REPRODUCEREA SEXUALĂ: CARACTERISTICI ȘI TIPURI - BIOLOGIE - 2025

Reproducerea asexuată este definită ca multiplicarea unui individ capabil de a provoca sămânță fără fertilizare. Prin urmare, organismele fiice constau din clone ale părintelui.

Se presupune că copii produși de evenimente de reproducere asexuată sunt copii identici ai părinților lor. Cu toate acestea, trebuie amintit că copia materialului genetic este supusă unor modificări numite „mutații”.

Sursa: pixabay.com

Reproducerea sexuală este predominantă în organismele unicelulare, cum ar fi bacteriile și protistii. În cele mai multe cazuri, o celulă stem dă naștere la două celule fiice, într-un eveniment numit fisiune binară.

Deși animalele sunt de obicei asociate cu reproducerea sexuală și plantele cu reproducere asexuală, este o relație greșită și în ambele linii găsim cele două modele de bază ale reproducerii.

Există diferite mecanisme prin care un organism se poate reproduce asexual. La animale, principalele tipuri sunt fragmentarea, înmugurirea și partenogeneza.

În cazul plantelor, reproducerea asexuală se caracterizează prin a fi extrem de variată, deoarece aceste organisme se bucură de o plasticitate deosebită. Se pot reproduce, prin butași, rizomi, butași și chiar prin porțiuni de frunze și rădăcini.

Reproducerea sexuală are o serie de avantaje. Este rapid și eficient, permițând colonizarea mediilor într-un timp relativ scurt. În plus, nu este necesar să petreci timp și energie luptând pentru parteneri sexuali sau dansuri complexe și elaborate.

Cu toate acestea, principalul său dezavantaj este lipsa variabilității genetice, care este o condiție sine qua non pentru a acționa mecanismele responsabile de evoluția biologică.

Lipsa de variabilitate la o specie poate duce la stingerea ei dacă trebuie să se confrunte cu condiții nefavorabile, fie că este vorba de dăunători sau de climă extremă. Prin urmare, reproducerea asexuală este înțeleasă ca o adaptare alternativă ca răspuns la condițiile care cer populații uniforme.

Caracteristici generale

Reproducerea sexuală are loc atunci când un individ produce noi organisme din structuri somatice. Puii sunt genetic identici cu părintele în toate aspectele genomului, cu excepția regiunilor care au suferit mutații somatice.

Diferiti termeni sunt folosiți pentru a face referire la producerea de noi indivizi pornind de la țesut somatic sau celule. În literatura de specialitate, reproducerea sexuală este sinonimă cu reproducerea clonală.

Pentru animale, termenul de reproducere agammetică este de obicei utilizat, în timp ce la plante este frecvent să se folosească expresia reproducere vegetativă.

Un număr mare de organisme se reproduc de-a lungul vieții prin reproducerea sexuală. În funcție de grup și de condițiile de mediu, organismul îl poate reproduce exclusiv asexual sau îl poate alterna cu evenimente de reproducere sexuală.

Reproducerea sexuală la animale (tipuri)

La animale, urmașii pot proveni de la un singur părinte prin diviziuni mitotice (reproducere asexuală) sau poate apărea prin fertilizarea a doi gameți de la doi indivizi diferiți (reproducerea sexuală).

Diverse grupuri de animale se pot reproduce asexual, predominant grupuri de nevertebrate. Cele mai importante tipuri de reproducere asexuală la animale sunt următoarele:

Înmulţire prin înmugurire

Înmugurirea constă în formarea unei bombă sau descărcare de la individul parental. Această structură se numește gălbenuș și va da naștere unui nou organism.

Acest proces are loc în anumiți cnidari (meduze și înrudite) și tunicate unde puii pot fi produși prin proeminențe pe corpul părinților. Individul poate să crească și să devină independent sau să se atașeze de părintele său pentru a forma o colonie.

Există colonii de cnidari, faimosii corali stâncoși, care se pot prelungi mai mult de un metru. Aceste structuri sunt formate din indivizi formați din evenimente în devenire, ale căror gemmule au rămas conectate. Hidrasele sunt cunoscute pentru capacitatea lor de a se reproduce asexual prin înmugurire.

În cazul poriferelor (bureți), înflorirea este un mod destul de obișnuit de a se reproduce. Bureții pot forma gemmule pentru a rezista la perioade de condiții nefavorabile de mediu. Cu toate acestea, bureții prezintă și reproducere sexuală.

fragmentarea

Animalele își pot împărți corpul într-un proces de fragmentare, unde o piesă poate da naștere unui nou individ. Acest proces este însoțit de regenerare, în care celulele porțiunii parentale originale se împart pentru a genera un corp complet.

