היווצרות תאי נבט, ככלל, קשורה למעבר של מיוזה בשלב כלשהו של מחזור החיים של האורגניזם. ברוב המקרים, רבייה מינית מלווה בהתמזגות של תאי מין, או גמטות, המשחזרת קבוצה כפולה של כרומוזומים ביחס לגמטות. בהתאם למיקום השיטתי של אורגניזמים אוקריוטיים, לרבייה מינית יש מאפיינים משלה, אך, ככלל, היא מאפשרת שילוב של חומר גנטי משני אורגניזמים אב ומאפשרת להשיג צאצאים עם שילוב של תכונות שאינן נמצאות בהורה. טפסים.
היעילות של שילוב חומר גנטי בצאצאים המתקבלים כתוצאה מרבייה מינית מקלה על ידי:
- מפגש מקרי של שני גמטות;
- סידור אקראי וסטייה לקטבי החלוקה של כרומוזומים הומולוגיים במהלך המיוזה;
- מעבר בין כרומוזומים הומולוגיים.
צורה זו של רבייה מינית, פרתנוגנזה, אינה כרוכה באיחוי של גמטות. אבל מכיוון שהאורגניזם מתפתח מתא נבט (ביצית), הפרתנוגנזה עדיין נחשבת לרבייה מינית.
בקבוצות רבות של אוקריוטים התרחשה היעלמות משנית של רבייה מינית, או שהיא מתרחשת לעתים רחוקות מאוד. בפרט, המחלקה ל-deuteromycetes (פטריות) מאגדת קבוצה גדולה של ascomycetes ו-basidiomycetes פילוגנטיים שאיבדו את התהליך המיני. עד 1888, ההנחה הייתה שבקרב צמחים גבוהים יבשתיים, הרבייה המינית אבדה לחלוטין בקנה סוכר. אובדן הרבייה המינית לא תואר באף קבוצה של מטאזואים. עם זאת, ידועים מינים רבים (סרטנים תחתונים - דפניה, סוגים מסוימים של תולעים) המסוגלים להתרבות פרטנוגנטית בתנאים נוחים במשך עשרות ומאות דורות. לדוגמה, מינים מסוימים של עבונים מתרבים רק באופן פרטנוגנטי במשך מיליוני שנים.
במספר אורגניזמים פוליפלואידים בעלי מספר אי-זוגי של קבוצות של כרומוזומים, לרבייה המינית תפקיד קטן בשמירה על השונות הגנטית באוכלוסייה עקב היווצרות קבוצות לא מאוזנות של כרומוזומים בגמטות ובצאצאים.
ליכולת לשלב חומר גנטי במהלך רבייה מינית יש חשיבות רבה לבחירת מודל ואורגניזמים בעלי חשיבות כלכלית.
יוטיוב אנציקלופדית
1 / 3
✪ מיטוזה, מיוזה ורבייה מינית
✪ צורות רבייה של אורגניזמים. רבייה מינית
✪ שיעור מס' 11 בביולוגיה. סוגי רבייה.
כתוביות
נגעתי בזה קצת בסרטון על שונות גנטית באוכלוסיות, אבל אני חושב שכולם יודעים שכולנו (וכשאני אומר שאנחנו, אני מתכוון לבני אדם, למען האמת, רוב האורגניזמים האוקריוטיים) כולנו תוצאה של רבייה מינית. זוהי תוצאה של היתוך של שני גמטות. תכונה ייחודיתאֲנָשִׁים. אם ניקח בחשבון מינים אחרים, ייתכן שיש להם 10 כרומוזומים או אפילו 5 כרומוזומים. אבל משהו אופייני לכל האורגניזמים שמתרבים מינית: הגמטות שלהם מכילות מחצית מקבוצת הכרומוזומים, בניגוד לזיגוטה או לאורגניזם עצמו.חצי מקבוצת הכרומוזומים נקראת קבוצה הפלואידית. זה אומר שהוא מכיל מחצית מהכרומוזומים. למעשה, לכל אורגניזם באופן כללי יש קבוצה של כרומוזומים. זה נקרא זיגוטה. לאחר הפריה מוצלחת, הוא מכיל 2N, או קבוצה דיפלואידית של כרומוזומים במקרה של אדם, ואני, ויש לי 46 כרומוזומים. קל לזכור: המילה "הפלואיד" באַנגְלִית מתחילה כמו המילה "חצי" (חצי). , והציור הזה אינו חושף במלואו את היכולות האמנותיות שלי. האם המוטציה תמשיך בילדים שלי? קבוצת האנשים הפלואידית היא 23 כרומוזומים.מוטציות.
חלק מהמוטציות לא יכולות להיות מועברות לילדים אלו הן מוטציות בתאים סומטיים.
מבוא לחקר התפתחות בעלי חיים ______________________________________________________ 21
יש גם תהליך מיני ללא רבייה. חיידקים יכולים להעביר גנים מפרט אחד למשנהו באמצעות סבל מיני מיוחד הנקרא מסורי מיןאוֹ fimbriae(איור 1.12). שידור זה מתרחש ללא תלות ברפרודוקציה. פרוטוזואה מסוגלת גם להפיץ מחדש גנים ללא תלות בהתרבות. כך, למשל, בפראמציה, רבייה מתרחשת על ידי חלוקה פשוטה לשניים, והתהליך המיני על ידי נְטִיָה(איור 1.13). שתי פרמציות מחוברות בחלקי הפה שלהן, וגשר ציטופלזמי מופיע ביניהן. בשתי הפראמציה, המאקרו-גרעין (המווסת תהליכים מטבוליים) נהרס, בעוד שהמיקרו-גרעין עובר מיוזה, ואחריו מיטוזה; נוצרים שמונה מיקרוגרעינים הפלואידים, שכולם, למעט אחד, מושמדים. המיקרו-גרעין הנותר מתחלק שוב ויוצר שני מיקרו-גרעינים, נייחים ונודדים. כל מיקרוגרעין נודד נע לאורך הגשר הציטופלזמי אל המצומד השכן ומתמזג עם המיקרוגרעין הנייח שלו ("פרה" אותו), עקב כך מופיע גרעין דיפלואידי חדש בשני התאים. כאשר השותפים המצומדים נפרדים, הגרעין הדיפלואידי הזה מתחלק, מה שמוביל למיקרו-גרעין חדש ומקרו-גרעין חדש. במקרה זה, הפראמציה אינה מתרבה, רק התהליך המיני מתרחש.
