الموضوع: "إعادة إنتاج الكائنات الحية وتطويرها
كيف تتكاثر الكائنات الحية
ندوة 2 ساعة
مذكرة التفاهم للألعاب الرياضية رقم 10 في مورمانسك
مدرس: Podmyatnikova L.S.
، مدرس علم الأحياء ، الفائز في مسابقة أفضل معلمي الاتحاد الروسي (NPPO)
11 درجة
الأهداف:
يجب أن يفهم الطلاب مفاهيم التكاثر اللاجنسي ، التكاثر الجنسي ، التكاثر الخضري ، التبويض ، التفتت ، التبرعم ، الأمشاج ، الخنوثة ، الاقتران ، التوالد العذري ، المبيضين ، الخصيتين ، البويضة ، الحيوانات المنوية ، تكوين الأمشاج ، تكوين البويضات ، تكوين الحيوانات المنوية ، الأجسام الاتجاهية ، منطقة التكاثر ، منطقة التخصيب ، منطقة النضوج الحبوب ، كيس الجنين "، لمعرفة جوهر عمليات تكوين الأمشاج ، والتخصيب ، ومزايا وعيوب طرق التكاثر اللاجنسي والجنسي.
يجب أن يكون الطلاب قادرين على عمل المواد التعليمية بشكل مستقل ، ومقارنة العمليات البيولوجية ، وإعطاء إجابة منطقية ، واستخلاص النتائج ، وتطبيق المعرفة في موقف غير قياسي.
المساهمة في تكوين النظرة العلمية للعالم ، الصفات التواصلية للطلاب.
التكاثر هو التكاثر
من نفس النوع من خلال الأنواع غير المماثلة.
تقدم الدورة.
1. تفعيل المعرفة ، مقدمة للموضوع.
في الدرس الأخير ، درسنا بالتفصيل الطرق المختلفة لانقسام الخلايا ، والتي تكمن وراء تكاثر وتطور ليس فقط الكائنات أحادية الخلية ، ولكن أيضًا الكائنات متعددة الخلايا.
-ما هو الفرق الرئيسي بين الانقسام والانقسام الاختزالي؟
- ما هي الأهمية البيولوجية للانقسام؟ الانقسام الاختزالي؟
تعد القدرة على التكاثر من أهم سمات الكائنات الحية. في عملية التكاثر ، يتم نقل المادة الوراثية من الوالدين إلى النسل. تكمن أهمية التكاثر بالنسبة للأنواع ككل في التجديد المستمر لعدد الأفراد من نوع معين الذين يموتون لأسباب مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح التكاثر ، في ظل ظروف مواتية ، بزيادة عدد الأفراد.
تعد عملية التكاثر واحدة من أكثر العمليات تنوعًا في الطبيعة. في بعض الحالات ، يحدث التكاثر بشكل مستمر طوال حياة الكائن الحي ، وفي حالات أخرى - مرة واحدة فقط. يبدأ التكاثر أحيانًا بعد توقف نمو الفرد ، وأحيانًا يكون ذلك ممكنًا في عملية النمو. يمكن تقسيم طرق التكاثر إلى مجموعتين: اللاجنسية والجنسية (الشريحة 3). . على الرغم من اعتبار التكاثر الجنسي بحق طريقة أكثر تقدمًا ، فقد احتفظت العديد من الكائنات الحية في دورة حياتها بالقدرة على التكاثر اللاجنسي (الشريحة 4).
- لماذا لا يحل التكاثر الجنسي بالكامل محل التكاثر اللاجنسي؟
ثانيًا. دراسة مواد جديدة
دعنا نتعرف على ميزات وأشكال التكاثر اللاجنسي
1. التكاثر اللاجنسي للكائنات - إجابة شفهية ، مناقشة
لذلك ، فإن التكاثر اللاجنسي منتشر في الطبيعة. الميزات التالية مميزة (الشريحة 5). :
- يشارك فرد واحد فقط في التكاثر ؛
- أجريت دون مشاركة الخلايا الجرثومية ؛
- يعتمد التكاثر على الانقسام والانقسام الاختزالي (تكوين الأبواغ في النباتات) ؛
- ذرية متطابقة وهي نسخ وراثية دقيقة للوالد.
تتنوع أشكال التكاثر اللاجنسي (الشريحة 6).
أ). الانشطار الثنائي - الانقسام الذي تتشكل فيه خليتان ابنتيتان مكافئتان (الأميبا) - (الشريحة 7).
