Kongsi:
Ciri-ciri pembiakan seksual, jenis, dalam tumbuhan, pada haiwan
The pembiakan seksual adalah pendaraban individu dari dua ibu bapa yang berbeza jantina: lelaki dan perempuan - kecuali apabila merujuk kepada pembiakan seks dalam bakteria atau protozoa, di mana tidak ada perbezaan jantina. Ia adalah satu proses yang diedarkan secara meluas dalam organisma eukariot.
Setiap individu yang mengambil bahagian dalam pembiakan seksual menghasilkan sejenis sel khusus garis kuman: sperma dan ovula. Ini berasal dari satu jenis pembahagian sel khusus, dipanggil meiosis. Peristiwa ini adalah perbezaan penting antara pembiakan aseksual dan seksual.
Proses bermula dengan kesatuan dua gamet yang menimbulkan zigot. Seterusnya, zigot menimbulkan individu baru dengan ciri-ciri kedua ibu bapa mereka dan dengan watak-watak unik tertentu.
Keleluasaan proses itu, kita membuat kesimpulan bahawa pembiakan seks melibatkan beberapa kelebihan berbanding berjantina. Walau bagaimanapun, yang paling ketara kelemahan mungkin pembiakan seksual: masa dan tenaga melabur dalam mencari rakan kongsi, persaingan untuk perempuan, kos pengeluaran gamet yang tidak disenyawakan, antara lain.
Kos nampaknya sangat tinggi, jadi mereka mesti mempunyai kelebihan yang besar untuk membantu mengimbangi. Manfaat pembiakan seksual telah menjadi subjek kontroversi dan perdebatan di kalangan ahli biologi evolusi.
Satu hipotesis menunjukkan bahawa pembiakan seksual bermanfaat kerana ia menghasilkan pelbagai bahawa, pada masa perubahan persekitaran, boleh menguntungkan spesies. Malah, pengeluaran kebolehubahan genetik adalah salah satu kelebihan yang dikaitkan dengan seks.
Sebaliknya, sesetengah penyelidik mencadangkan bahawa pembiakan seksual, khususnya penggabungan semula, telah dipilih sebagai mekanisme pembaikan DNA. Walau bagaimanapun, kelaziman seks walaupun kosnya masih tidak diketahui..
Indeks
- 1 Ciri umum
- 2 Gametos
- 3 Pembiakan seksual pada haiwan
- 3.1 Struktur yang dikaitkan dengan pembiakan
- 3.2 Porifera
- 3.3 Cnidarians
- 3.4 Acelomorphs dan flatworms
- 3.5 Mollusks dan annelids
- 3.6 Arthropods
- 3.7 Echinoderms
- 3.8 Cordados
- 4 Parthenogenesis pada haiwan
- 5 Pembiakan seksual dalam tumbuh-tumbuhan
- 5.1 Bunga
- 5.2 Pendidangan
- 5.3 Persenyawaan, biji dan buah
- 6 Pembiakan seksual dalam bakteria
- 6.1 Conjugation
- 6.2 Transformasi
- 6.3 Transduction
- 7 Perspektif evolusi
- 7.1 Kos seks
- 7.2 Keuntungan seks
- 7.3 Pemilihan seksual
- 8 Rujukan
Ciri umum
Seks adalah fenomena kompleks yang berbeza-beza di kalangan taksonomi eukariotik. Secara umumnya, kita dapat memahami bagaimana proses yang melibatkan tiga langkah: gabungan dua nukleus haploid, fenomena penggabungan semula genotip novel dan pembahagian sel-sel diploid untuk membentuk nukleus haploid terkemuka.
Dari sudut pandangan ini, seks dalam eukariot bergantung kepada kitaran hayat, di mana sel diploid mesti dibahagikan dengan meiosis. Proses pembahagian meiotik ini adalah untuk mengagihkan bahan genetik masa depan gamet.
