Biologi For Majors I

Seksuell reproduksjon var en tidlig evolusjonær innovasjon etter utseendet av eukaryote celler. Det ser ut til å ha vært svært vellykket fordi de fleste eukaryoter er i stand til å reprodusere seksuelt, og i mange dyr er det den eneste reproduksjonsmåten. Og likevel anerkjenner forskere noen reelle ulemper for seksuell reproduksjon. På overflaten ser det ut til å være et bedre system å skape avkom som er genetiske kloner av foreldrene. Hvis foreldreorganismen lykkes med å okkupere et habitat, vil avkom med de samme egenskapene være like vellykket. Det er også den åpenbare fordelen for en organisme som kan produsere avkom når forholdene er gunstige ved aseksuell spirende, fragmentering eller aseksuelle egg. Disse reproduksjonsmetodene krever ikke en annen organisme av motsatt kjønn. Faktisk har noen organismer som fører en ensom livsstil beholdt evnen til å reprodusere aseksuelt. I tillegg, i aseksuelle populasjoner, er hvert individ i stand til reproduksjon. I seksuelle populasjoner produserer mennene ikke avkomene selv, så i teorien kan en aseksuell befolkning vokse dobbelt så fort.flercellede organismer som utelukkende er avhengige av aseksuell reproduksjon er imidlertid svært sjeldne. Hvorfor er seksualitet (og meiose) så vanlig? Dette er et av de viktige ubesvarte spørsmålene i biologi og har vært fokus for mye forskning som begynner i siste halvdel av det tjuende århundre. Det er flere mulige forklaringer, hvorav den ene er at variasjonen som seksuell reproduksjon skaper blant avkom, er svært viktig for overlevelse og reproduksjon av befolkningen. Dermed vil en seksuelt reproduktiv befolkning i gjennomsnitt etterlate flere etterkommere enn en ellers lignende aseksuelt reproduktiv befolkning. Den eneste kilden til variasjon i aseksuelle organismer er mutasjon. Dette er den ultimate kilden til variasjon i seksuelle organismer, men i tillegg blir de forskjellige mutasjonene kontinuerlig omformet fra en generasjon til den neste når forskjellige foreldre kombinerer sine unike genomer og genene blandes i forskjellige kombinasjoner av overganger under profase I og tilfeldig utvalg ved metafase i.

Livssykluser Av Seksuelt Reproduserende Organismer

Befruktning og meiose veksler i seksuelle livssykluser. Hva som skjer mellom disse to hendelsene avhenger av organismen. Prosessen med meiosis reduserer kromosomnummeret med halvparten. Gjødsel, sammenføyning av to haploide gameter, gjenoppretter diploid tilstanden. Det er tre hovedkategorier av livssykluser i flercellede organismer: diploid-dominant, hvor det flercellede diploide stadiet er det mest åpenbare livsstadiet, som hos de fleste dyr, inkludert mennesker; haploid-dominant, hvor det flercellede haploide stadiet er det mest åpenbare livsstadiet, som med alle sopp og noen alger; og veksling av generasjoner, hvor de to stadiene er tydelige i forskjellige grader avhengig av gruppen, som med planter og noen alger.

Diploid-Dominant Livssyklus

Nesten alle dyr benytter en diploid-dominant livssyklusstrategi der de eneste haploide cellene produsert av organismen er gametene. Tidlig i utviklingen av embryoet, spesialiserte diploide celler, kalt kjønnsceller, er produsert i gonadene, slik som testiklene og eggstokkene. Kimceller er i stand til mitose for å opprettholde cellelinjen og meiose for å produsere gameter. Når de haploide gametene dannes, mister de evnen til å dele seg igjen. Det er ingen flercellulær haploid livsstadium. Befruktning skjer ved sammensmelting av to gameter, vanligvis fra forskjellige individer, gjenopprette diploid tilstand (Figur 1).

Figur 1. Hos dyr danner seksuelt reproduserende voksne haploide gameter fra diploide kimceller. Fusjon av gametene gir opphav til en befruktet eggcelle eller zygote. Zygoten vil gjennomgå flere runder med mitose for å produsere et multicellulært avkom. Bakteriecellene genereres tidlig i utviklingen av zygoten.