Acest fenomen are loc în diferite linii de nevertebrate, cum ar fi bureți, cnidari, anelizi, polieete și tunicate.

Procesele de regenerare în sine nu trebuie confundate cu evenimentele de reproducere asexuată. De exemplu, bureții atunci când își pierd unul dintre brațe, pot regenera o nouă. Cu toate acestea, nu implică reproducere, deoarece nu duce la o creștere a numărului de indivizi.

În stelele de mare din genul Linckia este posibil ca un individ nou să provină dintr-un braț. Astfel, un organism cu cinci brațe poate da naștere la cinci noi indivizi.

Planari (turbellari) sunt organisme vermiforme cu capacitatea de a se reproduce atât sexual cât și asexual. O experiență obișnuită în laboratoarele de biologie este fragmentarea unui planar pentru a observa cum un nou organism se regenerează din fiecare bucată.

Partenogeneză în nevertebrate

În unele grupuri de nevertebrate, cum ar fi insectele și crustaceele, un ovul este capabil să dezvolte un individ complet, fără a fi nevoie să fie fertilizat de o spermă. Acest fenomen se numește partenogeneză și este răspândit la animale.

Cel mai clar exemplu este cel al himenopteranilor, în special al albinelor. Aceste insecte pot da naștere masculilor, numiți drone, prin partenogeneză. Deoarece indivizii provin dintr-un ou nefertilizat, sunt haploizi (au doar jumătate din încărcarea genetică).

Afidele - un alt grup de insecte - pot da naștere unor noi indivizi prin procese de partenogeneză sau prin reproducere sexuală.

În crustaceele Daphnia femela produce diferite tipuri de ouă în funcție de condițiile de mediu. Ouăle pot fi fertilizate și pot da naștere unui individ diploid sau se pot dezvolta prin partenogeneză. Primul caz este asociat cu condiții de mediu nefavorabile, în timp ce partenogeneza apare în medii prospere

În laborator, partenogeneza poate fi indusă prin aplicarea substanțelor chimice sau a stimulilor fizici. În anumite echinoderme și amfibieni, acest proces a fost realizat cu succes și se numește partenogeneză experimentală. În același mod, există o bacterie din genul Wolbachia capabilă să inducă procesul.

Partenogeneza la vertebrate

Fenomenul partenogenezei se extinde până la linia vertebratelor. La diferite genuri de pești, amfibieni și reptile, apare o formă mai complexă a acestui proces, care implică duplicarea setului de cromozomi, ceea ce duce la zigotoți diploizi fără participarea unui gamet masculin.

Aproximativ 15 specii de șopârlele sunt cunoscute pentru capacitatea lor unică de a se reproduce prin partenogeneză.

Deși aceste reptile nu au nevoie în mod direct de un partener care să conceapă (de fapt, aceste specii nu au bărbați), ele necesită stimuli sexuali de la sesiuni de copulare false și de curte cu alți indivizi.

Androogeneza și gineogeneza

În procesul androogenezei, nucleul din ovocit degenerează și este înlocuit cu nucleul de la tată prin fuziunea nucleară din doi spermatozoizi. Deși apare la unele specii de animale, cum ar fi insectele lipite, de exemplu, nu este considerat un proces comun în regatul respectiv.

Pe de altă parte, gineogeneza constă în producerea de noi organisme prin ovocite diploide (celule sexuale feminine) care nu au suferit divizarea materialului lor genetic prin meioză.

Nu uitați că celulele noastre sexuale au doar jumătate din cromozomi și când apare fertilizarea, numărul de cromozomi este restabilit.

Pentru ca gineogeneza să apară, este necesară stimularea spermatozoidului masculin. Produsul descendent al gineogenezei sunt femei identice cu mama lor. Această cale este cunoscută și sub denumirea de pseudogamie.

Reproducerea sexuală în plante (tipuri)

La plante există un spectru larg de moduri de reproducere. Sunt organisme extrem de plastice și nu este neobișnuit să găsești plante care să se poată reproduce sexual și asexual.

Cu toate acestea, s-a descoperit că multe specii preferă calea de reproducere asexuală, chiar dacă strămoșii lor au făcut acest lucru sexual.

În cazul reproducerii asexuale, plantele pot genera descendență în moduri diferite, de la dezvoltarea unei celule de ovule nefertilizate până la obținerea unui organism complet de către un fragment al părintelui.

