БЕЗСТАТЕВЕ РОЗМНОЖЕННЯ: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ВИДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Безстатеве розмноження визначається як множення індивідуум здатний викликати насіння без запліднення. Тому дочірні організми складаються з клонів батьків.

Діти, спричинені безстатевими репродуктивними подіями, вважаються однаковими копіями своїх батьків. Однак потрібно пам’ятати, що копія генетичного матеріалу зазнає змін, що називаються «мутаціями».

Джерело: pixabay.com

Безстатеве розмноження переважає в одноклітинні організми, такі як бактерії та протеїсти. У більшості випадків одна стовбурова клітина породжує дві дочірні клітини у випадку, що називається бінарним поділом.

Хоча тварини зазвичай асоціюються із статевим розмноженням, а рослини - із безстатевим розмноженням, це неправильне співвідношення, і в обох родах ми знаходимо дві основні моделі відтворення.

Існують різні механізми, за допомогою яких організм може розмножуватися безстатево. У тварин основними видами є фрагментація, брунькування та партеногенез.

Що стосується рослин, то для безстатевого розмноження характерно надзвичайно різноманітне, оскільки ці організми користуються великою пластичністю. Вони можуть розмножуватися живцями, кореневищами, живцями і навіть частинами листя і коріння.

Безстатеве розмноження має ряд переваг. Це швидко та ефективно, що дозволяє колонізувати середовища за порівняно короткий час. Плюс до цього, вам не потрібно витрачати час і енергію на боротьбу за сексуальних партнерів або складні та досконалі танцювальні зали.

Однак головним його недоліком є ​​відсутність генетичної мінливості, що є неодмінною умовою дії механізмів, відповідальних за біологічну еволюцію.

Відсутність мінливості у виду може призвести до його вимирання, якщо їм доведеться зіткнутися з несприятливими умовами, будь то шкідники чи надзвичайний клімат. Тому безстатеве розмноження розуміється як альтернативна адаптація у відповідь на умови, які вимагають рівномірного населення.

Загальна характеристика

Статеве розмноження відбувається, коли індивід виробляє нові організми з соматичних структур. Потомство генетично ідентичне батьківському у всіх аспектах геному, крім регіонів, які зазнали соматичних мутацій.

Для позначення виробництва нових особин, що починаються з соматичної тканини або клітин, використовуються різні терміни. У літературі статеве розмноження є синонімом клонального відтворення.

Для тварин зазвичай використовується термін агаметичне розмноження, тоді як у рослин зазвичай використовується вираз вегетативне розмноження.

Величезна кількість організмів розмножується протягом свого життя шляхом статевого розмноження. Залежно від групи та умов навколишнього середовища організм може розмножуватися виключно безстатевим шляхом або чергувати його з подіями статевого розмноження.

Безстатеве розмноження у тварин (типи)

У тварин потомство може походити від одинокого батька через мітотичні поділи (безстатеве розмноження) або це може відбутися заплідненням двох гамет двох різних особин (статеве розмноження).

Різні групи тварин можуть розмножуватися безстатево, переважно групи безхребетних. Найважливішими видами безстатевого розмноження у тварин є:

Утворення

Бутонізація складається з утворення опуклістю або виділенням з батьківської особини. Ця структура називається жовтком і породить новий організм.

Цей процес відбувається у певних чередників (медуз та споріднених) та синиць, де потомство може бути вироблене випинаннями на тілі батьків. Індивід може вирости і стати незалежним або прив'язатись до свого батька, щоб утворити колонію.

Тут є колонії цнідарів, знамениті скелясті корали, які можуть простягатися на понад метр. Ці структури складаються з осіб, утворених подіями розпускання бруньок, чиї дорогоцінні камені залишалися пов'язаними. Гідри відомі своєю здатністю до асексуального розмноження брунькуванням.

Що стосується маточників (губок), бутонізація є досить поширеним способом розмноження. Губки можуть утворювати дорогоцінні камені, щоб протистояти несприятливим умовам навколишнього середовища. Однак губки також демонструють статеве розмноження.

Фрагментація

Тварини можуть розділити своє тіло в процесі фрагментації, коли шматочок може породити нову особину. Цей процес супроводжується регенерацією, коли клітини початкової батьківської частини діляться, щоб генерувати повноцінне тіло.

Це явище трапляється в різних родовищах безхребетних, таких як губки, щітники, кольчатки, поліхети та мундики.

Процеси регенерації самі по собі не слід плутати з подіями безстатевого розмноження. Наприклад, губки, коли вони втрачають одну з рук, можуть відновити нову. Однак це не передбачає розмноження, оскільки не призводить до збільшення кількості особин.

У морських зірок роду Linckia можливо, що нова особина виникла з руки. Таким чином, організм з п'ятьма руками може породити п’ять нових особин.

