riproduzione (riproduzione, riproduzione) - il processo biologico attraverso il quale si formano nuovi organismi, la riproduzione del loro stesso tipo. La riproduzione è una caratteristica fondamentale di tutte le forme di vita conosciute, ogni singolo organismo esiste come risultato della riproduzione. I metodi di riproduzione noti sono divisi in due tipi principali: sessuale e asessuale (asessuale).
Nella riproduzione asessuata, un nuovo individuo si forma usando spore o cellule speciali, senza la partecipazione di gameti. La separazione delle cellule batteriche in due cellule figlie è un esempio di riproduzione asessuata. La copia sessuale non si limita, tuttavia, agli organismi unicellulari. La maggior parte delle piante, alcuni animali e altri organismi pluricellulari hanno anche la capacità di riprodursi in modo asessuato.
La riproduzione sessuale richiede il coinvolgimento di due individui, di solito di sessi diversi. La riproduzione umana è un esempio comune di riproduzione sessuale.
Riproduzione sessuale e asessuata
Riproduzione asessuale
La riproduzione asessuale è un processo biologico in cui il corpo crea una copia geneticamente simile o identica di se stesso senza incorporare il materiale genetico di un altro individuo. I batteri e gli archei condividono la divisione binaria asessuata (che, tuttavia, può essere asimmetrica), i virus usano le cellule di altri organismi per produrre nuovi virus, ma di solito non mettono nei virus ospiti il materiale genetico delle cellule ospiti, molti animali invertebrati (come l'idra) e il lievito di solito propagati dal germoglio, i funghi micelici si moltiplicano per la crescita del micelio.
Questi organismi non hanno sessi diversi e sono in grado di "dividersi" in due o più individui. Alcune specie asessuali, come l'idra, possono anche riprodursi sessualmente. I batteri a volte possono anche scambiare informazioni genetiche attraverso il trasferimento genico orizzontale e il lievito può accoppiarsi usando un semplice processo sessuale.
Fare sesso non interferisce necessariamente con la riproduzione asessuata. Ad esempio, la maggior parte delle piante sono in grado di propagare le piante senza semi o spore, anche se il polo può anche riprodursi.
Altre vie della riproduzione asessuata comprendono partenogenesi, frammentazione e formazione di spore in cui è coinvolta solo la mitosi. Partenogenesi (dal greco Παρθένος - "vergine", "vergine" + γένεσις "Origine", "educazione") - la formazione e lo sviluppo di un embrione o seme senza fecondazione da parte di un maschio (un altro organismo). La partenogenesi si presenta naturalmente in alcune specie, in particolare nelle piante inferiori, negli invertebrati (ad esempio nelle pulci acquatiche, sullo sfondo di alcune api e cavallini) e nei vertebrati (ad esempio in alcuni rettili, pesci, in particolare squali e, molto raramente, negli uccelli ) animali. Lo stesso termine è talvolta usato anche per descrivere la riproduzione in specie ermafrodite in grado di auto-fecondazione.
Riproduzione sessuale
La riproduzione sessuale è un tipo di riproduzione in cui gli organismi formano una prole avente una combinazione di materiale genetico proveniente da più di una (di solito due) specie diverse. Ciascuno dei due organismi genitori fornisce circa la metà delle informazioni genetiche alla prole, producendo gameti aploidi. La maggior parte degli organismi forma due diversi tipi di gameti. Nelle specie anisogame, i gameti sono diversi, in questo caso si distinguono due sessi: il maschio (produce spermatozoi o micropore) e la femmina (produce uova o megaporchi). Il caso estremo dell'anisogamia, quando i gameti sono molto diversi, si chiama oogamia. Nelle specie isogame, i gameti sono simili o identici nella forma, sebbene possano avere proprietà individuali diverse e quindi avere nomi diversi. Ad esempio, nelle alghe verdi Chlamydomonas reinhardtii ci sono i cosiddetti gameti "più" e "meno". Diverse specie di organismi, come il ciliare, hanno più di due tipi di gameti.
La maggior parte degli animali (in particolare umani) e le piante di solito si riproducono sessualmente. Gli organismi genitali hanno due serie di geni per ogni tratto (i cosiddetti alleli). I discendenti ereditano un allele per ogni tratto da ciascuno dei genitori, quindi i discendenti hanno una combinazione di geni parentali. La presenza di due copie di ciascun gene consente spesso al corpo di garantire la presenza di un organismo vitale, anche se uno dei geni è danneggiato.
Tuttavia, l'accoppiamento non attira necessariamente due individui; per molti organismi è anche possibile l'autofecondazione. Per descrivere il primo caso, viene usato il termine alogamia: la fecondazione di un uovo di un individuo da parte di uno sperma di un altro. Il caso opposto, l'autogamia o l'autofecondazione, si verifica negli organismi ermafroditi, in cui due gameti dello stesso organismo si fondono. Sebbene l'apparato sessuale sia coinvolto nell'autogamia, la prole riceve geni da un solo genitore, cioè un esempio di riproduzione asessuata.
