Vlastnosti a typy asexuální reprodukce (zvířata, rostliny a mikroorganismy)



asexuální reprodukce je definován jako násobení jedince schopného pocházet z potomků bez nutnosti hnojení. Proto se dětské organismy skládají z klonů rodiče.

Předpokládá se, že děti narozené z asexuálních reprodukčních událostí jsou identickými kopiemi rodičů. Je však třeba mít na paměti, že kopie genetického materiálu podléhá změnám nazývaným "mutace"..

Asexuální reprodukce je převládající v jednobuněčných organismech, jako jsou bakterie a protisté. Ve většině případů, kmenová buňka dá svah dvěma dceřiným buňkám, v události volal binární štěpení.

I když jsou zvířata obvykle spojena se sexuální reprodukcí a rostlinami s asexuální reprodukcí, jedná se o nesprávný vztah a v obou liniích najdeme dva základní modely reprodukce..

Existují různé mechanismy, kterými se organismus může asexuálně reprodukovat. U zvířat jsou hlavními typy fragmentace, pučení a partenogeneze.

V případě rostlin se asexuální reprodukce vyznačuje mimořádnou rozmanitostí, protože tyto organismy mají velkou plasticitu. Mohou se rozmnožovat, odřezky, oddenky, sázky a dokonce i mnoho listů a kořenů.

Asexuální reprodukce představuje řadu výhod. Je rychlý a účinný, což umožňuje kolonizaci prostředí v relativně krátkém čase. Navíc nepotřebuje trávit čas a energii v bojích sexuálních partnerů nebo v tancích složitých a komplikovaných námluv..

Jeho hlavní nevýhodou je však nedostatek genetické variability, což je stav sine qua non aby mechanismy zodpovědné za biologickou evoluci mohly jednat.

Nedostatek variability u druhu může vést k zániku stejného druhu v případě, že musí čelit nepříznivým podmínkám, zavolat rány nebo extrémní klima. Proto je asexuální reprodukce chápána jako alternativní adaptace v reakci na stavy, které vyžadují jednotné populace.

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Asexuální reprodukce u zvířat (typy)
    • 2.1 Blížení
    • 2.2 Fragmentace
    • 2.3 Parthenogeneze u bezobratlých
    • 2.4 Parthenogeneze u obratlovců
    • 2.5 Androgeneze a ginogeneze
  • 3 Asexuální reprodukce v rostlinách (typy) \ t
    • 3.1 Stolony
    • 3.2 Oddenky
    • 3.3 Řezání
    • 3.4 Štepy
    • 3.5 Listy a kořeny
    • 3.6 Sporace
    • 3.7 Propágulos
    • 3.8 Parthenogeneze a apomixie
    • 3.9 Výhody asexuální reprodukce v rostlinách
  • 4 Asexuální reprodukce mikroorganismů (typy)
    • 4.1 Binární štěpení v bakteriích
    • 4.2 Binární štěpení v eukaryotech
    • 4.3 Vícečetné štěpení
    • 4.4 Gemace
    • 4.5 Fragmentace
    • 4.6 Sporulace
  • 5 Rozdíly mezi pohlavním a asexuálním rozmnožováním
  • 6 Výhody asexuální versus sexuální reprodukce
  • 7 Odkazy

Obecné vlastnosti

K sexuální reprodukci dochází, když jedinec produkuje nové organismy ze somatických struktur. Potomci jsou geneticky identičtí s progenitorem ve všech aspektech genomu, s výjimkou oblastí, které zažily somatické mutace.

Různé termíny se používají pro označení nových jedinců, počínaje tkáněmi nebo somatickými buňkami. V literatuře je sexuální reprodukce synonymem klonální reprodukce.

Pro zvířata termín agametická reprodukce (z angličtiny) agametická reprodukce), zatímco u rostlin je běžné používat výraz vegetativní reprodukce.

Nesmírné množství organismů se rozmnožuje po celý život skrze sexuální reprodukci. V závislosti na skupině a podmínkách prostředí se organismus může rozmnožovat výhradně prostřednictvím asexuální cesty nebo střídavě s událostmi sexuální reprodukce..

Asexuální reprodukce u zvířat (typy)

U zvířat mohou potomci pocházet z jediného rodiče prostřednictvím mitotických dělení (asexuální reprodukce) nebo se mohou vyskytnout prostřednictvím oplodnění dvou gamet dvou různých jedinců (sexuální reprodukce)..