Meiosis bertujuan untuk memisahkan kromosom homologus, sedemikian rupa sehingga setiap gamete mempunyai separuh daripada kromosom somatik. Di samping mengurangkan beban genetik, dalam meiosis pertukaran bahan antara kromatid bukan kakak juga berlaku menghasilkan kombinasi yang sama sekali baru.
Gametos
Gamet adalah sel-sel sel organisma yang dihasilkan oleh meiosis dan mengandungi separuh beban genetik, iaitu, haploid.
Gamet berbeza-beza di kedua-dua tumbuh-tumbuhan dan haiwan, dan diklasifikasikan kepada tiga kategori asas bergantung kepada saiz dan mobiliti mereka relatif dalam: isogamy, anisogamy dan oogamy.
Isogamy adalah cara reproduksi seksual di mana gamet yang bergabung untuk menimbulkan individu baru, adalah sama dalam saiz, mobiliti dan struktur. Isogamy diwakili terutamanya dalam tumbuhan.
Sebaliknya, anisogamy terdiri daripada kesatuan dua gamet yang berbeza dalam saiz dan struktur. Jenis anisogami tertentu adalah oogamy, di mana gamet lelaki agak kecil dan banyak dalam jumlah. Yang feminin jauh lebih jelas dan dihasilkan dalam bilangan yang lebih kecil.
Pembiakan seksual pada haiwan
Di dalam kerajaan haiwan, pembiakan seksual adalah satu fenomena yang diedarkan secara meluas dalam ahli-ahli kumpulan.
Hampir semua invertebrata dan vertebrata mempunyai jantina dalam organisma berasingan - iaitu, kita boleh membezakan seorang lelaki dan seorang wanita dalam satu spesies. Keadaan ini dipanggil dioica, istilah yang berasal dari bahasa Yunani "dua buah rumah"
Sebaliknya, terdapat beberapa spesies yang kurang banyak yang jenis kelaminnya hadir dalam individu yang sama yang dipanggil monoes: "sebuah rumah". Haiwan ini juga dikenali sebagai hermaphrodites.
Perbezaan antara jantina tidak diberikan oleh ciri-ciri morfologi saiz atau pewarnaan, tetapi oleh jenis gamet yang setiap jenis jantina menghasilkan.
Perempuan menghasilkan telur, ciri-ciri saiz yang besar dan imobilitas. Sperma, sementara itu, yang dihasilkan oleh lelaki dalam kuantiti yang lebih besar, mereka jauh lebih kecil dan mempunyai struktur khas untuk bergerak dan untuk menyuburkan telur.
Seterusnya kita akan menerangkan organ-organ seksual khas haiwan dan kemudian kita akan terperinci proses pembiakan dalam setiap kumpulan haiwan.
Struktur yang dikaitkan dengan pembiakan
Sel khusus untuk pembiakan seksual - ovum dan sperma - dihasilkan dalam tisu tertentu yang dipanggil gonad.
Pada lelaki, testis bertanggungjawab untuk pengeluaran sperma, manakala gamet betina terbentuk dalam ovari.
Gonad dianggap sebagai organ seks utama. Aksesori organ seksual hadir dalam sekumpulan besar metazoans yang bertanggungjawab untuk menerima dan memindahkan ovum dan sperma. Pada wanita kita mendapati vagina, tiub rahim atau tiub fallopian dan rahim, manakala pada lelaki terdapat zakar.
Porifera
Porifera biasanya dikenali sebagai sponges dan boleh membiak kedua-duanya secara seksual dan aseksual. Dalam kebanyakan spesies, pengeluaran gamet lelaki dan wanita berlaku dalam satu individu.
Choanocytes adalah jenis sel tertentu dari keturunan ini, yang boleh diubah menjadi sperma. Dalam kumpulan lain, gamet dapat diperoleh dari arkeit.
Banyak spesies adalah viviparous, yang menunjukkan bahawa masa lalu fenomena persenyawaan zigot disimpan oleh organisme induk sehingga pembebasan larva berlaku. Dalam spesies ini sperma dilepaskan ke dalam air dan diambil oleh span lain.
