БЕЗПОЛОВО ВЪЗПРОИЗВЕЖДАНЕ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВИДОВЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

В безполов възпроизвеждане се определя като размножаването на индивида в състояние да причинят семена без оплождане. Следователно дъщерните организми се състоят от клонинги на родителя.

Децата, произведени от асексуални репродуктивни събития, се приемат като идентични копия на техните родители. Трябва обаче да се помни, че копието на генетичния материал е обект на промени, наречени „мутации“.

Източник: pixabay.com

Асексуалното размножаване е преобладаващо в едноклетъчните организми, като бактерии и протисти. В повечето случаи една стволова клетка поражда две дъщерни клетки в случай, наречен бинарно делене.

Въпреки че животните обикновено се свързват със сексуална репродукция, а растенията с асексуално възпроизвеждане, това е грешна връзка и в двете линии ние намираме двата основни модела на възпроизводство.

Съществуват различни механизми, чрез които един организъм може да се възпроизвежда асексуално. При животните основните видове са разпокъсаност, пъпкуване и партеногенеза.

В случай на растения, асексуалното размножаване се характеризира с изключително разнообразна, тъй като тези организми се радват на голяма пластичност. Те могат да се размножават чрез резници, коренища, резници и дори чрез порции листа и корени.

Асексуалното възпроизвеждане има редица предимства. Той е бърз и ефективен, което позволява колонизацията на среди за сравнително кратко време. Плюс това не е нужно да отделяте време и енергия, борейки се за сексуални партньори или сложни и сложни танци на ухажване.

Основният му недостатък обаче е липсата на генетична променливост, което е задължително условие за действие на механизмите, отговорни за биологичната еволюция.

Липсата на променливост при един вид може да доведе до изчезването му, ако те трябва да се сблъскат с неблагоприятни условия, било то вредители или екстремен климат. Следователно, асексуалното възпроизводство се разбира като алтернативна адаптация в отговор на условия, които изискват еднакво население.

Основни характеристики

Сексуалното размножаване възниква, когато индивид произвежда нови организми от соматични структури. Потомството е генетично идентично с родителя във всички аспекти на генома, с изключение на региони, претърпели соматични мутации.

Използват се различни термини за обозначаване на производството на нови индивиди, започващи от соматична тъкан или клетки. В литературата сексуалната репродукция е синоним на клонална репродукция.

За животни обикновено се използва терминът агаметична репродукция, докато при растенията е обичайно да се използва израза вегетативно възпроизвеждане.

Огромен брой организми се размножават през целия си живот чрез сексуална репродукция. В зависимост от групата и условията на околната среда организмът може да се възпроизвежда изключително асексуално или да го редува със събития за сексуална репродукция.

Асексуална репродукция при животни (видове)

При животните потомството може да произхожда от един родител чрез митотични разделения (асексуално възпроизвеждане) или може да възникне чрез оплождането на две гамети от две различни индивиди (сексуално размножаване).

Различни групи животни могат да се възпроизвеждат асексуално, предимно групи от безгръбначни. Най-важните видове асексуално възпроизвеждане при животни са следните:

напъпване

Пъпката се състои в образуването на издутина или изпускане от родителския индивид. Тази структура се нарича жълтъкът и ще породи нов организъм.

Този процес се случва при някои cnidarians (медузи и свързани с тях) и канапе, където потомството може да бъде произведено чрез издатини върху тялото на родителите. Индивидът може да порасне и да стане независим или да се привърже към родителя си, за да образува колония.

Има колонии от цветници, известните скални корали, които могат да се простират на повече от метър. Тези структури са съставени от индивиди, образувани от събития на пъпки, чиито скъпоценни камъни остават свързани. Хидрите са известни със способността си да се възпроизвеждат асексуално чрез приплъзване.

В случай на пришълци (гъби) пъпката е доста често срещан начин за възпроизвеждане. Гъбите могат да образуват скъпоценни камъни, за да издържат времена на неблагоприятни условия на околната среда. Гъбите обаче проявяват и сексуална репродукция.

раздробяване

Животните могат да разделят телата си в процес на фрагментиране, където парче може да породи нов индивид. Този процес е придружен от регенерация, при която клетките на първоначалната родителска част се разделят, за да генерират цялостно тяло.

Това явление се среща в различни родове на безгръбначни животни, като гъби, клони, ангелиди, полихети и канапе.

Процесите на регенерация сами по себе си не трябва да се бъркат с асексуални репродуктивни събития. Например, гъбите, когато загубят една от ръцете, могат да регенерират нова. Това обаче не предполага възпроизвеждане, тъй като не води до увеличаване на броя на индивидите.

