Cechy i typy rozmnażania bezpłciowego (zwierzęta, rośliny i mikroorganizmy)



The rozmnażanie bezpłciowe definiuje się go jako rozmnażanie osoby zdolnej do zapłodnienia bez potrzeby zapłodnienia. Dlatego organizmy dziecięce składają się z klonów rodzica.

Zakłada się, że dzieci zrodzone z bezpłciowych zdarzeń reprodukcyjnych są identycznymi kopiami ich rodziców. Należy jednak pamiętać, że kopia materiału genetycznego podlega zmianom zwanym „mutacjami”.

Rozmnażanie bezpłciowe jest dominujące w organizmach jednokomórkowych, takich jak bakterie i protisty. W większości przypadków komórka macierzysta powoduje powstanie dwóch komórek potomnych, w przypadku zwanym rozszczepieniem binarnym.

Chociaż zwierzęta są zwykle kojarzone z rozmnażaniem płciowym i roślinami z rozmnażaniem bezpłciowym, jest to zły związek iw obu liniach znajdujemy dwa podstawowe modele reprodukcji.

Istnieją różne mechanizmy, dzięki którym organizm może rozmnażać się bezpłciowo. U zwierząt główne typy to fragmentacja, pączkowanie i partenogeneza.

W przypadku roślin rozmnażanie bezpłciowe charakteryzuje się ogromną różnorodnością, ponieważ organizmy te cieszą się dużą plastycznością. Mogą się rozmnażać przez sadzonki, kłącza, paliki, a nawet przez wiele liści i korzeni.

Rozmnażanie bezpłciowe stanowi szereg zalet. Jest szybki i wydajny, umożliwiając kolonizację środowisk w stosunkowo krótkim czasie. Co więcej, nie trzeba poświęcać czasu i energii na zmagania partnerów seksualnych ani na tańce złożone i skomplikowane zaloty.

Jednak jego główną wadą jest brak zmienności genetycznej, co jest warunkiem sine qua non aby mechanizmy odpowiedzialne za ewolucję biologiczną mogły działać.

Brak zmienności gatunku może prowadzić do jego wyginięcia w przypadku, gdy muszą stawić czoła niesprzyjającym warunkom, nazwać plagami lub ekstremalnym klimatem. Dlatego rozmnażanie bezpłciowe jest rozumiane jako alternatywna adaptacja w odpowiedzi na warunki, które wymagają jednolitych populacji.

Indeks

  • 1 Ogólna charakterystyka
  • 2 Rozmnażanie bezpłciowe u zwierząt (typy)
    • 2.1 Gemacja
    • 2.2 Fragmentacja
    • 2.3 Partenogeneza u bezkręgowców
    • 2.4 Partenogeneza u kręgowców
    • 2.5 Androgeneza i ginogeneza
  • 3 Rozmnażanie bezpłciowe u roślin (typy)
    • 3.1 Stolony
    • 3.2 Kłącza
    • 3.3 Sadzonki
    • 3.4 Szczepienia
    • 3.5 Liście i korzenie
    • 3.6 Sporulacja
    • 3.7 Propagulos
    • 3.8 Parthenogeneza i apomixis
    • 3.9 Zalety rozmnażania bezpłciowego u roślin
  • 4 Rozmnażanie bezpłciowe u mikroorganizmów (typy)
    • 4.1 Rozszczepienie binarne u bakterii
    • 4.2 Rozszczepienie binarne u eukariontów
    • 4.3 Rozszczepienie wielokrotne
    • 4.4 Gemation
    • 4.5 Fragmentacja
    • 4.6 Sporulacja
  • 5 Różnice między reprodukcją seksualną a bezpłciową
  • 6 Zalety rozmnażania bezpłciowego i płciowego
  • 7 referencji

Ogólna charakterystyka

Rozmnażanie płciowe występuje, gdy jednostka wytwarza nowe organizmy ze struktur somatycznych. Potomkowie są genetycznie identyczni z progenitorem we wszystkich aspektach genomu, z wyjątkiem regionów, które doświadczyły mutacji somatycznych.