Cnidarians
Cnidarians adalah organisma marin termasuk obor-obor dan yang berkaitan. Haiwan-haiwan yang menunjukkan dua morfologi: yang pertama adalah polip yang mempunyai ciri-ciri gaya hidup yang sessile, manakala bentuk kedua adalah obor-obor itu dapat bergerak dan apungan.
Secara amnya, polip menghasilkan aseksually dengan proses tunas atau pembelahan. Ubur-ubur adalah dioica dan menghasilkan semula secara seksual. Kitaran hidup dalam kumpulan ini sangat berubah-ubah.
Acelomorphs dan flatworms
Flatworms, seperti planarians, dikenali terutamanya untuk keupayaan mereka untuk menjana semula dan menghasilkan pelbagai klon dari individu tunggal melalui aseksual.
Sebahagian besar haiwan vermiform ini monoecious. Walau bagaimanapun, mereka mencari rakan kongsi untuk menjalankan persenyawaan silang.
Sistem pembiakan lelaki termasuk beberapa testis dan struktur seperti papilla yang serupa dengan penis vertebrata kompleks.
Moluska dan annelid
Kebanyakan moluska adalah keputusan dioecious dan pembiakan larva yang dapat dengan bebas berenang dipanggil trocófera (hampir sama dengan annelids larva kini) dan berbeza-beza mengikut spesies moluska.
Begitu juga, annelids mempunyai jantina berasingan dan dalam beberapa mempunyai gonad yang muncul buat sementara waktu.
Arthropods
Arthropods adalah kumpulan haiwan yang sangat pelbagai, dicirikan oleh exoskeleton yang terdiri daripada kitin dan lampiran yang diartikulasikan. Keturunan ini termasuk miriápodos, quelicerados, crustaceans dan hexapods.
Umumnya jantina dipisahkan, organ-organ khusus dalam pembiakan muncul secara berpasangan. Kebanyakan spesies mempunyai persenyawaan dalaman. Mereka boleh oviparous, ovoviviparous atau viviparous.
Echinoderms
Echinoderms termasuk starfish, timun laut, landak laut dan sekutu. Walaupun terdapat beberapa spesies hermaphrodit, kebanyakannya dicirikan oleh mempunyai jantina berasingan. Gonad adalah struktur yang besar, salurannya mudah dan tidak ada organ penumpuan yang rumit.
Persenyawaan berlaku secara luaran dan larva dua hala berkembang yang boleh bergerak bebas di dalam badan air. Sesetengah spesies mempunyai perkembangan langsung.
Cordados
Kebanyakan jantina dipisahkan. Dalam kumpulan ini kita dapati organ-organ yang lebih kompleks untuk pembiakan semula. Setiap jantina mempunyai gonad dengan saluran yang mengarahkan produk ini ke pembetung atau pembukaan khas yang terletak berhampiran dubur. Bergantung kepada kumpulan, persenyawaan boleh luaran atau dalaman.
Parthenogenesis pada haiwan
Parthenogenesis adalah fenomena yang banyak diwakili di dalam kerajaan haiwan, terutamanya dalam invertebrata dan di beberapa vertebrata, yang membolehkan generasi individu baru dengan seorang ibu tunggal. Walaupun ia adalah bentuk pembiakan aseksual, beberapa jenis parthenogenesis dianggap sebagai jenis pembiakan seksual.
Dalam parthenogenesis meiotik, ovul dibentuk oleh meiosis dan mungkin atau tidak boleh disenyawakan oleh sperma dari lelaki.
Dalam sesetengah kes ovul mesti diaktifkan oleh gamete lelaki. Dalam kes ini tiada gabungan kedua-dua nukleus, kerana bahan genetik dari sperma dibuang.
Walau bagaimanapun, dalam sesetengah spesies, ovulasi boleh berkembang secara spontan tanpa memerlukan proses pengaktifan.