Různé skupiny zvířat mohou reprodukovat asexuálně, převážně skupiny bezobratlých. Nejdůležitější typy asexuální reprodukce u zvířat jsou následující:

Gemation

Pučení spočívá v tvorbě vyboulení nebo evakuace z rodičovského jedince. Tato struktura se nazývá žloutek a způsobí vznik nového organismu.

Tento proces se vyskytuje u některých cnidarů (medúzy a příbuzných) a pláštěnců, kde potomstvo může být produkováno výčnělky těla rodičů. Jednotlivec může růst a stát se nezávislým nebo být připoután k rodiči, aby vytvořil kolonii.

Tam jsou kolonie cnidarians, slavné skalnaté korály, který může se prodlužovat pro více než metr. Tyto struktury jsou tvořeny jedinci tvořenými pučícími událostmi, jejichž gemmules zůstaly spojené. Hydry jsou známé svou schopností reprodukovat asexuálně pučením.

V případě porifery (houby) je pučení poměrně běžným způsobem reprodukce. Houby mohou tvořit gemmules, aby vydržely období s nepříznivými podmínkami prostředí. Nicméně, houby mají také sexuální reprodukci.

Fragmentace

Zvířata mohou rozdělit své tělo v procesu fragmentace, kdy kus může vzniknout novým člověkem. Tento proces je doprovázen regenerací, kdy buňky původní části rodiče jsou rozděleny pro vytvoření úplného těla.

Tento jev se vyskytuje v různých liniích bezobratlých, jako jsou houby, cnidarové, annelidy, polychaety a pláštěnky..

Nezaměňujte regenerační procesy per se s asexuálními reprodukčními událostmi. Například houby, když ztratí jedno rameno, mohou regenerovat nové. Neznamená to však reprodukci, protože nevede ke zvýšení počtu jednotlivců.

V hvězdice rodu Linckia Je možné, že nový jedinec pochází z paže. Organismus s pěti rameny tak může vzniknout pěti novým jedincům.

Planární (Turbelarios) jsou vermiformní organismy se schopností reprodukce jak pohlavně, tak asexuálně. Běžnou zkušeností v laboratořích biologie je fragmentace planár při pozorování, jak je z každého kusu regenerován nový organismus.

Parthenogeneze u bezobratlých

V některých skupinách bezobratlých, jako je hmyz a korýši, je ovule schopna vyvinout úplného jedince, aniž by bylo třeba oplodnit sperma. Tento jev se nazývá parthenogeneze a je rozšířen u zvířat.

Nejjasnějším příkladem je hymenoptera, konkrétně včely. Tento hmyz může vzniknout samci, zvanými drony, pomocí parthenogeneze. Jak jednotlivci pocházejí z neplodného vajíčka, jsou haploidní (mají pouze poloviční genetickou zátěž).

Mšice - další skupina hmyzu - mohou vytvářet nové jedince prostřednictvím procesů parthenogeneze nebo sexuální reprodukce.

V korýši Dafnie samice produkuje různé druhy vajec v závislosti na podmínkách prostředí. Vejce mohou být oplodněna a mohou vést k vzniku diploidního jedince nebo k rozvoji partenogeneze. První případ je spojen s nepříznivými environmentálními podmínkami, zatímco parthenogeneze probíhá v prosperujícím prostředí

V laboratoři je možné indukovat parthenogenezi aplikací chemikálií nebo fyzikálních podnětů. U některých ostnokožců a obojživelníků byl tento proces úspěšně prováděn a nazývá se experimentální partenogeneze. Stejným způsobem existuje bakterie rodu Wolbachia procesu.

Parthenogeneze u obratlovců

Fenomén parthenogeneze sahá až do linie obratlovců. V několika rodech ryb, obojživelníků a plazů, komplexnější forma tohoto procesu nastane, zahrnovat duplikaci hry chromozomu, který vede k diploidním zygotes bez účasti mužské gamety \ t.

Přibližně 15 druhů ještěrek je známo svou exkluzivní schopností reprodukovat parthenogenezí.

I když tito plazi nepotřebují partnera přímo k dosažení početí (ve skutečnosti tyto druhy postrádají samce), vyžadují sexuální podněty z falešných kopulací a kurýrních sezení s jinými jedinci..

