Χαρακτηριστικά σεξουαλικής αναπαραγωγής, είδη, σε φυτά, σε ζώα



Το σεξουαλική αναπαραγωγή είναι ο πολλαπλασιασμός ατόμων από δύο γονείς διαφορετικών φύλων: αρσενικά και θηλυκά - εκτός από τη σεξουαλική αναπαραγωγή σε βακτήρια ή πρωτόζωα, όπου δεν υπάρχει διάκριση μεταξύ των φύλων. Πρόκειται για μια ευρέως κατανεμημένη διαδικασία σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς.

Κάθε άτομο που συμμετέχει στη σεξουαλική αναπαραγωγή παράγει έναν τύπο εξειδικευμένων κυττάρων των γεννητικών γραμμών: σπέρμα και ωάρια. Αυτά προέρχονται από έναν τύπο εξειδικευμένου κυτταρικού διαχωρισμού, που ονομάζεται μεΐωση. Αυτό το συμβάν είναι η κρίσιμη διαφορά μεταξύ της ασεξουαλικής και της σεξουαλικής αναπαραγωγής.

Η διαδικασία ξεκινά με την ένωση δύο γαμετών που δημιουργούν ένα ζύγω. Στη συνέχεια, ο ζυγώτης δημιουργεί ένα νέο άτομο με χαρακτηριστικά και των δύο γονέων του και με ορισμένους μοναδικούς χαρακτήρες.

Λόγω της πανταχού παρουσίας της διαδικασίας, συμπεραίνουμε ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή προϋποθέτει μια σειρά πλεονεκτημάτων σε σχέση με το ασεξουαλικό. Εντούτοις, τα πιθανά μειονεκτήματα της σεξουαλικής αναπαραγωγής είναι πιο προφανή: ο χρόνος και η ενέργεια που επενδύονται στην αναζήτηση εταίρων, ο ανταγωνισμός για τις γυναίκες, το κόστος παραγωγής γαμετών που δεν γονιμοποιούνται, μεταξύ άλλων..

Το κόστος φαίνεται να είναι πολύ υψηλό, οπότε πρέπει να έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα που συμβάλλουν στην αντιστάθμιση. Τα οφέλη της σεξουαλικής αναπαραγωγής αποτέλεσαν αντικείμενο αντιπαράθεσης και συζήτησης μεταξύ των εξελικτικών βιολόγων.

Μια υπόθεση υποδηλώνει ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή είναι επωφελής δεδομένου ότι παράγει ποικιλίες οι οποίες, σε περιόδους περιβαλλοντικών αλλαγών, θα μπορούσαν να είναι επικερδείς για το είδος. Στην πραγματικότητα, η παραγωγή γενετικής ποικιλότητας είναι ένα από τα πλεονεκτήματα που αποδίδονται στο φύλο.

Από την άλλη πλευρά, ορισμένοι ερευνητές προτείνουν ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή, συγκεκριμένα ο ανασυνδυασμός, έχει επιλεγεί ως μηχανισμός για την επισκευή του DNA. Ωστόσο, ο επιπολασμός του σεξ παρά το κόστος του είναι ακόμα άγνωστο..

Ευρετήριο

  • 1 Γενικά χαρακτηριστικά
  • 2 Γαμήσου
  • 3 Σεξουαλική αναπαραγωγή σε ζώα
    • 3.1 Δομές που σχετίζονται με την αναπαραγωγή
    • 3.2 Porifera
    • 3.3 Cnidarians
    • 3.4 Acelomorphs και flatworms
    • 3.5 Μαλάκια και δαμάσκηνα
    • 3.6 Αρθροπόδες
    • 3.7 Εχινόδερμα
    • 3.8 Cordados
  • 4 Παρθενογένεση στα ζώα
  • 5 Σεξουαλική αναπαραγωγή σε φυτά
    • 5.1 Το λουλούδι
    • 5.2 Οπτικοποίηση
    • 5.3 Γονιμοποίηση, σπόροι και καρποί
  • 6 Σεξουαλική αναπαραγωγή σε βακτήρια
    • 6.1 Σύζευξη
    • 6.2 Μετασχηματισμός
    • 6.3 Μεταγωγή
  • 7 Εξέλιξη της προοπτικής
    • 7.1 Κόστος φύλου
    • 7.2 Οφέλη από το σεξ
    • 7.3 Σεξουαλική επιλογή
  • 8 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Το φύλο είναι ένα πολύπλοκο φαινόμενο που ποικίλλει ευρέως μεταξύ των ευκαρυωτικών taxa. Γενικά, μπορούμε να το κατανοήσουμε ως μια διαδικασία που περιλαμβάνει τρία στάδια: τη σύντηξη δύο απλοειδών πυρήνων, το φαινόμενο του ανασυνδυασμού που παράγει νέους γονότυπους και τη διαίρεση των διπλοειδών κυττάρων για τον σχηματισμό απλοειδών πυρήνων.