Confronto tra due tipi di allevamento
Gli organismi che si riproducono utilizzando il meccanismo asessuale spendono significativamente meno risorse per la riproduzione e sono in grado di aumentare rapidamente le dimensioni della popolazione. Tuttavia, anche la riproduzione sessuale presenta numerosi vantaggi, poiché gli organismi "sessuali" hanno maggiori opportunità di adattamento alle condizioni ambientali. Per garantire un livello sufficiente di cambiamenti genetici, adattamento a nuove condizioni, entrambi i tipi di organismi devono fornire un certo livello di mutazioni nei loro genomi. Tuttavia, gli organismi asessuati allo stesso tempo perdono le loro varianti originali di geni immagazzinati nella popolazione. Inoltre, gli organismi con riproduzione sessuale possono cambiare molto di più, accelerando il processo di evoluzione. I vantaggi della riproduzione sessuale sono evidenziati dal fatto che un algoritmo genetico, un modello matematico costruito sulla base, presenta vantaggi significativi per trovare un minimo su una superficie multidimensionale complessa rispetto agli algoritmi evolutivi simili alla riproduzione asessuata.
Molti organismi possono riprodursi sia sessualmente che asessualmente. Afidi, funghi mucosi, anemoni di mare, alcune specie di stelle marine e la maggior parte delle piante hanno la capacità di riprodursi in erba o frammentazione.
Quando i fattori esterni sono favorevoli, viene solitamente utilizzata la riproduzione asessuata, sfruttando al massimo le risorse ambientali. La popolazione in questo caso cresce esponenzialmente e la riproduzione asessuata preferisce una crescita rapida.
Quando le fonti alimentari sono esaurite, il clima si deteriora o si verifica un altro cambiamento avverso, questi organismi passano alla riproduzione sessuale. La riproduzione sessuale garantisce la miscelazione del pool genetico della specie. I cambiamenti ricevuti dai discendenti a seguito della riproduzione sessuale consentono ad alcuni individui di adattarsi meglio alla sopravvivenza nelle nuove condizioni e fornire un meccanismo per l'adattamento selettivo. Inoltre, la riproduzione sessuale spesso porta alla formazione di uno stadio di vita stabile, che può resistere a condizioni che minacciano la prole asessuata. Pertanto, semi, spore, uova, pupe e altre fasi di "svernamento" garantiscono la sopravvivenza durante un periodo sfavorevole e consentono al corpo di "attendere" il miglioramento delle condizioni esterne.
La riproduzione sessuale è nata molto prima nel processo di evoluzione. Si ritiene che questo sia stato il primo tipo di riproduzione che è sorto quando gli organismi hanno acquisito personalità. Sebbene i benefici della riproduzione sessuale tra gli organismi pluricellulari siano ben noti, il loro contributo quantitativo e l'evoluzione della riproduzione sessuale vengono ancora studiati attivamente.
Strategie di allevamento
Strategie K e R.
Alcuni organismi, come gli umani, raggiungono la pubertà solo dopo un periodo piuttosto significativo dopo la nascita, ma durante questo periodo producono anche un piccolo numero di prole. Altri si riproducono rapidamente, ma in circostanze normali, la maggior parte della prole non vive per essere matura. Ad esempio, un coniglio (raggiunge la pubertà 8 mesi dopo la nascita) da 10 a 30 figli all'anno e una mosca della frutta Drosophila melanogster (raggiunge la pubertà in 10-14 giorni) dà fino a 900 discendenti all'anno. Queste due strategie principali sono conosciute come selezione K (pochi discendenti) e selezione r (rispettivamente molti discendenti). La strategia scelta dall'evoluzione dipenderà da una varietà di circostanze. Gli animali con pochi discendenti possono dedicare più risorse alla crescita e alla protezione di ogni singolo bambino, riducendo la necessità di molti discendenti. D'altra parte, gli animali con molti discendenti possono dedicare meno risorse a ogni singolo bambino. Molti di questi bambini moriranno poco dopo la nascita, ma di solito rimane abbastanza per mantenere una popolazione costante.
Organismi multipli e singleton
Un altro tipo di strategie per la riproduzione di organismi pluricellulari sono le strategie di fertilità singole e multiple. Gli organismi a frutto singolo (piante annuali e biennali, molti insetti e diversi vertebrati, tra cui salmone rosa e anguilla) si riproducono in un atto nell'intera vita dell'organismo. Gli organismi multipli (la maggior parte degli animali, funghi e piante perenni), d'altra parte, si riproducono in modo continuo o intermittente durante la pubertà, che di solito costituisce una parte significativa della vita.
La riproduzione è di proprietà degli organismi viventi per riprodurre individui simili. Gli animali si riproducono in modo asessuato e sessuale. La riproduzione asessuata è caratteristica principalmente degli animali inferiori. Durante la riproduzione asessuata, una parte del suo corpo viene separata dall'individuo madre o l'intero individuo viene diviso in due o più parti, ognuna delle quali si sviluppa in un animale indipendente. Esistono diversi modi di riproduzione asessuata degli animali: divisione, erba, schizogonia (Fig. 23).
Il germoglio è una riproduzione asessuata, quando si forma una crescita (rene) sul corpo della madre, acquisendo gradualmente la forma e la struttura di un animale adulto. Dopo la separazione (in erba) dall'organismo materno, il nuovo individuo inizia a condurre una vita indipendente.
In alcuni animali pluricellulari (di solito vivono in acqua), si osserva la fecondazione esterna: sia le uova che lo sperma vengono rilasciati nell'acqua, dove si fondono. Altri animali sono caratterizzati dalla fecondazione interna ed e: lo sperma viene introdotto nel tratto genitale femminile e lì viene eseguito l'atto di fecondare l'uovo con uno sperma.
Metodi di riproduzione animale
Riproduzione asessuale.