Różne terminy są używane w odniesieniu do produkcji nowych osobników rozpoczynających się od tkanki lub komórek somatycznych. W literaturze rozmnażanie płciowe jest synonimem reprodukcji klonalnej.

Dla zwierząt termin agametyczna reprodukcja (z angielskiego agametyczna reprodukcja), podczas gdy w roślinach często używa się wyrażenia rozmnażanie wegetatywne.

Ogromna ilość organizmów rozmnaża się przez całe życie poprzez rozmnażanie płciowe. W zależności od grupy i warunków środowiskowych organizm może rozmnażać się wyłącznie drogą bezpłciową lub na przemian z wydarzeniami rozmnażania płciowego.

Rozmnażanie bezpłciowe u zwierząt (typy)

U zwierząt potomstwo może pochodzić od jednego rodzica poprzez podziały mitotyczne (rozmnażanie bezpłciowe) lub może nastąpić poprzez zapłodnienie dwóch gamet od dwóch różnych osobników (rozmnażanie płciowe).

Różne grupy zwierząt mogą rozmnażać się bezpłciowo, głównie grupy bezkręgowców. Najważniejsze rodzaje rozmnażania bezpłciowego u zwierząt są następujące:

Gemation

Pączkowanie polega na powstaniu wybrzuszenia lub ewakuacji pochodzącej od jednostki rodzicielskiej. Ta struktura nazywana jest żółtkiem i spowoduje powstanie nowego organizmu.

Proces ten występuje u niektórych cnidarów (meduzy i pokrewnych) i osłania, gdzie potomstwo może być produkowane przez wypukłości ciała rodziców. Jednostka może rosnąć i stać się niezależna lub być przywiązana do rodzica, aby utworzyć kolonię.

Istnieją kolonie cnidarów, słynnych skalistych koralowców, które mogą rozciągać się na ponad metr. Struktury te składają się z jednostek utworzonych przez pączkujące wydarzenia, których gemmule pozostały połączone. Hydry znane są ze swojej zdolności rozmnażania się bezpłciowo przez pączkowanie.

W przypadku porifera (gąbki) pączkowanie jest dość powszechnym sposobem reprodukcji. Gąbki mogą tworzyć klejnoty, aby wytrzymać okresy niekorzystnych warunków środowiskowych. Jednak gąbki mają także rozmnażanie płciowe.

Fragmentacja

Zwierzęta mogą podzielić swoje ciało w procesie fragmentacji, w którym kawałek może pochodzić od nowej osoby. Procesowi temu towarzyszy regeneracja, w której komórki pierwotnej części rodzica są dzielone w celu utworzenia kompletnego ciała.

Zjawisko to występuje w różnych liniach bezkręgowców, takich jak gąbki, cnidary, pierścienie, polichaety i osłonice.

Nie mylcie procesów regeneracji per se z bezpłciowymi zdarzeniami reprodukcyjnymi. Na przykład gąbki, gdy tracą jedno ramię, mogą zregenerować nowe. Nie oznacza to jednak reprodukcji, ponieważ nie prowadzi do zwiększenia liczby osobników.

W rozgwiazdie rodzaju Linckia Możliwe, że nowa osoba pochodzi z ramienia. Tak więc organizm z pięcioma ramionami może dać początek pięciu nowym osobom.

Planaria (Turbelarios) są organizmami robaczywymi o zdolności rozmnażania się płciowego i bezpłciowego. Powszechnym doświadczeniem w laboratoriach biologii jest fragmentacja planarii w obserwowaniu, jak nowy organizm jest regenerowany z każdego kawałka.

Partenogeneza u bezkręgowców

W niektórych grupach bezkręgowców, takich jak owady i skorupiaki, zalążek jest zdolny do rozwinięcia kompletnego osobnika, bez potrzeby zapłodnienia przez plemniki. Zjawisko to nazywane jest partenogenezą i jest szeroko rozpowszechnione u zwierząt.

Najjaśniejszym przykładem jest błonkoskrzydłe, szczególnie pszczoły. Owady te mogą tworzyć samce, zwane dronami, za pomocą partenogenezy. Ponieważ jednostki pochodzą z niezapłodnionego jaja, są haploidalne (mają tylko połowę obciążenia genetycznego).