Από αυτή την άποψη, το φύλο στα ευκαρυωτικά εξαρτάται από έναν κύκλο ζωής, στον οποίο τα διπλοειδή κύτταρα πρέπει να διαιρούνται με μείοσία. Αυτή η διαδικασία μειοτικής διαίρεσης είναι υπεύθυνη για τη διανομή του γενετικού υλικού των μελλοντικών γαμετών.

Η μεϊόσις αποσκοπεί στο διαχωρισμό των ομόλογων χρωμοσωμάτων, με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε γαμέτα να έχει το ήμισυ των σωματικών χρωμοσωμάτων. Εκτός από τη μείωση του γενετικού φορτίου, στην μείοσι η ανταλλαγή υλικού μεταξύ μη αδελφών χρωατιδίων συμβαίνει επίσης με την παραγωγή εντελώς νέων συνδυασμών.

Γαμήσου

Οι γαρίδες είναι τα σεξουαλικά κύτταρα των οργανισμών που παράγονται από τη μείωση και περιέχουν το ήμισυ του γενετικού φορτίου, δηλαδή είναι απλοειδή.

Οι γαμετοί ποικίλουν τόσο σε φυτά όσο και σε ζώα και ταξινομούνται σε τρεις βασικές κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθός τους και τη σχετική τους κινητικότητα: ισογαμία, ανισογία και oogamy.

Το Isagamy είναι ένας τρόπος σεξουαλικής αναπαραγωγής όπου οι γαμετοί που συγχωνεύονται για να δημιουργήσουν το νέο άτομο είναι πανομοιότυποι σε μέγεθος, κινητικότητα και δομή. Η ισογαμία αντιπροσωπεύεται κυρίως στα φυτά.

Αντίθετα, η ανισογία αποτελείται από την ένωση δύο γαμετών που διαφέρουν σε μέγεθος και δομή. Ένας ιδιαίτερος τύπος ανισογυμίας είναι οωγαμία, όπου τα αρσενικά γαμέτες είναι σχετικά μικρά σε μέγεθος και άφθονα σε αριθμό. Τα θηλυκά είναι πολύ πιο εμφανή και παράγονται σε μικρότερους αριθμούς.

Σεξουαλική αναπαραγωγή σε ζώα

Στο ζωικό βασίλειο, η σεξουαλική αναπαραγωγή είναι ένα φαινόμενο που διανέμεται ευρέως στα μέλη της ομάδας.

Σχεδόν όλα τα ασπόνδυλα και τα σπονδυλωτά έχουν τα φύλα σε ξεχωριστούς οργανισμούς - δηλαδή, μπορούμε να διακρίνουμε ένα αρσενικό και ένα θηλυκό άτομο σε ένα είδος. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται dioica, ένας όρος που προέρχεται από τις ελληνικές ρίζες "δύο σπίτια"

Σε αντίθεση, υπάρχουν ορισμένα λιγότερο πολυάριθμα είδη των οποίων τα φύλα είναι παρόντα στο ίδιο άτομο που ονομάζεται monoes: "ένα σπίτι". Αυτά τα ζώα είναι επίσης γνωστά ως ερμαφροδίτες.

Η διάκριση μεταξύ των φύλων δεν δίνεται από μορφολογικά χαρακτηριστικά μεγέθους ή χρωματισμού, αλλά από τον τύπο γαμετών που κάθε φύλο παράγει.

