43.1: Методи розмноження

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1733

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Навички для розвитку

Опишіть переваги та недоліки безстатевого та статевого розмноження
Обговоріть методи безстатевого розмноження
Обговоріть методи статевого розмноження

Тварини дають потомство шляхом безстатевого та/або статевого розмноження. Обидва способи мають переваги і недоліки. Безстатеве розмноження дає потомство, генетично ідентичне батькові, оскільки все потомство є клонами вихідного батька. Одиночна особина може давати потомство безстатевим шляхом, і велика кількість потомства може бути вироблено швидко. У стабільному або передбачуваному середовищі безстатеве розмноження є ефективним засобом розмноження, оскільки все потомство буде адаптовано до цього середовища. У нестабільному або непередбачуваному середовищі асексуально розмножуються види можуть опинитися в невигідному становищі, оскільки всі потомства генетично ідентичні і можуть не мати генетичних варіацій, щоб вижити в нових або різних умовах. З іншого боку, швидкі темпи безстатевого розмноження можуть дозволити швидку реакцію на зміни навколишнього середовища, якщо у людей є мутації. Додатковою перевагою безстатевого розмноження є те, що колонізація нових середовищ існування може бути простішою, коли особі не потрібно знаходити пару для розмноження.

Під час статевого розмноження генетичний матеріал двох особин об'єднується для отримання генетично різноманітного потомства, яке відрізняється від батьків. Вважається, що генетичне різноманіття потомства, що виробляється статевим шляхом, дає видам більше шансів вижити в непередбачуваному або мінливому середовищі. Види, які розмножуються статевим шляхом, повинні підтримувати два різних типи особин, самців та самок, що може обмежити здатність колонізувати нові середовища існування, оскільки повинні бути присутніми обидві статі.

безстатеве розмноження

Безстатеве розмноження відбувається у прокаріотичних мікроорганізмів (бактерій) і в деяких еукаріотичних одноклітинних і багатоклітинних організмах. Існує ряд способів, якими тварини розмножуються безстатевим шляхом.

Розщеплення

Розщеплення, також зване бінарним поділом, відбувається у прокаріотичних мікроорганізмів і в деяких безхребетних, багатоклітинних організмах. Після періоду зростання організм розщеплюється на два окремих організми. Деякі одноклітинні еукаріотичні організми піддаються бінарному поділу мітозом. В інших організмах частина особини відокремлюється і утворює другу особину. Цей процес відбувається, наприклад, у багатьох астероїдних голкошкірих шляхом розщеплення центрального диска. Деякі морські анемони та деякі коралові поліпи (рис.\(\PageIndex{1}\)) також розмножуються через поділ.

Зображення показує багато коралових поліпів, згрупованих разом. Кожен поліп має чашоподібну форму, з щупальцями, що виходять з обідка. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Коралові поліпи розмножуються безстатевим шляхом ділення. (кредит: Г.П. Шмахль, менеджер ФГБНМС NOAA)

бутонізація

Бутонізація - це форма безстатевого розмноження, яка виникає внаслідок відростання частини клітини або області тіла, що призводить до відділення від вихідного організму на дві особини. Бутонізація часто зустрічається у деяких безхребетних тварин, таких як корали та гідри. У гідри утворюється брунька, яка розвивається у дорослу особину і відривається від основного тіла, як показано на малюнку\(\PageIndex{2}\), тоді як при бутонізації коралів брунька не відшаровується і розмножується як частина нової колонії.

На ілюстрації зображена гідра, яка має схоже на стебло тіло з щупальцями, що ростуть наверх. Менша гідра бутонізує з боку стебла. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Гідра розмножується безстатевим шляхом бутонізації.

Посилання на навчання

Подивіться відео про бутонізацію гідри.

Фрагментація

Фрагментація - це розрив тіла на дві частини з подальшою регенерацією. Якщо тварина здатна до роздробленості, а частина досить велика, відросте окрема особина.

Наприклад, у багатьох морських зірок безстатеве розмноження здійснюється шляхом фрагментації. Малюнок\(\PageIndex{3}\) ілюструє морську зірку, для якої рука особини відламана і регенерує нову морську зірку. Відомо, що працівники рибальства намагаються вбити морських зірок, які їдять їх молюски або грядки устриць, розрізаючи їх навпіл і кидаючи назад в океан. На жаль для робітників, дві частини можуть регенерувати нову половину, в результаті чого в два рази більше морських зірок полюють на устриць і молюсків. Фрагментація також відбувається у аннелідних черв'яків, турбеляріїв та поріферанів.

На ілюстрації зображена морська зірка з однією довгою рукою і чотирма дуже короткими руками. — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Морські зірки можуть відтворюватися за допомогою фрагментації. Велика рука, фрагмент від іншої морської зірки, переростає в нову особина.

Відзначимо, що при фрагментації, як правило, спостерігається помітна різниця в розмірах особин, тоді як при поділі утворюються дві особини приблизних розмірів.