ب) تعدد القسمة أو الفصام. تنقسم الخلية الأم إلى عدد كبير من الخلايا الوليدة المتطابقة أكثر أو أقل (الملاريا البلازموديوم).
ب) التبويض. التكاثر من خلال الجراثيم - خلايا متخصصة من الفطريات والنباتات. إذا كانت الجراثيم تحتوي على سوط ومتحركة ، فيُطلق عليها zoospores (chlamydomonas) (الشريحة 8).
د) تبرعم. على الفرد الأم ، يتم تكوين ثمرة - كلية ، يتطور منها فرد جديد (خميرة ، هيدرا) (الشريحة 9).
هـ) التجزئة - تقسيم الفرد إلى جزأين أو أكثر ، كل جزء يتطور إلى فرد جديد. في النباتات (spirogyra) وفي الحيوانات (annelids). يعتمد التجزئة على خاصية التجديد.
هـ) التكاثر عن طريق أجزاء من الأعضاء الخضرية. مميزة لمجموعات عديدة من النباتات. أثناء التكاثر الخضري ، يتطور الفرد الجديد إما من جزء من الأم أو من هياكل خاصة (لمبة ، درنة ، إلخ) مصممة خصيصًا للتكاثر الخضري.
ز) تعدد الأجنة. التكاثر أثناء التطور الجنيني ، حيث تتطور عدة أجنة من زيجوت واحد - توائم (توائم متطابقة في البشر). يكون النسل دائمًا من نفس الجنس (الشريحة 10).
ح) الاستنساخ. طريقة اصطناعية للتكاثر اللاجنسي. لا يحدث في الظروف الطبيعية. الاستنساخ هو نسل متطابق وراثيًا تم الحصول عليه من فرد نتيجة طريقة أو أخرى للتكاثر اللاجنسي (الشريحة 11) ..
التمرين 1.هل يمكن للنسل الذي نشأ أثناء التكاثر اللاجنسي أن يكون له علامات تميزه عن علامات كائن الأم؟
فحص التنفيذ.
دعونا نحدد مزايا وعيوب التكاثر اللاجنسي (الشريحة 12)
1. التكاثر الجنسي. طرق التكاثر الجنسي - إجابة شفهية ، مناقشة
ميزات التكاثر الجنسي (الشريحة 13):
2 من الوالدين متورطين
تتشكل الأمشاج - الخلايا الجنسية
يحدث الإخصاب
تعتمد عملية الانقسام الاختزالي على
النسل غير متجانس وراثيا.
2. هيكل الأمشاج. تكوين الجاميطات - إجابة شفهية ، مناقشة(الشريحة 14)
المهمة 2.ضع في اعتبارك الشكل 1. واملأ جدول "تكوين الخلايا الجرثومية"
الشكل 1. مخطط تكوين الخلايا الجرثومية
تكوين الخلايا الجرثومية
ما هي أوجه التشابه والاختلافات الرئيسية في هذه العمليات؟
فحص الأداء (الشريحة 15).
الاضافات.
يختلف حجم البيض بشكل كبير - من عدة عشرات من الميكرومترات إلى عدة سنتيمترات (بيضة الإنسان حوالي 100 ميكرون ، بيضة النعام ، التي يبلغ طولها حوالي 155 ملم مع قشرة ، هي أيضًا بيضة).
أثناء تكوين البويضات ، تجمع البويضة جميع المواد اللازمة للمراحل الأولية لتطور الجنين. تختلف طرق الحصول على هذه المواد: في الحيوانات السفلية - عن طريق البلعمة للخلايا المجاورة بواسطة البويضة ، وفي الحيوانات الأعلى - من الخلايا الجريبية عبر الجسور السيتوبلازمية (الحشرات) أو وصلات الفجوة (الفقاريات). في هذه الحالة ، غالبًا ما يتم تصنيع الصفار في أعضاء بعيدة عن البويضة ، على سبيل المثال ، في خلايا الكبد. عادة ما يتركز الصفار في القطب الخضري ، وتكون النواة في القطب الحيواني. بالإضافة إلى صفار البيض ، تجمع البويضة بعض العضيات - الريبوسومات (حتى 10 13). يحدث تضخيم جينات الرنا الريباسي (مليون نسخة). في البيضة ، تتشكل قشرة أخرى أعلى الغشاء - القشرة الأولية. يتكون من البروتينات السكرية ويشارك في التعرف على الحيوانات المنوية الخاصة بالأنواع. في العديد من الحيوانات ، تتشكل قشور البيض الثانوية (التي تفرزها الخلايا الحويصلية) والثالثية (التي تفرزها جدران قنوات البيض). تتشكل بعد الإخصاب. ومثال على ذلك البروتين ، قشرة البرشمان ، قشرة بيضة الطيور. تتراكم الحبيبات القشرية تحت قشرة البيضة - حويصلات غشائية تشارك في الإخصاب. في الثدييات ، يكون للبيض طبقة لامعة من الخلايا المشعة.