Nel mondo animale esistono numerosi metodi di riproduzione, ad esempio la divisione diretta o il germogliamento, caratteristica degli invertebrati inferiori, nonché la partenogenesi, osservata anche nei vertebrati superiori. È chiaro che è la riproduzione asessuata che rappresenta il modo più semplice e meno dispendioso di energia per aumentare il numero di individui. Tuttavia, per qualche ragione, nel processo di evoluzione, è sorto un complesso processo di riproduzione sessuale, associato a molti problemi e convenzioni.
Riproduzione sessuale
1. Coniugazione. La riproduzione sessuale appare negli animali già ai livelli più bassi della scala evolutiva. Quindi, già nei microrganismi unicellulari più semplici - i ciliati che si propagano per divisione diretta, si osserva la cosiddetta coniugazione, che è una sorta di analogo del processo sessuale. Nel processo di coniugazione, due ciliati sembrano crescere insieme, per un periodo durante il quale vengono scambiate informazioni ereditarie. Quindi i ciliati vengono disconnessi e ognuno continua a condividere da solo.
2. Partenogenesi. In un numero di invertebrati, così come in molti vertebrati, esiste un fenomeno come la partenogenesi, in cui le femmine depongono le loro uova o danno alla luce cuccioli senza partecipazione maschile. Solo le femmine si schiudono da queste uova o nascono in questo modo, ed è interessante notare che in natura ci sono popolazioni locali intere di specie simili. Una popolazione simile di lucertole di roccia è stata scoperta in Armenia. Nel resto dei suoi habitat, questa specie molto ordinaria si riproduce nel solito modo.
La partenogenesi in condizioni sperimentali è possibile anche nei mammiferi. Per fare questo, è necessario in qualche modo stimolare la divisione dell'uovo non fertilizzato, il che è possibile in diversi modi, ad esempio semplicemente applicando un'iniezione con un microneedle.
3. Ermafroditismo. Un certo numero di animali invertebrati ha ermafroditismo, in cui ogni individuo ha ghiandole sessuali maschili e femminili. Tra gli animali più famosi, gli ermafroditi sono, ad esempio, i lombrichi, le sanguisughe e molti tipi di lumache. Tuttavia, nonostante il fatto che, in tali animali, ogni individuo produca sia uova che spermatozoi, si accoppiano tra loro, producendo uno scambio reciproco di cellule sessuali. In grandi molluschi di aplisia o api di conchiglia o lepri di mare che vivono nella zona costiera del mare, fino a 10-12 individui possono partecipare contemporaneamente al processo di fecondazione, interpretando sia i ruoli dei maschi che i ruoli delle femmine.
Tuttavia, nonostante la presenza di cellule germinali di entrambi i tipi negli animali ermafroditi, raramente ricorrono all'autofecondazione e, al contrario, di solito tendono ad accoppiarsi con altri individui, preferibilmente non correlati.
4. Cambio di sesso. In alcuni animali, tra cui un certo numero di specie di pesci, il cambiamento di sesso si verifica con l'età. Quindi, in noti acquariofili, pesci pesce spada, è abbastanza comune trasformare le femmine di mezza età in maschi. Allo stesso tempo, il processo xifoideo sulla coda cresce solo nei maschi e iniziano a mostrare un tipico comportamento sessuale, fertilizzando con successo le femmine. Un fenomeno simile si osserva nei piccoli pesci di marinai marini che vivono nella zona costiera del Mar Nero. In alcune specie di pesci, è stato anche osservato il processo inverso: la trasformazione dei maschi in femmine.
5. L'alternanza di tipi di riproduzione sessuale e asessuata. In invertebrati come intestinali, vermi di vario tipo, echinodermi, parallelamente si ha una riproduzione sia sessuale che asessuata. Molti invertebrati sono caratterizzati dall'alternanza di generazioni sessuali e asessuali. Quindi, ad esempio, i polipi di corallo, che stanno crescendo molto attivamente a causa della propagazione vegetativa, producono periodicamente un numero enorme di cellule germinali maschili e femminili mobili. La fecondazione si verifica nella colonna d'acqua. Dagli zigoti risultanti si sviluppano larve mobili che si depositano su un substrato adatto e danno origine a nuove colonie di coralli. Allo stesso modo, si propagano tutte le forme associate: spugne, briozoi, polipi idroidi, ecc.
In alcune specie si osserva un'alternanza di partenogenesi con una normale riproduzione sessuale. Quindi, ad esempio, gli afidi si riproducono per tutta l'estate per nascita, in cui le femmine non fertili danno alla luce sole femmine. Giovani afidi femminili iniziano a dare alla luce le seguenti femmine all'età di diverse ore.
Quindi, durante l'estate, passa un'enorme serie di generazioni asessuate. Gli zoologi hanno calcolato che se tutta la progenie di un afide sopravvivesse, in un'estate potrebbe coprire l'intero globo con una coperta continua. Fortunatamente, poiché molti altri animali si nutrono di afidi, questo non accade. Sembrerebbe che questo metodo di riproduzione degli afidi abbia molto successo e non richieda molto da desiderare. Tuttavia, in autunno, molti afidi depongono le uova, i maschi che fertilizzano un numero relativamente piccolo di femmine vengono schiusi.
In autunno, la maggior parte degli afidi, dopo aver completato il loro ciclo di vita, muore.
Pagina corrente: 9 (il totale del libro ha 27 pagine) [passaggio disponibile per la lettura: 15 pagine]
Capitolo 2. Riproduzione e sviluppo individuale di organismi
Dopo aver studiato questo capitolo, imparerai:
come si riproducono vari tipi di organismi viventi;
in che modo la cellula si divide;
come si formano i gameti e si verifica la fecondazione;
come si sviluppa l'embrione.