Партеногенез

Партеногенез - це форма безстатевого розмноження, коли яйцеклітина розвивається в повноцінну особину без запліднення. Отримане потомство може бути як гаплоїдним, так і диплоїдним, в залежності від процесу і виду. Партеногенез зустрічається у безхребетних, таких як водяні тікачі, колотники, попелиці, палиці комах, деякі мурахи, оси та бджоли. Бджоли використовують партеногенез для отримання гаплоїдних самців (трутнів) та диплоїдних самок (робітників). Якщо яйцеклітина запліднена, виробляється матка. Бджолина матка контролює розмноження бджіл вулика, щоб регулювати тип виробленої бджоли.

Деякі хребетні тварини - такі як певні плазуни, земноводні та риби - також розмножуються за допомогою партеногенезу. Хоча частіше зустрічається у рослин, партеногенез спостерігався у видів тварин, які були відокремлені за статтю в наземних або морських зоопарках. Дві самки драконів Комодо, акула-молот та акула з чорним верхом утворили партеногенних молодих, коли самки були ізольовані від самців.

статеве розмноження

Статеве розмноження - це поєднання (зазвичай гаплоїдних) репродуктивних клітин з двох особин з утворенням третього (зазвичай диплоїдного) унікального потомства. Статеве розмноження виробляє потомство з новими комбінаціями генів. Це може бути адаптивною перевагою в нестабільних або непередбачуваних середовищах. Як люди, ми звикли думати про тварин як про двох окремих статей - чоловічої та жіночої - визначаються при зачатті. Однак в тваринному світі існує безліч варіацій на цю тему.

Гермафродитизм

Гермафродитизм зустрічається у тварин, де одна особина має як чоловічу, так і жіночу репродуктивні частини. Безхребетні, такі як дощові черв'яки, слимаки, стрічкові черв'яки і равлики\(\PageIndex{4}\), показані на малюнку, часто бувають гермафродитними. Гермафродити можуть самозапліднюватися або спаровуватися з іншим своїм видом, запліднюючи один одного і обидва виробляючи потомство. Самозапліднення поширене у тварин, які мають обмежену рухливість або не рухливі, таких як барнакли та молюски.

На фото зображена наземна равлик. — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Багато равлики є гермафродитами. Коли дві особини спаровуються, вони можуть виробляти до ста яєць кожна. (кредит: Ассаф Штільман)

Визначення статі

Визначення статі ссавців визначається генетично наявністю Х-і Y-хромосом. Особи гомозиготні для X (XX) - жіночі, а гетерозиготні особини (XY) - чоловічі. Наявність Y-хромосоми викликає розвиток чоловічих ознак, а її відсутність призводить до жіночих особливостей. Система XY також зустрічається у деяких комах і рослин.

Визначення статі птахів залежить від наявності Z і W хромосом. Гомозиготний для Z (ZZ) призводить до чоловіків і гетерозиготних (ZW) результатів у жінки. W, здається, має важливе значення для визначення статі особини, подібної до Y-хромосоми у ссавців. Деякі риби, ракоподібні, комахи (наприклад, метелики і метелики), а також плазуни використовують цю систему.

Стать деяких видів визначається не генетикою, а деяким аспектом навколишнього середовища. Визначення статі у деяких крокодилів і черепах, наприклад, часто залежить від температури в критичні періоди розвитку яєць. Це називається екологічним визначенням статі, а точніше визначенням статі, що залежить від температури. У багатьох черепах більш прохолодні температури під час інкубації яєць виробляють самців, а теплі температури виробляють самок. У деяких крокодилів помірні температури виробляють самців, і як теплі, так і прохолодні температури виробляють самок. У деяких видів стать залежить як генетично, так і від температури.

Особи деяких видів змінюють свою стать протягом життя, чергуючи чоловічого і жіночого. Якщо особина є самкою першої, її називають протогінія або «перша самка», якщо вона перша самець, її називають протандри або «перший самець». Наприклад, устриці народжуються самцями, ростуть, стають самками і відкладають яйцеклітини; деякі види устриць змінюють стать кілька разів.

Резюме

Розмноження може бути безстатевим, коли одна особина виробляє генетично ідентичне потомство, або статевим, коли генетичний матеріал двох особин поєднується для отримання генетично різноманітного потомства. Безстатеве розмноження відбувається шляхом поділу, бутонізації та фрагментації. Статеве розмноження може означати приєднання сперми та яйцеклітин в тілах тварин або це може означати викид сперми та яйцеклітин у навколишнє середовище. Людина може бути однією статтю або обома; вона може починатися як одна стать і перемикатися протягом свого життя, або вона може залишатися чоловічою або жіночою.

Глосарій

безстатеве розмноження: форма розмноження, яка дає потомство, генетично ідентичне батьківському

брунькування: форма безстатевого розмноження, що виникає в результаті відростання частини клітини, що призводить до відділення від вихідної тварини на дві особини

поділ: (також бінарний ділення) метод, за допомогою якого багатоклітинні організми збільшуються в розмірах або безстатеве розмноження, при якому одноклітинний організм розщеплюється на два окремих організми мітозом

фрагментації: розрізання або фрагментація вихідної тварини на частини і зростання окремої тварини з кожної частини

гермафродитизм: стан наявності як чоловічої, так і жіночої репродуктивної частини в межах однієї особи

партеногенез: форма безстатевого розмноження, де яйцеклітина розвивається в повноцінну особина без запліднення

статеве розмноження: змішування генетичного матеріалу від двох особин для отримання генетично унікального потомства