באאוקריוטים חד-תאיים נצפה גם שילוב של שתי תופעות עצמאיות אלו, התהליך המיני והרבייה; במקרה זה אנו מדברים על רבייה מינית. באיור. 1.14 מציג את מחזור החיים של כלמידומונס ( כלמידומונס). אורגניזם זה קיים בדרך כלל בצורה הפלואידית כמו גמטות יונקים, כלומר. כל כרומוזום ב- Chlamydomonas הוא יחיד. עם זאת, פרטים מכל מין מחולקים לשתי קבוצות על סמך התנהגות הזדווגות - פְּלוּסו מִינוּס.כאשר יחידים קבוצות שונותנפגשים, הציטופלזמה שלהם מתאחדת והגרעינים שלהם מתמזגים ויוצרים זיגוטה דיפלואידית. הזיגוטה הזו היא התא הדיפלואידי היחיד בו מחזור חיים chlamydomonas: בסופו של דבר מבצע מיוזה, הוא יוצר ארבעה תאים חדשים. כאן עסקינן ברבייה מינית, שכן במהלך תהליך המיוזה, הכרומוזומים מתחלקים מחדש, ובמקביל נוצר מספר גדול יותר של פרטים. שימו לב שעם סוג זה של רבייה מינית של פרוטוזואה, הגמטות זהות מבחינה מורפולוגית - הבדלים בין זרע לביצית עדיין לא נוצרו.
עם הופעתה של רבייה מינית באבולוציה, חלה התקדמות בשני היבטים. ראשית, עלה מנגנון המיוזה (איור 1.15). שבאמצעותו קבוצת הכרומוזומים הדיפלואידית מצטמצמת למצב הפלואידי (תהליך זה יידון בהרחבה בפרק 22). שנית, נוצר מנגנון שדרכו אנשים משני סוגים, שונים במין, מזהים זה את זה. ההכרה מתרחשת בתחילה ברמת קרומי הדגל (איור 1.16; Goodenough. Weiss. 1975; Bergman et al.. 1975). אגלוטינציה של דגלים מאפשרת ליצור מגע בין אזורים מיוחדים על ממברנות התא סוגים שוניםמרכיבים שבגללם מתרחש היתוך הציטופלזמה של אנשים אלה. לאחר אגלוטינציה של דגלים פְּלוּס-אנשים יוזמים היתוך ויוצרים "צינור הפריה" דומה לזה שאנו מוצאים בזרע. צינור זה מתחבר ומתמזג עם אזור מיוחד על פני השטח מִינוּס-יחידים מעניין, אותו מנגנון המשמש להארכת הצינור הזה
Gilbert S. Developmental biology: In 3 כרכים T. I: Transl. מאנגלית - מ.: מיר, 1993. - 228 עמ'.
22________________ פרק 1__________________________________________________________________________________________
פילמור של חלבון אקטין - פועל גם ביצירת יציאות בזרע ובביציות קיפוד ים. בפרק הבא נראה שהזיהוי וההתמזגות של זרע וביצית דומים להפליא לתהליכים המתוארים ב- Chlamydomonas.
אוקריוטים חד-תאיים מאופיינים ככל הנראה במרכיבים הבסיסיים של תהליכי התפתחות האופייניים לאורגניזמים מורכבים יותר השייכים לסוגים אחרים של בעלי חיים: 1) תהליכי סינתזה בתא נשלטים ברמת התעתיק, התרגום והפוסט-טרנסלציוני; 2) יש מנגנון המבטיח שחרור של RNA דרך המעטפת הגרעינית; 3) המבנה של גנים וכרומוזומים בודדים הטבועים באיקריוטים חד-תאיים נשמר לאורך כל האבולוציה של האיקריוטים; 4) מיטוזה ומיוזה מתקדמים יותר בתהליך האבולוציה: 5) רבייה מינית כוללת שיתוף פעולה בין תאים בודדים, מה שהופך חשוב עוד יותר באורגניזמים רב-תאיים.
מָבוֹא. 3
1. תהליך מיני ואבולוציה של רבייה. 4
2. רבייה א-מינית. 7
2.1. רבייה לפי חלוקה. 7
2.2. רבייה על ידי נבגים. 8
. 9
3. רבייה מינית. 10
. 11
3.2. גמטות וגונדות.. 11
3.3. הַזרָעָה. 13
.. 14
3.5. צִמוּד. 15
. 17
מַסְקָנָה. 22
רבייה א-מינית בעזרת נבגים חד-תאיים אופיינית גם לפטריות ואצות שונות. במקרה זה, נבגים נוצרים על ידי מיטוזה (מיטוספורות), ולפעמים (בעיקר בפטריות) בכמויות אדירות; עם הנביטה, הם משכפלים את האורגניזם של האם. פטריות מסוימות, כמו מזיק הצמח המזיק Phytophthora, יוצרות נבגים תנועתיים המצוידים בפגללה, הנקראים zoospores או משוטטים. לאחר ציפה בטיפות לחות במשך זמן מה, נודד כזה "נרגע", מאבד את הדגל שלו, מתכסה בקליפה צפופה ואז, בתנאים נוחים, נובט. בנוסף למיטוספורות, ברבים מהאורגניזמים הללו, כמו גם בכולם צמחים גבוהים יותרנוצרים גם נבגים מסוג אחר, כלומר מיוספורות, שנוצרו על ידי מיוזה. הם מכילים קבוצה הפלואידית של כרומוזומים ומולידים דור שבדרך כלל אינו דומה לזה האימהי ומתרבה מינית. לפיכך, היווצרות מיוספורים קשורה לחילופי דורות - א-מיניים (מייצרים נבגים) ומיניים.
