Tema: „ORGANIZMŲ REPRODUKCIJA IR VYSTYMASIS
Kaip organizmai dauginasi
Seminaras 2 val
SM gimnazija Nr. 10 Murmanskas
Mokytojas: Podmyatnikova L.S.
, biologijos mokytojas, geriausių Rusijos Federacijos mokytojų konkurso nugalėtojas (NPPO)
11 klasė
Tikslai:
Mokiniai turėtų suprasti nelytinio dauginimosi, lytinio dauginimosi, vegetatyvinio dauginimosi, sporuliacijos, fragmentacijos, pumpuravimo, lytinių ląstelių, hermafrodizmo, konjugacijos, partenogenezės, kiaušidės, sėklidės, kiaušialąstės, spermatozoidų, gametogenezės, ovogenezės, spermatogenezės, kryptingų zonų kūnų, dauginimosi sąvokas. zona , brendimo zona, tręšimas, zigotas, dvigubas apvaisinimas, mikrosporos, megasporos, žiedadulkės, embriono maišelis", žinoti gametogenezės procesų esmę, apvaisinimą, nelytinio ir lytinio dauginimosi metodų privalumus ir trūkumus.
Mokiniai turi gebėti savarankiškai parengti mokomąją medžiagą, lyginti biologinius procesus, argumentuotai atsakyti, daryti išvadas, pritaikyti žinias nestandartinėje situacijoje.
Prisidėti prie mokslinės pasaulėžiūros, mokinių komunikacinių savybių formavimo.
Dauginimasis yra dauginimasis
savų rūšių per nepanašius.
Kurso eiga.
I. ŽINIŲ AKTUALIZAVIMAS, ĮVADAS Į TEmą.
Paskutinėje pamokoje mes išsamiai ištyrėme skirtingus ląstelių dalijimosi būdus, kuriais grindžiamas ne tik vienaląsčių, bet ir daugialąsčių organizmų dauginimasis ir vystymasis.
-Koks yra pagrindinis skirtumas tarp mitozės ir mejozės?
- Kokia yra mitozės biologinė reikšmė? mejozė?
Gebėjimas daugintis yra viena iš svarbiausių gyvų būtybių savybių. Dauginimosi procese genetinė medžiaga perduodama iš tėvų palikuonims. Reprodukcijos reikšmė visai rūšiai yra nuolatinis tam tikros rūšies individų, kurie miršta dėl įvairių priežasčių, skaičiaus papildymas. Be to, dauginimasis leidžia palankiomis sąlygomis padidinti individų skaičių.
Dauginimosi procesas yra vienas iš pačių įvairiausių gamtoje. Kai kuriais atvejais dauginimasis vyksta nuolat per visą organizmo gyvenimą, kitais – tik vieną kartą. Kartais dauginimasis prasideda sustojus individo augimui, o kartais tai įmanoma augimo procese. Dauginimosi būdus galima suskirstyti į dvi grupes: nelytinį ir seksualinį (3 skaidrė). . Nors lytinis dauginimasis pagrįstai laikomas progresyvesniu būdu, daugelis organizmų per savo gyvavimo ciklą išlaikė galimybę daugintis nelytiniu būdu (4 skaidrė).
- Kodėl lytinis dauginimasis visiškai nepakeitė nelytinio dauginimosi?
II. MOKYMOSI NAUJA MEDŽIAGA
Susipažinkime su nelytinio dauginimosi ypatybėmis ir formomis
1. Nelytinis organizmų dauginimasis – atsakymas žodžiu, diskusija
Taigi, nelytinis dauginimasis gamtoje yra plačiai paplitęs. Būdingos šios savybės (5 skaidrė). :
- reprodukcijoje dalyvauja tik vienas individas;
- atliekami nedalyvaujant lytinėms ląstelėms;
- dauginimasis pagrįstas mitoze ir mejoze (sporų susidarymu augaluose);
- palikuonys yra identiški ir yra tikslios genetinės tėvų kopijos.
Nelytinio dauginimosi formos yra įvairios (6 skaidrė).
A). Dvejetainis dalijimasis – dalijimasis, kurio metu susidaro dvi lygiavertės dukterinės ląstelės (amebos) – (7 skaidrė).