Mszyce - kolejna grupa owadów - mogą tworzyć nowe osobniki w procesach partenogenezy lub rozmnażania płciowego.

W skorupiakach Dafnia samica produkuje różne rodzaje jaj w zależności od warunków środowiskowych. Jaja mogą być zapłodnione i dać początek jednostce diploidalnej lub rozwinąć się poprzez partenogenezę. Pierwszy przypadek wiąże się z niekorzystnymi warunkami środowiskowymi, podczas gdy partenogeneza występuje w dobrze prosperujących środowiskach

W laboratorium możliwe jest wywołanie partenogenezy poprzez zastosowanie substancji chemicznych lub bodźców fizycznych. U niektórych szkarłupni i płazów proces ten został pomyślnie przeprowadzony i nazywa się eksperymentalną partenogenezą. W ten sam sposób istnieje bakteria z rodzaju Wolbachia w stanie wywołać ten proces.

Parthenogeneza u kręgowców

Zjawisko partenogenezy rozciąga się na linię kręgowców. W kilku rodzajach ryb, płazów i gadów zachodzi bardziej złożona forma tego procesu, polegająca na duplikacji gry chromosomowej, która prowadzi do diploidalnych zygot bez udziału męskiej gamety.

Około 15 gatunków jaszczurek jest znanych ze swojej wyłącznej zdolności do rozmnażania się przez partenogenezę.

Chociaż te gady nie potrzebują partnera bezpośrednio do osiągnięcia poczęcia (w rzeczywistości gatunki te nie mają samców), wymagają bodźców seksualnych z fałszywych kopulacji i sesji zalotów z innymi osobami..

Androgeneza i Ginogeneza

W procesie androgenezy jądro z oocytu ulega degeneracji i jest zastępowane przez jądro ojca poprzez fuzję jądrową z dwóch plemników. Chociaż występuje u niektórych gatunków zwierząt, takich jak na przykład owady, nie jest uważane za powszechny proces w tym królestwie.

Z drugiej strony gynogeneza polega na wytwarzaniu nowych organizmów przez oocyty (żeńskie komórki płciowe) diploidalne, które nie uległy podziałowi ich materiału genetycznego przez mejozę.

Przypomnij sobie, że nasze komórki płciowe mają tylko połowę chromosomów, a kiedy następuje zapłodnienie, liczba chromosomów zostaje przywrócona.

Aby nastąpiła gynogeneza, konieczna jest stymulacja ze spermy samca. Produktem potomnym gynogenezy są samice identyczne jak ich matka. Ta ścieżka jest również znana jako pseudogamia.

Rozmnażanie bezpłciowe u roślin (typy)

W roślinach istnieje szerokie spektrum trybów reprodukcji. Są organizmami wysoce plastycznymi i nie jest niczym niezwykłym znalezienie roślin, które mogą rozmnażać się płciowo i bezpłciowo.

Stwierdzono jednak, że wiele gatunków preferuje drogę rozmnażania bezpłciowego, chociaż ich przodkowie robili to drogą płciową.

W przypadku rozmnażania bezpłciowego rośliny mogą generować potomstwo na różne sposoby, od rozwoju komórki jajowej bez zapłodnienia do uzyskania kompletnego organizmu przez fragment rodzica..

Podobnie jak w przypadku zwierząt, rozmnażanie płciowe odbywa się poprzez zdarzenia podziału komórek przez mitozę, które prowadzą do powstania identycznych komórek. Następnie omówimy najważniejsze rodzaje rozmnażania wegetatywnego:

Stolons

Niektóre rośliny są w stanie rozmnażać się przez cienkie i wydłużone łodygi, które powstają wzdłuż powierzchni gleby. Struktury te są znane jako rozłogi i generują korzenie w odstępach. Korzenie mogą wytwarzać wyprostowane łodygi, które rozwijają się z czasem u niezależnych osobników.

Uderzającym przykładem są gatunki truskawek lub truskawek (Fragaria ananassa) który jest w stanie generować różne struktury, w tym liście, korzenie i łodygi każdego węzła stolonu.