Τα θηλυκά παράγουν τα ωάρια, που χαρακτηρίζονται από το μεγάλο μέγεθος και την ακινησία τους. Το σπέρμα, από την άλλη πλευρά, παράγεται από τα αρσενικά σε μεγαλύτερη ποσότητα, είναι πολύ μικρότερο και έχει ειδικές δομές για να μετακινηθεί και να είναι σε θέση να γονιμοποιήσει τον ωάριο.

Στη συνέχεια θα περιγράψουμε τα τυπικά σεξουαλικά όργανα των ζώων και στη συνέχεια θα περιγράψουμε λεπτομερώς τη διαδικασία αναπαραγωγής σε κάθε ομάδα ζώων.

Δομές που σχετίζονται με την αναπαραγωγή

Ειδικά κύτταρα για σεξουαλική αναπαραγωγή - τα ωάρια και το σπέρμα - παράγονται σε συγκεκριμένους ιστούς που ονομάζονται γονάδες.

Στα αρσενικά, οι όρχεις είναι υπεύθυνοι για την παραγωγή σπερματοζωαρίων, ενώ στις ωοθήκες σχηματίζονται θηλυκοί γαμετοί.

Οι γονάδες θεωρούνται ως τα κύρια όργανα του φύλου. Τα βοηθητικά σεξουαλικά όργανα είναι παρόντα σε μια μεγάλη ομάδα από metazoans που είναι υπεύθυνες για τη λήψη και τη μεταφορά των ωαρίων και του σπέρματος. Στα θηλυκά βρίσκουμε τον κόλπο, τους μητρικούς σωλήνες ή τις σάλπιγγες και τη μήτρα, ενώ στα αρσενικά υπάρχει το πέος.

Porifera

Τα Porifera είναι κοινώς γνωστά ως σφουγγάρια και μπορούν να αναπαραχθούν τόσο σεξουαλικά όσο και ασεξουαλικά. Στα περισσότερα είδη, η παραγωγή αρσενικών και θηλυκών γαμετών εμφανίζεται σε ένα μόνο άτομο.

Τα χοανοκύτταρα είναι ένας ιδιαίτερος τύπος κυττάρων αυτής της γραμμής, τα οποία μπορούν να μετατραπούν σε σπέρμα. Σε άλλες ομάδες οι γαμέτες μπορούν να προέρχονται από τους αρχαιούς.

Πολλά είδη είναι ζιζανιοκτόνα, πράγμα που δείχνει ότι μετά το φαινόμενο της γονιμοποίησης το ζυγώτο διατηρείται από τον μητρικό οργανισμό μέχρι να εμφανιστεί η απελευθέρωση μιας προνύμφης. Σε αυτά τα είδη το σπέρμα απελευθερώνεται στο νερό και λαμβάνεται από άλλο σφουγγάρι.

Cnidarians

Οι αδέλφια είναι θαλάσσιοι οργανισμοί που περιλαμβάνουν μέδουσες και συγγενείς. Αυτά τα ζώα έχουν δύο μορφολογίες: ο πρώτος είναι ο πολύποδας και χαρακτηρίζεται από έναν αληθινό τρόπο ζωής, ενώ η δεύτερη μορφή είναι η μέδουσα που μπορεί να μετακινηθεί και να επιπλεύσει.

Γενικά, οι πολύποδες αναπαράγονται ασυμπτωματικά με διεργασίες εκβλάστησης ή σχάσης. Η μέδουσα είναι dioica και αναπαράγει σεξουαλικά. Ο κύκλος ζωής σε αυτήν την ομάδα είναι πολύ μεταβλητός.

Acelomorphs και flatworms

Οι επίπεδες σκωρίες, όπως οι πλανητικοί, είναι γνωστοί πρωτίστως για την ικανότητά τους να αναγεννούν και να παράγουν πολλαπλούς κλώνους από ένα μεμονωμένο άτομο μέσω ασεξουαλικών.

Η πλειοψηφία αυτών των τροφικών ζώων είναι μονόκερως. Παρ 'όλα αυτά, αναζητούν έναν εταίρο για να πραγματοποιήσουν διασταυρούμενη γονιμοποίηση.

Το αρσενικό αναπαραγωγικό σύστημα περιλαμβάνει αρκετούς όρχεις και μια δομή που μοιάζει με πάπια παρόμοια με τις πέους σύνθετων σπονδυλωτών.