B) Daugybinis padalijimas arba šizogonija. Motinos ląstelė skyla į daugybę daugiau ar mažiau identiškų dukterinių ląstelių (maliarijos plazmodijus).
B) sporuliacija. Dauginimasis per sporas – specializuotas grybų ir augalų ląsteles. Jei sporos turi žvynelį ir yra judrios, tada jos vadinamos zoosporomis (chlamydomonas) (8 skaidrė).
D) pumpuravimas. Ant motinos individo susidaro atauga - inkstas, iš kurio išsivysto naujas individas (mielės, hidra) (9 skaidrė).
E) Fragmentacija – individo padalijimas į dvi ar daugiau dalių, kurių kiekviena išsivysto į naują individą. Augaluose (spirogyra) ir gyvūnuose (anneliduose). Fragmentacija pagrįsta regeneracijos savybe.
E) Dauginimasis vegetatyvinių organų dalimis. būdingas daugeliui augalų grupių. Vegetatyvinio dauginimosi metu naujas individas išsivysto arba iš motinos dalies, arba iš specialių struktūrų (svogūnėlių, gumbų ir kt.), specialiai sukurtų vegetatyviniam dauginimui.
G) Poliembrionija. Dauginimasis embriono vystymosi metu, kai iš vienos zigotos išsivysto keli embrionai – dvyniai (žmonių identiški dvyniai). Palikuonys visada yra tos pačios lyties (10 skaidrė).
H) Klonavimas. Dirbtinis nelytinio dauginimosi būdas. Natūraliomis sąlygomis neatsiranda. Klonas yra genetiškai identiškas palikuonis, gautas iš vieno individo dėl vienokio ar kitokio nelytinio dauginimosi būdo (11 skaidrė).
1 pratimas. Ar gali palikuonys, atsiradę nelytinio dauginimosi metu, turėti požymių, skiriančių juos nuo motinos organizmo požymių?
Vykdymo patikrinimas.
Išsiaiškinkime nelytinio dauginimosi privalumus ir trūkumus (12 skaidrė)
1. Lytinis dauginimasis. Lytinio dauginimosi būdai – atsakymas žodžiu, diskusija
Lytinio dauginimosi ypatybės (13 skaidrė):
Dalyvauja 2 tėvai
Susidaro gametos – lytinės ląstelės
Vyksta tręšimas
Mejozės procesas grindžiamas
Palikuonys yra genetiškai nevienalyčiai.
2. Lytinių ląstelių sandara. Gametogenezė – atsakymas žodžiu, diskusija(14 skaidrė)
2 užduotis. Apsvarstykite 1 pav. ir užpildykite lentelę „Getalo ląstelių susidarymas“
1 pav. Lytinių ląstelių susidarymo schema
Lytinių ląstelių susidarymas
Kokie yra pagrindiniai šių procesų panašumai ir skirtumai?
Veikimo patikrinimas (15 skaidrė).
Papildymai.
Kiaušinių dydis labai įvairus – nuo kelių dešimčių mikrometrų iki kelių centimetrų (žmogaus kiaušinis yra apie 100 mikronų, stručio kiaušinis, kurio ilgis su lukštu apie 155 mm, taip pat yra kiaušinis).
Oogenezės metu kiaušialąstė sukaupia visas reikalingas medžiagas pradinėms embriono vystymosi stadijoms. Šių medžiagų gavimo būdai yra skirtingi: žemesniems gyvūnams - fagocituojant kaimynines ląsteles kiaušiniui, aukštesniems gyvūnams - iš folikulinių ląstelių per citoplazminius tiltelius (vabzdžiai) arba tarpų jungtis (stuburiniai gyvūnai). Šiuo atveju trynys dažnai sintetinamas organuose, esančiuose toli nuo kiaušinio, pavyzdžiui, kepenų ląstelėse. Trynys dažniausiai koncentruojasi vegetatyviniame poliuje, o branduolys – gyvuliniame. Be trynio, kiaušinyje kaupiasi kai kurios organelės – ribosomos (iki 10 13). Vyksta rRNR genų amplifikacija (milijonai kopijų). Kiaušinyje ant membranos viršaus susidaro kitas lukštas – pirminis. Jis susideda iš glikoproteinų ir dalyvauja rūšiai specifiniame spermatozoidų atpažinime. Daugeliui gyvūnų taip pat susidaro antriniai (išskiriami folikulinių ląstelių) ir tretiniai (išskiriami kiaušintakių sienelių) kiaušinių lukštai.Jie susidaro po apvaisinimo.Pavyzdys – baltymas, pergamento lukštas, paukščio kiaušinio lukštas.Po lukštu kiaušialąstė, kaupiasi žievės granulės - apvaisinime dalyvaujančios membranos pūslelės.Žinduolių kiaušinėliai turi blizgantį lukštą, kurio viršuje yra švytintis vainikas - folikulinių ląstelių sluoksnis.