Kłącza

Zarówno w przypadku rozłogów, jak i kłączy pąki pachowe roślin mogą wytwarzać wyspecjalizowane pędy do rozmnażania bezpłciowego. Roślina macierzysta stanowi źródło rezerwowe dla ognisk.

Kłącza są pędami nieokreślonego wzrostu, które rosną pod ziemią - lub wyżej - poziomo. Podobnie jak rozłogi, wytwarzają przypadkowe korzenie, które wytworzą nową roślinę identyczną z rośliną matczyną.

Ten rodzaj rozmnażania wegetatywnego jest ważny w grupie traw (gdzie kłącza prowadzą do tworzenia pąków, które powodują łodygi z liśćmi i kwiatami), ozdobnych roślin wieloletnich, pastwisk, trzciny i bambusów.

Sadzonki

Sadzonki są porcjami lub kawałkami łodygi, z której pochodzi nowa roślina. Aby doszło do tego zdarzenia, łodyga musi być zakopana w glebie, aby zapobiec wysuszeniu i może być traktowana hormonami, które stymulują wzrost korzeni przybyszowych..

W innych przypadkach kawałek łodygi umieszcza się w wodzie, aby stymulować powstawanie korzeni. Po przeniesieniu do odpowiedniego środowiska może rozwinąć się nowa osoba.

Przeszczepy

Rośliny mogą być odtwarzane przez wstawienie pąka w szczelinę wykonaną wcześniej w łodydze zdrewniałej rośliny, która ma korzenie.

Gdy procedura się powiedzie, rana zamyka się, a łodyga jest żywotna. Potocznie mówi się, że roślina „złapała”.

Liście i korzenie

W liściach występuje kilka gatunków, które można wykorzystać jako struktury do rozmnażania wegetatywnego. Gatunek powszechnie znany jako „roślina położnicza” (Kalanchoe daigremontiana) może generować rośliny oddzielone od tkanki merystematycznej znajdującej się na krawędzi ich liści.

Te małe rośliny przywiązują się do liści, aż dojrzeją wystarczająco i oddzielają się od matki. Kiedy spadnie na ziemię, roślina córki jest zakorzeniona.

W wiśni, jabłoni i malinach rozmnażanie może zachodzić poprzez korzenie. Te podziemne struktury wytwarzają ogniska zdolne do zapoczątkowania nowych osobników.

Istnieją ekstremalne przypadki, takie jak mniszek lekarski. Jeśli ktoś próbował oderwać roślinę od ziemi i rozdrobnić jej korzenie, każdy z elementów może doprowadzić do nowej rośliny.

Sporulacja

Sporulacja występuje w wielu organizmach roślinnych, w tym w mchach i paprociach. Proces obejmuje tworzenie znacznej liczby zarodników, które są w stanie wytrzymać niekorzystne warunki środowiskowe.

Zarodniki są małe i łatwo rozproszone przez zwierzęta lub wiatr. Kiedy osiągną korzystną strefę, przetrwalnik rozwija się w jednostce równej tej, która go stworzyła.

Propagules

Propulule gromadzą się w komórkach, typowych dla mszaków i paproci, ale występują także w niektórych wyższych roślinach, takich jak bulwy i trawy. Struktury te pochodzą z plechy i są małymi pąkami o zdolności do rozprzestrzeniania się.

Parthenogeneza i apomixis

W botanice zwykle stosuje się ją również w partenogenezie. Chociaż jest on używany w bardziej rygorystycznym znaczeniu, aby opisać zdarzenie „apomixis gametofitica”. W tym przypadku sporofit (ziarno) jest wytwarzany przez komórkę jaja, która nie ulega redukcji.

Apoksymisis występuje u około 400 gatunków roślin okrytonasiennych, podczas gdy inne rośliny mogą to robić w sposób opcjonalny. Zatem partenogeneza opisuje tylko część rozmnażania bezpłciowego u roślin. Dlatego sugeruje się, aby unikać używania terminu dla roślin.