Μαλάκια και δαμάσκηνα

Η πλειοψηφία των μαλακίων είναι διοϊκά και η αναπαραγωγή τους δημιουργεί μια προνύμφη ικανή να κολυμπά ελεύθερα αποκαλούμενη trocófera (πολύ παρόμοια με την προνύμφη που υπάρχει στα annelids) και ποικίλλει ανάλογα με τα είδη των μαλακίων.

Παρομοίως, τα annelids έχουν ξεχωριστά φύλα και σε μερικούς έχουν γονάδες που εμφανίζονται προσωρινά.

Αρθρόποδα

Τα αρθρόποδα είναι μια εξαιρετικά διαφορετική ομάδα ζώων, που χαρακτηρίζεται από ένα εξωσκελετό που αποτελείται από χιτίνη και αρθρωτά εξαρτήματα. Αυτή η γενεαλογία περιλαμβάνει τα miriápodos, quelicerados, καρκινοειδή και hexapods.

Γενικά, τα φύλα χωρίζονται, τα όργανα που ειδικεύονται στην αναπαραγωγή εμφανίζονται σε ζεύγη. Τα περισσότερα είδη έχουν εσωτερική γονιμοποίηση. Μπορούν να είναι oviparous, ovoviviparous ή ζiviparous.

Εχινόδερμα

Τα εχινόδερμα περιλαμβάνουν αστερίες, αγγούρια, αχινούς και συμμάχους. Παρόλο που υπάρχουν ορισμένα ερμαφροδιατικά είδη, τα περισσότερα χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι έχουν χωριστά φύλα. Οι γονάδες είναι μεγάλες δομές, οι αγωγοί είναι απλοί και δεν υπάρχουν περίπλοκα όργανα συσσώρευσης.

Η γονιμοποίηση συμβαίνει εξωτερικά και αναπτύσσεται μια αμφίπλευρη προνύμφη που μπορεί να μετακινηθεί ελεύθερα στο σώμα του νερού. Ορισμένα είδη έχουν άμεση ανάπτυξη.

Κορντάδο

Τα περισσότερα φύλα χωρίζονται. Σε αυτή την ομάδα βρίσκουμε πιο περίπλοκα όργανα αναπαραγωγής. Κάθε φύλο έχει γονάδες με αγωγούς που κατευθύνουν τα προϊόντα αυτών σε έναν αποχετευτικό αγωγό ή σε ένα ειδικό άνοιγμα που βρίσκεται κοντά στον πρωκτό. Ανάλογα με την ομάδα, η γονιμοποίηση μπορεί να είναι εξωτερική ή εσωτερική.

Παρθενογένεση στα ζώα

Η Παρθενογένεση είναι ένα φαινόμενο που εκπροσωπείται ευρέως στο ζωικό βασίλειο, κυρίως σε ασπόνδυλα και σε μερικά σπονδυλωτά, που επιτρέπει τη δημιουργία ενός νέου ατόμου με έναν μόνο γονέα. Παρόλο που πρόκειται για μορφή αναπαραγωγής με ασεξουαλική μορφή, ορισμένοι τύποι παρθενογένεσης θεωρούνται τύποι σεξουαλικής αναπαραγωγής.

Στην μειοτική παρθενογένεση, ένα ωάριο σχηματίζεται από τη μείωση και μπορεί να γονιμοποιηθεί ή όχι από ένα σπέρμα από ένα αρσενικό.

Σε ορισμένες περιπτώσεις τα ωάρια πρέπει να ενεργοποιούνται από το αρσενικό γαμέτα. Στην περίπτωση αυτή δεν υπάρχει συγχώνευση αμφοτέρων των πυρήνων, αφού το γενετικό υλικό από το σπέρμα απορρίπτεται.

Ωστόσο, σε ορισμένα είδη το ωάριο μπορεί να αναπτυχθεί αυθόρμητα χωρίς την ανάγκη για διαδικασία ενεργοποίησης.

Σεξουαλική αναπαραγωγή σε φυτά

Ανάλογα με την περίπτωση των ζώων, τα φυτά μπορούν να βιώσουν σεξουαλική αναπαραγωγή. Αποτελείται από την ένωση δυο απλοειδών γαμετών που θα δημιουργήσουν ένα νέο άτομο με μοναδικά γενετικά χαρακτηριστικά.