La riproduzione è una delle proprietà più importanti degli organismi viventi. Tutti gli esseri viventi sono in grado di riprodursi senza eccezioni. Solo la riproduzione, cioè riproduzione del proprio genere, permette a tutti i tipi di batteri, funghi, piante, animali di sopravvivere.
I metodi di riproduzione in diversi organismi possono essere molto diversi tra loro, ma la divisione cellulare è la base di qualsiasi tipo di riproduzione.
La divisione cellulare, tuttavia, si verifica non solo durante la riproduzione di organismi, come avviene nelle creature unicellulari: batteri e protozoi. Lo sviluppo di un organismo multicellulare da una singola cellula include miliardi di divisioni cellulari. Inoltre, la durata della vita di un organismo pluricellulare supera la durata della maggior parte delle sue cellule costituenti. Pertanto, quasi tutte le cellule delle creature multicellulari devono dividersi per sostituire le cellule morenti. La divisione cellulare intensiva è necessaria per ferire il corpo, quando è necessario ripristinare organi e tessuti danneggiati.
§ 31. Forme di riproduzione degli organismi. Riproduzione asessuale
1. Qual è il tipo più antico di allevamento?
2. Tutti gli esseri viventi sono in grado di riprodursi?
riproduzione - Questa è una proprietà universale degli organismi viventi, che consiste nella capacità di produrre individui del loro genere simili a loro stessi. Grazie alla riproduzione, si verifica un cambiamento infinito di generazioni di ogni specie. Nel processo di riproduzione, possono verificarsi combinazioni uniche di materiale genetico, che comportano la comparsa di cambiamenti ereditari nel corpo. Pertanto, sorge la diversità genetica di individui all'interno della stessa specie e vengono poste le basi della variabilità e dell'ulteriore evoluzione della specie.
La riproduzione è una condizione necessaria per l'esistenza della vita sulla Terra.
Riproduzione asessuale. La più antica forma di riproduzione sul nostro pianeta è la riproduzione asessuata. Consiste nella divisione di un organismo unicellulare (o una o più cellule di un organismo multicellulare) e nella formazione di individui figlie. Più spesso questa forma di riproduzione si trova nei procarioti, nelle piante, nei funghi e nei protozoi, ed è anche osservata in alcune specie animali.
Tipi di riproduzione asessuata. Considera i principali tipi di riproduzione asessuata.
Riproduzione per divisione. Nei procarioti, prima della divisione, l'unico cromosoma ad anello raddoppia, appare una divisione tra i due cromosomi figlie e la cellula si divide in due.
Molte alghe unicellulari (ad esempio, clamidie, euglena verde) e protozoi (ameba) si dividono per mitosi, formando due cellule.
Riproduzione per spore. controversie - Queste sono cellule aploidi specializzate di funghi e piante (da non confondere con le spore batteriche!), Che servono per la riproduzione e il reinsediamento. Nei funghi e nelle piante inferiori, le spore sono formate dalla mitosi, nelle piante superiori a causa della meiosi.
Nelle piante da seme, le spore hanno perso la loro funzione di reinsediamento, ma sono un passaggio necessario nel ciclo di riproduzione.
Propagazione vegetativa. I metodi di riproduzione asessuata sopra descritti sono combinati in quanto il nuovo organismo in tutti questi casi si sviluppa da una singola cellula di un genitore unicellulare o multicellulare. Tuttavia, molto spesso con la riproduzione asessuata di organismi pluricellulari, la prole si sviluppa dal gruppo di cellule parentali. Questo metodo di riproduzione asessuata è chiamato vegetativa. Esistono diversi tipi di propagazione vegetativa. Il primo è propagazione delle piante da parte di organi vegetativi (parte del tallo, talee di fusto, talee di radice) o modifiche speciali dei germogli (rizoma, bulbo, tubero).
Un altro tipo di propagazione vegetativa è la frammentazione, - un processo basato sulla rigenerazione. Quindi, ad esempio, un frammento del corpo di un lombrico dà origine a un intero individuo. Tuttavia, va tenuto presente che in condizioni naturali la frammentazione è rara, in particolare nei vermi policheti, nei funghi della muffa e in alcune alghe (spirogyra).
Il terzo tipo di propagazione vegetativa è in erba. In questo caso, il gruppo di cellule del genitore inizia a dividersi in modo coerente, dando origine a una figlia, che da qualche tempo si sviluppa come parte del corpo della madre, e quindi si separa da esso (idra d'acqua dolce) o forma colonie da molti individui (polipi di corallo).
L'importanza della riproduzione asessuata. La riproduzione asessuale ti consente di aumentare rapidamente il numero di individui di questa specie in condizioni favorevoli. Ma con questo metodo di riproduzione, tutti i discendenti hanno un genotipo identico al genitore. Di conseguenza, con la riproduzione asessuata, non vi è praticamente alcun aumento della diversità genetica, che potrebbe essere molto utile se necessario per adattarsi alle mutevoli condizioni di vita. Per questo motivo, la stragrande maggioranza degli organismi viventi si riproduce periodicamente o costantemente sessualmente.
Riproduzione asessuale. Propagazione vegetativa.