الخلايا التي أكملت تقسيم الانقسام هي البويضات من الدرجة الأولى. في البشر ، حتى أثناء التطور الجنيني للجسم الأنثوي ، تدخل البويضات المرحلة الأولى من تقسيم الانقسام الاختزالي وتبقى في هذه المرحلة لمدة 12-13 عامًا - حتى سن البلوغ. بعد ذلك فقط ، تحت تأثير الهرمونات الجنسية ، تكمل بعض البويضات بشكل دوري قسمًا واحدًا من الانقسام الاختزالي ، وتصبح أحادية العدد - البويضات من الدرجة الثانية. يحدث الإخصاب في المرحلة الثانية من الطور. بعد الإخصاب ، تكتمل عملية الانقسام الاختزالي ، تصبح البويضات بويضات ناضجة. إذا لم يحدث الإخصاب ، يتم تدمير البويضة.
3. الإخصاب - إجابة شفهية ، مناقشة(الشريحة 16 ، 17)
إضافة.
يفرز بيض العديد من الحيوانات مواد ذات طبيعة غير بروتينية من نوعين: الأول ينشط حركة الحيوانات المنوية ، والثاني يجعلهم يلتصقون ببعضهم البعض. تفرز الحيوانات المنوية أيضًا مواد تعمل على إبطاء حركة الحيوانات المنوية الأخرى. يرتبط الحيوان المنوي بمساعدة بروتين bindin بمستقبلات البروتين السكري في الغشاء الأساسي للبويضة. تختلف الروابط حتى في الأنواع وثيقة الصلة.
بعد التعلق بالحيوان المنوي ، تذوب منطقة الغشاء الأساسي وتندمج الأغشية الخارجية للحيوان المنوي وخلية البويضة. في أغلب الأحيان ، يتم سحب السائل المنوي بالكامل إلى البويضة ، وأحيانًا يظل السوط بالخارج ويتم التخلص منه. من اللحظة التي تدخل فيها الحيوانات المنوية البويضة ، تتوقف الأمشاج عن الوجود ، لأنها تشكل خلية واحدة - الزيجوت. اعتمادًا على عدد الحيوانات المنوية التي تدخل البويضة أثناء الإخصاب ، هناك: أحادي النطاف - الإخصاب ، حيث يدخل حيوان منوي واحد فقط البويضة (الإخصاب الأكثر شيوعًا) ، وتعدد الحيوانات المنوية - الإخصاب ، حيث تدخل عدة حيوانات منوية إلى البويضة. ولكن حتى في هذه الحالة ، تندمج نواة واحدة فقط من الحيوانات المنوية مع نواة البويضة ، ويتم تدمير النوى المتبقية.
تندمج الحبيبات القشرية مع الغشاء الخارجي وتنسكب محتوياتها تحت الغشاء الأساسي. نتيجة لذلك ، ينفصل الغشاء الأساسي عن الغشاء الخارجي ويصبح أكثر صلابة. يطلق عليه قشرة الإخصاب. هذه العمليات تمنع تعدد النطاف.
المهمة 3 *.
بشكل عام ، تكون عملية الإخصاب متشابهة بالنسبة لمعظم الحيوانات ، ولكن على وجه الخصوص لها اختلافات كبيرة جدًا ، بدءًا من سلوك التزاوج وطرق الإخصاب إلى الاختلافات في آليات تغلغل الحيوانات المنوية في البويضة. ما هو في رأيك المعنى البيولوجي لمثل هذا التنوع؟
المهمة 4 *. تجريبيًا ، يمكنك تدمير نواة البويضة بالأشعة السينية أو الأشعة فوق البنفسجية ، ثم تخصيبها باثنين من الحيوانات المنوية. بعد اندماج نواتهم ، يمكن أن يتطور النسل الكامل. كيف ستختلف نتائج مثل هذه التجارب بين الطيور والثدييات؟
فحص التنفيذ.
4. الإخصاب المزدوج في النباتات المزهرة - إجابة شفهية ، مناقشة
التكاثر هو أحد القدرات الأساسية لجميع الكائنات الحية. هناك خياران رئيسيان لتكوين أفراد جدد. يميز المتخصصون واللاجنسي.