Pembiakan seksual dalam tumbuh-tumbuhan
Secara analog dengan kes haiwan, tumbuhan dapat mengalami pembiakan seksual. Ia terdiri daripada kesatuan dua gamet haploid yang akan menimbulkan individu baru dengan ciri genetik unik.
Tumbuhan ini boleh mempunyai organ-organ lelaki dan wanita dalam satu individu atau mereka boleh dipisahkan. Dalam timun dan dalam susu, jantina dipisahkan, manakala di dalam mawar dan petunias adalah jantina bersama.
Bunga itu
Organ yang bertanggungjawab untuk proses pembiakan seksual adalah bunga. Struktur khusus ini mempunyai kawasan yang tidak terlibat secara langsung dalam pembiakan: kelopak dan corolla, dan struktur aktif seksual: androceo dan gynoecium.
Androceo adalah organ reproduktif lelaki yang terdiri daripada stamen, yang kemudian terbahagi kepada filamen dan anter. Wilayah terakhir ini bertanggungjawab untuk pengeluaran bijirin debunga.
Gynoecium adalah organ bunga wanita dan terdiri daripada unit yang disebut carpels. Strukturnya sama dengan "penurunan" yang panjang dan terbahagi kepada stigma, gaya dan akhirnya ovari.
Penyelidikan
Proses pembiakan seksual di tumbuh-tumbuhan berlaku terutamanya melalui pendebungaan, yang melibatkan pengangkutan biji debunga dari anter ke stigma..
Pendebungaan boleh berlaku dalam bunga yang sama (biji-bijian serbuk sari pergi ke organ perempuan tumbuhan yang sama) atau boleh dilebur, di mana bijirin debunga menyuburkan individu yang berbeza.
Dalam kebanyakan tumbuh-tumbuhan adalah perlu campur tangan haiwan untuk melakukan pendebungaan. Ini boleh menjadi invertebrata, seperti lebah atau serangga lain atau vertebrata seperti burung dan kelawar. Kilang itu menawarkan sebagai ganjaran kepada penduga nektar dan ini bertanggungjawab untuk menyebarkan serbuk sari.
Struktur bunga yang tidak terlibat secara langsung dalam pembiakan adalah corolla dan kelopak. Ini merupakan daun yang diubah suai, dalam banyak kes warna menarik dan bertenaga, yang bertanggungjawab untuk menarik visual atau kimia ke pendebunga yang berpotensi.
Begitu juga, beberapa tumbuhan tidak memerlukan penyuap haiwan dan menggunakan angin atau air untuk penyebaran debunga.
Persenyawaan, benih dan buah
Proses ini bermula dengan ketibaan biji debunga kepada stigma bunga. Perjalanan seperti itu sehingga mereka mendapati ovari.
Persenyawaan ganda adalah tipikal tumbuhan berbunga dan unik di antara semua organisma. Fenomena ini berlaku seperti berikut: nukleus sperma dilekatkan pada telur dan nukleus sperma lain menyatu dengan embrio diploid sporofit.
Hasil dari peristiwa fecundation yang luar biasa ini adalah endosperm trioploid yang akan bertindak sebagai tisu nutrisi untuk perkembangan organisma. Apabila pematangan ovulasi berlaku, mereka akan berubah menjadi benih. Buah, sebaliknya, dibentuk oleh ovari matang.
Buah ini boleh dikelaskan sebagai mudah jika ia berasal dari ovari matang dan ditambah jika ia berkembang dari beberapa ovari, seperti strawberi, sebagai contoh.
Pembiakan seksual dalam bakteria
Bakteria dikenali terutamanya untuk keupayaannya untuk menghasilkan semula aseksual.
Dalam garis prokariotik ini, seorang individu mampu membahagikan dua dalam satu proses yang disebut pembelahan binari. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa mekanisme bakteria yang mengingatkan pembiakan seksual kerana terdapat pertukaran bahan genetik.