Το φυτό μπορεί να διαθέτει τα αρσενικά και θηλυκά όργανα σε μεμονωμένα άτομα ή μπορούν να διαχωριστούν. Στο αγγούρι και στο γαλακτώδες χωρίζονται τα φύλα, ενώ στα τριαντάφυλλα και τις πετούνιες τα φύλα είναι μαζί.

Το λουλούδι

Το όργανο που είναι υπεύθυνο για τις διαδικασίες σεξουαλικής αναπαραγωγής είναι τα λουλούδια. Αυτές οι εξειδικευμένες δομές έχουν περιοχές που δεν συμμετέχουν άμεσα στην αναπαραγωγή: το καλυκό και το κορόνα και οι σεξουαλικά δραστικές δομές: το ανδροκέο και το γκινοστέρι.

Το androceo είναι το αρσενικό αναπαραγωγικό όργανο που αποτελείται από ένα στέλεχος, το οποίο με τη σειρά του χωρίζεται σε ένα νήμα και έναν ανθήρα. Αυτή η τελευταία περιοχή είναι υπεύθυνη για την παραγωγή σπόρων γύρης.

Το gynoecium είναι το θηλυκό λουλουδένιο όργανο και αποτελείται από μονάδες που ονομάζονται "carpels". Η δομή είναι παρόμοια με μια επιμήκη "πτώση" και χωρίζεται σε στίγμα, στυλ και τέλος στην ωοθήκη.

Η επικονίαση

Η διαδικασία σεξουαλικής αναπαραγωγής στα φυτά συμβαίνει κυρίως μέσω επικονίασης, η οποία συνεπάγεται τη μεταφορά κόκκων γύρης από τον ανθήρα στο στίγμα..

Η γονιμοποίηση μπορεί να συμβεί στο ίδιο λουλούδι (οι κόκκοι γύρης πηγαίνουν στο θηλυκό όργανο του ίδιου φυτού) ή μπορούν να διασχίσουν, όπου οι κόκκοι γύρης γονιμοποιούν ένα διαφορετικό άτομο.

Στα περισσότερα φυτά είναι απαραίτητη η παρέμβαση ενός ζώου για την πραγματοποίηση επικονίασης. Αυτά μπορεί να είναι ασπόνδυλα, όπως μέλισσες ή άλλα έντομα ή σπονδυλωτά όπως πτηνά και νυχτερίδες. Το φυτό προσφέρει ως ανταμοιβή στον επικονιαστή το νέκταρ και αυτές είναι υπεύθυνες για τη διασπορά της γύρης.

Οι φυτικές δομές που δεν συμμετέχουν άμεσα στην αναπαραγωγή είναι η κορώνα και ο καλιούχος. Αυτά αποτελούν τροποποιημένα φύλλα, σε πολλές περιπτώσεις εντυπωσιακά και ζωντανά χρώματα, τα οποία είναι υπεύθυνα για την προσέλκυση οπτικά ή χημικά στον πιθανό επικονιαστή.

Ομοίως, ορισμένα φυτά δεν απαιτούν επικονιαστές ζώων και χρησιμοποιούν αέρα ή νερό για διασπορά γύρης.

Γονιμοποίηση, σπόροι και καρποί

Η διαδικασία ξεκινά με την άφιξη των κόκκων γύρης στο στίγμα του λουλουδιού. Αυτοί ταξιδεύουν έτσι μέχρι να βρουν τις ωοθήκες.

Η διπλή γονιμοποίηση είναι χαρακτηριστική των ανθοφόρων φυτών και είναι μοναδική μεταξύ όλων των οργανισμών. Το φαινόμενο συμβαίνει ως εξής: ένας πυρήνας σπερματοζωαρίων συνδέεται με ένα ωάριο και ένας άλλος πυρήνας σπερματοζωαρίων συντήκεται με ένα διπλοειδές έμβρυο του σποριοφύτου.

Το αποτέλεσμα αυτού του ασυνήθιστου περιστατικού γονιμοποίησης είναι ένα τριπολυδικό ενδοσπέρμιο που θα λειτουργήσει ως θρεπτικός ιστός για την ανάπτυξη του οργανισμού. Μόλις εμφανιστεί η επιτυχημένη ωρίμανση των ωαρίων, μετατρέπονται σε σπόρους. Ο καρπός, από την άλλη πλευρά, σχηματίζεται από τις ώριμες ωοθήκες.