1. Quale riproduzione si chiama asessuale?
2. Quali tipi di riproduzione asessuata distinguono?
3. Qual è il significato biologico della riproduzione asessuata?
Un tipo speciale di propagazione vegetativa di organismi è poliembrionia. In questo caso, l'embrione degli animali superiori subito dopo la formazione è diviso in diversi frammenti, ognuno dei quali si sviluppa indipendentemente in un individuo a tutti gli effetti. Questa divisione di embrioni si trova, ad esempio, negli armadilli. Polyembryony include anche la formazione di gemelli identici nell'uomo. In questo caso, lo zigote derivante dalla fecondazione convenzionale, dalla frantumazione, forma un embrione che, per ragioni non completamente comprese, è diviso in più parti. Ciascuna di queste parti segue il percorso del normale sviluppo embrionale, a seguito del quale nascono due o più bambini quasi identici, necessariamente dello stesso sesso. Il tasso di natalità di gemelli identici non supera un caso per 250 nascite convenzionali. Ma a volte la separazione dell'embrione emergente è incompleta. In questo caso, sorgono organismi che hanno parti comuni del corpo o organi interni. Tali gemelli identici sono chiamati siamesi, in onore di Chang e Eng Bankers, che sono nati in Thailandia (allora Siam) (Fig. 50). Chang ed Eng erano collegati nella zona del torace con un legamento stretto di circa 9 cm di spessore, anche se in quegli anni potevano probabilmente essere separati da un intervento chirurgico, ma non erano d'accordo. Avendo sposato due sorelle americane, diventarono contadine prosperose. Le loro mogli hanno dato alla luce un totale di 22 bambini.
A volte la natura commette errori più gravi. In Francia, un'adolescente che soffriva di anemia e curvatura della colonna vertebrale trovò inaspettatamente un feto nella cavità addominale durante una visita medica. Tuttavia, questo embrione non era nell'utero, ma era collegato da vasi sanguigni ai vasi della cavità addominale, poiché l'embrione cresceva rapidamente, doveva essere rimosso chirurgicamente, altrimenti la sua "madre" sarebbe morta. L'embrione ha raggiunto i 30 cm di lunghezza. Come è potuto sorgere un simile errore della natura? Apparentemente, una delle cellule nella cavità addominale della ragazza ha iniziato a sgretolarsi allo stesso modo dello zigote dopo la fecondazione e ha dato origine a un nuovo corpo umano. Tuttavia, l'embrione era inizialmente condannato e non sarebbe mai stato in grado di trasformarsi in un bambino sano a tutti gli effetti, poiché si è sviluppato nel posto sbagliato e non è stato fornito con gli ormoni e i nutrienti necessari. Dopo aver rimosso l'embrione, la ragazza si riprese rapidamente e i suoi organi interni, schiacciati dall'embrione in crescita, iniziarono a svilupparsi normalmente.
Fig. 50. Gemelli siamesi
Discutere quali conclusioni si possono trarre dall'analisi di queste informazioni.
§ 32. Forme di riproduzione degli organismi. Riproduzione sessuale
1. Qual è il vantaggio della riproduzione sessuale prima dell'asessuale?
2. Fornire esempi di organismi che si riproducono principalmente in modo asessuato.
Metodi di riproduzione sessuale. Durante la riproduzione sessuale, gli individui di ogni generazione successiva derivano dalla fusione di due cellule aploidi specializzate - gameti. Molto spesso, i gameti si formano in organi speciali di maschi e femmine. Il significato biologico della riproduzione sessuale è combinare le informazioni genetiche dei genitori, aumentando così la diversità genetica della prole e la sua resilienza.
Apparentemente, animali bisessuali storicamente più antichi - ermafroditi, come cavità intestinali, vermi piatti e anellidi, alcuni molluschi. Ma nel corso dell'evoluzione ha iniziato a prevalere punti di vista dioici.
Il processo sessuale è nato molto tempo fa. Le sue forme più semplici si osservano nei batteri e nei protozoi. Ad esempio, nei ciliati, viene chiamato il processo sessuale coniugazione. Nel corso dei suoi due ciliati si avvicinano e si scambiano parti di materiale genetico. Allo stesso tempo, entrambi i ciliati acquisiscono nuove proprietà utili per la sopravvivenza in condizioni ambientali mutevoli. Tuttavia, il numero di individui non aumenta; pertanto, la coniugazione nei ciliati è chiamata processo sessuale e non riproduzione.
In alcuni organismi unicellulari, esiste un tipo di processo sessuale, che viene chiamato copulazione. Durante la copulazione, le cellule dell'intero organismo si trasformano in gameti indistinguibili l'una dall'altra e si fondono formando uno zigote. Negli organismi più antichi, si forma un solo tipo di gamete; non si può dire se sono femminili o maschili. Questo tipo di processo sessuale è chiamato isogamia. Tuttavia, nel processo di evoluzione, c'erano differenze significative tra i gameti femminili (ovuli) e il maschio (spermatozoi). Allo stato attuale, le uova della stragrande maggioranza degli animali sono grandi e immobili, e gli spermatozoi sono molto piccoli e in grado di muoversi. Questo tipo di processo sessuale (in cui si formano due tipi di gameti) viene chiamato eterogamia.