Androgeneze a ginogeneze

V procesu androgeneze se jádro z oocytů degeneruje a je nahrazeno jádrem otce jadernou fúzí ze dvou spermií. Ačkoli to se vyskytuje v některých živočišných druzích, jako je například houbovitý hmyz, nepovažuje se za běžný proces v tomto království.

Na druhé straně, gynogeneze spočívá v produkci nových organismů oocyty (ženské pohlavní buňky) diploid, který nepodléhal dělení jejich genetického materiálu meiosis.

Připomeňme, že naše pohlavní buňky mají pouze polovinu chromozomů a když dojde k oplodnění, počet chromozomů se obnoví.

Aby gynogeneze nastala, je nutná stimulace ze spermií samců. Produktem potomstva gynogeneze jsou samice identické s matkou. Tato cesta je také známá jako pseudogamie.

Asexuální reprodukce v rostlinách (typy)

U rostlin existuje široké spektrum režimů reprodukce. Jsou to vysoce plastické organismy a není neobvyklé najít rostliny, které se mohou rozmnožovat pohlavně a asexuálně.

Nicméně, to bylo shledal, že mnoho druhů preferuje cestu asexuální reprodukce, ačkoli jejich předci dělali to sexuálně.

V případě asexuálního rozmnožování mohou rostliny generovat potomstvo různými způsoby, od vývoje ovocellu bez hnojení až po získání kompletního organismu fragmentem rodiče..

Stejně jako u zvířat dochází k pohlavnímu rozmnožování v důsledku buněčného dělení mitózou, které vede k identickým buňkám. Dále se budeme zabývat nejdůležitějšími typy vegetativní reprodukce:

Stolony

Některé rostliny jsou schopny se rozmnožovat tenkými a protáhlými stonky, které vznikají podél povrchu půdy. Tyto struktury jsou známé jako stolony a vytvářejí kořeny v odstupech. Kořeny mohou vytvářet vztyčené stonky, které se v průběhu času vyvíjejí u nezávislých jedinců.

Pozoruhodným příkladem jsou jahody nebo jahody (Fragaria ananassa), který je schopen vytvářet různé struktury, včetně listů, kořenů a stonků každého uzlu stolonu.

Oddenky

Jak v případě stolonů, tak i oddenků, axilární pupeny rostlin mohou generovat specializovaný výhonek pro asexuální reprodukci. Mateřská rostlina představuje rezervní zdroj pro propuknutí.

Oddenky jsou stonky nedefinovaného růstu, které rostou pod zemí - nebo nad - horizontálně. Stejně jako stolony produkují i ​​příhodné kořeny, které vytvoří novou rostlinu identickou s mateřskou.

Tento druh vegetativní reprodukce je důležitý ve skupině trav (kde oddenky vedou k vytvoření pupenů, které vedou ke stonkům s listy a květy), okrasných trvalých rostlin, pastvin, rákosu a bambusů..

Řezání

Řezy jsou části nebo kousky stonku, ze kterého pochází nová rostlina. Aby tato událost nastala, musí být stonek pohřben v půdě, aby se zabránilo vysychání, a může být ošetřen hormony, které stimulují růst náhodných kořenů..

V ostatních případech je kus kmene umístěn do vody, aby stimuloval tvorbu kořenů. Poté, co je přenesen do vhodného prostředí, se může rozvinout nový jedinec.

Štěpy

Rostliny mohou být rozmnoženy vložením pupenu do štěrbiny dříve vytvořené v kmeni dřeviny, která má kořeny..

Když je postup úspěšný, rána se uzavře a kmen je životaschopný. Hovorně se říká, že rostlina "chytila".

Listy a kořeny

Tam jsou některé druhy v listech, které mohou být použity jako struktury pro vegetativní reprodukci. Druhy populárně známé jako „mateřská rostlina“ (Kalanchoe daigremontiana) mohou generovat rostliny oddělené od meristematické tkáně umístěné na okraji jejich listů.

Tyto malé rostliny rostou připojené k listům, dokud nejsou dostatečně zralé a oddělené od matky. Při pádu na zem je dceřiná rostlina zakořeněna.

V třešeň, jabloň a malina může reprodukce probíhat skrze kořeny. Tyto podzemní stavby produkují ohniska, která mohou vzniknout novým jedincům.

Existují extrémní případy, jako je pampeliška. Pokud se někdo pokusil odtrhnout rostlinu ze země a rozdrtit její kořeny, každý kus může vést k novému závodu.