Ląstelės, baigusios mitozės dalijimąsi, yra 1-osios eilės oocitai. Žmonėms, net ir moters kūno embrioninio vystymosi metu, oocitai patenka į 1-ąją mejozės dalijimosi fazę ir išlieka šioje stadijoje 12-13 metų – iki brendimo. Tik po to, veikiami lytinių hormonų, kai kurie oocitai periodiškai užbaigia 1 mejozės padalijimą, tampa haploidiniais – II eilės oocitais. Apvaisinimas vyksta II metafazės stadijoje. Po apvaisinimo baigiasi mejozės procesas, oocitai tampa subrendę kiaušinėliai. Jei apvaisinimas neįvyksta, oocitas sunaikinamas.
3. Tręšimas – atsakymas žodžiu, diskusija(16, 17 skaidrės)
Papildymas.
Daugelio gyvūnų kiaušinėliai išskiria 2 rūšių nebaltyminio pobūdžio medžiagas: pirmosios suaktyvina spermatozoidų judėjimą, antrosios skatina juos sulipti. Spermatozoidai taip pat išskiria medžiagas, kurios lėtina kitų spermatozoidų judėjimą. Spermatozoidas bindino baltymo pagalba jungiasi prie pirminės kiaušinėlio membranos glikoproteinų receptorių. bindinai skiriasi net artimai giminingose rūšyse.
Pritvirtinus spermatozoidui, pirminė membranos sritis ištirpsta ir spermatozoidų bei kiaušialąstės išorinės membranos susilieja. Dažniausiai spermatozoidai visiškai įsitraukia į kiaušinėlį, kartais žvyneliai lieka lauke ir išmetami. Nuo to momento, kai spermatozoidai patenka į kiaušinėlį, gametos nustoja egzistuoti, nes sudaro vieną ląstelę – zigotą. Priklausomai nuo apvaisinimo metu į kiaušialąstę patekusių spermatozoidų skaičiaus, yra: monospermija – apvaisinimas, kurio metu į kiaušialąstę patenka tik vienas spermatozoidas (dažniausias apvaisinimas), ir polispermija – apvaisinimas, kurio metu į kiaušialąstę patenka keli spermatozoidai. Tačiau net ir šiuo atveju tik vieno iš spermatozoidų branduolys susilieja su kiaušialąstės branduoliu, o likę branduoliai sunaikinami.
Žievės granulės susilieja su išorine membrana, o jų turinys išsilieja po pirmine membrana. Dėl to pirminė membrana atsiskiria nuo išorinės ir tampa tvirtesnė. Jis vadinamas apvaisinimo apvalkalu. Šie procesai užkerta kelią polispermijai.
3 užduotis*.
Iš esmės daugumos gyvūnų apvaisinimo procesas yra panašus, tačiau ypač jis turi gana didelių skirtumų, pradedant poravimosi elgesiu, apvaisinimo būdais ir baigiant spermatozoidų įsiskverbimo į kiaušinėlį mechanizmų skirtumais. Kokia, jūsų nuomone, tokios įvairovės biologinė prasmė?
4 užduotis*. Empiriškai kiaušialąstės branduolį galite sunaikinti rentgeno ar UV spinduliais, o vėliau apvaisinti dviem spermatozoidais. Susiliejus jų branduoliams gali išsivystyti visaverčiai palikuonys. Kuo skirsis tokių eksperimentų rezultatai tarp paukščių ir žinduolių?
Vykdymo patikrinimas.