طرق الاستنساخ الذاتي
يمكن لكل كائن حي أن يخلق نوعه الخاص من الأفراد. تستخدم العديد من النباتات والحيوانات الدنيا التكاثر اللاجنسي. للحصول على ذرية ، يكفي فرد واحد من الوالدين ، وهو قادر على تكوين كائنات ابنة.
لكن هذه المعلومات ليست كافية لفهم كيف يختلف التكاثر الجنسي عن التكاثر اللاجنسي. تختلف أشكال تكاثر النسل اختلافًا جوهريًا. لذلك ، لا يمكن التكاثر الجنسي إلا بمشاركة فردين من الوالدين. تتميز الطريقة الجنسية بحقيقة أن الأمشاج تتشكل. هذه خلايا إنجابية خاصة بها مجموعة صبغية أحادية العدد.
الاختلافات الرئيسية
تعتبر الطريقة الجنسية أكثر تقدمًا من الطريقة اللاجنسية. يتم استخدامه من قبل الغالبية العظمى من الكائنات الحية لإنتاج ذرية. يمكنك أن تفهم كيف يختلف التكاثر الجنسي عن التكاثر اللاجنسي إذا كنت تعرف ما يلي.
يتطلب الشكل الأول للتكاثر مشاركة فردين من الوالدين. في كل منها ، يتم إنتاج خلايا جنسية خاصة - الأمشاج. في عملية التكاثر ، يندمجون ويشكلون البيضة الملقحة. ومنه يتم تكوين كائن حي جديد.
ليست هناك حاجة إلى Gametes في هذه العملية. يتكون فرد جديد من خلايا جسدية. إنها نسخة طبق الأصل من الكائن الأصلي. تتيح طريقة التكاثر هذه الحصول على النسل بسرعة.
ملامح التكاثر اللاجنسي
التكاثر الذاتي للكائنات الجديدة من مزاياها. بمعرفتهم ، من السهل شرح كيف يختلف التكاثر الجنسي عن التكاثر اللاجنسي. يجعل من الممكن إنشاء عدد كبير من الأفراد في وقت قصير. في هذه الحالة ، النسل الناتج لا يختلف عن الأب. كائنات الابنة هي نسخ طبق الأصل.
طريقة التكاثر هذه مفيدة لتلك الكائنات الحية التي تعيش في ظروف غير متغيرة. يمكن أن ينشأ التباين الجيني أثناء التكاثر اللاجنسي فقط نتيجة للطفرات الجينية. في عملية التكاثر الذاتي ، تنقسم الخلايا ، كقاعدة عامة ، عن طريق الانقسام.
لا يمكن للحيوانات العليا أن تتكاثر من جنسها اللاجنسي. الاستثناء الوحيد هو استنساخها بشكل مصطنع.
أنواع التكاثر اللاجنسي
هناك العديد من الخيارات لتخليق الكائنات الحية من نوعها دون مشاركة خلايا جرثومية متخصصة. عند معرفة كيف يختلف التكاثر الجنسي عن التكاثر اللاجنسي ، لا ينبغي لأحد أن ينسى أن الطريقة الأخيرة لتكاثر النسل تنقسم إلى عدة أنواع.
يتم تمييز التقسيم والتكاثر والتكاثر الخضري ، بما في ذلك التبرعم والتفتت بشكل منفصل. مع كل من هذه الطرق ، يتكون فرد جديد من واحدة أو مجموعة من الخلايا الجسدية. تتكاثر البروتوزوا عن طريق الانقسام: الأميبا ، الباراميسيا. تستخدم بعض البكتيريا هذه الطريقة أيضًا.
تتكاثر جميع مجموعات النباتات الخضراء والفطريات وبعض البكتيريا والأوليات عن طريق تكوين الأبواغ. تتشكل الجراثيم في هياكل خاصة - البوغ.
اكتشاف الفروق بين التكاثر الجنسي واللاجنسي ، لا ينبغي لأحد أن ينسى أن هذه الأساليب تختلف بشكل كبير. في الواقع ، أثناء التكاثر الذاتي دون مشاركة الأمشاج ، تبدأ الخلايا الجسدية في الانقسام. على سبيل المثال ، من الممكن بمساعدة العقل ، الشوارب ، الجذور ، الجذور ، الدرنات ، المصابيح ، الديدان.
ملامح التكاثر الجنسي
للحصول على نسل بهذه الطريقة ، هناك حاجة إلى فردين من نفس النوع ، لإنتاج خلايا جرثومية خاصة. ظهور النسل ممكن عندما يندمجون ويشكلون البيضة الملقحة. هذا ما يستحق التذكر عندما نقول كيف يختلف التكاثر الجنسي عن التكاثر اللاجنسي.