Планарії (турбелларії) - це вермоформні організми, здатні до розмноження як статевим, так і безстатевим. Поширений досвід в біологічних лабораторіях - це фрагментація планування, щоб спостерігати, як новий організм відновлюється з кожного шматка.

Партеногенез у безхребетних

У деяких груп безхребетних тварин, таких як комахи та ракоподібні, яйцеклітина здатна розвивати повноцінного індивіда, не потребуючи запліднення спермою. Це явище називається партеногенезом і широко поширене у тварин.

Найяскравіший приклад - гіменотерапії, зокрема бджоли. Ці комахи можуть породити самців, званих дронами, через партеногенез. Оскільки особини походять від незаплідненої яйцеклітини, вони є гаплоїдними (вони мають лише половину генетичного навантаження).

Попелиці - ще одна група комах - можуть породити нових особин через процеси партеногенезу або через статеве розмноження.

У ракоподібних дафній самка виробляє різні види яєць залежно від умов навколишнього середовища. Яйцеклітини можуть бути запліднені і давати початок диплоїдної особини або розвиватися партеногенезом. Перший випадок пов'язаний з несприятливими умовами навколишнього середовища, тоді як партеногенез відбувається в процвітаючих умовах

У лабораторії партеногенез може бути індукований застосуванням хімічних речовин або фізичних подразників. У деяких ехінодерм та земноводних цей процес успішно пройшов і називається експериментальним партеногенезом. Так само існує бактерія роду Wolbachia, здатна індукувати процес.

Партеногенез у хребетних

Явище партеногенезу поширюється на лінію хребетних. У різних пологів риб, земноводних та плазунів відбувається більш складна форма цього процесу, що передбачає дублювання хромосомного набору, що призводить до диплоїдних зиготів без участі чоловічої гамети.

Приблизно 15 видів ящірок відомі своєю унікальною здатністю до розмноження за допомогою партеногенезу.

Хоча цим рептиліям безпосередньо не потрібен партнер для зачаття (насправді цим видам бракує самців), вони вимагають сексуальних стимулів від помилкових копуляцій та сеансів залицянь з іншими людьми.

Андрогенез та гіногенез

У процесі андрогенезу ядро ​​з яйцеклітини вироджується і заміщається ядром від батька шляхом ядерного синтезу двох сперматозоїдів. Хоча вона зустрічається у деяких видів тварин, наприклад, наприклад, комах-паличок, це не вважається поширеним процесом у цьому царстві.

З іншого боку, гіногенез полягає у виробництві нових організмів диплоїдними ооцитами (жіночими статевими клітинами), які не зазнали поділу свого генетичного матеріалу за допомогою мейозу.

Пам'ятайте, що наші статеві клітини мають лише половину хромосом, і коли відбувається запліднення, кількість хромосом відновлюється.

Для того, щоб відбувся гіногенез, необхідна стимуляція чоловічої сперми. Продуктом породження гіногенезу є самки, ідентичні матері. Цей шлях також відомий як псевдогамія.

Безстатеве розмноження у рослин (типи)

У рослин існує широкий спектр режимів розмноження. Вони є високопластичними організмами, і незвично знайти рослини, які можуть розмножуватися статевим та безстатевим шляхом.

Однак було виявлено, що багато видів віддають перевагу безстатевому шляху розмноження, хоча їх предки робили це статевим шляхом.

У разі безстатевого розмноження рослини можуть генерувати потомство різними способами, від розвитку незаплідненої яєчної клітини до отримання повноцінного організму фрагментом батьків.

Як і у випадку з тваринами, статеве розмноження відбувається за допомогою поділів клітин шляхом мітозу, в результаті яких ідентичні клітини. Нижче ми розглянемо найбільш відповідні типи вегетативного розмноження:

Столони

Деякі рослини здатні розмножуватися на стрункі витягнуті стебла, які беруть початок уздовж поверхні ґрунту. Ці структури відомі як столони і генерують коріння з інтервалом. Коріння можуть породжувати прямостоячі стебла, які з часом розвиваються в самостійних особин.

Видатний приклад - полуниця або полуниця (Fragaria ananassa), яка здатна генерувати різні структури, включаючи листя, коріння та стебла кожного вузла столону.

Кореневища

Як у випадку з столонами, так і кореневищами, пахвові бруньки рослин можуть генерувати спеціалізований пагон для безстатевого розмноження. Маточна рослина являє собою запасне джерело для пагонів.

Кореневища - це невизначено зростаючі стебла, які ростуть під землею - або вище - горизонтально. Як і столони, вони дають прихильне коріння, яке породить нову рослину, ідентичну материнській.

Цей тип вегетативного розмноження важливий у групі трав (де кореневища призводять до утворення бутонів, що дають плоди стеблам із листям та квітами), декоративних багаторічних рослин, пасовищ, очерету та бамбука.