4. Dvigubas žydinčių augalų tręšimas – atsakymas žodžiu, diskusija
Vienas iš pagrindinių visų gyvų organizmų gebėjimų yra dauginimasis. Yra du pagrindiniai naujų asmenų formavimo variantai. Specialistai skiria ir aseksualus.
Savęs dauginimosi metodai
Kiekvienas gyvas organizmas gali susikurti savo rūšies individus. Daugelis augalų ir žemesniųjų gyvūnų dauginasi nelytiniu būdu. Palikuoniui susilaukti pakanka vieno tėvų individo, kuris sugeba suformuoti dukterinius organizmus.
Tačiau šios informacijos nepakanka norint suprasti, kuo lytinis dauginimasis skiriasi nuo nelytinio dauginimosi. Šios palikuonių dauginimosi formos iš esmės skiriasi. Taigi lytinis dauginimasis įmanomas tik dalyvaujant dviem tėvams. Seksualinis metodas pasižymi tuo, kad susidaro gametos. Tai specialios reprodukcinės ląstelės su haploidiniu chromosomų rinkiniu.
Pagrindiniai skirtumai
Seksualinis metodas laikomas progresyvesniu nei aseksualus. Jį didžioji dauguma gyvų būtybių naudoja palikuonims susilaukti. Galite suprasti, kuo lytinis dauginimasis skiriasi nuo nelytinio dauginimosi, jei žinote šiuos dalykus.
Pirmajai dauginimosi formai reikalingas dviejų tėvų dalyvavimas. Kiekvienoje iš jų gaminamos specialios lytinės ląstelės – gametos. Dauginimosi procese jie susilieja ir sudaro zigotą. Būtent iš jo susidaro naujas organizmas.
Gametos šiame procese nereikalingos. Iš somatinių ląstelių susidaro naujas individas. Tai tiksli pirminio organizmo kopija. Šis reprodukcijos būdas leidžia greitai susilaukti palikuonių.
Nelytinio dauginimosi ypatumai
Savarankiškas naujų organizmų dauginimasis iš turi savo privalumų. Žinant juos, nesunku paaiškinti, kuo lytinis dauginimasis skiriasi nuo nelytinio dauginimosi. Tai leidžia per trumpą laiką sukurti daug asmenų. Šiuo atveju gautas palikuonis niekuo nesiskiria nuo tėvų. Dukteriniai organizmai yra tikslios kopijos.
Šis dauginimosi būdas naudingas tiems organizmams, kurie gyvena nekintančiomis sąlygomis. Genetinis kintamumas nelytinio dauginimosi metu gali atsirasti tik dėl genetinių mutacijų. Tokio savaiminio dauginimosi procese ląstelės dalijasi, kaip taisyklė, mitozės būdu.
Aukštesni gyvūnai negali aseksualiai daugintis savo rūšies. Vienintelė išimtis yra jų dirbtinis klonavimas.
Nelytinio dauginimosi rūšys
Yra keletas variantų, kaip sukurti savo rūšies organizmus nedalyvaujant specializuotoms lytinėms ląstelėms. Išsiaiškinant, kuo lytinis dauginimasis skiriasi nuo nelytinio dauginimosi, nereikėtų pamiršti, kad pastarasis palikuonių dauginimosi būdas skirstomas į keletą tipų.
Atskirai išskiriami dalijimasis, sporuliacija, vegetatyvinis dauginimasis, įskaitant pumpuravimą, ir suskaidymas. Taikant kiekvieną iš šių metodų, iš vienos ar grupės somatinių ląstelių suformuojamas naujas individas. Pirmuonys dauginasi dalijantis: ameba, paramecia. Šį metodą naudoja ir tam tikros bakterijos.
Visos žaliųjų augalų grupės, grybai, kai kurios bakterijos ir pirmuonys dauginasi sporomis. Sporos susidaro specialiose struktūrose – sporogonijoje.
Išsiaiškinę lytinio ir nelytinio dauginimosi skirtumus, nereikėtų pamiršti, kad šie būdai labai skiriasi. Iš tiesų, savaiminio dauginimosi metu, nedalyvaujant gametoms, somatinės ląstelės pradeda dalytis. Pavyzdžiui, tai įmanoma naudojant auginius, ūsus, šaknis, šakniastiebius, gumbus, svogūnėlius, gumbasvogūnius.