Ca și în cazul animalelor, reproducerea sexuală are loc prin evenimente de diviziune celulară prin mitoză, care au ca rezultat celule identice. Mai jos vom discuta despre cele mai relevante tipuri de reproducere vegetativă:

stoloni

Unele plante sunt capabile să se reproducă pe tulpini subțiri, alungite, care își au originea de-a lungul suprafeței solului. Aceste structuri sunt cunoscute sub numele de stoloni și generează rădăcini la intervale distanțate. Rădăcinile pot genera tulpini erecte care în cele din urmă se dezvoltă în indivizi independenți.

Un exemplu de excepție este specia de căpșuni sau căpșuni (Fragaria ananassa) care este capabilă să genereze diverse structuri, inclusiv frunze, rădăcini și tulpini ale fiecărui nod al unui stolon.

rizomii

Atât în ​​cazul stolonilor, cât și al rizomilor, mugurii axilari ai plantelor pot genera un tir specializat pentru reproducerea asexuală. Planta mamă reprezintă o sursă de rezervă pentru lăstari.

Rizomii sunt tulpini care cresc în mod nelimitat care cresc sub pământ - sau deasupra - pe orizontală. La fel ca stolionii, produc rădăcini adventive, care vor genera o nouă plantă identică cu cea mamă.

Acest tip de reproducere vegetativă este important în grupul ierburilor (unde rizomii conduc la formarea de muguri care dau naștere tulpinilor cu frunze și flori), plante perene ornamentale, pășuni, stuf și bambus.

Butasii

Tăierile sunt bucăți sau bucăți dintr-o tulpină din care provine o plantă nouă. Pentru ca acest eveniment să aibă loc, tulpina trebuie să fie îngropată în pământ pentru a evita desecarea și poate fi tratată cu hormoni care stimulează creșterea rădăcinilor adventive.

În alte cazuri, bucata de tulpină este plasată în apă pentru a stimula formarea rădăcinilor. După ce este transferat într-un mediu adecvat, se poate dezvolta un individ nou.

grefe

Plantele se pot reproduce introducând un mugur într-o fanta făcută anterior într-o tulpină a unei plante lemnoase care are rădăcini.

Când procedura are succes, rana este închisă, iar tulpina este viabilă. Colocvial se spune că planta „prinsă”.

Frunze și rădăcini

Există unele specii în care frunzele pot fi folosite ca structuri pentru reproducerea vegetativă. Specia cunoscută popular drept „plantă de maternitate” (Kalanchoe daigremontiana) poate genera plante separate de țesutul meristematic situat la marginea frunzelor lor.

Aceste mici plante cresc atașate de frunze, până când sunt suficient de mature pentru a se separa de mama lor. Când planta fiică cade la pământ, se rădăcină.

La cireș, mere și zmeură, reproducerea poate avea loc prin rădăcini. Aceste structuri subterane produc lăstari capabili să genereze noi indivizi.

Există cazuri extreme precum păpădia. Dacă cineva încearcă să scoată planta din pământ și să-și fragmenteze rădăcinile, fiecare dintre piese poate da naștere unei noi plante.

Sporularea

Sporularea apare într-o gamă largă de organisme vegetale, inclusiv mușchi și ferigi. Procesul constă în formarea unui număr semnificativ de spori, capabili să reziste la condiții adverse de mediu.

Sporii sunt elemente mici care sunt ușor dispersate, fie de animale, fie de vânt. Când ajung într-o zonă favorabilă, sporul se dezvoltă într-un individ egal cu cel care a provenit-o.

propagule

Propagulele sunt acumulări de celule, tipice pentru brioti și ferigi, dar se găsesc și în anumite plante superioare, cum ar fi tuberculii și ierburile. Aceste structuri provin din talu și sunt mici muguri cu capacitatea de a se răspândi.

Partenogeneză și apomixis

În botanică, se aplică adesea și în termenul partenogeneză. Deși este folosit într-un sens mai restrâns pentru a descrie un eveniment de „apomixis gametofitic”. În acest caz, un sporofit (sămânța) este produs de o celulă a unui ovul care nu suferă de reducere.

Apoximiza este prezentă la aproximativ 400 de specii de angiosperme, în timp ce alte plante pot face acest lucru în mod facultativ. Astfel, partenogeneza descrie doar o parte a reproducerii asexuale la plante. Prin urmare, se sugerează evitarea utilizării termenului la plante.

Unii autori (vezi De Meeûs et al. 2007) tind să împartă apomixisul de reproducerea vegetativă. Mai mult, ei clasifică apomixisul ca cel gametofitic deja descris și provine de la sporofit, unde embrionul se dezvoltă dintr-o celulă nucleară sau alt țesut somatic al ovarului care nu trece prin faza gametofitică.