تحتوي الأمشاج على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية (مفردة) من الكروموسومات. تتشكل هذه الخلايا أثناء الانقسام الاختزالي. وبمساعدتهم ، تنتقل المعلومات الجينية من كلا الوالدين إلى الكائنات البنت. تسمى عملية اندماج الأمشاج بالإخصاب. ونتيجة لذلك ، تتحد النوى أحادية الصيغة الصبغية وتتشكل البيضة الملقحة ، وعلى هذا الأساس يعتمد التباين غير المحدد للكائنات الحية.
اكتشاف ميزات التكاثر اللاجنسي والجنسي ، يجب ألا ننسى أن هناك نوعين من الأمشاج. يتم إنتاجها من قبل الذكور والإناث. لكن في الطبيعة ، هناك أنواع من الكائنات الحية يمكنها في الوقت نفسه إنتاج نوعين من الخلايا الجرثومية. يطلق عليهم خنثى. هذه هي الطريقة التي يمكن أن تتكاثر بها القشريات الصغيرة والقواقع وبعض الأسماك.
الاستثناءات الممكنة
يمكنك معرفة كيف يختلف التكاثر الجنسي عن التكاثر اللاجنسي إذا كنت تعلم أن الطريقة الأولى تتميز بتكوين الأمشاج الخاصة ، وفي الثانية ، تبدأ الخلايا الجسدية للكائن الأصلي في الانقسام.
من المهم أن يكون فرد واحد كافيًا للتكاثر اللاجنسي ، وهناك حاجة إلى شخصين للتكاثر الجنسي. ومع ذلك ، لا تنس الاستثناءات. وتشمل هذه الخنوثة والتوالد العذري. على الرغم من أن الشكل الأول للتكاثر المُشار إليه غالبًا ما يتضمن أمشاجًا من أفراد مختلفين ، إلا أن عمليات تحدث في الجسم تتداخل مع الإخصاب الذاتي.
أيضا أحد أنواع التكاثر الجنسي هو التوالد العذري. بهذه الطريقة ، يمكن للخلايا الجرثومية الأنثوية أن تتطور إلى فرد جديد دون مشاركة الأمشاج الذكرية. يمكن لبعض الحيوانات والنباتات أن تنتج ذرية بهذه الطريقة.
اعتمادًا على عدد الكروموسومات في الخلايا الجرثومية الأنثوية ، يتم تمييز التوالد العذري الثنائي الصبغية والأفراد. تتيح لك آلية التكاثر هذه التحكم في عدد النسل وأنواعهم. على سبيل المثال ، يمكن لملكة النحل أن تضع بيضًا يفقس في إناث (ملكات ، عمال) أو ذكور (ذكور). التكاثر - الجنسي واللاجنسي - في الإصدارات الكلاسيكية لا يمتلك مثل هذه القدرات.
العملية الرئيسية هي الانتقاء الطبيعي. يقرر أي تكيفات مناسبة لموئل معين وأيها غير مرغوب فيه. إذا كان التكيف مواتياً ، فإن الكائنات الحية التي لديها تشفير لتلك السمة ستعيش طويلاً بما يكفي للتكاثر ونقل جيناتها إلى الجيل التالي.
لكي يعمل الانتقاء الطبيعي من أجل السكان ، يجب أن يكون هناك تنوع. للحصول على التنوع في الأفراد ، تحتاج إلى جينات مختلفة ومعبر عنها. كل هذا يتوقف على طريقة تكاثر نوع معين.
التكاثر اللاجنسي
التكاثر اللاجنسي هو إنتاج نسل من أحد الوالدين غير مصحوب بالتزاوج أو اختلاط الجينات. ينتج عن التكاثر اللاجنسي استنساخ الوالد ، مما يعني أن النسل له نفس الحمض النووي لأسلافهم. كقاعدة عامة ، لا يوجد تنوع في الأنواع من جيل إلى جيل.
إحدى طرق الحصول على بعض الأنواع المتنوعة هي من خلال الطفرات على مستوى الحمض النووي. إذا حدث خطأ في عملية أو نسخ الحمض النووي ، فسيتم نقل هذا الخطأ إلى النسل ، وربما تغيير سماته. ومع ذلك ، فإن بعض الطفرات لا تغير النمط الظاهري ، لذلك لا تؤدي كل التغييرات في التكاثر اللاجنسي إلى اختلافات في النسل.
