Biologie pro Obory

Pohlavní rozmnožování bylo rané evoluční inovace po vzniku eukaryotické buňky. Zdá se, že byl velmi úspěšný, protože většina eukaryot je schopna reprodukovat sexuálně a u mnoha zvířat je to jediný způsob reprodukce. A přesto vědci uznávají některé skutečné nevýhody sexuální reprodukce. Na povrchu se zdá, že vytváření potomků, které jsou genetickými klony rodiče, je lepším systémem. Pokud mateřský organismus úspěšně zabírá stanoviště, potomci se stejnými vlastnostmi by byli podobně úspěšní. Existuje také zřejmý přínos pro organismus, který může produkovat potomstvo, kdykoli jsou okolnosti příznivé asexuálním pučením, fragmentací nebo asexuálními vejci. Tyto metody reprodukce nevyžadují jiný organismus opačného pohlaví. Některé organismy, které vedou osamělý životní styl, si skutečně zachovaly schopnost asexuálně se množit. Navíc v asexuálních populacích je každý jedinec schopen reprodukce. V sexuálních populacích samci sami potomky neprodukují, takže teoreticky by asexuální populace mohla růst dvakrát rychleji.

mnohobuněčné organismy, které jsou výlučně závislé na nepohlavní reprodukci, jsou však mimořádně vzácné. Proč je sexualita (a meióza) tak běžná? To je jeden z důležitých nezodpovězených otázek v biologii a byla zaměřena na výzkum začíná v druhé polovině dvacátého století. Existuje několik možných vysvětlení, z nichž jedno je, že variace, kterou sexuální reprodukce vytváří mezi potomky, je velmi důležitá pro přežití a reprodukci populace. V průměru tedy sexuálně reprodukční populace zanechá více potomků než jinak podobná asexuálně se rozmnožující populace. Jediným zdrojem variací v asexuálních organismech je mutace. To je konečný zdroj pro variace v sexuální organismy, ale kromě toho, tyto různé mutace jsou neustále zamíchal z jedné generace na další, když jiní rodiče spojit své jedinečné genomy a geny jsou smíšené v různých kombinacích od výhybky během profáze i a náhodné sortiment v metafázi I.

životní cykly pohlavně reprodukujících se organismů

oplodnění a meióza se střídají v sexuálních životních cyklech. Co se stane mezi těmito dvěma událostmi, závisí na organismu. Proces meiózy snižuje počet chromozomů o polovinu. Oplodnění, spojení dvou haploidních gamet, obnovuje diploidní stav. Existují tři hlavní kategorie životních cyklů mnohobuněčných organismů: diploidní-dominantní, v němž mnohobuněčných diploidní fázi je nejvíce zřejmý životní fázi, jako u většiny živočichů včetně člověka; haploidní-dominantní, v němž mnohobuněčných haploidní fáze je nejvíce zřejmý životní fázi, jako u všech hub a některých řas; a střídání generací, v jejichž dvou fázích jsou patrné v různé míře v závislosti na skupině, jak se rostliny a některé řasy.

Diploidní-Dominantní Životní Cyklus

Téměř všechna zvířata zaměstnat diploidní-dominantní životní cyklus strategie, ve které jediné haploidní buňky produkované organismem jsou gamety. Na počátku vývoje embrya se v gonádách produkují specializované diploidní buňky, nazývané zárodečné buňky, jako jsou varlata a vaječníky. Zárodečné buňky jsou schopné mitózy udržovat buněčnou linii a meiózu produkovat gamety. Jakmile se vytvoří haploidní gamety, ztratí schopnost znovu se rozdělit. Neexistuje žádná mnohobuněčná haploidní životní fáze. Hnojení nastává při fúzi dvou gamet, obvykle od různých jedinců, obnovení diploidního stavu (Obrázek 1).

Obrázek 1. U zvířat tvoří sexuálně reprodukční dospělí haploidní gamety z diploidních zárodečných buněk. Fúze gamet vede ke vzniku oplodněné vaječné buňky nebo zygoty. Zygota podstoupí několik kol mitózy, aby vytvořila mnohobuněčné potomstvo. Zárodečné buňky jsou generovány brzy ve vývoji zygoty.

