生物学専攻I

有性生殖は、真核細胞の出現後の初期の進化的革新であった。 ほとんどの真核生物が性的に再現することができ、多くの動物では、それが生殖の唯一のモードであるため、非常に成功しているようです。 それでも、科学者たちは有性生殖に対するいくつかの本当の欠点を認識しています。 表面的には、親の遺伝子クローンである子孫を作成することは、より良いシステムであるように見えます。 親生物が正常に生息地を占有している場合、同じ形質を持つ子孫も同様に成功するであろう。 また、無性出芽、断片化、または無性卵によって状況が有利であるときはいつでも子孫を産生することができる生物には明らかな利点があります。 これらの再生方法は、異性の別の生物を必要としない。 確かに、孤独な生活様式を導くいくつかの生物は、無性生殖能力を保持しています。 さらに、無性集団では、すべての個体が再生することができる。 性的集団では、男性は自分自身で子孫を産生していないので、理論的には無性集団は2倍の速さで成長する可能性があります。しかし、無性生殖のみに依存する多細胞生物は非常にまれである。

しかし、無性生殖のみに依存する多細胞生物は非常にまれである。

なぜセクシュアリティ（と減数分裂）はとても一般的ですか？ これは生物学における未解決の重要な問題の一つであり、二十世紀の後半に始まる多くの研究の焦点となっています。 いくつかの可能な説明があり、そのうちの一つは、有性生殖が子孫の間で作り出す変化が人口の生存と生殖にとって非常に重要であるということで したがって、平均して、性的に再生する人口は、そうでなければ類似した無性生殖する人口よりも多くの子孫を残すでしょう。 無性生物の変異の唯一の原因は突然変異である。 これは性生物の変異の究極の源であるが、さらに、異なる親が独自のゲノムを組み合わせ、遺伝子が前期Iの間のクロスオーバーと中期Iのランダムな詰め合わせによって異なる組み合わせに混合されるとき、それらの異なる突然変異は、ある世代から次の世代に継続的に改造される。

性的に再生する生物のライフサイクル

受精と減数分裂は性生活サイクルで交互に行われます。 これらの2つのイベントの間に何が起こるかは、生物に依存します。 減数分裂のプロセスは、染色体数を半分に減少させる。 受精、二つの一倍体配偶子の結合は、二倍体の状態を復元します。 多細胞生物のライフサイクルには、ヒトを含むほとんどの動物のように多細胞二倍体の段階が最も明白なライフステージである二倍体優性、すべての真菌やいくつかの藻類のように多細胞一倍体の段階が最も明白なライフステージである一倍体優性、植物やいくつかの藻類のようにグループによって異なる程度に明らかである世代交代の三つのカテゴリーがある。

二倍体優性ライフサイクル

ほぼすべての動物は、生物によって産生される唯一の一倍体細胞が配偶子である二倍体優性ライフサイクル戦略を採用している。 胚の発生の初期には、生殖細胞と呼ばれる特殊な二倍体細胞が、精巣および卵巣などの生殖腺内で産生される。 生殖細胞は、細胞株を永続させるための有糸分裂および配偶子を産生するための減数分裂が可能である。 一倍体配偶子が形成されると、それらは再び分裂する能力を失う。 多細胞一倍体のライフステージはありません。 受精は、通常は異なる個体からの2つの配偶子の融合によって起こり、二倍体状態を回復させる（図1）。

図1. 動物では、性的に再生する成人は、二倍体生殖細胞から一倍体配偶子を形成する。 配偶子の融合は、受精卵細胞、または接合体を生じさせる。 接合子は、多細胞の子孫を生成するために有糸分裂の複数のラウンドを受けることになります。 生殖細胞は接合子の発達の初期に生成される。

一倍体優性ライフサイクル

ほとんどの真菌および藻類は、生物の「体」-ライフサイクルの生態学的に重要な部分-が一倍体であ 優性多細胞期の組織を構成する一倍体細胞は、有糸分裂によって形成される。 有性生殖の間に、（+）および（−）交配タイプと指定された二つの個体からの特殊な一倍体細胞は、二倍体接合体を形成するために結合します。 受精卵はすぐに減数分裂を起こし、胞子と呼ばれる四つの一倍体細胞を形成する。 「親」のような一倍体ですが、これらの胞子には2つの親からの新しい遺伝的組み合わせが含まれています。 胞子は、様々な期間のために休眠したままにすることができます。 最終的に、条件が助長されると、胞子は有糸分裂の多くのラウンドによって多細胞一倍体構造を形成する（実施例1）。P>