2.3. ריבוי וגטטיבי
אפשרות נוספת רבייה א-מיניתמתבצע על ידי הפרדה מחלק הגוף שלו, המורכב ממספר גדול או קטן יותר של תאים. מהם מתפתח האורגניזם הבוגר. דוגמה לכך היא ניצנים בספוגים וב-coelenterates או ריבוי של צמחים על ידי נצרים, ייחורים, פקעות או פקעות. צורה זו של רבייה א-מינית נקראת בדרך כלל רבייה וגטטיבית. זה דומה ביסודו לתהליך ההתחדשות. ריבוי צמחי ממלא תפקיד חשוב בשיטות גידול צמחים. לפיכך, יכול לקרות שלצמח נזרע (לדוגמה, עץ תפוח) יש שילוב מוצלח של מאפיינים. בזרעים של צמח נתון, שילוב מוצלח זה ישבש כמעט בוודאות, שכן זרעים נוצרים כתוצאה מרבייה מינית, וזה קשור לרקומבינציה של גנים. לכן, כאשר מגדלים עצי תפוח, משתמשים בדרך כלל בריבוי וגטטיבי - באמצעות שכבות, ייחורים או השתלת ניצנים על עצים אחרים.
רבייה א-מינית, המתרבות פרטים זהים לאורגניזם המקורי, אינה תורמת להופעתם של אורגניזמים בעלי גרסאות חדשות של מאפיינים, ובכך מגבילה את יכולתם של מינים להסתגל לתנאי סביבה חדשים. האמצעי להתגבר על מגבלה זו היה המעבר לרבייה מינית.
3. רבייה מינית
ההבדל המהותי בין רבייה מינית וא-מינית הוא שבדרך כלל מדובר בשני אורגניזמים הורים, שמאפייניהם משולבים מחדש בצאצאים. רבייה מינית אופיינית לכל האיקריוטים, אך היא שולטת בבעלי חיים ובצמחים גבוהים יותר.
המעבר לסוג זה של רבייה היה בעל חשיבות רבה להתפתחות החיים על פני כדור הארץ. רבייה מינית יוצרת מגוון אינסופי של פרטים, כולל כאלה המסתגלים בהצלחה לתנאים חיצוניים משתנים, "כובשים את העולם", מתפשטים לבתי גידול חדשים ועוזבים צאצאים, מעבירים את החומר התורשתי שלהם. צאצאיהם של שני הורים מצליחים עשויים להתברר כבעלי שילוב מוצלח עוד יותר של תכונות תורשתיות, ובהתאם הם יפתחו את הצלחת הוריהם. אנשים עם שילוב לא מוצלח של תכונות יסולקו על ידי ברירה טבעית. לפיכך, רבייה מינית יוצרת חומר עשיר לברירה טבעית ולאבולוציה. דבר נוסף מוזר: עצם הופעתו של הפרט כאינדיבידואל, ישות בלתי ניתנת לחלוקה ותמותה, היא תוצאה של המעבר לרבייה מינית. במהלך רבייה א-מינית, התא מתחלק בלי סוף וחוזר על עצמו: הוא עשוי להיות בן אלמוות, אך ניתן לקרוא לו אינדיבידואל רק על תנאי, מכיוון שלא ניתן להבחין בו מקבוצה בלתי מוגדרת של תאי בת. עם רבייה מינית, להיפך, כל הצאצאים שונים זה מזה ונבדלים מהוריהם, והם מתים עם הזמן, לוקחים איתם את המאפיינים הייחודיים שלהם. הזואולוג האמריקאי ר' הגנר, שדן בפרוטוזואה, ביטא זאת כך: "הם רכשו חידוש נוסף - מין; המחיר של הרכישה הזו הוא מוות טבעי בלתי נמנע... האם המחיר הזה לא גבוה מדי?" עם זאת, הבה נדגיש כי במקביל נפתחו הזדמנויות להתפתחות ושיפור, והן הובילו להופעתם של צורות חיים שונות שאינן דומות ברמת הארגון לאותם אורגניזמים שהתיישבו ברבייה א-מינית.
3.1. רבייה מינית של בעלי חיים
המעבר לרבייה מינית קשור להופעת תאי נבט מיוחדים - גמטות זכריות ונקבות, כתוצאה מההתמזגות שלהן (הפריה) נוצרת זיגוטה - התא שממנו היא מתפתחת. אורגניזם חדש, בעל שילוב חדש של מאפיינים גנטיים מקוריים.
רבייה מינית הופיעה לראשונה בפרוטוזואה, אך המעבר אליה לא היה קשור לאובדן מיידי של יכולת ההתרבות באופן א-מיני: מספר בעלי חיים שמרו עליו, בדרך כלל החליפו רבייה א-מינית עם רבייה מינית. חילופי דורות זו נצפתה בחלק מהפרוטוזואה, קוולנטרטים וחולצות.
3.2. גמטות וגונדות
הבסיס ליצירת גמטות (גמטוגנזה) הוא מיוזה - חלוקת תאים עם חציית מספר הכרומוזומים, כתוצאה מכך הגמטות, בניגוד לכל שאר תאי הגוף, הפלואידים. היתוך הגמטות משחזר את מספר הכרומוזומים בזיגוטה לדיפלואיד. חלוקה לאחר מכן של הזיגוטה מתרחשת באמצעות מיטוזה. שימו לב שבכל האורגניזמים הרב-תאיים, החלוקה של כל תאי הגוף, למעט תאי מין, מתרחשת באמצעות מיטוזה. כתוצאה מכך, רבייה א-מינית של תאים באמצעות ביקוע לשניים נשמרה באבולוציה כמנגנון הצמיחה וההתפתחות העיקרי של האורגניזם, אך לא רבייתו.
בפרוטוזואה רבים, רבייה מינית מתרחשת בהשתתפות גמטות זכריות ונקביות זהות מבחינה מורפולוגית (בפורמיניפרה, למשל, הן מיוצגות על ידי תאים קטנים מאוד הנוצרים בתא האב הפלואידי במחזור של דורות מתחלפים). תופעה זו נקראת איזוגמיה. זה אופייני רק לאורגניזמים חד-תאיים.
עם זאת, כבר בכמה פרוטוזואה, למשל, ספורוזואנים, ובכל האורגניזמים הרב-תאיים, התרחשה התמיינות של גמטות: הם החלו להיות שונים בצורה ותפקוד - נוצרה הטרוגמיה, כלומר. חלוקה של תאי נבט לביצים (גמטות נשיות) וזרע (גמטות זכריות).