Egg. Negli animali, le uova si formano nelle gonadi femminili - le ovaie. Tipicamente, le uova sono cellule rotonde, relativamente grandi, che contengono nel citoplasma un apporto di nutrienti sotto forma di tuorlo. Oltre al DNA, ci sono anche mRNA di riserva nei nuclei delle uova, che contengono la struttura di un numero delle proteine più importanti del futuro embrione. Gli animali dell'ovulo sono divisi in diverse specie, a seconda del numero e della natura della distribuzione del tuorlo nella cellula. Ad esempio, nei molluschi e nelle lancette, il tuorlo è distribuito uniformemente in tutta la gabbia, il nucleo è al centro e la cellula uovo è piccola. Alcuni pesci, uccelli, rettili e mammiferi che depongono le uova hanno molto tuorlo nella gabbia e il citoplasma con il nucleo viene spostato su uno dei poli della gabbia. L'uovo stesso in questi animali può essere molto grande. Nei mammiferi della placenta, gli ovuli sono piccoli, il loro diametro è di 0,1-0,2 mm. Praticamente non contengono tuorlo e il futuro embrione può mangiare solo a spese dell'organismo materno.
Sperma. Negli animali, le cellule spermatiche si formano nelle gonadi maschili - testicoli. Nella maggior parte dei mammiferi, compresi gli umani, i testicoli si trovano in una speciale sporgenza della parete addominale: lo scroto. Lo scroto svolge il ruolo di "dispositivo di raffreddamento fisiologico", poiché a causa di esso, i testicoli mantengono una temperatura più bassa rispetto a tutto il corpo, una temperatura di 33–34 ° C. Questa temperatura è un prerequisito per la maturazione dello sperma normale.
Di solito gli spermatozoi sono cellule molto piccole. Ad esempio, la lunghezza di una testa di sperma umano è solo 4,5-5,5 μm. È costituito da una testa che è quasi completamente occupata dal nucleo con l'insieme aploide di cromosomi; la cervice, in cui esiste una struttura simile nella struttura ai centrioli e ai mitocondri; coda formata da microtubuli e garantendo la mobilità dell'intero spermatozoo. Di fronte alla testa dello sperma c'è un complesso modificato del Golgi, chiamato acrosoma. Conserva uno speciale enzima necessario per lo scioglimento del guscio d'uovo, senza il quale la fecondazione è impossibile.
Gameti. Ermafroditi. Coniugazione. L'accoppiamento. Isogamia. Eterogamia. Ovaie. Piante da seme.
1. Qual è la differenza tra coniugazione e copulazione?
2. Dove si formano le uova?
3. Qual è la necessità dell'acrosoma spermatozoo?
La cellula uovo del pesce lattice che mangia pesce ha un diametro di circa 10 cm e il pesce cartilagineo dello squalo aringa arriva fino a 23 cm.
§ 33. Sviluppo delle cellule germinali
1. In quali ghiandole si sviluppano i gameti?
2. Qual è l'insieme dei cromosomi nei gameti?
Gametogenesi. Il processo di formazione delle cellule germinali - gameti - ha ottenuto il nome gametogenesi. Si chiama formazione dell'uovo oogenesi, e sperma - spermatogenesi.
Esistono molte somiglianze tra questi due processi (Fig. 51) e in essi si distinguono diverse fasi.
Viene chiamata la prima fase della gametogenesi fase riproduttiva. Durante questa fase, le cellule germinali primarie dividono ripetutamente la mitosi, mantenendo l'insieme diploide di cromosomi nel nucleo. Pertanto, aumenta il numero di gameti futuri. Nei maschi di mammiferi (compresi gli esseri umani), questo processo inizia dall'inizio della pubertà fino alla vecchiaia estrema. Ma nei mammiferi femminili, le cellule germinali primarie si dividono solo durante lo sviluppo fetale del feto e rimangono a riposo fino alla pubertà.
La seconda fase della gametogenesi - fase di crescita. Durante questo periodo, il futuro spermatozoo e le cellule uovo aumentano di dimensioni, si verifica la replicazione del DNA e vengono immagazzinate le sostanze necessarie per le divisioni successive.
Si chiama la terza fase della gametogenesi fase di maturazione. Durante questa fase, i gameti futuri sono divisi per meiosi, a seguito della quale si ottengono 4 cellule aploidi da ciascuna cellula diploide.
Caratteristiche di spermatogenesi e oogenesi. Nella formazione degli spermatozoi, ciascuna delle quattro cellule figlie è completa e in grado di fecondare una cellula uovo. Ma quando gli ovociti maturano, la divisione meiotica procede in modo diverso: il citoplasma è distribuito in modo non uniforme tra le cellule figlie. Allo stesso tempo, solo una delle quattro cellule formate diventa una cellula uovo vitale, e le altre tre cellule figlie si trasformano in cosiddette organi guida con un contenuto minimo di nutrienti (vedi Fig. 51), che vengono poi distrutti. Il significato della formazione dei corpi direzionali è di ridurre il numero di uova mature, in grado di fecondare. Di conseguenza, un uovo maturo ha abbastanza nutrienti.
Nella spermatogenesi si distingue un'altra fase finale: fase di formazione. La sua essenza sta nel fatto che gli spermatozoi appaiono adattamenti specifici, in particolare il flagello, e acquisiscono mobilità.
Nonostante il fatto che un numero molto elevato di uova venga deposto nell'embrione femminile, solo alcune maturano. Durante il periodo in cui una donna è in grado di crescere, alla fine si formano circa 400 uova. Uno sperma durante la vita del corpo di un uomo matura molto - fino a 10 10.
Fig. 51. Schema della gametogenesi nell'uomo
Come abbiamo detto, l'oogenesi nella futura ragazza inizia nelle fasi embrionali e, al momento della nascita, il suo corpo ha già un set completo di uova future. Sono immagazzinati nelle ovaie in uno stato dormiente fino alla pubertà, e poi sotto l'azione degli ormoni, lasciano il lume oviduttale ogni mese e avanzano verso l'utero. È a questo punto che può avvenire la fecondazione. Prima che l'uovo lasci l'ovaio, la prima divisione della meiosi termina e la seconda divisione raggiunge la metafase. Termina solo dopo l'eventuale fecondazione.