Ο καρπός μπορεί να ταξινομηθεί ως απλός εάν προέρχεται από ώριμη ωοθήκη και να προστεθεί αν αναπτύσσεται από διάφορες ωοθήκες, όπως φράουλα, για παράδειγμα.

Σεξουαλική αναπαραγωγή σε βακτήρια

Τα βακτηρίδια είναι γνωστά κυρίως για την ικανότητά τους να αναπαράγουν ασεξουαλικά.

Σε αυτή την προκαρυωτική γενεά ένα άτομο είναι ικανό να χωριστεί σε δύο με μια διαδικασία που ονομάζεται δυαδική σχάση. Ωστόσο, υπάρχει ένας αριθμός μηχανισμών στα βακτήρια που θυμίζουν τη σεξουαλική αναπαραγωγή, καθώς υπάρχει ανταλλαγή γενετικού υλικού.

Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1940 θεωρήθηκε ότι τα βακτήρια αναπαράγονται αποκλειστικά από την ασήμαντη οδό. Ωστόσο, οι ερευνητές Joshua Lederberg και Edward Tatum αρνήθηκαν αυτή την πεποίθηση μέσω ενός έξυπνου πειράματος που χρησιμοποίησε το βακτήριο ως μοντέλο Ε. Coli με διαφορετικές απαιτήσεις τροφής.

Το πείραμα συνίστατο σε ένα στέλεχος Α που αναπτύχθηκε σε ένα ελάχιστο μέσο με μεθειονίνη και βιοτίνη και ένα στέλεχος Β που αναπτύχθηκε μόνο σε περιβάλλοντα με θρεονίνη, λευκίνη και θειαμίνη. Με άλλα λόγια, κάθε στέλεχος είχε μια μετάλλαξη που την εμπόδισε να συνθέσει αυτές τις ενώσεις, συνεπώς έπρεπε να συντεθούν στο μέσο καλλιέργειας..

Όταν οι αποικίες έρχονται σε επαφή μεταξύ τους για λίγες ώρες, τα άτομα αποκτούσαν την ικανότητα να συνθέτουν τα θρεπτικά συστατικά που προηγουμένως δεν μπορούσαν. Έτσι, ο Lederberg και ο Tatum απέδειξαν ότι υπήρχε μια διαδικασία ανταλλαγής DNA παρόμοια με τη σεξουαλική αναπαραγωγή και την αποκαλούσαν σύζευξη.

Σύζευξη

Η διαδικασία της σύζευξης συμβαίνει μέσω μιας δομής παρόμοιας με μια γέφυρα, που ονομάζεται σεξουαλική pili, η οποία συνδέει φυσικά δύο βακτήρια και σας επιτρέπει να ανταλλάσσετε DNA.

Δεδομένου ότι τα βακτήρια δεν έχουν σεξουαλικό διμορφισμό, δεν μπορούμε να μιλάμε για αρσενικά και θηλυκά. Ωστόσο, μόνο ένας τύπος μπορεί να παράγει το πιλί, και έχουν ειδικά θραύσματα του DNA που ονομάζεται παράγοντας F, για "γονιμότητα". Ο παράγοντας F έχει τα γονίδια για την παραγωγή pili.

Το DNA που συμμετέχει στην ανταλλαγή δεν είναι μέρος του ενιαίου βακτηριακού χρωμοσώματος. Αντίθετα, είναι ένα απομονωμένο κυκλικό τμήμα που ονομάζεται πλασμίδιο, το οποίο έχει το δικό του σύστημα αναπαραγωγής.

Μετασχηματισμός

Εκτός από τη σύζευξη, υπάρχουν και άλλες διαδικασίες όπου τα βακτήρια μπορούν να αποκτήσουν επιπλέον DNA και χαρακτηρίζονται από το ότι είναι απλούστερα από τη σύζευξη. Ένας από αυτούς είναι ο μετασχηματισμός, ο οποίος συνίσταται στη λήψη γυμνού DNA από το εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό το εξωγενές θραύσμα ϋΝΑ μπορεί να ενσωματωθεί στο βακτηριακό χρωμόσωμα.