При морските звезди от рода Linckia е възможно нов индивид да произхожда от мишница. По този начин организъм с пет ръце може да роди пет нови индивида.

Планариите (турбеларианците) са вермиформени организми със способността да се възпроизвеждат както сексуално, така и асексуално. Често срещан опит в лабораториите по биология е да се раздроби планарий, за да се наблюдава как нов организъм се регенерира от всяко парче.

Партеногенеза при безгръбначни животни

При някои групи от безгръбначни животни, като насекоми и ракообразни, яйцеклетката е способна да развие цялостен индивид, без да е необходимо да бъде оплодена от сперма. Това явление се нарича партеногенеза и е широко разпространено при животни.

Най-ясният пример е този на хименоптераните, по-специално на пчелите. Тези насекоми могат да пораждат мъже, наречени дронове, чрез партеногенеза. Тъй като индивидите идват от неоплодено яйце, те са хаплоидни (имат само половината от генетичния товар).

Плитите - друга група насекоми - могат да пораждат нови индивиди чрез процеси на партеногенеза или чрез сексуално възпроизвеждане.

В ракообразната Дафния женската произвежда различни видове яйца в зависимост от условията на околната среда. Яйцата могат да бъдат оплодени и да доведат до диплоиден индивид или да се развият чрез партеногенеза. Първият случай е свързан с неблагоприятни условия на околната среда, докато партеногенезата се случва в благоприятна среда

В лабораторията партеногенезата може да бъде предизвикана чрез прилагане на химикали или физически стимули. При някои бодлокожи и земноводни този процес е осъществен успешно и се нарича експериментална партеногенеза. По същия начин има бактерия от рода Wolbachia, способна да индуцира процеса.

Партеногенеза при гръбначни животни

Феноменът на партеногенезата се простира до гръбначния произход. При различни родове на риби, земноводни и влечуги се среща по-сложна форма на този процес, включваща дублиране на хромозомния набор, което води до диплоидни зиготи без участието на мъжка гамета.

Приблизително 15 вида гущери са известни с уникалната си способност да се размножават чрез партеногенеза.

Въпреки че тези влечуги не се нуждаят пряко от партньор за зачеване (всъщност тези видове нямат мъже), те се нуждаят от сексуални стимули от фалшива копулация и ухажване с други индивиди.

Андрогенеза и гиногенеза

В процеса на андрогенезата ядрото от яйцеклетката се дегенерира и се замества от ядрото от бащата чрез ядрен синтез от два сперматозоида. Въпреки че се среща при някои животински видове, като пръчки насекоми, например, не се счита за обикновен процес в това царство.

От друга страна, гиногенезата се състои в производството на нови организми от диплоидни ооцити (женски полови клетки), които не са били подложени на разделяне на генетичния си материал чрез мейоза.

Не забравяйте, че нашите полови клетки имат само половината от хромозомите и когато настъпи оплождане, броят на хромозомите се възстановява.

За да настъпи гиногенеза, е необходимо стимулиране от мъжкия сперматозоид. Потомственият продукт на гиногенезата са жени, идентични на майката им. Този път е известен още като псевдогамия.

Безполово размножаване в растения (видове)

В растенията има широк спектър от начини на възпроизвеждане. Те са силно пластични организми и не е необичайно да намерите растения, които могат да се размножават сексуално и асексуално.

Установено е обаче, че много видове предпочитат асексуалния път на възпроизвеждане, въпреки че техните предци са го правили сексуално.

В случай на асексуално възпроизвеждане растенията могат да генерират потомство по различни начини, от развитието на неоплодена яйцеклетка до получаването на цялостен организъм чрез фрагмент от родителя.

Както в случая с животни, сексуалното размножаване се осъществява чрез събития на клетъчно делене чрез митоза, които водят до идентични клетки. По-долу ще разгледаме най-подходящите видове вегетативно размножаване:

ластуните, пуснали

Някои растения са способни да се размножават на стройни, продълговати стъбла, които произхождат по повърхността на почвата. Тези структури са известни като столони и генерират корени на раздалечени интервали. Корените могат да генерират изправени стъбла, които в крайна сметка се развиват в независими индивиди.

Изключителен пример е видът на ягоди или ягоди (Fragaria ananassa), който е в състояние да генерира различни структури, включително листа, корени и стъбла на всеки възел на столон.

Коренищата

Както в случая на столони, така и на коренища, аксиларните пъпки на растенията могат да генерират специализирана издънка за асексуално възпроизвеждане. Майчиното растение представлява резервен източник за издънките.

Корените са безкрайно растящи стъбла, които растат под земята - или над - хоризонтално. Подобно на столоните, те произвеждат авантюристични корени, които ще генерират ново растение, идентично с майчиното.