Haploid-Dominant Livssyklus

de fleste sopp og alger benytter en livssyklustype der organismens » kropp—- den økologisk viktige delen av livssyklusen—er haploid. De haploide cellene som utgjør vevet i det dominerende multicellulære stadiet dannes av mitose. Under seksuell reproduksjon blir spesialiserte haploide celler fra to personer, betegnet (+) og (−) parringstyper, sammen for å danne en diploid zygote. Zygoten gjennomgår umiddelbart meiose for å danne fire haploide celler kalt sporer. Selv om haploid som «foreldrene», inneholder disse sporene en ny genetisk kombinasjon fra to foreldre. Sporene kan forbli sovende i ulike tidsperioder. Til slutt, når forholdene bidrar, danner sporene multicellulære haploide strukturer ved mange runder av mitose (Eksempel 1).

Praksis Spørsmål

Figur 2. Sopp, som svart brød mold (Rhizopus nigricans), har haploid-dominerende livssykluser. Det haploide flercellede stadiet produserer spesialiserte haploide celler ved mitose som smelter sammen for å danne en diploid zygote. Zygoten gjennomgår meiose for å produsere haploide sporer. Hver spore gir opphav til en multicellulær haploid organisme ved mitose. (credit «Zygomycota» micrograph: modification of work by «Fanaberka» / Wikimedia Commons)

hvis en mutasjon oppstår slik at en sopp ikke lenger kan produsere en minus parringstype, vil den fortsatt kunne reprodusere?

Vis Svar

mest sannsynlig ja som soppen kan trolig reprodusere aseksuelt.

Generasjonsendring

den tredje livssyklustypen, som brukes av noen alger og alle planter, er en blanding av haploid-dominerende og diploid-dominerende ekstremer. Arter med generasjonsendring har både haploide og diploide multicellulære organismer som en del av deres livssyklus. De haploide multicellulære plantene kalles gametofytter, fordi de produserer gameter fra spesialiserte celler. Meiosis er ikke direkte involvert i produksjon av gameter i dette tilfellet, fordi organismen som produserer gametene allerede er en haploid. Gjødsel mellom gametene danner en diploid zygote. Zygoten vil gjennomgå mange runder med mitose og gi opphav til en diploid multicellulær plante kalt sporofyte. Spesialiserte celler av sporofyten vil gjennomgå meiosis og produsere haploide sporer. Sporene vil deretter utvikle seg til gametofytene(Figur 3).

figur 3. Planter har en livssyklus som veksler mellom en flercellet haploid organisme og en flercellet diploid organisme. I noen planter, som bregner, er både haploid og diploid plantetrinn fritt levende. Den diploide planten kalles en sporofyte fordi den produserer haploide sporer av meiose. Sporene utvikler seg til flercellede, haploide planter kalt gametofytter fordi de produserer gameter. Gametene til to personer vil smelte sammen for å danne en diploid zygote som blir sporofyten. (credit «fern»: modifikasjon av arbeid Av Cory Zanker; credit «sporangia»: modifikasjon av arbeid av «Obsidian Soul» / Wikimedia Commons; credit «gametophyte and sporophyte»: modifikasjon av arbeid av «Vlmastra» / Wikimedia Commons)

selv om alle planter bruker en versjon av generasjonsendring, varierer den relative størrelsen på sporofyten og gametofyten og forholdet mellom dem sterkt. I planter som mose er gametofytorganismen den frie levende planten, og sporofyten er fysisk avhengig av gametofyten. I andre planter, slik som bregner, både gametofytt og sporofytt planter er fritt levende; derimot, sporofytt er mye større. I frøplanter, som magnolia trær og tusenfryd, består gametofyten av bare noen få celler, og i tilfelle av den kvinnelige gametofyten, er den helt beholdt i sporofyten.

Seksuell reproduksjon tar mange former i flercellede organismer. Men på et tidspunkt i hver livssyklus produserer meiose haploide celler som vil smelte sammen med den haploide cellen til en annen organisme. Variasjonsmekanismer-crossover, tilfeldig utvalg av homologe kromosomer og tilfeldig befruktning-er tilstede i alle versjoner av seksuell reproduksjon. Det faktum at nesten alle multicellulære organismer på Jorden benytter seksuell reproduksjon, er sterkt bevis for fordelene ved å produsere avkom med unike genkombinasjoner, selv om det også er andre mulige fordeler.

Bidra!

Forbedre denne sidenlære mer