Al momento della divisione, le cellule germinali sono particolarmente sensibili all'azione di vari fattori dannosi: radiazioni, sostanze chimiche (alcool, droghe, veleni, ecc.). Una dose di radiazioni che non causa cambiamenti evidenti nel corpo può portare a danni significativi ai gameti. Effetti avversi particolarmente pericolosi per le uova. Dopotutto, queste cellule iniziano a formarsi nell'embrione e il loro stock non può essere reintegrato durante la vita. Pertanto, con ogni effetto dannoso sull'uovo, aumenta la probabilità di anomalie genetiche nella prole.
Gametogenesi. Oogenesi. Spermatogenesi. Corpi guida.
1. Dove si formano le cellule sessuali negli animali?
2. Da cosa dipende di norma la dimensione dell'uovo?
3. Quali sono le fasi della gametogenesi?
4. Quali sono le caratteristiche della struttura dello sperma?
5. Quando e dove finisce la mitosi quando la cellula uovo matura?
6. Cosa sono gli organi guida? Qual è il significato della loro educazione?
7. Cosa può interrompere il normale processo di gametogenesi?
Il fatto che lo sperma contenuto nel liquido seminale sia necessario per la fecondazione dell'uovo, è stato dimostrato nel XVIII secolo. L'abate italiano Lazzaro Spallanzani. Durante il periodo dell'accoppiamento, ha messo speciali pantaloni di seta sui maschi di rospi e rane, e il liquido seminale non ha potuto fertilizzare le uova delle femmine. Pertanto, non si è verificato lo sviluppo di girini.
§ 34. Fecondazione
1. Quali animali hanno la fecondazione esterna?
2. Quali piante hanno una doppia concimazione?
3. In quale parte del fiore si sviluppa l'uovo?
Fecondazione e suoi tipi. Viene chiamato il processo di fusione del gamete fecondazione. Come risultato della fecondazione, i cromosomi dell'uovo e dello sperma sono nello stesso nucleo; zigote - la prima cellula del nuovo organismo.
Secondo il luogo di fecondazione, ci sono due tipi di fecondazione.
esterno la fecondazione avviene al di fuori del corpo della femmina, generalmente nell'ambiente acquatico. È caratteristico di pesci, anfibi, la maggior parte dei molluschi, alcuni vermi.
Quasi tutte le specie terrestri e alcune specie acquatiche di esseri viventi sono peculiari interno fecondazione, in cui si verifica l'incontro tra sperma e uovo nel tratto genitale femminile.
Nei mammiferi, la fecondazione si verifica negli ovidotti femminili. L'ovulo che si sposta verso l'utero si trova lì con gli spermatozoi e il loro contatto è facilitato da speciali sostanze chimiche secrete dalla cellula uovo. Queste sostanze attivano lo sperma e permettono loro di "identificare" l'uovo. Al contatto con la cellula uovo, l'acrosoma spermatozoo si rompe e l'enzima ialuronidasi in essa inizia a dissolvere la membrana della cellula uovo (Fig. 52). Tuttavia, la quantità di ialuronidasi secreta da una singola cellula spermatica non è sufficiente per questo; è necessario che l'enzima venga rilasciato da migliaia di spermatozoi. Solo in questo caso uno di loro sarà in grado di penetrare nella cellula uovo. Non appena si è verificata la penetrazione, attorno all'uovo si forma uno speciale guscio forte, che impedisce ad altri spermatozoi di penetrarvi.
Il nucleo dello sperma nel citoplasma dell'uovo aumenta approssimativamente alla dimensione del nucleo dell'uovo. I nuclei si muovono l'uno verso l'altro e si fondono. Pertanto, nella cellula formata, lo zigote, l'insieme diploide di cromosomi viene ripristinato e inizia la sua frammentazione.
Quindi, nell'uomo, è necessaria solo una cellula spermatica per la fecondazione. Tuttavia, la fecondazione è possibile solo nel caso in cui circa 300 milioni di spermatozoi entrino contemporaneamente nel tratto genitale femminile! Anche se ci sono 2 milioni, quindi non si verificherà la fecondazione. Perché hai bisogno di un tale numero di spermatozoi?
Fig. 52. Lo schema di fecondazione nei mammiferi.
Lo sperma deve percorrere un lungo e difficile viaggio attraverso l'utero e l'ovidotto. Non tutti gli spermatozoi possono superarlo. Se confrontiamo le dimensioni di una cellula spermatica e di un essere umano, quest'ultima dovrà percorrere 10 km per andare allo stesso modo della cellula spermatica. Inoltre, nell'ovidotto le cellule spermatiche si muovono verso il flusso del fluido, il che crea ulteriori ostacoli per loro. Infine, per isolare una quantità sufficiente di ialuronidasi, che dissolve il guscio dell'uovo, sono necessari anche molti spermatozoi.
Doppia fecondazione. Un tipo speciale di fertilizzazione caratterizza il gruppo più numeroso e fiorente di piante: le angiosperme. Ha ricevuto il nome di doppia fecondazione.