Lytinio dauginimosi ypatumai
Norint gauti palikuonių šiuo metodu, reikia dviejų tos pačios rūšies individų, kurie gamina specialias lytines ląsteles. Palikuonių atsiradimas įmanomas, kai jie susilieja ir sudaro zigotas. Štai ką verta prisiminti pasakojant, kuo lytinis dauginimasis skiriasi nuo nelytinio dauginimosi.
Gametes turi haploidinį (vieną) chromosomų rinkinį. Šios ląstelės susidaro mejozės metu. Būtent jų pagalba genetinė informacija perduodama iš abiejų tėvų dukteriniams organizmams. Lytinių ląstelių susiliejimo procesas vadinamas apvaisinimas. Dėl to haploidiniai branduoliai susijungia ir susidaro zigota.Būtent tuo ir grindžiamas intraspecifinis organizmų kintamumas.
Išsiaiškinę nelytinio ir lytinio dauginimosi ypatybes, reikia nepamiršti, kad yra dviejų tipų gametos. Juos gamina patinai ir patelės. Tačiau gamtoje yra tokių rūšių organizmų, kurie vienu metu gali gaminti dviejų tipų lytines ląsteles. Jie vadinami hermafroditais. Taip gali veistis maži vėžiagyviai, sraigės, kai kurios žuvys.
Galimos išimtys
Galite išsiaiškinti, kuo lytinis dauginimasis skiriasi nuo nelytinio dauginimosi, jei žinote, kad pirmasis metodas pasižymi specialių lytinių ląstelių susidarymu, o antruoju - pradeda dalytis motininio organizmo somatinės ląstelės.
Svarbu, kad nelytiniam dauginimuisi užtektų vieno individo, o lytiniam dauginimuisi – dviejų. Tačiau nepamirškite apie išimtis. Tai apima hermafroditizmą ir partenogenezę. Nors pirmoji nurodyta dauginimosi forma dažnai apima skirtingų individų lytines ląsteles, organizme vyksta procesai, trukdantys savaiminiam apvaisinimui.
Taip pat viena iš lytinio dauginimosi atmainų yra partenogenezė. Taikant šį metodą, moteriškos lytinės ląstelės gali išsivystyti į naują individą nedalyvaujant vyriškoms lytinėms ląstelėms. Tokiu būdu palikuonių gali susilaukti ir kai kurie gyvūnai, ir augalai.
Atsižvelgiant į chromosomų skaičių moters lytinėse ląstelėse, išskiriama diploidinė ir haploidinė partenogenezė. Šis dauginimosi mechanizmas leidžia kontroliuoti palikuonių skaičių ir jų tipus. Pavyzdžiui, bičių motinėlė gali dėti kiaušinėlius, iš kurių išsirita patelės (motinėlės, darbininkės) arba patinai (dronai). Dauginimasis - seksualinis ir nelytinis - klasikinėse versijose tokių galimybių neturi.
Pagrindinis procesas yra natūrali atranka. Jis nusprendžia, kurie pritaikymai konkrečiai buveinei yra palankūs, o kurie ne tokie pageidaujami. Jei prisitaikymas yra palankus, organizmai, kurie koduoja šią savybę, gyvens pakankamai ilgai, kad galėtų daugintis ir perduoti savo genus kitai kartai.
Kad natūrali atranka veiktų populiacijai, turi būti įvairovė. Norint įgyti individų įvairovę, reikia skirtingos genetikos ir išreikštos. Viskas priklauso nuo konkrečios rūšies reprodukcijos būdo.
nelytinis dauginimasis
Nelytinis dauginimasis – tai palikuonių gimimas iš vieno iš tėvų, kuris nėra lydimas poravimosi ar genų maišymosi. Nelytinio dauginimosi metu tėvas klonuojamas, o tai reiškia, kad palikuonių DNR yra identiška jų protėviams. Paprastai nėra rūšių įvairovės iš kartos į kartą.