Sehingga pertengahan tahun 1940-an ia difikirkan bahawa bakteria dihasilkan secara eksklusif oleh laluan aseksual. Walau bagaimanapun, penyelidik Joshua Lederberg dan Edward Tatum menafikan bahawa kepercayaan melalui percubaan cerdik menggunakan bakterium sebagai model E. coli dengan keperluan makanan yang berbeza.
Eksperimen ini terdiri daripada ketegangan A yang berkembang dalam medium minimum dengan methionine dan biotin, dan ketegangan B yang hanya tumbuh di persekitaran dengan threonine, leucine dan thiamine. Dalam erti kata lain, setiap strain mempunyai mutasi yang menghalangnya daripada mensintesis sebatian ini, oleh itu ia perlu disintesis dalam medium budaya..
Apabila jajahan saling menghubungi satu sama lain selama beberapa jam, individu memperoleh keupayaan untuk mensintesis nutrien yang mereka tidak dapat. Oleh itu, Lederberg dan Tatum menunjukkan bahawa terdapat proses pertukaran DNA yang serupa dengan pembiakan seksual dan mereka menyebutnya konjugasi.
Konjugasi
Proses conjugasi berlaku melalui struktur yang sama dengan jambatan, yang dipanggil pili seksual, yang secara fizikal menghubungkan dua bakteria dan membolehkan anda menukar DNA.
Oleh kerana bakteria tidak mempunyai dimorphism seksual, kita tidak boleh bercakap tentang lelaki dan perempuan. Walau bagaimanapun, hanya satu jenis boleh menghasilkan pili, dan mereka mempunyai serpihan khas DNA dipanggil faktor F, untuk "kesuburan." F faktor F mempunyai gen untuk pengeluaran pili.
DNA yang menyertai pertukaran itu bukan sebahagian daripada kromosom bakteria tunggal. Sebaliknya ia adalah bahagian bulat terpencil yang dipanggil plasmid, yang mempunyai sistem replikasi sendiri.
Transformasi
Selain konjugasi, terdapat proses lain di mana bakteria dapat memperoleh DNA tambahan dan dicirikan dengan lebih mudah daripada conjugation. Salah satunya ialah transformasi, yang terdiri daripada mengambil DNA telanjang dari persekitaran luaran. Serpihan DNA eksogen ini boleh digabungkan ke dalam kromosom bakteria.
Mekanisme transformasi memasuki konsep pembiakan seksual. Walaupun bakteria mengambil DNA bebas, bahan genetik ini harus berasal dari organisme lain - contohnya bakteria yang mati dan mengeluarkan DNAnya ke dalam alam sekitar.
Transduction
Mekanisme ketiga dan terakhir yang diketahui dalam bakteria untuk mendapatkan DNA luaran adalah transduction. Ini melibatkan penyertaan virus yang menjangkiti bakteria: bacteriophages.
Dalam transduksi virus mengambil sebahagian daripada DNA bakteria dan apabila ia berlaku untuk menjangkiti bakteria perbezaan, ia dapat melewati serpihan ini kepadanya. Beberapa penulis menggunakan istilah "peristiwa seks" untuk merujuk kepada tiga mekanisme ini.
Perspektif evolusi
Keabadian reproduksi seksual dalam organisma adalah fakta yang menonjol. Oleh itu, salah satu soalan terbesar dalam biologi evolusi adalah mengapa seks disebarkan dalam banyak keturunan jika ia adalah aktiviti yang bernilai tenaga - dan dalam sesetengah kes bahkan berbahaya.
Disyaki bahawa daya terpilih yang berasal dari pembiakan seksual dalam eukariota adalah sama yang mengekalkan proses parasexual yang digambarkan untuk bakteria.
Kos seks
Mengikut evolusi, istilah "kejayaan" merujuk kepada keupayaan seseorang untuk menyampaikan gen mereka kepada generasi akan datang. Secara paradoks, seks adalah proses yang tidak sepenuhnya memenuhi definisi ini, kerana satu siri kos yang berkaitan dengan pembiakan.