Този вид вегетативно размножаване е важен в групата на тревите (където коренищата водят до образуването на пъпки, които дават начало на стъбла с листа и цветя), декоративни многогодишни растения, пасища, тръстика и бамбук.

изрезки

Резниците са парчета или парчета от стъбло, от които произлиза ново растение. За да се случи това събитие, стъблото трябва да бъде заровено в земята, за да се избегне изсушаване и може да се третира с хормони, които стимулират растежа на авантюристични корени.

В други случаи парчето стъбло се поставя във вода, за да стимулира образуването на корени. След преместването му в подходяща среда може да се развие нов индивид.

присадки

Растенията могат да се размножават чрез поставяне на пъпка в предварително направена цепка в стъбло на дървесно растение, което има корени.

Когато процедурата е успешна, раната се затваря и стъблото е жизнеспособно. Разговорно се казва, че растението „се е хванало“.

Листа и корени

Има някои видове, при които листата могат да се използват като структури за вегетативно размножаване. Видът, известен като "растение за майчинство" (Kalanchoe daigremontiana), може да генерира растения, отделени от меристематичната тъкан, разположена на ръба на листата им.

Тези малки растения растат прикрепени към листата, докато не са достатъчно зрели, за да се отделят от майка си. Когато дъщерното растение падне на земята, то се вкоренява.

При череша, ябълка и малина възпроизводството може да се осъществи чрез корените. Тези подземни структури дават издънки, способни да произвеждат нови индивиди.

Има екстремни случаи като глухарчето. Ако някой се опита да извади растението от земята и да раздроби корените му, всяко от парчетата може да породи ново растение.

Формирането на малки спори

Спорообразуването се среща в широк спектър от растителни организми, включително мъхове и папрати. Процесът се състои в образуването на значителен брой спори, които са способни да издържат на неблагоприятни условия на околната среда.

Спорите са малки елементи, които лесно се разпръскват или от животни, или от вятъра. Когато достигнат благоприятна зона, спората се развива в индивид, равен на този, който я е създал.

Зародишите

Пропагулите са натрупвания на клетки, характерни за бриофитите и папратите, но се срещат и в някои по-високи растения като грудки и треви. Тези структури идват от тала и са малки пъпки със способността да се разпространяват.

Партеногенеза и апомиксис

В ботаниката той често се прилага и в термина партеногенеза. Въпреки че се използва в по-тесен смисъл, за да опише събитие от „гаметофитен апомиксис“. В този случай спорофитът (семето) се произвежда от клетка на овул, която не се подлага на редукция.

Апоксимизата присъства в приблизително 400 вида покритосеменни растения, докато други растения могат да направят това факултативно. По този начин партеногенезата описва само част от асексуалното размножаване в растенията. Затова се предлага да се избягва употребата на термина за растенията.

Някои автори (виж De Meeûs et al. 2007) са склонни да разделят апомиксиса от вегетативното размножаване. Освен това те класифицират апомиксиса като вече описания гаметофитен и идва от спорофита, при който ембрионът се развива от ядрена клетка или друга соматична тъкан на яйчника, която не преминава в гаметофитната фаза.

Предимства на асексуалното размножаване в растенията

Като цяло, асексуалното размножаване позволява на растението да се размножава в идентични копия, които са добре адаптирани към конкретната среда.

Освен това асексуалното възпроизвеждане в сребърни е бърз и ефикасен механизъм. Поради тази причина се използва като стратегия, когато организмът е в райони, където средата не е много подходяща за размножаване чрез семена.

Например растенията, разположени в сухи среди в Патагония, като хориони, се размножават по този начин, заемайки големи площи почва.

От друга страна, фермерите са се възползвали максимално от този тип размножаване. Те могат да избират сорт и да го възпроизвеждат асексуално, за да получат клонинги. Така те ще получат генетична еднородност и ще им позволят да запазят някаква желана характеристика.

Асексуална репродукция в микроорганизми (видове)

Асексуалното размножаване е много често при едноклетъчните организми. В прокариотните линии, например бактериите, най-изявени са бинарното делене, разпръскването, фрагментацията и множественото делене. От друга страна, при едноклетъчните еукариотни организми има двоично разделение и спорулация.

Бинарно делене в бактерии

Бинарното делене е процес на разделяне на генетичния материал, последвано от справедливо разделение на вътрешността на клетката, за да се получат два организма, идентични на родителя и идентични един на друг.

Бинарното делене започва, когато бактериите се намират в среда, в която има достатъчно хранителни вещества и околната среда благоприятства за размножаването. След това клетката преживява леко удължение.

По-късно започва репликацията на генетичния материал. При бактериите ДНК е организирана върху кръгова хромозома и не е ограничена от мембрана, като видимото и отличително ядро ​​в еукариотите.