Niektórzy autorzy (patrz De Meeûs et al. 2007) często dzielą apomixis od rozmnażania wegetatywnego. Ponadto klasyfikują apomixis w już opisanym gametoficie i pochodzą ze sporofitu, w którym zarodek rozwija się z komórki jądrowej lub innej tkanki somatycznej jajnika, która nie doświadcza fazy gametofitycznej.

Zalety rozmnażania bezpłciowego u roślin

Ogólnie rzecz biorąc, rozmnażanie bezpłciowe umożliwia roślinie reprodukowanie się w identycznych kopiach, które są dobrze dostosowane do tego konkretnego środowiska.

Ponadto rozmnażanie bezpłciowe w silvers jest szybkim i skutecznym mechanizmem. Dlatego jest stosowany jako strategia, gdy organizm znajduje się w obszarach, w których środowiska nie nadają się do reprodukcji nasion.

Na przykład rośliny zlokalizowane w suchym środowisku Patagonii, takie jak kosmówki, rozmnażają się w ten sposób i ostatecznie zajmują duże obszary gleby.

Z drugiej strony rolnicy w pełni wykorzystali ten rodzaj propagacji. Możesz wybrać odmianę i odtworzyć ją bezpłciowo, aby uzyskać klony. W ten sposób uzyskają jednorodność genetyczną i pozwolą im zachować pożądaną charakterystykę.

Rozmnażanie bezpłciowe u mikroorganizmów (typy)

Rozmnażanie bezpłciowe jest bardzo powszechne w organizmach jednokomórkowych. W liniach prokariotycznych, na przykład bakteriach, najbardziej widoczne są binarne rozszczepienie, pączkowanie, fragmentacja i wielokrotne rozszczepienie. Z drugiej strony, w jednokomórkowych organizmach eukariotycznych istnieje podział binarny i sporulacja.

Rozszczepienie binarne u bakterii

Rozszczepienie binarne jest procesem podziału materiału genetycznego, po którym następuje sprawiedliwy podział wnętrza komórki, aby uzyskać dwa organizmy identyczne z rodzicem i identyczne ze sobą.

Rozszczepienie binarne rozpoczyna się, gdy bakteria znajduje się w ośrodku, w którym jest wystarczająco dużo składników odżywczych, a środowisko sprzyja reprodukcji. Następnie komórka doświadcza zdarzenia nieznacznego wydłużenia.

Następnie rozpoczyna się replikacja materiału genetycznego. W bakteriach DNA jest zorganizowane w kolisty chromosom i nie jest ograniczone przez błonę, jako widoczne i charakterystyczne jądro eukariontów.

W okresie podziału materiału genetycznego rozdziela się go na przeciwne strony komórki. W tym momencie rozpoczyna się synteza polisacharydów, które tworzą ścianę bakteryjną, a następnie powstaje przegroda w środku, a komórka ostatecznie całkowicie się oddziela.

W niektórych przypadkach bakterie mogą zacząć dzielić i powielać swój materiał genetyczny. Jednak komórki nigdy się nie rozpadają. Przykładami tego są grupy kokosów, takie jak diplokoki.

Rozszczepienie binarne u eukariontów

W jednokomórkowych eukariontach, takich jak Trypanosoma na przykład występuje podobny typ reprodukcji: komórka powoduje powstanie dwóch komórek potomnych o podobnych rozmiarach.

Dzięki obecności prawdziwego jądra komórkowego proces ten staje się bardziej złożony i skomplikowany. Musi nastąpić proces mitozy, aby jądro podzieliło się, a następnie cytokineza, która obejmuje podział cytoplazmy.

Rozszczepienie wielokrotne

Chociaż rozszczepienie binarne jest najczęstszą modalnością reprodukcyjną, niektóre gatunki, takie jak Bdellovibrio¸ są w stanie doświadczyć wielu rozłamów. Wynikiem tego procesu jest wiele komórek potomnych, a nie dwie, jak wspomniano w rozszczepieniu binarnym.

Gemation

Jest to proces podobny do wspomnianego dla zwierząt, ale ekstrapolowany na pojedynczą komórkę. Pączkowanie bakterii zaczyna się od małego pąka, który różni się od komórki macierzystej. Wspomniana wypukłość przechodzi proces wzrostu, aż stopniowo oddziela się od bakterii, która ją wywołała.