Haploidní-Dominantní Životní Cyklus

Většina hub a řas zaměstnávat životního cyklu typ, v němž „subjekt“ organismu—ekologicky důležitou součástí životního cyklu—je haploidní. Haploidní buňky, které tvoří tkáně dominantního mnohobuněčného stupně, jsou tvořeny mitózou. Během sexuální reprodukce se specializované haploidní buňky od dvou jedinců, označených typy páření ( + ) a ( − ), spojují a vytvářejí diploidní zygotu. Zygota okamžitě podstoupí meiózu a vytvoří čtyři haploidní buňky zvané spory. Ačkoli haploidní jako „rodiče“, tyto spory obsahují novou genetickou kombinaci od dvou rodičů. Spory mohou zůstat spící po různá časová období. Nakonec, když jsou příznivé podmínky, spory tvoří mnohobuněčné haploidní struktury mnoha koly mitózy (Příklad 1).

Cvičení Otázku

Obrázek 2. Houby, jako je plíseň černého chleba (Rhizopus nigricans), mají haploidně dominantní životní cykly. Haploidní mnohobuněčná fáze produkuje specializované haploidní buňky mitózou, které se spojí a vytvoří diploidní zygotu. Zygota prochází meiózou za vzniku haploidních spór. Každá spóra vede k mnohobuněčnému haploidnímu organismu mitózou. (úvěr „zygomycota“ mikrofotografie: změna práce „Fanaberka“/Wikimedia Commons)

Pokud je mutace, dochází tak, že houba je již schopen vyrábět minus páření typ, bude to ještě být schopen reprodukovat?

Zobrazit Odpověď

s Největší pravděpodobností ano, protože houba může pravděpodobně rozmnožují asexuálně.

Střídání Generací

třetí životního cyklu typ, zaměstnaný tím, že některé řasy a všechny rostliny, je směs haploidní-dominantní a diploidní-dominantní extrémy. Druhy se střídáním generací mají haploidní i diploidní mnohobuněčné organismy jako součást svého životního cyklu. Haploidní mnohobuněčné rostliny se nazývají gametofyty, protože produkují gamety ze specializovaných buněk. Meióza se v tomto případě přímo nepodílí na produkci gamet, protože organismus, který produkuje gamety, je již haploid. Oplodnění mezi gametami tvoří diploidní zygota. Zygota podstoupí mnoho kol mitózy a vytvoří diploidní mnohobuněčnou rostlinu zvanou sporofyt. Specializované buňky sporofytu podstoupí meiózu a produkují haploidní spory. Spory se následně vyvinou do gametofytů (obrázek 3).

obrázek 3. Rostliny mají životní cyklus, který střídá haploidní mnohobuněčný organismus a mnohobuněčné diploidní organismus. V některých rostlinách, jako jsou kapradiny, haploidní i diploidní stádia rostlin jsou volně žijící. Diploidní rostlina se nazývá sporofyt, protože produkuje haploidní spory meiózou. Spory se vyvíjejí do mnohobuněčných haploidních rostlin nazývaných gametofyty, protože produkují gamety. Gamety dvou jedinců se spojí a vytvoří diploidní zygotu, která se stane sporofytem. (úvěr „kapradí“: změna práce Cory Zanker; úvěr „sporangií“: změna práce „Obsidian Duše“/Wikimedia Commons; úvěr „gametophyte a sporophyte“: modifikace práce „Vlmastra“/Wikimedia Commons)

i když všechny rostliny využít některé verze střídání generací, relativní velikost sporophyte a gametophyte a vztah mezi nimi značně lišit. V rostlinách, jako je mech, je organismus gametofytů Volně žijící rostlinou a sporofyt je fyzicky závislý na gametofytu. V jiných rostlinách, jako jsou kapradiny, jsou rostliny gametofytů i sporofytů Volně žijící; sporofyt je však mnohem větší. V semenných rostlin, jako jsou magnolia stromy a sedmikrásky, gametophyte je složena pouze z několika buněk a, v případě ženské gametophyte, je zcela zachovány v sporophyte.

sexuální reprodukce má mnoho podob v mnohobuněčných organismech. V určitém okamžiku každého typu životního cyklu však meióza produkuje haploidní buňky, které se spojí s haploidní buňkou jiného organismu. Mechanismy variace-crossover, náhodný sortiment homologních chromozomů a náhodné oplodnění-jsou přítomny ve všech verzích sexuální reprodukce. Skutečnost, že téměř každý mnohobuněčný organismus na Zemi zaměstnává pohlavní rozmnožování je silný důkaz pro výhody produkovat potomstvo s unikátní kombinace genů, i když jsou možné i jiné výhody, stejně.

Přispějte!

Vylepšete tuto stránkuučit se více