В периода на разделяне генетичният материал се разпространява в противоположни страни на делителната клетка. В този момент започва синтеза на полизахаридите, които образуват бактериалната стена, след това в средата се образува преграда и клетката накрая се отделя напълно.

В някои случаи бактериите могат да започнат да делят и дублират генетичния си материал. Клетките обаче никога не се разделят. Примери за това са струпванията на коки, като диплококи.

Бинарно делене в еукариоти

При едноклетъчните еукариоти, като Трипаносома например, се получава подобен тип репродукция: една клетка поражда две дъщерни клетки с подобни размери.

Поради наличието на истинско клетъчно ядро, този процес става по-сложен и сложен. Трябва да се извърши процес на митоза, за да се раздели ядрото, последвано от цитокинеза, която включва разделянето на цитоплазмата.

Множество делене

Въпреки че бинарното делене е най-разпространената репродуктивна модалност, някои видове, като Bdellovibrio ¸, са способни да изпитат множество деления. Резултатът от този процес са множество дъщерни клетки и вече не две, както се споменава при бинарно делене.

напъпване

Това е процес, подобен на споменатия за животни, но екстраполиран в една клетка. Бактериалното пъпчене започва с малка пъпка, която се различава от родителската клетка. Тази издутина претърпява растежен процес, докато постепенно се отдели от бактериите, които са я зарадили.

Пъпката води до неравномерно разпределение на съдържащия се в клетката материал.

раздробяване

По принцип бактериите от нишковидния тип (например Nicardia sp.) Могат да се размножават по този път. Клетките на нишката се отделят и започват да растат като нови клетки.

Формирането на малки спори

Спорулацията се състои в производството на структури, наречени спори. Това са високоустойчиви структури, изградени от клетка.

Този процес е свързан с условията на околната среда, които заобикалят организма, обикновено когато те станат неблагоприятни поради липсата на хранителни вещества или екстремен климат, спорулирането се задейства.

Разлики между сексуалното и асексуалното възпроизвеждане

При индивидите, които се възпроизвеждат асексуално, потомството се състои от почти идентични копия на техните родители, тоест клонинги. Геномът на единствения родител се копира от митотични клетъчни деления, където ДНК се копира и предава в равни части на двете дъщерни клетки.

За разлика от тях, за да се случи сексуалната репродукция, трябва да участват две лица от противоположния пол, с изключение на хермафродитите.

Всеки от родителите ще носи гамета или полови клетки, генерирани от мейотични събития. Потомството се състои от уникални комбинации между двамата родители. С други думи, има забележителна генетична вариация.

За да разберем високите нива на вариация в сексуалната репродукция, трябва да се съсредоточим върху хромозомите по време на разделянето. Тези структури са способни да обменят фрагменти помежду си, което води до уникални комбинации. Следователно, когато наблюдаваме братя и сестри от едни и същи родители, те не са идентични един с друг.

Предимства на асексуалното спрямо сексуалното възпроизвеждане

Асексуалното възпроизвеждане има няколко предимства пред сексуалното възпроизвеждане. Първо, не се губи време и енергия в сложните ухажващи танци или битки за женската, характерна за някои видове, тъй като е необходим само един родител.

Второ, много индивиди, които възпроизвеждат сексуално, изразходват много енергия в производството на гамети, които никога не се оплождат. Това ви позволява бързо и ефективно да колонизирате новите среди, без да е необходимо да намерите половинка.

Теоретично, споменатите по-горе модели за асексуално възпроизвеждане дават повече предимства - в сравнение със сексуалните - за индивидите, живеещи в стабилна среда, тъй като те могат да увековечат генотипите си по прецизен начин.

Препратки

1. Кембъл, НС (2001). Биология: Понятия и взаимоотношения. Pearson Education.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Покана за биология. Panamerican Medical Ed.
3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Асексуална репродукция: генетика и еволюционни аспекти. Клетъчни и молекулярни науки за живота, 64 (11), 1355-1372.
4. Engelkirk, PG, Duben-Engelkirk, JL, & Burton, GRW (2011). Микробиология на Бъртън за здравните науки. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Patil, U., Kulkarni, JS, & Chincholkar, SB (2008). Основи в микробиологията. Нирали Пракашан, Пуна.
6. Raven, PH, Evert, RF, и Eichhorn, SE (1992). Растителна биология (том 2). Обърнах се.
7. Tabata, J., Ichiki, RT, Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Сексуално срещу асексуално възпроизвеждане: Отлични резултати в относителното изобилие от партеногенетични болести след последното колонизиране. PLOS ONE, 11 (6), e0156587.
8. Yuan, Z. (2018). Преобразуване на микробна енергия. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.