Vienas iš būdų įgyti tam tikrą rūšių įvairovę yra DNR lygio mutacijos. Jei DNR procese arba kopijuojant įvyko klaida, ši klaida bus perduota palikuoniui, galbūt pakeisdama jo savybes. Tačiau kai kurios mutacijos nepakeičia fenotipo, todėl ne visi nelytinio dauginimosi pokyčiai lemia palikuonių variacijas.
lytinis dauginimasis
Lytinis dauginimasis vyksta, kai moteriška lytinė ląstelė (kiaušinis) susijungia su vyriška ląstele (sperma). Palikuonis yra genetinis motinos ir tėvo derinys, pusė jo chromosomų yra iš vieno iš tėvų, o kita pusė iš kito. Tai užtikrina, kad palikuonys genetiškai skiriasi nuo savo tėvų ir net brolių ir seserų.
Mutacijos gali atsirasti ir lytiškai besidauginančiose rūšyse, siekiant dar labiau padidinti palikuonių įvairovę. Procesas, kurio metu sukuriamos (lytinės ląstelės), naudojamos dauginimuisi, taip pat prisideda prie įvairovės didinimo. Tai užtikrina, kad gautos gametos genetiškai skiriasi. Nepriklausomas įdarbinimas mejozės ir atsitiktinio apvaisinimo metu taip pat turi įtakos genų maišymuisi ir leidžia palikuonims geriau prisitaikyti prie aplinkos.
Dauginimasis ir evoliucija
Paprastai manoma, kad lytinis dauginimasis yra palankesnis evoliucijai nei nelytinis dauginimasis, nes jis turi daug didesnę
Lytinis dauginimasis yra pirmaujanti dauginimosi forma organiniame pasaulyje. Du tėvai dalyvauja seksualinėje reprodukcijoje. Prieš tai tėvų organizmuose dėl mejozės susidaro specializuotos lytinės ląstelės - gametos, kurių kiekviena turi vieną (haploidinį) chromosomų rinkinį. Pats dauginimasis susideda iš apvaisinimo – lytinių ląstelių susiliejimo į zigotą.
Gyvūnų vyriškos ir moteriškos lyties ląstelės dažniausiai susidaro lytinėse liaukose (sėklidėse ir kiaušidėse). Jie gali būti skirtinguose individuose arba viename; pastaruoju atveju asmenys vadinami hermafroditais. Hermafroditizmas – primityviausia dauginimosi forma, būdinga daugeliui žemesniųjų gyvūnų (įskaitant kaspinuočius, sliekus, sraiges) ir žydintiems augalams.kaspinuočiai, sliekai, sraigės, žydintys augalai
Hermafroditizmas: GALIMAS savaiminis apvaisinimas (svarbu sėslioms rūšims ar individams, gyvenantiems pavieniui), BET savaiminis apvaisinimas neleidžia keistis genetine medžiaga tarp individų; TODĖL daugelis organizmų turi prietaisus, neleidžiančius savaiminiam apvaisinimui (genetinis vieno organizmo lytinių ląstelių nesuderinamumas, vyriškų ir moteriškų lytinių ląstelių formavimasis skirtingu metu, ypatinga gėlių struktūra, palanki kryžminiam apdulkinimui).
Mejozės esmė Mejozė yra svarbus lytinio dauginimosi elementas. Mejozės metu susidaro ląstelės, kuriose yra tik vienas chromosomų rinkinys, dėl kurio vėliau susilieja dviejų tėvų lytinės ląstelės (lytinės ląstelės) Lytinis dauginimasis Tiesą sakant, mejozė yra savotiška mitozė. Ji apima du iš eilės vykstančius ląstelių dalijimus, tačiau chromosomos dubliuojasi tik pirmajame iš šių dalijimų. Biologinė mejozės esmė yra perpus sumažinti chromosomų skaičių ir haploidinių gametų susidarymą (tai yra gametų, turinčių po vieną chromosomų rinkinį).
19
Lytinio dauginimosi esmė – naujų genetinių derinių kūrimas. Tipiškiausiais atvejais patinai ir patelės poruojasi ir išaugina individus, kurių genotipai nėra tapatūs nei tėvo, nei motinos genotipui.Kai kuriems gyvūnams nauji genotipai gali susidaryti dėl kitokio pobūdžio procesų. Naujas homozigotinis genotipas. Kitos formos, tarp jų kai kurios plokščiosios kirmėlės ir moliuskai, yra hermafroditinės, t.y. turi ir vyriškas (spermatozą gaminančias), ir moteriškas (kiaušines gaminančias) lytines liaukas. Yra hermafroditinių formų, galinčių savarankiškai apvaisinti.
Ne visas dauginimasis yra seksualinis (tai yra, sukuria naujus genotipus). Pavyzdžiui, parameciai gali dalytis į dvi dalis, kai susidaro du nauji dukteriniai organizmai, kurie genetiškai yra identiški pirminiam individui. Hidroidiniai polipai (viena iš koelenteratų grupių) gali išauginti naujus individus, identiškus jiems patiems. procesas.Tokiu atveju vienoje pumpuravimo zonoje gali susiformuoti keli nauji organizmai. Kiti gyvūnai, įskaitant daugybę vabzdžių ir kai kurias žuvis, gali partenogenetiškai daugintis, kai palikuonys išsivysto iš neapvaisintų kiaušinėlių.
Didžioji dauguma gyvūnų, ypač palyginti neseniai atsiradusios formos, dauginasi lytiškai, tai yra susiliejus vyriškoms ir moteriškoms lytinėms ląstelėms. Teoretikai nesutaria dėl tokio seksualinio proceso vyravimo priežasčių. Kadangi lytiniam dauginimuisi reikia tam tikrų išlaidų, tai akivaizdžiai turi suteikti tam tikrų reikšmingų pranašumų. Paaiškinimui buvo pateiktos šios pagrindinės priežastys:
1) evoliucinis pranašumas populiacijoms, kurios gali keistis greičiau nei kitos per lytinį dauginimąsi;
2) evoliucinis pranašumas, susijęs su tuo, kad šis dauginimosi būdas palengvina rūšių susidarymą (naujų rūšių atsiradimą);
3) kad pavieniai tėvai gali sukurti savo tiesioginių palikuonių įvairovę, todėl jiems lengviau prisitaikyti prie nenuspėjamų aplinkos pokyčių.
Lytinio dauginimosi metu dėl lytinių ląstelių susiliejimo susidaro apvaisintas kiaušinėlis - zigota, turinti abiejų tėvų paveldimus polinkius, dėl kurių smarkiai padidėja palikuonių paveldimas kintamumas. Tai yra lytinio dauginimosi pranašumas prieš nelytinį dauginimąsi. Tie. esant genetinei rekombinacijai, tėvų individai susilaukia palikuonių, kurie nuo jų skirsis labiausiai nenuspėjamu būdu, o tarp naujų atsitiktinių genų kombinacijų bent pusė gali pasirodyti blogesnė už tėvų genotipą, tačiau genų maišymasis lytinio dauginimosi procese prisideda prie rūšies išlikimo besikeičiančiomis aplinkos sąlygomis. Jei vienas iš tėvų susilaukia daug palikuonių su įvairiausiomis genų kombinacijomis, yra didesnė tikimybė, kad bent vienas palikuonis bus gerai prisitaikęs prie būsimų gyvenimo aplinkybių, kad ir kokios jos būtų.
Esant genetinei rekombinacijai, tėvų individai susilaukia palikuonių, kurie nuo jų skirsis labiausiai nenuspėjamu būdu, o tarp naujų atsitiktinių genų kombinacijų bent pusė gali pasirodyti blogesnė už tėvų genotipą, tačiau genų maišymasis. lytinio dauginimosi procese prisideda prie rūšies išlikimo besikeičiančiomis aplinkos sąlygomis. Jei vienas iš tėvų susilaukia daug palikuonių su įvairiausiomis genų kombinacijomis, yra didesnė tikimybė, kad bent vienas palikuonis bus gerai prisitaikęs prie būsimų gyvenimo aplinkybių, kad ir kokios jos būtų.