Nelle antere degli stami delle cellule madri a causa della meiosi, le forme aploidi microspore. Ogni microspore si divide, formando due cellule anche aploidi - autonomic e generativa, quale forma grano di polline. Il grano di polline è coperto da due gusci. Il grano di polline è gametofita maschile. Quando il granello di polline colpisce lo stigma del pistillo (Fig. 53), la cellula vegetativa germina, formando tubo pollinico, che nella sua crescita tende all'ovaio. La cellula generativa si muove nel tubo pollinico, si divide, formando due fissi sperma.
Fig. 53. Doppia fecondazione in angiosperme
Come risultato della meiosi, quattro cellule aploidi si formano nell'ovaio della cellula madre. megaspory. Tre di loro muoiono e uno continua a dividersi, formandosi sacchetto del germe con diverse cellule aploidi, una delle quali è una cellula uovo. Si formano due cellule aploidi centrale diploide la gabbia. Germ Sack è gametofita femminile. Dopo che il tubo pollinico cresce nell'ovulo, uno degli spermatozoi fertilizza la cellula uovo e si forma uno zigote diploide. Un altro sperma si fonde con la cellula centrale del sacco germinale. Pertanto, nelle angiosperme, durante la fecondazione, si verificano due fusioni, cioè la doppia fecondazione. Come risultato del primo di essi, nasce uno zigote, dal quale si sviluppa un germe di seme diploide, e come risultato del secondo, una cellula centrale triploide, dalla quale endosperma (immagazzinamento del tessuto nutriente), grazie al quale si nutre l'embrione in via di sviluppo di una nuova pianta. Questo processo fu scoperto dal botanico russo S. G. Navashin nel 1898.
Il ruolo della riproduzione asessuata e sessuale. Confrontando i due metodi di riproduzione - asessuati e sessuali, possiamo concludere che la riproduzione asessuata porta alla comparsa di individui che sono copie genetiche del genitore. Questo metodo è ideale per la riproduzione in condizioni ambientali stabili e immutabili. Al contrario, la riproduzione sessuale promuove la ricombinazione dei geni parentali e, quindi, la diversità della prole. Questo metodo di riproduzione è molto importante per il progresso evolutivo delle specie in condizioni di esistenza in costante mutamento.
Fecondazione. Zigote. Doppia fecondazione. Microspore. Granella di polline. Megaspory. Sacco di germi.
1. Quale processo si chiama fecondazione?
2. Quale set di cromosomi ha uno zigote?
3. Perché il processo di fecondazione delle angiosperme è un doppio? Qual è il vantaggio della doppia fecondazione nelle angiosperme?
4. Qual è l'insieme dei cromosomi nelle cellule dell'endosperma dell'angiosperma?
La partenogenesi. La partenogenesi, che si verifica in alcune piante, insetti, vermi, rettili e uccelli, è una forma particolare di riproduzione sessuale. Con questo metodo di riproduzione, si verifica lo sviluppo di individui a tutti gli effetti da un uovo non fertilizzato. La partenogenesi è di solito osservata negli animali con un alto tasso di mortalità o nelle specie che vivono in tali condizioni in cui è difficile l'incontro della femmina con il maschio. Ad esempio, droni, api maschi, si sviluppano partenogeneticamente. Gli scienziati hanno dimostrato la possibilità di attivazione artificiale di un uovo umano e lo sviluppo del corpo di un bambino da esso senza fecondazione, tuttavia è impossibile aspettarsi la comparsa di un bambino a tutti gli effetti, e tali esperimenti sono vietati.
Caratteristiche della fecondazione in alcuni animali. La fecondazione di solito si verifica poco dopo che lo sperma è entrato nel corpo della femmina. Tuttavia, nei pipistrelli, l'accoppiamento avviene in autunno, per tutto l'inverno lo sperma vive nel corpo del topo e la fecondazione avviene solo in primavera, quando le uova maturano.
Alcune tartarughe marine si accoppiano una volta ogni pochi anni, ma dopo questo accoppiamento le femmine depongono le uova per molti anni con embrioni normalmente in via di sviluppo.
Una delle proprietà dei vivi - la capacità di autoproduzione - garantisce la continuità e l'eredità della vita.
Gli animali, come piante o funghi, possono riprodursi. asessuato, vegetativa o sessualmente in modi.
a riproduzione asessuata Un nuovo individuo di animali si sviluppa da un'unica non gabbia. Il metodo di riproduzione asessuata più comune è divisione cellulare materna a metà, con la formazione di due bambini delle stesse dimensioni (fig. 32. 1).
In altri casi, si osserva il germogliamento cellulare o la divisione multipla. a in erba un rene più piccolo è separato dalla cellula madre (ad esempio, in alcuni ciliati). a divisione multipla una cellula madre dà origine a molti bambini.
Negli animali pluricellulari (ad esempio stelle marine, polipi di coralli) propagazione vegetativa. Allo stesso tempo, le parti multicellulari sono separate dall'organismo materno. (fig. 32. 2, 3).Nel tempo, da essi si sviluppano organismi indipendenti.
La riproduzione asessuata e vegetativa consente alle specie di aumentare rapidamente il loro numero. In questo caso, i discendenti sono una copia esatta dell'organismo materno. Materiale dal sito
Gli animali possono riprodursi in vari modi:
- asessuale (utilizzando cellule non sessuali separate);
- vegetativo (separazione delle parti multicellulari dall'organismo materno);
- metodo sessuale (utilizzando cellule germinali specializzate).
Questa pagina contiene materiale su argomenti:
Riproduzione vegetativa in astratto di animali
Esempi di animali asessuati
Contenuto della riproduzione vegetativa astratta
Breve racconto asessuato di biologia
Domande su questo materiale: