ansvariga för att visuellt eller kemiskt locka till sig den potentiella pollinatorn.

På samma sätt kräver vissa växter inte djur pollinerare och använder vind eller vatten för att sprida pollen.

Gödsling, frön och frukt

Processen börjar med att pollenkornen kommer till blommans stigma. Dessa reser med stil tills de hittar äggstocken.

Dubbel befruktning är typisk för blommande växter och unik bland alla organismer. Fenomenet inträffar på följande sätt: en spermkärna förenas med ett ägg, och en annan spermkärna smälter samman till ett diploidembryo från sporofytten.

Resultatet av denna ovanliga befruktningshändelse är en trioploid endosperm som kommer att fungera som en näringsvävnad för utvecklingen av organismen. När en framgångsrik mognad av ägglossningarna inträffar förvandlas de till frön. Frukten bildas å andra sidan av de mogna äggstockarna.

Frukten kan klassificeras som enkel om den kommer från en mogen äggstock och tillsättas om den utvecklas från flera äggstockar, till exempel jordgubben.

Sexuell reproduktion hos bakterier

Bakterier är främst kända för sin förmåga att reproducera asexuellt.

I denna prokaryotiska avstamning kan en individ dela i två med en process som kallas binär klyvning. Det finns dock en serie mekanismer i bakterier som påminner om sexuell reproduktion eftersom det finns ett utbyte av genetiskt material.

Fram till mitten av 1940-talet trodde man att bakterier reproducerades uteslutande asexuellt. Men forskarna Joshua Lederberg och Edward Tatum motbeviste denna tro genom ett genialt experiment med E. coli-bakterierna med olika kostbehov som modell.

Experimentet bestod av en stam A som växte i minimalt medium med metionin och biotin, och en stam B som bara växte i miljöer med treonin, leucin och tiamin. Med andra ord, varje stam bar en mutation som förhindrade den från att syntetisera dessa föreningar, därför måste de syntetiseras i odlingsmediet.

När kolonierna var i kontakt i några timmar förvärvade individerna förmågan att syntetisera näringsämnen som de tidigare inte kunde. Således demonstrerade Lederberg och Tatum att det fanns en DNA-utbytesprocess som liknar sexuell reproduktion och kallade det konjugering.

Konjugation

Konjugationsprocessen sker genom en broliknande struktur som kallas den sexuella pili, som fysiskt binder två bakterier tillsammans och gör att de kan utbyta DNA.

Eftersom bakterier inte har sexuell dimorfism kan vi inte tala om män och kvinnor. Men bara en typ kan producera pili, och de har speciella DNA-fragment som kallas faktor F för "fertilitet". Faktor F har generna för pili-produktion.

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

Omvandling

Förutom konjugering finns det andra processer där bakterierna kan erhålla extra DNA och kännetecknas av att de är enklare än konjugering. En av dem är transformation som består av att ta naken DNA från den yttre miljön. Detta exogena DNA-fragment kan integreras i bakteriekromosomen.

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

transduktion

Den tredje och sist kända mekanismen i bakterier för att erhålla främmande DNA är transduktion. Detta innebär deltagande av ett virus som infekterar bakterier: bakteriofager.

Vid transduktion tar ett virus en del bakterie-DNA och när det infekterar en bakterie kan en skillnad överföra detta fragment till det. Vissa författare använder termen "parasexuella händelser" för att hänvisa till dessa tre mekanismer.

Evolutionsperspektiv

Allmänt om sexuell reproduktion i organismer är ett anmärkningsvärt faktum. Därför är en av de största frågorna inom evolutionär biologi varför sex sprids över så många linjer om det är en energiskt dyr aktivitet - och i vissa fall till och med farligt.

Det misstänks att de selektiva krafterna som har sitt ursprung i sexuell reproduktion i eukaryoter är samma som upprätthåller de parasexuella processer som beskrivs för bakterier.

Sexkostnader

I ljuset av evolutionen avser termen "framgång" individens förmåga att överföra sina gener till nästa generation. Paradoxalt nog är sex en process som inte helt uppfyller denna definition, eftersom en serie kostnader förknippade med reproduktion.

Sexuell reproduktion innebär att hitta en kompis och i de flesta fall är denna uppgift inte trivial. En enorm mängd tid och energi måste investeras i denna strävan som kommer att avgöra avkommans framgång - när det gäller att hitta "den perfekta kompisen."

Djuren visar en serie ritualer för att woo sina potentiella kamrater och i vissa fall måste de kämpa för att utsätta sitt eget liv för att uppnå copulation.

Även på cellnivå är kön dyrt eftersom delning med meios 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 horisontell överföring av ett "själviskt" genetiskt element, medan den andra teorin föreslår rekombination som en DNA-reparationsmekanism. Nedan beskriver vi för- och nackdelarna med varje teori:

Sexfördelar

För att besvara denna fråga måste vi fokusera på de möjliga fördelarna med sexuell reproduktion i tidiga eukaryoter.

Fusionen av gameter för att bilda en zygot leder till en kombination av två olika genom som kan kompensera för eventuella defekta gener i ett genom med en normal kopia av den andra.

Hos människor ärver vi till exempel en kopia från varje förälder. Om vi ​​ärver en defekt gen från vår mor kan den normala genen från vår far kompensera för den (i sådant fall att patologin eller sjukdomen endast presenteras 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 emellertid organismer som bara reproduceras asexuellt och deras DNA är inte särskilt skadat.

En annan hypotese avslöjar att kön kunde ha utvecklats som en parasitisk anpassning mellan själviska genetiska element för att kunna distribueras till andra genetiska linjer. En liknande mekanism har visats i E. coli.

Även om det finns möjliga förklaringar, är könsutvecklingen ett ämne i en het debatt bland evolutionsbiologer.

Sexuell urval

Sexuell selektion är ett koncept som introducerats av Charles Darwin och som endast är tillämpligt på sexuellt reproducerande populationer. Det används för att förklara närvaron av beteenden, strukturer och andra attribut vars existens inte kan tänkas genom naturligt urval.

Till exempel ger den mycket färgglada och något "överdrivna" fjäderdräkten av påfåglar inte direkta fördelar för individen, eftersom det gör det mer synligt för potentiella rovdjur. Dessutom finns det bara hos män.

referenser

1. Colegrave, N. (2012). Den evolutionära framgången för sex: Science & Society Series on Sex and Science. EMBO-rapporter, 13 (9), 774-778.
2. Crow, JF (1994). Fördelar med sexuell reproduktion. Utvecklingsgenetik, 15 (3), 205-213.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionsanalys. Prentice Hall.
4. Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). Ursprunget av eukaryotisk sexuell reproduktion. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6 (3), a016154.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerade zoologiska principer. New York: McGraw-Hill.
6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Utvecklingen av primära sexuella karaktärer hos djur. Oxford University Press.
7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Sexuell reproduktion hos djur och växter. Springer-Verlag GmbH.