التكاثر الجنسي
يحدث التكاثر الجنسي عندما تتحد الخلية الجنسية الأنثوية (البويضة) مع خلية ذكورية (نطفة). السليل هو مزيج وراثي من الأم والأب ، نصف كروموسوماته تأتي من أحد الوالدين والنصف الآخر من الآخر. هذا يضمن أن النسل مختلف وراثيًا عن والديهم وحتى عن أشقائهم.
يمكن أن تحدث الطفرات أيضًا في الأنواع التي تتكاثر جنسيًا لزيادة تنوع النسل. تساهم العملية التي تكوّن (الخلايا الجنسية) المستخدمة للتكاثر أيضًا في زيادة التنوع. يضمن أن الأمشاج الناتجة مختلفة وراثيًا. يؤثر التوظيف المستقل أثناء الانقسام الاختزالي والتخصيب العشوائي أيضًا على خلط الجينات ويسمح للنسل بالتكيف بشكل أفضل مع بيئتهم.
التكاثر والتطور
يُعتقد عمومًا أن التكاثر الجنسي يفضي إلى التطور أكثر من التكاثر اللاجنسي ، لأنه يحتوي على قدر أكبر بكثير
التكاثر الجنسي هو الشكل الرائد للتكاثر في العالم العضوي. يشارك اثنان من الوالدين في التكاثر الجنسي. يسبقه تكوين في كائنات الوالدين نتيجة لانقسام الخلايا الجنسية المتخصصة - الأمشاج ، كل منها يحمل مجموعة واحدة (أحادية العدد) من الكروموسومات. يتكون التكاثر نفسه من الإخصاب - اندماج الأمشاج في الزيجوت
تتشكل الخلايا الجنسية الذكرية والأنثوية في الحيوانات عادة في الغدد الجنسية (الخصيتين والمبيضين). يمكن أن يكونوا في أفراد مختلفين أو في فرد واحد ؛ في الحالة الأخيرة ، يطلق على الأفراد خنثى. الخنوثة هي الشكل الأكثر بدائية للتكاثر ، وهي سمة للعديد من الحيوانات الدنيا (بما في ذلك الديدان الشريطية ، وديدان الأرض ، والقواقع) والنباتات المزهرة. الديدان الشريطية ، ديدان الأرض ، القواقع ، النباتات المزهرة
الخنوثة: الإخصاب الذاتي المحتمل (مهم للأنواع المستقرة أو الأفراد الذين يعيشون حياة انفرادية) لكن الإخصاب الذاتي يمنع تبادل المادة الوراثية بين الأفراد ؛ لذلك ، تمتلك العديد من الكائنات الحية أجهزة تمنع الإخصاب الذاتي (عدم التوافق الجيني للخلايا الجرثومية من كائن حي واحد ، وتكوين الأمشاج الذكرية والأنثوية في أوقات مختلفة ، وهي بنية زهرة خاصة تفضل التلقيح المتبادل).
جوهر الانقسام الاختزالي هو عنصر مهم في التكاثر الجنسي. خلال الانقسام الاختزالي ، تتشكل الخلايا التي تحتوي على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات ، مما يجعل من الممكن الاندماج اللاحق للخلايا الجرثومية (الأمشاج) لوالدين.التكاثر الجنسي في الواقع ، الانقسام الاختزالي هو نوع من الانقسام. يتضمن قسمين متتاليين من الخلايا ، لكن الكروموسومات تتكرر فقط في أول هذه الانقسامات. يتمثل الجوهر البيولوجي للانقسام الاختزالي في تقليل عدد الكروموسومات بمقدار النصف وتكوين الأمشاج الفردية (أي الأمشاج التي تحتوي على مجموعة واحدة من الكروموسومات لكل منها).
19
جوهر التكاثر الجنسي هو خلق تركيبات وراثية جديدة. في الحالات الأكثر شيوعًا ، يتزاوج ذكر وأنثى وينتجان أفرادًا لا تتطابق أنماطهم الجينية مع النمط الجيني للأب أو النمط الجيني للأم. وفي بعض الحيوانات ، يمكن إنشاء أنماط وراثية جديدة نتيجة لعمليات من نوع مختلف. في الكائنات الأولية مثل البارامسيوم ، يحدث التزاوج الذاتي ، حيث يخلق الفرد نمطًا وراثيًا متماثلًا جديدًا. الأشكال الأخرى ، بما في ذلك بعض الديدان المفلطحة والرخويات ، هي خنثى ، أي لديهم مناسل ذكرية (منتجة للحيوانات المنوية) وأنثى (منتجة للبيض). هناك أشكال خنثى قادرة على الإخصاب الذاتي.