רוב בעלי החיים מאופיינים על ידי מה שנקרא oogamy: ביצית (ביצית) לא ניידת גדולה וזרע נייד קטן, עקב תנועותיו הפעילות הוא בא במגע עם הביצית, המוביל להפריה.
בספוגים ובכמה תולעים ריצות, תאי מין מפוזרים בכל הגוף ומופרשים דרך שברים בדופן הגוף או דרך הפה, אך לתולעים שטוחות רבות (ובצורה ראשונית, הידרה) יש בלוטות בלוטות מיוחדות המייצרות גמטות. גונדות זכריות הן אשכים, גונדות נשיות הן שחלות. נכון, בבעלי חיים הרמפרודיטיים כמו גסטרופודים, תאי רבייה זכרים ונקביים מבשילים באותה גונדה, אבל בדרך כלל בזמנים שונים, כך שהגונדה מתפקדת או כאשך או כשחלה, ולא מתרחשת הפריה עצמית. בבעלי חיים הרמפרודיטיים אחרים, כמו תולעים שטוחות או עלוקות, פרט אחד מכיל גם שחלות וגם אשכים; עם זאת, גם במקרה של הבשלה בו-זמנית של ביציות וזרע, החיה נמנעת מהפריה עצמית ובדרך כלל מזדווגת עם פרט אחר (היוצא מן הכלל הוא, למשל, תולעי סרט, שחיות לבדן במעי). הרמפרודיטיזם נפוץ בעיקר בתולעים וברכיכות ונדיר בצורות מאורגנות יותר - פצעי עור, פרוקי רגליים ובעלי חוליות; מצד שני, הוא די נדיר באורגניזמים רב-תאיים עתיקים כמו coelenterates ובמיוחד מדוזות.
כבר אצל חלק מהתולעים והרכיכות נוצרו בנוסף לבלוטות הגונדות צינורות רבייה - צינור הזרע והאובידוקטים. הגונדות ודרכי הרבייה מהווים את החלקים התפקודיים העיקריים של איברי המין הפנימיים, והם קיימים בכל בעלי החיים מסדר גבוה.
3.3. הַזרָעָה
אברי המין מבטיחים ייצור ושחרור של תאי נבט, ועל ידי כך הזרעה, כלומר. חיבור הביציות והזרע של שני אנשים. תהליך ההזרעה קודם להפריה – היתוך גמטות. ישנן שתי שיטות להזרעה (ובהתאם להפריה): חיצונית ופנימית. בהזרעה חיצונית, ביציות וזרע משתחררים למים, כאשר הזרע, בשחייה אקטיבית, יכול להתחבר לביצית ולייצר הפריה. ברור ששיטה זו יכולה להיות אופיינית רק לבעלי חיים מימיים (או, כמו דו-חיים, כאלו ששמרו על קשר עם הסביבה המימית), ואכן, היא נצפית ברובם. הזרעה חיצונית בדרך כלל אינה קשורה למבנה מורכב של מערכת הרבייה, למרות שבעלי חיים מסוימים מפתחים התאמות נוספות, למשל, לצימוד של שני פרטים במהלך שחרור מוצרי הרבייה.
עצמאות רבה יותר מ גורמים חיצוניים(במיוחד מ סביבה מימית) וייצור חסכוני יותר של גמטות מסופק על ידי שיטת הזרעה אחרת - פנימית, שבה מוחדרים זרע ישירות לדרכי המין הנשי. קיימת גם אפשרות ידועה להזרעה פנימית באמצעות spermatophores - כמוסות מלאות בזרע. סוג זה של הזרעה נקרא לפעמים חיצוני-פנימי.
בסלמנדרה, למשל, הנקבה לוכדת את ה-spermatophore המופרש על ידי הזכר עם הקלואקה שלה, שלתוכו נפתחות צינורות איברי המין; הזכרים של ארכנידים רבים, בעזרת chelicerae בצורת טפרים (זוג ראשוני הראש), מעבירים את spermatophore ישירות לפתח איברי המין של הנקבה; זָכָר צפליפודיםלוכד את spermatophore עם זרוע שונה מיוחד ומעביר אותו לחלל המעטפת של הנקבה. אבל בכל מקרה, ההפריה מתרחשת בתוך הגוף של הנקבה, בדרך כלל בביציות. מטילים ביצים מופרות סביבה חיצונית(ברוב המינים) או להתפתח ברחם. הזרעה פנימית אופיינית למספר בעלי חיים מימיים וכל אלה יבשתיים. זה הופיע כבר בשלב מוקדם מאוד של האבולוציה, כלומר בתולעים שטוחות.
3.4. סיבוך של מערכת הרבייה
המעבר להזרעה פנימית והפריה לווה בסיבוך של מערכת הרבייה והיווצרות איברי מין נוספים. כך נוצרו בלוטות, למשל, המפרישות נוזל שבתוכו נמצאים זרעונים ואשר הם זקוקים לו לתנועה, או - אצל נקבות - יוצרות את הקליפה החיצונית של הביציות. תולעים שטוחות ומספר בעלי חיים אחרים, במיוחד חרקים, פיתחו מכלי זרע לאחסון זרע שסופק במהלך ההזרעה. מכיוון שזרע יכול להישאר בר קיימא לאורך זמן, נוכחותם של כלי זרע הופכת את ההפריה לפחות תלויה במפגש של בני זוג: חרקים רבים מתרבים בהצלחה על ידי הזדווגות פעם אחת בלבד בחייהם. בהתאם לכך, הזמן בין ההזדווגות להטלת הביצים יכול להשתנות מאוד.
נקבותיהם של מספר חרקים (שפיריות, צרצרים, חגבים, זבוב איכנומון ועוד) פיתחו איבר מין נוסף הנקרא אוביפוזיטור, המשמש להטלת ביצים בתאים, בקרקע או ברקמות של צמחים או בעלי חיים.