Buvo pasiūlyta daug hipotezių, paaiškinančių lytinio dauginimosi naudą kovoje už būvį. Vienas iš jų leidžia suprasti, kokie galėtų būti pirmieji lytinio dauginimosi evoliucijos etapai. Evoliucijos eiga labai priklauso nuo mutacijų, kurios keičia esamus genus, vietoj jų formuojasi nauji šių genų aleliai (variantai). Tarkime, kad du individai tam tikroje populiacijoje turi palankias mutacijas, kurios veikia kai kuriuos genetinius lokusus, taigi ir skirtingas funkcijas. Nelytinėje rūšyje kiekvienas iš šių individų pagimdys mutantų palikuonių kloną, o du nauji klonai konkuruos, kol vienas iš jų nugalės. Taigi vienas iš palankių alelių, kuriuos sukelia mutacijos, išplis, o kitas galiausiai išnyks. Dabar įsivaizduokite, kad vienas iš originalių mutantų turi genetiškai nulemtą ypatybę, leidžiančią kartkartėmis į savo genomą įtraukti genus iš kitų klonų. Kovos už būvį sąlygomis genų gavimas iš konkuruojančio klono ląstelių prilygsta ląstelės, turinčios visas palankias mutacijas, sukūrimui. Tokia ląstelė turės didžiausią prisitaikymą, o jos gaunami privalumai užtikrins požymio, leidžiančio į savo genomą įtraukti kitų ląstelių genus, populiacijoje išplitimą. Natūrali atranka bus palanki tokiam primityviam lytiniam dauginimuisi.
Spermatozoidai yra vienas iš pagrindinių lytinio dauginimosi veikėjų.
Mielės padėjo mokslininkams parodyti, kad tarppopuliacijų veisimas lemia didesnį rūšių ekologinį prisitaikymą.
Rūšies išlikimas siejamas su genetinių pokyčių, padedančių organizmui egzistuoti tam tikroje aplinkoje, kaupimu. Manoma, kad lytinis dauginimasis, dėl kurio padidėja genetinis kintamumas, prisideda prie sparčios rūšies evoliucijos. Tačiau lytinio dauginimosi atveju palikuonys pasiima dviejų skirtingų individų genus. Įsivaizduokite, kad motina ir tėvas kilę iš skirtingų populiacijų; motinos genai leidžia jai išgyventi tam tikromis sąlygomis, o tėvo genai yra „paaštrinami“ kitiems. Tokiu atveju palikuonys nebus prisitaikę nei prie vieno, nei prie kito: genai susilpnins vienas kitą ir visiškai negalės adekvačiai dirbti jokiomis sąlygomis. Pasirodo, lytinis dauginimasis neprisideda prie rūšies išlikimo?
Oklando universiteto (Naujoji Zelandija) mokslininkai atliko eksperimentą, kuris turėjo tiesiogiai atsakyti į klausimą, ar tarppopuliacijų kirtimas padeda, ar sulėtina evoliuciją. Mokslininkai naudojo mieles, kurios gali daugintis ir nelytiškai, ir lytiškai. Pirmoji kultūra buvo auginama tam tikromis sąlygomis, antroji – kitomis sąlygomis. Tam tikru momentu mielėse buvo įjungtas lytinio dauginimosi mechanizmas ir leido skirtingų populiacijų grybams rasti vienas kitą.
Straipsnyje, publikuotame žurnale Ecology Letters, autoriai rašo, kad palikuonys, susilaukę lytinio dauginimosi, greičiau prisitaikė prie aplinkos. Jei tėvai buvo iš skirtingų populiacijų, tai jų vaikai vienodai gerai jautėsi tiek „motiniškomis“, tiek „tėvo“ aplinkos sąlygomis. Tai yra, lytinis dauginimasis ne tik netrukdo, bet ir skatina rūšies evoliuciją, ypač kai susitinka skirtingų populiacijų individai.
Tiesą sakant, eksperimento rezultatai patvirtina vieną alternatyvią, tačiau gana mažai žinomą hipotezę, pagal kurią vienose sąlygose „paaštrėję“ genai nebūtinai trukdo gyventi kitomis. Įvairių buveinių genai nepatenka į konfrontaciją, bet taikiai sugyvena tame pačiame genome, įsijungia ir išsijungia pagal poreikį.
Anksčiau evoliuciniai biologai turėjo sugalvoti gudrių gudrybių, kad neleistų skirtingų populiacijų individams kryžmintis ir taip susilpninti rūšies evoliucinę padėtį. Ir nors, kaip jau minėta, buvo alternatyvi hipotezė, reikėjo eksperimentinio patvirtinimo, kad ji būtų iškelta aukščiau visų kitų. Rengiant straipsnį naudota visapusiška informacija.