Ο μηχανισμός μετασχηματισμού εισέρχεται στην έννοια της σεξουαλικής αναπαραγωγής. Αν και τα βακτήρια έλαβαν ελεύθερο DNA, αυτό το γενετικό υλικό έπρεπε να προέρχεται από άλλο οργανισμό - για παράδειγμα ένα βακτήριο που πέθανε και απελευθέρωσε το DNA του στο περιβάλλον.

Μεταγωγή

Ο τρίτος και τελευταίος μηχανισμός που είναι γνωστός στα βακτήρια για την απόκτηση εξωτερικού DNA είναι η μεταγωγή. Αυτό συνεπάγεται τη συμμετοχή ενός ιού που μολύνει βακτήρια: βακτηριοφάγους.

Στη μεταγωγή ένας ιός παίρνει ένα μέρος βακτηριακού DNA και όταν συμβαίνει να μολύνει ένα βακτήριο διαφοράς μπορεί να περάσει αυτό το θραύσμα σε αυτόν. Ορισμένοι συγγραφείς χρησιμοποιούν τον όρο "σεξουαλικά γεγονότα" για να αναφερθούν σε αυτούς τους τρεις μηχανισμούς.

Εξέλιξη της προοπτικής

Η πανταχού παρούσα γενετήσια αναπαραγωγή σε οργανισμούς είναι ένα εξέχον γεγονός. Επομένως, ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα στην εξελικτική βιολογία είναι το γιατί το φύλο εξαπλώνεται σε τόσες πολλές γενεαλογικές οικογένειες εάν είναι μια ενεργειακά δαπανηρή δραστηριότητα - και σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμη και επικίνδυνη.

Υποπτεύεται ότι οι επιλεκτικές δυνάμεις που προήλθαν από τη σεξουαλική αναπαραγωγή στους ευκαρυώτες είναι οι ίδιες που διατηρούν τις παρανεξικές διαδικασίες που περιγράφονται για τα βακτήρια.

Φύλο κόστος

Υπό το φως της εξέλιξης, ο όρος "επιτυχία" αναφέρεται στην ικανότητα του ατόμου να μεταφέρει τα γονίδιά του στην επόμενη γενιά. Παραδόξως, το φύλο είναι μια διαδικασία που δεν πληροί πλήρως αυτόν τον ορισμό, δεδομένου ότι μια σειρά δαπανών που συνδέονται με την αναπαραγωγή.

Η σεξουαλική αναπαραγωγή περιλαμβάνει την εξεύρεση ενός εταίρου και στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό το καθήκον δεν είναι ασήμαντο. Πρέπει να επενδύσετε ένα τεράστιο ποσό χρόνου και ενέργειας σε αυτό το έργο που θα καθορίσει την επιτυχία των απογόνων - όσον αφορά την εξεύρεση "ιδανικού εταίρου".

Τα ζώα παρουσιάζουν μια σειρά τελετουργιών για να προσελκύσουν τους πιθανούς συνεργάτες τους και σε ορισμένες περιπτώσεις πρέπει να αγωνιστούν για να εκθέσουν τη δική τους ζωή προκειμένου να συνενώσουν.

Ακόμη και σε κυτταρικό επίπεδο, το φύλο είναι ακριβό, αφού η διαίρεση από τη μείοση διαρκεί πολύ περισσότερο από τη μίτωση. Έτσι, γιατί οι περισσότεροι ευκαρυώτες αναπαράγουν σεξουαλικά?

Υπάρχουν δύο θεμελιώδεις θεωρίες. Το ένα σχετίζεται με τη σύντηξη των κυττάρων ως μηχανισμό για την οριζόντια μετάδοση ενός "εγωιστικού" γενετικού στοιχείου ενώ η δεύτερη θεωρία προτείνει τον ανασυνδυασμό ως μηχανισμό επισκευής DNA. Στη συνέχεια θα περιγράψουμε τα υπέρ και τα κατά της κάθε θεωρίας:

Οφέλη από το σεξ

Για να απαντήσουμε σε αυτή την ερώτηση, πρέπει να επικεντρωθούμε στα πιθανά οφέλη της σεξουαλικής αναπαραγωγής στους πρώτους ευκαρυώτες.