כמו כן הופיעו איברים מצמדים (מזדווגים) כמכשיר להזרעה פנימית. בקבוצות שונות של בעלי חיים הם נוצרו בדרכים שונות: ברבים מהם - מהחלק התחתון של צינור איברי המין, אבל, למשל, אצל סרטנים - על ידי שינוי זוג רגליים אחד, בזבובים וחרקים מטושטשים אחרים - מה מקטעים סופניים של הבטן, בדגים חיים - מצמחי סנפיר. עם זאת, למספר בעלי חיים, למשל ציפורים רבות, אין איברים זדווגים מיוחדים.
אם אצל חלק מבעלי החיים השחלתיים השתפר המנגנון להטלת ביצים, הרי שבבעלי חיים שעברו ל-viviparity, בעיקר ביונקים, חלו שינויים אחרים במערכת הרבייה; המשמעותית שבהן היא הפיכת החלק האמצעי של הביצית לרחם, שם מתפתח העובר.
3.5. צִמוּד
אחד התנאים לרבייה מוצלחת הוא התבגרות בו-זמנית של גמטות בפרטים זכרים ונקבות. יש בעלי חיים שמסוגלים להתרבות כל השנה, אבל עבור רבים, במיוחד אלה החיים בקווי רוחב בינוניים וגבוהים, הרבייה היא עונתית. במקרה זה, תחילת עונת הרבייה תלויה בגורמים חיצוניים: משך שעות האור, טמפרטורת האוויר, זמינות המזון וכו'. ההשפעה של גורמים אלו על מערכת הרבייה, ככלל, אינה ישירה, אלא עקיפה - לרוב על ידי הורמונים המווסתים את הפעילות התפקודית של בלוטות המין ו/או את רמת חילוף החומרים. לפיכך, אצל בעלי חוליות עם רבייה עונתית, שינויים בתאורה משפיעים על הפרשת הורמוני יותרת המוח, ה"מפעילים" את תפקוד בלוטות המין, ובכך קובעים את עיתוי ההתרבות.
עם זאת, מנגנונים פיזיולוגיים אלה עשויים שלא להיות מספיקים כדי להבטיח הזדווגות. בחירה מינית של הפרטים החזקים והחזקים ביותר, בדרך כלל זכרים, המסוגלים למשוך נקבה ולהגן על זכותם להתרבות, נכנסת לרוב לתמונה. קרבות טורנירים בין זכרים, חיזור לפני הזדווגות, הגנה על טריטוריית הרבייה שלהם, כמו גם, ככל הנראה, לבוש ההזדווגות של זכרים הם כל האמצעים להשגת הצלחה ברבייתם של הפרטים הבריאים ביותר. התנהגות מינית מגיעה למורכבות רבה אצל בעלי חיים מאורגנים מאוד עם המערכת הנוירואנדוקרינית המפותחת שלהם.
רוב בעלי החיים אינם יוצרים זוגות קבועים, והבעיה של מציאת בן זוג להזדווגות מתעוררת באופן קבוע. עם זאת, בקרב ציפורים ויונקים ישנם מינים מונוגמיים, כלומר. יצירת זוגות חזקים (לדוגמה, זאבים, ברבורים, תוכים). ידועות גם דוגמאות לפוליגמיה; כך, כלבי ים פרווה, כלבי ים, כמה יונקים וציפורים אחרים יוצרים קבוצה יציבה של זכר אחד, חזק יותר ממתחריו, והרמון שלם של נקבות.
4. שיטות רבייה
קבוצות שונות של בעלי חיים התפתחו לא רק דרכים שונותהַפרָיָה; הם מייצרים צאצאים אחרת. תלוי איך זה קורה, יש שלוש שיטות רבייה.
Oviparity. הרוב המכריע של מיני בעלי החיים מטילים ביצים שמהן בוקעים צעירים. חיות כאלה נקראות אוviparous או oviparous. אלה כוללים כמעט את כל חסרי החוליות הימיים, חרקים, דגים רבים, דו-חיים, זוחלים, ציפורים ויונקים מונוטרמיים.
Viviparity. בבעלי חיים בעלי חיים, הביצית המופרית מתפתחת בגוף הנקבה, ומקבלת ממנה תזונה עד להולדת התינוק. יונקים בעלי חיים כוללים את כל היונקים למעט מונוטרמים - הפלטיפוס והאכידנה. Viviparity מתרחשת גם בקבוצות אחרות, למשל, בחלק מהזוחלים ובבעלי חיים פרימיטיביים יותר.
Ovoviviparity. יש גם צורת ביניים של רבייה: הביצית מתפתחת תוך שהיא ממשיכה להישאר בגוף הנקבה, אבל התזונה של העובר מסופקת על ידי חלמון הביצית, ולא על ידי גוף האם. אובוביות אופיינית לכרישים ודגים אחרים, למספר דו-חיים וללטאות ונחשים רבים.
אסטרטגיות רבייה. שיטות רבייה אלו קשורות גם לאסטרטגיות שונות. בקוטב אחד נמצאת האסטרטגיה של רבייה חסכונית, המאופיינת בריבוי איטי של מספר קטן של צאצאים וגידולם המוקפד (האכלה, טיפול, הגנה, הוראה); מצד שני - רבייה בזבזנית, מוגזמת עם ייצור של מספר גדול מאוד של ביצים ורבייה של צאצאים רבים בהיעדר טיפול בהם. אם במקרה הראשון ההסתברות לשרוד של הצאצאים היא משמעותית מאוד, הרי שבשני הסיכויים לשמר ביציות ולשרוד כל צאצא בודד קטנים ביותר, כך שרק רבייה אינטנסיבית יכולה לפצות על אחוז המוות הגבוה של הביצים. צעירים בכל שלבי ההתפתחות. האסטרטגיה הראשונה אופיינית בדרך כלל לבעלי חיים מאורגנים מאוד - יונקים וציפורים. עם זאת, בתוך קבוצות אלו האסטרטגיה הבסיסית עשויה לבוא לידי ביטוי בדרגות שונות.