Pembiakan seksual melibatkan mencari pasangan dan dalam kebanyakan kes, tugas ini tidak sepele. Anda perlu melabur sejumlah besar masa dan tenaga dalam kerja ini yang akan menentukan kejayaan anak - dari segi mencari "pasangan ideal".
Haiwan-haiwan ini memaparkan siri ritual untuk menarik rakan-rakan potensinya dan dalam beberapa kes mereka mesti berjuang mendedahkan kehidupan mereka sendiri untuk menahan.
Walaupun pada tahap selular, seks adalah mahal, kerana pembahagian oleh meiosis mengambil masa lebih lama daripada mitosis. Jadi, mengapa kebanyakan eukariota membiak secara seksual?
Terdapat dua teori asas. Satu adalah berkaitan dengan gabungan sel sebagai mekanisme untuk penghantaran mendatar elemen genetik "mementingkan diri" sementara teori kedua mencadangkan rekombinasi sebagai mekanisme pembaikan DNA. Seterusnya kami akan menerangkan kebaikan dan keburukan setiap teori:
Manfaat seks
Untuk menjawab soalan ini, kita harus menumpukan perhatian kepada manfaat reproduksi seksual yang mungkin di eukariota pertama.
Gabungan gamet untuk membentuk zigot membawa kepada gabungan dua genom yang berbeza yang dapat mengimbangi gen yang mungkin cacat satu genom dengan salinan normal yang lain.
Sebagai manusia, sebagai contoh, kita mewarisi satu salinan setiap ibu bapa. Sekiranya kita mewarisi gen yang cacat dari ibu kita, gen biasa ayah kita boleh mengimbangi (dalam kes ini bahawa patologi atau penyakit hanya muncul sebagai resesif homozygous).
Teori kedua - bukan sebagai intuitif sebagai yang pertama - mencadangkan bahawa meiosis bertindak sebagai mekanisme pembaikan dalam DNA. Kerosakan kepada bahan genetik adalah masalah yang mesti dihadapi oleh semua organisma. Walau bagaimanapun, terdapat organisma yang hanya menghasilkan aseksual dan DNA mereka tidak rosak.
Satu lagi hipotesis menyatakan bahawa seks boleh berkembang sebagai penyesuaian parasit di kalangan unsur-unsur genetik mementingkan diri sendiri, untuk diedarkan kepada keturunan genetik yang lain. Mekanisme yang serupa telah terbukti dalam E. coli.
Walaupun terdapat penjelasan yang mungkin, evolusi seks adalah subjek perdebatan yang sukar di kalangan ahli biologi evolusi.
Pemilihan seksual
Pemilihan seksual adalah konsep yang diperkenalkan oleh Charles Darwin yang hanya berlaku untuk populasi dengan pembiakan seksual. Ia digunakan untuk menjelaskan kehadiran tingkah laku, struktur dan sifat-sifat lain yang kewujudannya tidak dapat diilhamkan oleh pemilihan semulajadi.
Sebagai contoh, bulu yang berwarna-warni dan setakat tertentu "dibesar-besarkan" daripada burung merak tidak membawa faedah langsung kepada individu, kerana ia menjadikannya lebih kelihatan kepada pemangsa yang mungkin. Di samping itu, ia hanya ada pada lelaki.
Rujukan
- Colegrave, N. (2012). Kejayaan evolusi seks: Siri Sains & Masyarakat mengenai Seks dan Sains. Laporan EMBO, 13(9), 774-778.
- Crow, J. F. (1994). Kelebihan pembiakan seksual. Genetik pembangunan, 15(3), 205-213.
- Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Analisis evolusi. Dewan Prentice.
- Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). Asal Usul Pembiakan Seksual Eukariotik. Perspectives Harbour Spring Cold dalam Biologi, 6(3), a016154.
- Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Prinsip zoologi bersepadu. New York: McGraw-Hill.
- Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Evolusi watak seksual utama dalam haiwan. Oxford University Press.
- Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Pembiakan seksual dalam haiwan dan tumbuh-tumbuhan. Springer-Verlag GmbH.