Живці

Живці - шматочки або шматочки стебла, з яких походить нова рослина. Щоб ця подія відбулася, стебло потрібно закопати в землю, щоб уникнути висушування, і можна обробити гормонами, що стимулюють ріст придатних коренів.

В інших випадках шматочок стебла поміщають у воду для стимулювання утворення коренів. Після його переведення у відповідне середовище може розвиватися нова людина.

Трансплантати

Рослини можуть розмножуватися, вставляючи бутон в раніше зроблену щілину в стебло деревної рослини, що має коріння.

Коли процедура успішна, рана закривається, а стебло є життєздатним. Розмовно говорять, що рослина «спіймала».

Листя і коріння

Є деякі види, де листя можна використовувати як структури для вегетативного розмноження. Вид, широко відомий як «материнська рослина» (Kalanchoe daigremontiana), може генерувати рослини, відокремлені від меристематичної тканини, розташованої на краю їх листя.

Ці маленькі рослини ростуть прикріпленими до листя, поки вони не дозріли, щоб відокремитись від матері. Коли рослина дочки падає на землю, воно вкорінюється.

У вишні, яблуні та малини розмноження може відбуватися через коріння. Ці підземні структури дають пагони, здатні зароджувати нових особин.

Є такі крайні випадки, як кульбаба. Якщо хтось намагається витягнути рослину з землі і розколоти його коріння, кожен з шматочків може породити нову рослину.

Спороношення

Спороношення відбувається у широкому діапазоні рослинних організмів, включаючи мохи та папороті. Процес складається з утворення значної кількості спор, здатних протистояти несприятливим умовам навколишнього середовища.

Спори - це невеликі елементи, які легко розвіюються або тваринами, або вітром. Коли вони досягають сприятливої ​​зони, спора розвивається в особини, рівній тій, що її зародила.

Пропагули

Пропагули - це скупчення клітин, характерні для мохоподібних та папоротей, але вони також зустрічаються у деяких вищих рослинах, таких як бульби та трави. Ці структури походять від таллю і являють собою невеликі бутони з здатністю до поширення.

Партеногенез і апоміксис

У ботаніці її також часто застосовують у терміні партеногенез. Хоча він використовується у вужчому розумінні для опису події "гаметофітного апоміксису". У цьому випадку спорофіт (насіння) виробляється клітиною овуля, яка не зазнає редукції.

Апоксиміз присутній у приблизно 400 видів покритонасінних рослин, тоді як інші рослини можуть це робити факультативно. Таким чином, партеногенез описує лише частину безстатевого розмноження в рослинах. Тому пропонується уникати використання цього терміна для рослин.

Деякі автори (див. De Meeûs et al. 2007) схильні розділяти апоміксис від вегетативного розмноження. Крім того, вони класифікують апоміксис як уже описаний гаметофітій, і він походить від спорофіту, де ембріон розвивається з ядерної клітини або іншої соматичної тканини яєчника, яка не зазнає фази гаметофітії.

Переваги безстатевого розмноження у рослин

Взагалі, безстатеве розмноження дозволяє рослині розмножуватися в однакових копіях, добре пристосованих до конкретного середовища.

Крім того, безстатеве розмноження у сріблах є швидким та ефективним механізмом. З цієї причини його використовують як стратегію, коли організм знаходиться в районах, де навколишнє середовище не дуже придатне для розмноження насінням.

Наприклад, рослини, розташовані в посушливих середовищах Патагонії, такі як хоріони, розмножуються таким чином, займаючи великі площі ґрунту.

З іншого боку, фермери максимально використали цей вид розмноження. Вони можуть відібрати сорт і відтворити його безстатево, щоб отримати клони. Таким чином, вони отримають генетичну однорідність і дозволять зберегти якусь бажану характеристику.

Безстатеве розмноження мікроорганізмами (типи)

Безстатеве розмноження дуже часто зустрічається в одноклітинні організми. У прокаріотичних родовищах, наприклад, бактерій, найбільш помітними є бінарне ділення, розпускання бруньки, фрагментація та багаторазове ділення. З іншого боку, в одноклітинних еукаріотичних організмах спостерігається бінарний поділ і споруляція.

Двійкове ділення в бактеріях

Бінарне ділення - це процес поділу генетичного матеріалу з подальшим справедливим поділом внутрішньої частини клітини для отримання двох організмів, ідентичних батьківській та однакових один одному.

Бінарне ділення починається тоді, коли бактерії знаходяться в середовищі, де є достатня кількість поживних речовин, а середовище сприяє розмноженню. Потім клітина зазнає незначного подовження.

Пізніше починається реплікація генетичного матеріалу. У бактерій ДНК організована на круговій хромосомі і не обмежена мембраною, як очевидне і відмінне ядро ​​у еукаріотів.