למשל, אצל פרימטים זה מתבטא במידה הרבה ביותר: הם נושאים את העובר במשך זמן רב ולרוב יולדים תינוק אחד, עדיין חסר אונים, אותו הם מאכילים ומגדלים במשך זמן רב. מצד שני, עכברים, חולדות או ארנבות יכולים להתרבות מספר פעמים בשנה, וללדת בכל פעם עד תריסר תינוקות, שהופכים במהירות לעצמאיים. כתוצאה מרבייה אינטנסיבית כזו, עולה הסבירות למות צאצאים עקב מחסור במזון או - עקב גידול אוכלוסיה מהיר - עקב התפשטות מחלות והתפשטות טורפים. לפיכך, כאשר משווים בין מכרסמים לפרימטים, אסטרטגיית הרבייה שלהם צריכה להיחשב כלא חסכונית. עם זאת, הפזרנות במאמץ במהלך רבייה של מכרסמים אינה דומה לזו שנצפה ב סוגים שוניםדגים בעלי ביציות, כגון דגים, שרבים מהם מטילים מאות אלפי או מיליוני ביצים.
בעלי חיים רבים מודאגים לגבי בטיחותן של ביצים: חלקם מטילים אותן בסחופת, באדמה ובמקומות שונים ומבודדים, אחרים (במיוחד, חלקם סרטנים וכוכבים שבירים, בין דגים דג דג וסוס ים, בקרב דו-חיים מיילדות קרפדות ופיפות) נושאות ביצים. עצמם, ומספר הביצים במקרה זה הוא הרבה פחות מאשר כאשר גורפים אותן למים. בעלי חיים בעלי אובדן אוביובי לקחו את האסטרטגיה הזו עוד יותר רחוק.
חרקים חברתיים, כמו נמלים ודבורים חברתיות, בחרו באסטרטגיית רבייה ייחודית. הם בונים קנים, מגינים על ביצים ומספקים מזון לזחלים, אך משאירים את תפקוד הרבייה רק לנקבה אחת (בדבורים) או לכמה (בנמלים) בקהילה. הנקבה המתרבה, הנקראת המלכה או המלכה, מטילה ביצים רבות. הזכרים מופיעים רק לזמן קצר ומתים לאחר ההזדווגות.
רְבִיַת בְּתוּלִים. הביצים של חלק מהאורגניזמים מסוגלות להתפתח ללא הפריה, כלומר. ללא השתתפות של זרע. תהליך זה של רבייה חד-מינית נקרא פרתנוגנזה, או רבייה בתולה. זה נחשב כצורה מופחתת של רבייה מינית.
אין דוגמאות ידועות לפרתנוגנזה טבעית ביונקים; הם מופיעים מדי פעם בבעלי חוליות נמוכים ונפוצים למדי בחסרי חוליות, במיוחד בחרקים. ישנם שני סוגים של פרתנוגנזה: חובה (כלומר חובה) ופקולטטיבית. הראשון מאפיין מינים שבהם זכרים או שאינם קיימים כלל, או שהם נדירים ואינם מסוגלים לתפקד. מינים אלה כוללים כמה כנימות, חרקי מקל, צרצרים, פרפרים; אוכלוסיות חסרות זכר נמצאות מדי פעם בדגים כמו דגי זהב. עם פרתנוגנזה פקולטטיבית, ביציות יכולות להתפתח הן מבחינה פרטנוגנטית והן כתוצאה מהפריה, ורבייה פרתנוגנטית יכולה לשלוט בתנאים שבהם מגע של פרטים בני המין השני הם נדירים מדי, למשל, בגבול אזור התפוצה של המין.
ידועה גם פרתנוגנזה מחזורית, שבה רבייה המערבת את שני המינים מתחלפת עם פרתנוגנטית. למשל, מינים רבים של כנימות מייצרים כמה דורות פרתנוגנטיים במהלך תקופה חמה קצרה של הקיץ, ובחורף הם מטילים ביצים מופרות, המכוסות בקליפה צפופה ומסוגלות לחורף; באביב יוצאות מהם רק נקבות, אך בסתיו מופיע דור עם מספר מסוים של זכרים - והמחזור מתחדש. כמה מינים אחרים עם תמותה עונתית גבוהה, כמו עצלונים, מתרבים באופן דומה. פרתנוגנזה מחזורית נצפית גם במינים עם רבייה זחלים; במקרה זה, ביצים מופרות מוטלות בדרך כלל רק על ידי אנשים בוגרים, ובזחלים הן מתפתחות באופן פרתנוגנטי.
מַסְקָנָה
לסיכום, ברצוני להדגיש את העובדה שרבייה, בכיוון מצורות א-מיניות למיניות, מאיזוגאמיה לאניסוגמיה, (Gametes) מהשתתפות כל התאים ברבייה ועד לחלוקת התאים לסומאטיים ומיניים, מהפריה חיצונית ועד פנימית עם התפתחות תוך רחמית וטיפול בצאצאים - כל המינים לרוב דומים רק בכך שהם מספקים טיפול לצאצאים שלהם, כל כך הכרחי, במהלך הרבייה.
סִפְרוּת
1. גדול אנציקלופדיה סובייטית. שִׁעתוּק
2. הרטמן מ., ביולוגיה כללית, טרנס. מגרמנית, מ' - ל', 1936
3. ויסות הורמונלי של רבייה ביונקים. מ', 1987
4. דוקינס ר הגן האנוכי. מ', 1993
5. מיינרד סמית' ג'יי האבולוציה של רבייה מינית. מ', 1981
6. Myasoedov S.V., תופעות של רבייה ומין בעולם האורגני, טומסק, 1935
7. מדריך סטודנט לביולוגיה לכיתות ו'-ט'.
שִׁעתוּק- היכולת של אורגניזמים חיים להתרבות מהסוג שלהם. יש שניים עיקריים שיטת רבייה- א-מיני ומיניות.
רבייה א-מינית מתרחשת בהשתתפות הורה אחד בלבד ומתרחשת ללא היווצרות גמטות. דור הבת במינים מסוימים נובע מאחד או מקבוצה של תאים בגוף האם, במינים אחרים - באיברים מיוחדים. נבדלים הבאים: שיטות של רבייה א-מינית: חלוקה, ניצנים, פיצול, פוליאמבריוניה, נבגים, ריבוי וגטטיבי.