Η σύντηξη των γαμετών για τον σχηματισμό ενός ζυγώτη οδηγεί σε ένα συνδυασμό δύο διαφορετικών γονιδιωμάτων που είναι σε θέση να αντισταθμίσουν τα πιθανά ελαττωματικά γονίδια ενός γονιδιώματος με κανονικό αντίγραφο του άλλου γονιδιώματος.

Στους ανθρώπους, για παράδειγμα, κληρονομούμε ένα αντίγραφο από κάθε γονέα. Εάν κληρονομήσουμε ένα ελαττωματικό γονίδιο από τη μητέρα μας, το φυσιολογικό γονίδιο του πατέρα μας μπορεί να αντισταθμίσει (σε ​​μια τέτοια περίπτωση ότι η παθολογία ή η ασθένεια εμφανίζεται μόνο ως ομόζυγος υπολειπόμενος).

Μια δεύτερη θεωρία - όχι τόσο διαισθητική όσο η πρώτη - προτείνει ότι η λιθίαση δρα ως μηχανισμός επιδιόρθωσης στο DNA. Η βλάβη στο γενετικό υλικό είναι ένα πρόβλημα που πρέπει να αντιμετωπίσουν όλοι οι οργανισμοί. Ωστόσο, υπάρχουν οργανισμοί που αναπαράγουν μόνο ασυμβίβαστα και το DNA τους δεν είναι ιδιαίτερα κατεστραμμένο.

Μια άλλη υπόθεση αναφέρει ότι το φύλο θα μπορούσε να εξελιχθεί ως παρασιτική προσαρμογή μεταξύ των εγωιστικών γενετικών στοιχείων, προκειμένου να διανεμηθεί σε άλλες γενετικές οικογένειες. Ένας παρόμοιος μηχανισμός έχει αποδειχθεί στο Ε. Coli.

Παρόλο που υπάρχουν πιθανές εξηγήσεις, η εξέλιξη του φύλου αποτελεί αντικείμενο έντονης συζήτησης μεταξύ των εξελικτικών βιολόγων.

Η σεξουαλική επιλογή

Η σεξουαλική επιλογή είναι μια ιδέα που εισήγαγε ο Charles Darwin, η οποία εφαρμόζεται μόνο σε πληθυσμούς με σεξουαλική αναπαραγωγή. Χρησιμοποιείται για να εξηγήσει την παρουσία συμπεριφορών, δομών και άλλων χαρακτηριστικών των οποίων η ύπαρξη δεν μπορεί να εκληφθεί από τη φυσική επιλογή.

Για παράδειγμα, το φτέρωμα τόσο ζωηρό και σε κάποιο βαθμό «υπερβολικό» των παγώνων δεν φέρνει άμεσα οφέλη στο άτομο, αφού το καθιστά πιο ορατό στους πιθανούς θηρευτές. Επιπλέον, υπάρχει μόνο στα αρσενικά.

Αναφορές

  1. Colegrave, Ν. (2012). Η εξελικτική επιτυχία του σεξ: Σειρά Επιστήμης και Κοινωνίας για το Σεξ και την Επιστήμη. Εκθέσεις EMBO, 13(9), 774-778.
  2. Crow, J. F. (1994). Πλεονεκτήματα της σεξουαλικής αναπαραγωγής. Αναπτυξιακή γενετική, 15(3), 205-213.
  3. Freeman, S., & Herron, J.C. (2002). Εξελικτική ανάλυση. Prentice Hall.
  4. Goodenough, U. & Heitman, J. (2014). Προέλευση της ευκαρυωτικής σεξουαλικής αναπαραγωγής. Cold Spring Harbor προοπτικές στη βιολογία, 6(3), a016154.
  5. Hickman, C.Ρ., Roberts, L.S., Larson, Α., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Ολοκληρωμένες αρχές της ζωολογίας. Νέα Υόρκη: McGraw-Hill.
  6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, Α. (Eds.). (2010). Η εξέλιξη των πρωτογενών σεξουαλικών χαρακτήρων στα ζώα. Oxford University Press.
  7. Sawada, Η., Inoue, Ν., & Iwano, Μ. (2014). Σεξουαλική αναπαραγωγή σε ζώα και φυτά. Springer-Verlag GmbH.