ليس كل التكاثر جنسيًا (أي أنه يخلق أنماطًا وراثية جديدة). على سبيل المثال ، يمكن أن تنقسم الباراميسيا إلى قسمين من خلال تكوين كائنين جديدين متطابقين وراثيًا مع الفرد الأصلي. يمكن أن تنتج الزوائد اللحمية المائية (إحدى مجموعات تجاويف الأمعاء) أفرادًا جددًا متطابقين مع أنفسهم نتيجة لعملية التبرعم. وفي هذه الحالة ، يمكن أن تتشكل عدة كائنات جديدة في منطقة برعم واحدة. الحيوانات الأخرى ، بما في ذلك العديد من الحشرات وبعض الأسماك ، قادرة على التكاثر العذري ، حيث يتطور النسل من بيض غير مخصب.
الغالبية العظمى من الحيوانات ، وخاصة الأشكال التي نشأت مؤخرًا نسبيًا ، تتكاثر جنسيًا ، أي عن طريق اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية. يختلف المنظرون حول أسباب هيمنة العملية الجنسية. نظرًا لأن التكاثر الجنسي يتطلب تكاليف معينة ، فمن الواضح أنه يجب أن يوفر بعض المزايا المهمة. تم طرح الأسباب الرئيسية التالية للتوضيح:
1) الميزة التطورية للمجموعات السكانية التي يمكن أن تتغير بشكل أسرع من غيرها من خلال التكاثر الجنسي ؛
2) الميزة التطورية المرتبطة بحقيقة أن طريقة التكاثر هذه تسهل الانتواع (ظهور أنواع جديدة) ؛
3) أن أفراد الوالدين الفرديين يمكن أن يخلقوا تنوعًا في ذريتهم المباشرين ، مما يسهل عليهم التكيف مع التغيرات البيئية غير المتوقعة.
أثناء التكاثر الجنسي ، نتيجة اندماج الأمشاج ، يتم تكوين بويضة مخصبة - زيجوت يحمل الميول الوراثية لكلا الوالدين ، مما يؤدي إلى زيادة التباين الوراثي للنسل بشكل حاد. هذه هي ميزة التكاثر الجنسي على التكاثر اللاجنسي. أولئك. في ظل وجود إعادة التركيب الجيني ، ينتج الأفراد الأبوين ذرية تختلف عنهم بأكثر الطرق التي لا يمكن التنبؤ بها ، ومن بين المجموعات العشوائية الجديدة للجينات ، قد يتضح أن نصف الجينات على الأقل أسوأ من النمط الوراثي الأبوي ، لكن خلط الجينات في عملية التكاثر الجنسي يساهم في بقاء النوع في ظل الظروف البيئية المتغيرة. إذا قام أحد الوالدين بإنتاج العديد من النسل باستخدام مجموعة متنوعة من التوليفات الجينية ، فهناك فرصة أفضل لأن يتكيف نسل واحد على الأقل بشكل جيد مع ظروف الحياة المستقبلية ، مهما كانت.
في ظل وجود إعادة التركيب الجيني ، ينتج الأفراد الأبوين ذرية تختلف عنهم بأكثر الطرق التي لا يمكن التنبؤ بها ، ومن بين المجموعات العشوائية الجديدة للجينات ، قد يتضح أن نصفها على الأقل أسوأ من النمط الوراثي الأبوي ، لكن خلط الجينات في عملية التكاثر الجنسي يساهم في بقاء الأنواع في ظل الظروف البيئية المتغيرة. إذا قام أحد الوالدين بإنتاج العديد من النسل باستخدام مجموعة متنوعة من التوليفات الجينية ، فهناك فرصة أفضل لأن يتكيف نسل واحد على الأقل بشكل جيد مع ظروف الحياة المستقبلية ، مهما كانت.