חֲלוּקָה- שיטה של רבייה א-מינית האופיינית לאורגניזמים חד-תאיים, שבה האם מחולקת לשני תאי בת או יותר. אנו יכולים להבחין: א) ביקוע בינארי פשוט (פרוקריוטים), ב) ביקוע בינארי מיטוטי (פרוטוזואה, אצות חד-תאיות), ג) ביקוע מרובה, או סכיזוגוניה (פלסמודיום מלריה, טריפנוזומים). במהלך חלוקת ה-paramecium (1), המיקרו-גרעין מחולק על-ידי מיטוזה, המקרו-גרעין על-ידי אמיטוזיס. במהלך סכיזוגוניה (2), הגרעין מחולק תחילה שוב ושוב על ידי מיטוזה, לאחר מכן כל אחד מגרעיני הבת מוקף בציטופלזמה, ונוצרים מספר אורגניזמים עצמאיים.
נִבגִי- שיטה של רבייה א-מינית שבה נוצרים פרטים חדשים בצורת יציאות על גופו של הפרט ההורה (3). יחידי בנות יכולים להיפרד מהאם ולעבור לאורח חיים עצמאי (הידרה, שמרים), או שהם יכולים להישאר מחוברים אליו, במקרה זה ליצור מושבות (פוליפים אלמוגים).
הִתנַפְּצוּת(4) - שיטה של רבייה א-מינית, שבה נוצרים פרטים חדשים משברים (חלקים) שלתוכם מתפרק הפרט האימהי (אנלי, כוכב ים, ספירוגירה, elodea). פיצול מבוסס על יכולתם של אורגניזמים להתחדש.
פוליאמבריוניה- שיטה של רבייה א-מינית שבה נוצרים פרטים חדשים משברים (חלקים) שלתוכם העובר מתפרק (תאומים חד-זיגוטיים).
ריבוי וגטטיבי- שיטה של רבייה א-מינית שבה נוצרים פרטים חדשים או מחלקים מהגוף הצומח של הפרט האם, או ממבנים מיוחדים (קנה שורש, פקעת וכו') שתוכננו במיוחד לצורת רבייה זו. ריבוי צומח אופייני לקבוצות צמחים רבות ומשמש בגינון, בגינון ירקות ובגידול צמחים (ריבוי וגטטיבי מלאכותי).
| איבר צומח | שיטת ריבוי וגטטיבי | דוגמאות |
|---|---|---|
| שׁוֹרֶשׁ | ייחורי שורשים | שושנה, פטל, אספן, ערבה, שן הארי |
| מוצצי שורשים | דובדבן, שזיף, זרעו גדילן, גדילן, לילך | |
| חלקים מעל הקרקע של יורה | חלוקת שיחים | פלוקס, דייזי, רקפת, ריבס |
| ייחורי גזע | ענבים, דומדמניות, דומדמניות | |
| שכבות | דומדמניות, ענבים, דובדבן ציפורים | |
| חלקים תת קרקעיים של יורה | קנה שורש | אספרגוס, במבוק, איריס, שושנת העמקים |
| פְּקַעַת | תפוחי אדמה, חמניות, ארטישוק ירושלמי | |
| נוּרָה | בצל, שום, צבעוני, יקינתון | |
| קורם | גלדיולוס, כרכום | |
| דַף | גזרי עלים | בגוניה, גלוקסיניה, קולאוס |
נִבִיגָה(6) - רבייה באמצעות נבגים. מַחֲלוֹקֶת- תאים מיוחדים, ברוב המינים הם נוצרים באיברים מיוחדים - sporangia. בצמחים גבוהים יותר, היווצרות נבגים קודמת למיוזה.
שיבוט- סט של שיטות המשמשות בני אדם להשגת עותקים זהים מבחינה גנטית של תאים או פרטים. שיבוט- אוסף של תאים או פרטים שמקורם באב קדמון משותף דרך רבייה א-מינית. הבסיס לקבלת שיבוט הוא מיטוזה (בחיידקים - חלוקה פשוטה).
רבייה מינית מתבצעת בהשתתפות שני יחידי הורה (זכר ונקבה), שבהם נוצרים תאים מיוחדים באיברים מיוחדים - גמטות. תהליך היווצרות הגמטות נקרא גמטוגנזה, השלב העיקרי של הגמטוגנזה הוא מיוזה. דור הבת מתפתח מ זיגוטים- תא שנוצר כתוצאה מהתמזגות של גמטות זכריות ונקבות. תהליך ההיתוך של גמטות זכר ונקבה נקרא הַפרָיָה. תוצאה חובה של רבייה מינית היא שילוב מחדש של חומר גנטי בדור הבת.
בהתאם לתכונות המבניות של הגמטות, ניתן להבחין בין הדברים הבאים: צורות של רבייה מינית: איזוגמיה, הטרוגמיה ואוגמיה.
איזוגמיה(1) - צורה של רבייה מינית שבה גמטות (נקבה מותנית וזכר מותנה) הן ניידות ובעלות מורפולוגיה וגודל זהה.
הטרוגמיה(2) - צורה של רבייה מינית שבה הגמטות הנשיות והזכריות הן תנועתיות, אך הגמטות הנשיות גדולות יותר מהזכריות ופחות ניידות.
אוגמי(3) - צורה של רבייה מינית שבה הגמטות הנשיות אינן תנועתיות וגדולות יותר מהגמטות הזכריות. במקרה זה, גמטות נשיות נקראות ביצים, גמטות זכריות, אם יש להם דגלים, - זרעונים, אם אין להם את זה, - זֶרַע.
אוגמיה אופיינית לרוב מיני בעלי החיים והצמחים. איזוגמיה והטרוגמיה מתרחשים בכמה אורגניזמים פרימיטיביים (אצות). בנוסף לאמור לעיל, לחלק מהאצות והפטריות יש צורות רבייה שבהן לא נוצרים תאי מין: הולוגמיה וצימוד. בְּ הולוגמיהאורגניזמים הפלואידים חד-תאיים מתמזגים זה עם זה, אשר במקרה זה פועלים כגמטות. לאחר מכן, הזיגוטה הדיפלואידית המתקבלת מתחלקת על ידי מיוזה לייצור ארבעה אורגניזמים הפלואידים. בְּ נְטִיָה(4) התוכן של תאים הפלואידים בודדים של תאלי חוטי מתמזג. דרך תעלות שנוצרו במיוחד, תכולת תא אחד זורמת לתוך תא אחר, נוצרת זיגוטה דיפלואידית שלרוב, לאחר תקופת מנוחה, מתחלקת גם על ידי מיוזה.