Pączkowanie powoduje nierówny rozkład materiału zawartego w komórce.

Fragmentacja

Ogólnie bakterie typu nitkowatego (na przykład Nicardia sp.) można odtworzyć w ten sposób. Komórki filamentu rozdzielają się i zaczynają rosnąć jako nowe komórki.

Sporulacja

Sporulacja to produkcja struktur zwanych zarodnikami. Są to niezwykle odporne struktury utworzone przez komórkę.

Proces ten jest związany z warunkami środowiskowymi otaczającymi organizm, na ogół, gdy stają się one niekorzystne ze względu na niedobór składników odżywczych lub skrajny klimat, wywoływana jest sporulacja.

Różnice między reprodukcją seksualną a bezpłciową

U osób, które rozmnażają się bezpłciowo, potomstwo składa się z praktycznie identycznych kopii swoich przodków, tj. Klonów. Genom jedynego rodzica jest kopiowany przez podziały komórek mitotycznych, gdzie DNA jest kopiowany i przesyłany w równych częściach do dwóch komórek potomnych.

W przeciwieństwie do tego, aby nastąpiła reprodukcja seksualna, muszą w niej uczestniczyć dwie osoby płci przeciwnej, z wyjątkiem hermafrodytów..

Każdy z rodziców będzie nosił gamety lub komórki płciowe generowane przez zdarzenia mejotyczne. Potomstwo składa się z unikalnych kombinacji obu rodziców. Innymi słowy, istnieje niezwykła zmienność genetyczna.

Aby zrozumieć wysoki poziom zmienności rozmnażania płciowego, musimy skoncentrować je na chromosomach podczas podziału. Struktury te są w stanie wymieniać fragmenty między sobą, tworząc unikalne kombinacje. Dlatego, gdy obserwujemy braci pochodzących z tych samych rodziców, nie są oni identyczni.

Zalety rozmnażania bezpłciowego i płciowego

Rozmnażanie bezpłciowe zakłada kilka korzyści seksualnych. Po pierwsze, czas i energia nie są marnowane w złożonych tańcach zalotów lub bitwach kobiet typowych dla niektórych gatunków, ponieważ potrzebny jest tylko jeden rodzic..

Po drugie, wiele osób, które rozmnażają się seksualnie, wydaje dużo energii na produkcję gamet, które nigdy nie są nawożone. Pozwala to na szybkie i skuteczne kolonizowanie nowych środowisk bez konieczności pozyskiwania partnera.

Teoretycznie wspomniane powyżej modele rozmnażania bezpłciowego dają im więcej korzyści - w porównaniu z seksualnym - osobom, które żyją w stabilnych środowiskach, ponieważ mogą precyzyjnie utrwalać swoje genotypy.

Referencje

  1. Campbell, N. A. (2001). Biologia: pojęcia i związki. Pearson Education.
  2. Curtis, H. i Schnek, A. (2006). Zaproszenie do biologii. Ed. Panamericana Medical.
  3. De Meeûs, T., Prugnolle, F. i Agnew, P. (2007). Rozmnażanie bezpłciowe: genetyka i aspekty ewolucyjne. Cellular and Molecular Life Sciences, 64(11), 1355-1372.
  4. Engelkirk, P.G., Duben-Engelkirk, J.L. i Burton, G.R.W. (2011). Mikrobiologia Burtona dla nauk o zdrowiu. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Patil, U., Kulkarni, J. S., i Chincholkar, S. B. (2008). Fundamenty w mikrobiologii. Nirali Prakashan, Pune.
  6. Raven, P. H., Evert, R. F., i Eichhorn, S. E. (1992). Biologia roślin (Tom 2). Odwróciłem się.
  7. Tabata, J., Ichiki, R. T., Tanaka, H., i Kageyama, D. (2016). Rozmnażanie płciowe a bezpłciowe: wyraźne wyniki w względnej obfitości porostów partogenogennych po niedawnej kolonizacji. PLoS ONE, 11(6), e0156587.
  8. Yuan, Z. (2018). Konwersja energii mikrobiologicznej. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.