تم اقتراح العديد من الفرضيات لشرح فوائد التكاثر الجنسي في النضال من أجل الوجود. يعطي أحدهم فكرة عما يمكن أن تكون عليه المراحل الأولى من تطور التكاثر الجنسي. يعتمد مسار التطور إلى حد كبير على الطفرات التي تغير الجينات الموجودة ، وتشكل بدلاً منها أليلات جديدة (متغيرات) لهذه الجينات. لنفترض أن فردين في مجموعة سكانية معينة لديهما طفرات مواتية تؤثر على بعض المواقع الجينية ، وبالتالي وظائف مختلفة. في النوع اللاجنسي ، كل من هؤلاء الأفراد سوف ينتج عنه استنساخ من ذرية متحولة ، وسيتنافس نسختان جديدتان حتى يسود أحدهما. وهكذا ينتشر أحد الأليلات المواتية التي تنتجها الطفرات ، بينما يختفي الآخر في النهاية. تخيل الآن أن أحد الطفرات الأصلية لديه ميزة محددة وراثيًا تسمح له بتضمين جينات من مستنسخات أخرى في جينومه من وقت لآخر. في ظل ظروف الصراع من أجل الوجود ، فإن اكتساب الجينات من خلايا استنساخ منافس هو بمثابة تكوين خلية تحمل جميع الطفرات المواتية. ستتمتع هذه الخلية بأكبر قدر من القدرة على التكيف ، وستضمن المزايا التي تحصل عليها انتشار ميزة تسمح لك بتضمين جينات الخلايا الأخرى في الجينوم الخاص بك. سوف يفضل الانتقاء الطبيعي مثل هذا التكاثر الجنسي البدائي.
الحيوانات المنوية هي واحدة من الشخصيات الرئيسية في التكاثر الجنسي.
ساعدت الخميرة العلماء على إظهار أن التكاثر بين السكان يؤدي إلى زيادة القدرة على التكيف البيئي للأنواع.
يرتبط بقاء النوع بتراكم التغيرات الجينية التي تساعد الكائن الحي على الوجود في بيئة معينة. يُعتقد أن التكاثر الجنسي ، الذي يؤدي إلى زيادة التباين الجيني ، يساهم في التطور السريع للأنواع. ولكن في حالة التكاثر الجنسي ، فإن النسل يأخذ جينات شخصين مختلفين. تخيل أن الأم والأب ينتميان إلى مجموعات سكانية مختلفة ؛ تسمح جينات الأم لها بالبقاء على قيد الحياة في ظل ظروف معينة ، ويتم "شحذ" جينات الأب للآخرين. في هذه الحالة ، لن يتكيف النسل مع أحدهما أو الآخر: ستضعف الجينات بعضها البعض ولن تكون قادرة على العمل بشكل كافٍ على الإطلاق تحت أي ظروف. اتضح أن التكاثر الجنسي لا يساهم في بقاء النوع؟
قام باحثون من جامعة أوكلاند (نيوزيلندا) بإعداد تجربة كان من المفترض أن تجيب مباشرة على سؤال ما إذا كان عبور التهجير السكاني يساعد أو يبطئ التطور. استخدم العلماء الخميرة ، والتي يمكنها التكاثر اللاجنسي والجنسي. نمت الثقافة الأولى في ظل ظروف معينة ، والثانية - في ظل ظروف أخرى. في مرحلة ما ، تم تشغيل آلية التكاثر الجنسي في الخميرة والسماح للفطريات من مجموعات سكانية مختلفة بالعثور على بعضها البعض.
في مقال نُشر في مجلة Ecology Letters ، كتب المؤلفون أن النسل الناتج عن التكاثر الجنسي يتكيف مع البيئة بشكل أسرع. إذا كان الوالدان من مجموعات سكانية مختلفة ، فإن أطفالهم يشعرون بالرضا على قدم المساواة في كل من الظروف البيئية "للأم" و "الأب". أي أن التكاثر الجنسي لا يتدخل فحسب ، بل يحفز أيضًا تطور الأنواع ، خاصة عندما يلتقي أفراد من مجموعات سكانية مختلفة.
في الواقع ، تؤكد نتائج التجربة فرضية بديلة واحدة ، لكنها غير معروفة نسبيًا ، وهي أن الجينات "التي يتم شحذها" في ظل ظروف معينة لا تتدخل بالضرورة في العيش في ظروف أخرى. لا تدخل الجينات الخاصة بالموائل المختلفة في المواجهة ، ولكنها تتعايش بسلام في نفس الجينوم ، ويتم تشغيلها وإيقافها حسب الحاجة.
في الماضي ، كان على علماء الأحياء التطورية أن يبتكروا حيلًا ذكية من شأنها أن تمنع الأفراد من مجموعات سكانية مختلفة من التزاوج مع بعضهم البعض وبالتالي إضعاف الوضع التطوري للأنواع. وعلى الرغم من وجود فرضية بديلة ، كما ذكرنا سابقًا ، إلا أن التأكيد التجريبي كان ضروريًا لرفعها فوق كل الفرضيات الأخرى. تم استخدام المعلومات الشاملة في إعداد المقال.