Sporulace

Sporulace se vyskytuje v široké škále rostlinných organismů, včetně mechů a kapradin. Proces zahrnuje tvorbu významného počtu spór, které jsou schopny odolávat nepříznivým podmínkám prostředí.

Spory jsou malé a snadno rozptýlené, buď zvířaty nebo větrem. Když se dostanou do příznivé zóny, spory se vyvíjí u jedince, který je stejný jako ten, který jej vytvořil.

Propagule

Propuly jsou akumulace buněk, typické pro mechorosty a kapradiny, ale nacházejí se i v některých vyšších rostlinách, jako jsou hlízy a trávy. Tyto struktury pocházejí z thallus, a jsou malé pupeny se schopností šířit.

Parthenogeneze a apomixis

V botanice se také obvykle používá v partenogenezi. Ačkoli to je používáno v přísnějším smyslu popisovat událost “apomixis gametofitica”. V tomto případě je sporofyt (semeno) produkován buňkou vajíčka, která nepodléhá redukci.

Apoximisis se vyskytuje u přibližně 400 druhů angiospermů, zatímco ostatní rostliny to mohou provádět volitelným způsobem. Partenogeneze tedy popisuje pouze část asexuální reprodukce v rostlinách. Proto se doporučuje vyhnout se používání termínu pro rostliny.

Někteří autoři (viz De Meeûs) et al. 2007) často dělí apomixis od vegetativní reprodukce. Kromě toho klasifikují apomixis v již popsané gametofytice a pocházejí ze sporofytů, kde se embryo vyvíjí z jaderné buňky nebo jiné somatické tkáně vaječníků, které nemají zkušenosti s gametofytickou fází..

Výhody asexuální reprodukce v rostlinách

Obecně platí, že asexuální reprodukce umožňuje rostlině reprodukovat se ve stejných kopiích, které jsou dobře přizpůsobeny danému prostředí.

Navíc, asexuální reprodukce v silvers je rychlý a efektivní mechanismus. Proto se používá jako strategie, kdy se organismus nachází v oblastech, kde prostředí není vhodné pro reprodukci semen.

Například, rostliny umístěné v suchém prostředí v Patagonia, takový jako chorions, reprodukovat tímto způsobem, a nakonec zabírat velké plochy půdy \ t.

Na druhou stranu zemědělci tento druh propagace nejvíce využívali. Můžete si vybrat odrůdu a reprodukovat asexuálně k získání klonů. Tak získají genetickou jednotnost a umožní jim udržet si určitou požadovanou charakteristiku.

Asexuální reprodukce mikroorganismů (typy)

Asexuální reprodukce je velmi častá u jednobuněčných organismů. V prokaryotických liniích, například bakterií, jsou nejvýznamnější binární štěpení, pučení, fragmentace a vícenásobné štěpení. Na druhé straně, v jednobuněčných eukaryotických organismech existuje binární dělení a sporulace.

Binární štěpení v bakteriích

Binární štěpení je proces rozdělení genetického materiálu, následovaný spravedlivým rozdělením vnitřku buňky získat dva organismy totožné s rodičem a identické ke každému jiný \ t.

Binární štěpení začíná, když je bakterie v médiu, kde je dostatek živin a prostředí přispívá k reprodukci. Poté se v buňce objeví mírné prodloužení.

Následně začíná replikace genetického materiálu. V bakteriích je DNA organizována v kruhovém chromozomu a není ohraničena membránou, jako nápadným a výrazným jádrem eukaryot.

V období dělení genetického materiálu je distribuován na protilehlé strany buňky v divizi. V tomto bodě začíná syntéza polysacharidů, které tvoří bakteriální stěnu, pak dochází k tvorbě přepážky uprostřed a buňka se nakonec zcela oddělí..

V některých případech mohou bakterie začít dělit a duplikovat svůj genetický materiál. Buňky se však nikdy nerozpadnou. Příklady jsou skupiny kokosu, jako jsou diplokoky.

Binární štěpení v eukaryotech

U jednobuněčných eukaryot, jako například Trypanosoma například, podobný typ reprodukce nastane: buňka dává vznik dvěma dceřiným buňkám podobné velikosti.

Díky přítomnosti jádra buněk se tento proces stává složitějším a komplikovanějším. Musí se objevit proces mitózy, aby se jádro rozdělilo, následované cytokinezí, která zahrnuje rozdělení cytoplazmy.

Mnohonásobné štěpení

Ačkoli binární štěpení je nejvíce obyčejný reprodukční způsob, některé druhy, takový jak Bdellovibrio¸ jsou schopni zažít více misí. Výsledkem tohoto procesu je více dceřiných buněk a již ne dva, jak je uvedeno v binárním štěpení.

Gemation

Jedná se o proces podobný procesu, který byl zmíněn u zvířat, ale extrapolován na jednu buňku. Bakteriální pučení začíná malým pupenem, který se liší od rodičovské buňky. Uvedený výčnělek prochází procesem růstu, dokud se postupně neoddělí od bakterie, která ji vytvořila.

Pučení má za následek nerovnoměrné rozložení materiálu obsaženého v buňce.

Fragmentace

Obecně bakterie vláknitého typu (například Nikarie sp.) může být tímto způsobem reprodukován. Vláknité buňky se oddělují a začínají růst jako nové buňky.

Sporulace

Sporulace je produkce struktur zvaných spory. Jedná se o extrémně odolné struktury tvořené buňkou.

Tento proces je spojen s podmínkami životního prostředí, které obklopují organismus, obecně, když se stanou nepříznivými v důsledku nedostatku živin nebo extrémních podnebí, spouští se spouští.

Rozdíly mezi pohlavním a asexuálním rozmnožováním

U jedinců, kteří rozmnožují asexuálně, se potomstvo skládá z prakticky identických kopií jejich progenitorů, tj. Klonů. Genom jediného rodiče je zkopírován dělením mitotických buněk, kde je DNA kopírována a přenášena ve stejných částech do dvou dceřiných buněk..

Na rozdíl od toho, aby sexuální rozmnožování nastalo, musí se účastnit dva jedinci opačných pohlaví, s výjimkou hermafroditů..

Každý z rodičů nese gamety nebo pohlavní buňky generované meiotickými událostmi. Potomci se skládají z jedinečných kombinací mezi oběma rodiči. Jinými slovy, existuje pozoruhodná genetická variace.

Abychom porozuměli vysokým úrovním variací v sexuální reprodukci, musíme je během dělení soustředit na chromozomy. Tyto struktury jsou schopny vzájemně si vyměňovat fragmenty, což vede k jedinečným kombinacím. Když tedy pozorujeme bratry, kteří pocházejí ze stejných rodičů, nejsou si navzájem totožní.

Výhody asexuální versus sexuální reprodukce

Asexuální reprodukce předpokládá několik výhod pro sexuální. Za prvé, čas a energie nejsou zbytečné v komplexních dvorních tancích nebo ženských bitvách typických pro některé druhy, protože je zapotřebí pouze jeden rodič..

Za druhé, mnoho jedinců, kteří rozmnožují sexuálně tráví hodně energie při produkci gamet, které nejsou nikdy oplodněny. To umožňuje rychle a efektivně kolonizovat nová prostředí bez nutnosti získat partnera.

Teoreticky, modely asexuální reprodukce uvedené výše jim dávají více výhod - ve srovnání se sexuálním - jednotlivcům, kteří žijí ve stabilním prostředí, protože mohou přesným způsobem udržovat své genotypy..

Odkazy

  1. Campbell, N. A. (2001). Biologie: Pojmy a vztahy. Pearson Education.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka na biologii. Panamericana Medical.
  3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Asexuální reprodukce: genetika a evoluční aspekty. Buněčné a molekulární biologické vědy, 64(11), 1355-1372.
  4. Engelkirk, P.G., Duben-Engelkirk, J.L., & Burton, G.R.W. (2011). Burtonova mikrobiologie pro zdravotnictví. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Patil, U., Kulkarni, J. S., & Chincholkar, S. B. (2008). Základy mikrobiologie. Nirali Prakashan, Pune.
  6. Raven, P. H., Evert, R. F., & Eichhorn, S. E. (1992). Biologie rostlin (Vol. 2). Obrátil jsem se.
  7. Tabata, J., Ichiki, R. T., Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Sexuální versus asexuální reprodukce: Distinct Outcomes v relativním množství Parthenogenetic Mealybugs po nedávné kolonizaci. PLoS ONE, 11(6), e0156587.
  8. Yuan, Z. (2018). Konverze mikrobiální energie. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.