練習問題

図2。 黒パン型（Rhizopus nigricans）のような真菌は、一倍体支配的なライフサイクルを有する。 一倍体多細胞段階は、二倍体接合体を形成するために融合する有糸分裂によって特殊な一倍体細胞を産生する。 受精卵は減数分裂を経て一倍体胞子を産生する。 各胞子は有糸分裂によって多細胞一倍体生物を生じる。 (credit”zygomycota”micrograph:modification of work by”Fanaberka”/Wikimedia Commons)

真菌がマイナス交配タイプを生産できなくなるように突然変異が発生した場合、それはまだ再現することができますか？真菌が無性生殖する可能性が高いため、最も可能性の高いはい。

真菌が無性生殖する可能性が高いため、最も可能性の高いはい。

世代交代

いくつかの藻類とすべての植物によって採用されている第三のライフサイクルタイプは、一倍体優性と二倍体優性の両 世代交代を伴う種は、そのライフサイクルの一部として一倍体および二倍体の多細胞生物の両方を有する。 一倍体の多細胞植物は、特殊な細胞から配偶子を産生するため、配偶体と呼ばれています。 減数分裂は、配偶子を産生する生物がすでに一倍体であるため、この場合、配偶子の産生に直接関与していない。 配偶子間の受精は二倍体接合体を形成する。 接合体は、有糸分裂の多くのラウンドを受け、胞子体と呼ばれる二倍体多細胞植物を生じさせます。 胞子体の特殊化された細胞は減数分裂を受け、一倍体胞子を産生する。 その後、胞子は配偶体に発達します（図3）。

図3. 植物は、多細胞一倍体生物と多細胞二倍体生物との間で交互にライフサイクルを持っています。 シダのようないくつかの植物では、一倍体および二倍体の植物段階の両方が自由生活である。 それは減数分裂によって一倍体胞子を生成するため、二倍体植物は胞子体と呼ばれています。 胞子は配偶子を産生するため、配偶体と呼ばれる多細胞の一倍体植物に発達する。 二つの個体の配偶子は、胞子体になる二倍体接合体を形成するために融合します。 （クレジット”fern”：Cory Zankerによる作品の修正、クレジット”sporangia”：”Obsidian Soul”/Wikimedia Commonsによる作品の修正、クレジット”gametophyte and sporophyte”: “Vlmastra”/Wikimedia Commonsによる作品の修正）

すべての植物は世代の交代のいくつかのバージョンを利用していますが、胞子体と配偶体の相対的なサイズとそれらの関係 コケのような植物では、配偶体の有機体は自由生活の植物であり、胞子体は配偶体に物理的に依存しています。 シダ類のような他の植物では、配偶体と胞子体の両方の植物は自由に生きていますが、胞子体ははるかに大きいです。 モクレンやヒナギクなどの種子植物では、配偶体はわずかな細胞で構成されており、雌の配偶体の場合は胞子体内に完全に保持されています。有性生殖は多細胞生物において多くの形態をとる。

有性生殖は多細胞生物において多くの形態をとる。 しかし、各タイプのライフサイクルのある時点で、減数分裂は、別の生物の一倍体細胞と融合する一倍体細胞を産生する。 変異のメカニズム—交叉、相同染色体のランダムな品揃え、およびランダムな受精—は、有性生殖のすべてのバージョンに存在しています。 地球上のほぼすべての多細胞生物が有性生殖を採用しているという事実は、他の可能性のある利点もあるが、ユニークな遺伝子の組み合わせで子孫を生要約すると、有性生殖

ほぼすべての真核生物は有性生殖を受けます。 減数分裂によって生殖細胞に導入された変化は、それを非常に成功させた有性生殖の利点の一つであると思われる。 減数分裂と受精は性生活サイクルで交互に行われます。 減数分裂のプロセスは、親細胞として染色体の半分の数を持っている配偶子と呼ばれるユニークな生殖細胞を生成します。 受精、二つの個体からの一倍体配偶子の融合は、二倍体の状態を復元します。 したがって、有性生殖生物は、一倍体と二倍体の段階の間で交互になる。 しかし、生殖細胞がどのように産生されるか、減数分裂と受精のタイミングは大きく異なります。 ライフサイクルの3つの主要なカテゴリがあります:二倍体優性,ほとんどの動物によって示さ;一倍体優性,すべての真菌といくつかの藻類によっ; そして、世代の交代は、植物やいくつかの藻類によって実証されました。

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