עבור אל הרצאות מס' 13"שיטות חלוקה של תאים אוקריוטיים: מיטוזה, מיוזה, אמיטוזיס"
עבור אל הרצאות מס' 15"רבייה מינית באנגיוספרמים"
האירוע החשוב ביותר בהיסטוריה של עולם הצמחים בשלב בו אנו שוקלים היה ההופעה תהליך מיני, שמילא תפקיד עצום בכל ההתפתחות הנוספת של עולם הצמחים.
אם לשפוט על פי החיידקים החיים, האצות הכחולות והרוב המכריע של הדגלטים, אורגניזמים שחיו לפני האצות התרבו באופן א-מיני או צומח: על ידי חלוקת גופם החד-תאי, פירוק גוף חוטי או על ידי יצירת איברים מיוחדים - נבגים, שהם גם חלק מהגוף.
אצות שימרו את כל צורות הרבייה הללו.
במהלך התפשטות וגטטיבית, האורגניזם בצאצאיו, כביכול, ממשיך ישירות את המשך התפתחותו.
התהליך המיני מוביל בכל פעם לקו התפתחות חדש. כדי לבצע את התהליך המיני מתפתחים אורגניזמים תאי נבט- זכר ונקבה. "תא המין הוא המורכב ביותר מבחינה ביולוגית (לא כימית). בו, התכונות התורשתיות הפוטנציאליות הטמונות בגוף כולו באות לידי ביטוי במידה הרבה ביותר, בהשוואה לכל שאר תאי הגוף". תאי מין מתמזגים זה עם זה (מפפרים) ויוצרים תא חדש, מה שנקרא זיגוטה. מהזיגוטה מתפתח אורגניזם חדש בעל תורשה כפולה - אימהית ואבהית.
הודות לשילוב של גמטות אימהיות ואבותיות, הבסיס התורשתי של הצאצאים מועשר. בנוסף, האיחוד של שני תאי נבט שונים מגביר את הסתירות הגלומות בגוף החי ומוביל לעלייה בחיוניות הצאצאים.
זהו התפקיד המתקדם הבולט של התהליך המיני בהתפתחות העולם האורגני. "תורשה כפולה קובעת את החיוניות הגדולה יותר (במובן המילולי של המילה) של אורגניזמים והסתגלותם הרבה יותר לתנאי חיים משתנים", אומר האקדמאי T. D. Lysenko על המשמעות הביולוגית של התהליך המיני.
התהליך המיני אצל דגלים חד-תאיים התעורר בצורה של איחוי של שני תאים זהים, שלא ניתן להבחין בהם מיחידים רגילים; בצורה זו הוא נשמר עד היום בכמה דגלים.
זה מצביע על אפשרות של תהליך מיני הנובע מתזונה, שבו אורגניזם אחד הטמיע את החומרים של אורגניזם אחר. המעבר מצורה זו של הטמעה חד-צדדית לצורה חדשה של הטמעה הדדית, המובילה להולדת תא חדש בעל בסיס תורשתי כפול, קבע את הופעתו של התהליך המיני, אותו נוכל לראות בצורתו הפשוטה ביותר. בשם אצות. אוֹתוֹ הַדָבַר צורה פשוטהתהליך מיני ניתן לראות גם באצות נפוצות הנקראות זיווגים(אצת הספירוגירה הידועה שייכת להם). שני אורגניזמים חד-תאיים או שני חוטי אצות מתקרבים זה לזה, קרומי התאים יוצרים צמחים המופנים זה לזה, ותעלה מופיעה בין התאים. תוכן התאים עובר לערוץ ומתמזג שם, או שתוכן תא אחד, העובר לתא אחר, מתמזג שם עם תוכנו. מהזיגוטה הנובעת מהתהליך המיני, נוצר אורגניזם חדש.
ברוב המוחלט של האצות, התהליך המיני מתבצע בעזרת תאי נבט מיוחדים. באצות חד-תאיות אפשר להתחקות אחר ההיסטוריה של שיפור התהליך המיני.
בתחילה, תאי הרבייה הזכריים והנקביים לא נבדלו זה מזה בצורתם. ואז החלו להופיע הבדלים בגודל התא: תא הרבייה הנשי גדול יותר מזה הגברי; לבסוף, תא הרבייה הנשי הגדול איבד את הניידות שלו, בעוד שהקטן הזכרי שומר עליה.
בתהליך פיתוח נוסף, אצות מאורגנות יותר פיתחו איברי רבייה מיוחדים. האיבר הגברי היה אנתרידיום, שבו הם מתפתחים זרעונים, ולנשים - אוגוניום, שבו הוא מתפתח בֵּיצָה.
תקופת הדומיננטיות של האצות בפלורה של כדור הארץ הייתה ללא ספק ארוכה מאוד ויכולה להגיע לכמה מאות מיליוני שנים. במהלך תקופה זו, הופיעו סוגים שונים בחדות של צמחים אלה. ארגון הגוף שלהם הגיע למורכבות רבה. הם פיתחו בדים מיוחדים. מכשירים לתהליך המיני הגיעו לשלמות רבה.
אצות חיות במגוון עצום של מינים גם כיום, כשהן דומיננטיות בקרב תושבי הצמחים של מקווי מים. אצות מהוות מקור מזון לאוכלוסיית בעלי החיים של גופי מים, בעיקר דגים. בגלל זה חשיבות כלכליתאצות זה ענק. עֲבוּר פיתוח טוב יותראצות, דשנים מלאכותיים משמשים במאגרים. אצות משמשות להפקת יוד (חלק מהאצות מכילות עד 3% ממשקל האפר). אפר אצות ים עשיר באשלגן ומשמש במדינות החוף לדישון שדות. בסין וביפן, סוגים מסוימים של אצות משמשים כמזון.
אולם מספר קטן של אצות הצליחו להסתגל לתנאי הקיום היבשתי: הן חיות בשכבות פני הקרקע, על פני הקרקע ועל קליפת העצים.
אם אתה מוצא שגיאה, אנא סמן קטע טקסט ולחץ Ctrl+Enter.