У період поділу генетичний матеріал розподіляється на протилежні сторони ділильної клітини. У цей момент починається синтез полісахаридів, що утворюють бактеріальну стінку, потім відбувається утворення перегородки в середині, і клітина остаточно відокремлюється.

У деяких випадках бактерії можуть почати ділити і дублювати свій генетичний матеріал. Однак клітини ніколи не відокремлюються. Прикладами цього є скупчення коків, такі як диплококи.

Бінарне ділення в еукаріот

У одноклітинних еукаріотів, як, наприклад, Трипаносома, відбувається подібний тип розмноження: одна клітина народжує дві дочірні клітини однакового розміру.

Завдяки наявності справжнього ядра клітини цей процес стає складнішим і складнішим. Має відбутися процес мітозу для поділу ядра з подальшим цитокінезом, який включає поділ цитоплазми.

Множинне поділ

Хоча бінарне ділення є найпоширенішою репродуктивною модальністю, деякі види, такі як Bdellovibrio ¸, здатні зазнавати множинного поділу. Результатом цього процесу є безліч дочірніх клітин, і вже не дві, як згадується у бінарному поділі.

Утворення

Це процес, аналогічний тому, що згадується для тварин, але екстраполюється на одну клітину. Повстання бактерій починається з невеликого бутона, який відрізняється від материнської клітини. Ця опуклість проходить процес росту, поки вона поступово не відокремиться від бактерій, які її породжували.

Окулірування призводить до нерівномірного розподілу матеріалу, що міститься в клітині.

Фрагментація

Зазвичай по цьому шляху можуть розмножуватися бактерії нитчастого типу (наприклад, Nicardia sp.). Клітини нитки відокремлюються і починають рости як нові клітини.

Спороношення

Споруляція складається з виробництва споруд, званих спорами. Це високостійкі структури, що складаються з клітини.

Цей процес пов'язаний з умовами навколишнього середовища, що оточують організм, як правило, коли вони стають несприятливими через брак поживних речовин або екстремального клімату, споруляція запускається.

Відмінності між статевим та безстатевим відтворенням

У особин, які розмножуються безстатево, потомство складається з практично однакових копій батьків, тобто клонів. Геном єдиного батька копіюється мітотичними відділами клітин, де ДНК копіюється і передається рівними частинами до двох дочірніх клітин.

Навпаки, для статевого розмноження повинні брати участь дві особи протилежної статі, за винятком гермафродитів.

Кожен з батьків матиме в собі гамети або статеві клітини, породжені мейотичними подіями. Потомство складається з унікальних комбінацій між обома батьками. Іншими словами, є чудова генетична варіація.

Щоб зрозуміти високий рівень варіації статевого розмноження, ми повинні зосередитися на хромосомах під час поділу. Ці структури здатні обмінюватися між собою фрагментами, що призводить до унікальних комбінацій. Тому, коли ми спостерігаємо за братами і сестрами від одних і тих же батьків, вони не тотожні один одному.

Переваги безстатевого та сексуального відтворення

Безстатеве розмноження має ряд переваг перед статевим розмноженням. По-перше, не витрачається витрачається час і енергія на складні залицяння танці або бійки для самок, характерних для деяких видів, оскільки потрібен лише один батько.

По-друге, багато людей, які відтворюють статеве життя, витрачають багато енергії на виробництво гамет, які ніколи не запліднюються. Це дозволяє швидко та ефективно колонізувати нові середовища без необхідності пошуку товариша.

Теоретично, згадані вище моделі безстатевого розмноження дають більше переваг - порівняно із сексуальними - людям, які живуть у стабільних умовах, оскільки вони можуть точно увічнювати свої генотипи.

Список літератури

1. Кемпбелл, штат НС (2001). Біологія: Поняття та стосунки. Пірсон освіта.
2. Кертіс, Х., Шнек, А. (2006). Запрошення на біологію. Panamerican Medical Ed.
3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Безстатеве розмноження: генетика та еволюційні аспекти. Науки про клітинне та молекулярне життя, 64 (11), 1355-1372.
4. Engelkirk, PG, Duben-Engelkirk, JL, & Burton, GRW (2011). Мікробіологія Бертона для наук про здоров'я. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Patil, U., Kulkarni, JS, & Chincholkar, SB (2008). Основи мікробіології. Ніралі Пракашан, Пуна.
6. Ворон, PH, Еверт, РФ, Ейхорн, SE (1992). Біологія рослин (т. 2). Я перевернувся.
7. Tabata, J., Ichiki, RT, Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Сексуальна проти безстатевого розмноження: чіткі результати відносної кількості партеногенетичних блюшок після недавньої колонізації. PLOS ONE, 11 (6), e0156587.
8. Юань, З. (2018). Перетворення мікробної енергії. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.