17: Мейоз - статеве розмноження

Здатність відтворюватися в натурі - основна характеристика всього живого. У натурі означає, що потомство будь-якого організму дуже нагадує свого батька або батьків. Бегемоти народжують телят бегемотів; сосни Монтереї дають насіння, з яких виходять саджанці сосни Монтерей; а дорослі фламінго відкладають ікру, які вилуплюються у пташенят фламінго. У натурі взагалі не означає точно таке ж. Хоча багато одноклітинних організмів і кілька багатоклітинних організмів можуть виробляти генетично ідентичні клони себе шляхом ділення мітотичних клітин, багато одноклітинних організмів і більшість багатоклітинних організмів регулярно розмножуються за допомогою іншого методу.

Статеве розмноження - це вироблення батьками статевих клітин і злиття двох статевих клітин з утворенням єдиної унікальної клітини. У багатоклітинних організмах ця нова клітина потім піддається поділу мітотичних клітин, щоб розвинутися в дорослий організм. Тип поділу клітин під назвою мейоз призводить до клітин, які є частиною статевого репродуктивного циклу. Статеве розмноження, зокрема мейоз та запліднення, вносить зміни в потомство, що може пояснити еволюційний успіх статевого розмноження. Переважна більшість еукаріотичних організмів можуть або повинні використовувати певну форму мейозу та запліднення для розмноження.

Статеве розмноження було раннім еволюційним нововведенням після появи еукаріотичних клітин. Той факт, що більшість еукаріотів розмножуються статевим шляхом, є свідченням його еволюційного успіху. У багатьох тварин це єдиний спосіб розмноження. І все ж вчені визнають деякі реальні недоліки статевого розмноження. На поверхні потомство, генетично ідентичне батькові, може виявитися більш вигідним. Якщо материнський організм успішно займає місце проживання, потомство з такими ж рисами було б аналогічно успішним. Існує також очевидна користь для організму, який може виробляти потомство шляхом безстатевого бутонізації, фрагментації або безстатевих яєць. Ці способи розмноження не вимагають іншого організму протилежної статі. Немає необхідності витрачати енергію на пошук або залучення партнера. Ця енергія може бути витрачена на отримання більшої кількості потомства. Дійсно, деякі організми, які ведуть одиночний спосіб життя, зберегли здатність до безстатевого розмноження. Крім того, безстатеві популяції мають лише жіночі особини, тому кожна особина здатна до розмноження. Навпаки, самці в сексуальних популяціях (половина населення) самі не виробляють потомства. Через це асексуальне населення може рости вдвічі швидше, ніж сексуальне населення теоретично. Це означає, що в конкуренції безстатеве населення матиме перевагу. Всі ці переваги безстатевого розмноження, які також є недоліками статевого розмноження, повинні означати, що кількість видів з безстатевим розмноженням має бути більш поширеним.

Однак багатоклітинні організми, які залежать виключно від безстатевого розмноження, надзвичайно рідкісні. Чому статеве розмноження так поширене? Це одне з важливих питань в біології і було в центрі уваги багатьох досліджень з другої половини ХХ століття до цих пір. Ймовірне пояснення полягає в тому, що варіація, яку створює статеве розмноження серед потомства, дуже важлива для виживання та відтворення цих потомств. Єдиним джерелом варіації безстатевих організмів є мутація. Це кінцеве джерело варіацій статевих організмів. Крім того, ці різні мутації постійно переставляються з одного покоління в інше, коли різні батьки поєднують свої унікальні геноми, а гени змішуються в різні комбінації в процесі мейозу. Мейоз - це поділ вмісту ядра, що ділить хромосоми між гаметами. Варіація вводиться під час мейозу, а також при поєднанні гамет в заплідненні.