Avantajele reproducerii asexuale la plante

În general, reproducerea asexuală permite plantei să se reproducă în copii identice, care sunt bine adaptate acelui mediu particular.

Mai mult, reproducerea asexuală în argint este un mecanism rapid și eficient. Prin urmare, este utilizat ca strategie atunci când organismul se află în zone în care mediile nu sunt foarte potrivite pentru reproducere prin semințe.

De exemplu, plantele situate în medii aride din Patagonia, cum ar fi coroane, se reproduc în acest fel, ocupând suprafețe mari de sol.

Pe de altă parte, fermierii au profitat la maxim de acest tip de propagare. Acestea pot selecta o varietate și o pot reproduce asexual pentru a obține clone. Astfel, vor obține uniformitate genetică și le vor permite să păstreze unele caracteristici dorite.

Reproducerea sexuală în microorganisme (tipuri)

Reproducerea sexuală este foarte frecventă în organismele unicelulare. În liniile procariote, de exemplu bacteriile, cele mai proeminente sunt fisiunea binară, înmugurirea, fragmentarea și fisiunea multiplă. Pe de altă parte, în organismele eucariote unicelulare există diviziune și sporulare binare.

Fisiunea binară în bacterii

Fisiunea binară este un proces de divizare a materialului genetic, urmat de divizarea echitabilă a interiorului celulei pentru a obține două organisme identice cu părintele și identice între ele.

Fisiunea binară începe atunci când bacteriile se află într-un mediu în care există suficiente substanțe nutritive și mediul este favorabil reproducerii. Celula experimentează apoi un ușor eveniment de alungire.

Ulterior, începe replicarea materialului genetic. În bacterii, ADN-ul este organizat pe un cromozom circular și nu este delimitat de o membrană, la fel ca nucleul evident și distinct în eucariote.

În perioada de diviziune materialul genetic este distribuit pe părțile opuse ale celulei divizante. În acest moment, începe sinteza polizaharidelor care formează peretele bacterian, apoi are loc formarea unui sept în mijloc, iar celula se separă în cele din urmă complet.

În unele cazuri, bacteriile pot începe să împartă și să-și dubleze materialul genetic. Cu toate acestea, celulele nu se separă niciodată. Exemple în acest sens sunt grupurile de cocci, cum ar fi diplococi.

Fisiunea binară în eucariote

În eucariote unicelulare, cum ar fi Trypanosoma, de exemplu, apare un tip similar de reproducere: o celulă dă naștere la două celule fiice de dimensiuni similare.

Datorită prezenței unui nucleu celular adevărat, acest proces devine mai complex și mai elaborat. Trebuie să se producă un proces de mitoză pentru ca nucleul să se împartă, urmat de citokineză, care cuprinde diviziunea citoplasmei.

Fisiunea multiplă

Deși fisiunea binară este cea mai frecventă modalitate de reproducere, unele specii, cum ar fi Bdellovibrio ¸, sunt capabile să experimenteze mai multe fisiuni. Rezultatul acestui proces sunt mai multe celule fiice și nu mai sunt două, așa cum se menționează în fisiunea binară.

Înmulţire prin înmugurire

Este un proces similar cu cel menționat pentru animale, dar extrapolat la o singură celulă. Înflorirea bacteriană începe cu un mugur mic care diferă de celula mamă. Această umflătură suferă un proces de creștere până când se separă treptat de bacteriile care au provenit de la ea.

Înmugurirea are ca rezultat o distribuție inegală a materialului conținut în celulă.

fragmentarea

În general, bacteriile de tip filamentos (de exemplu Nicardia sp.) Se pot reproduce pe această cale. Celulele filamentului se separă și încep să crească ca celule noi.

Sporularea

Sporularea constă în producerea de structuri numite spori. Acestea sunt structuri extrem de rezistente formate dintr-o celulă.

Acest proces este legat de condițiile de mediu care înconjoară organismul, în general când acestea devin nefavorabile din cauza lipsei de nutrienți sau a climei extreme, se declanșează sporulare.

Diferențe între reproducerea sexuală și cea asexuală

La indivizii care se reproduc asexual, urmașii constau din copii practic identice ale părinților lor, adică clone. Genomul singurului părinte este copiat de diviziunile celulelor mitotice, unde ADN-ul este copiat și transmis în părți egale celor două celule fiice.

În schimb, pentru ca reproducerea sexuală să aibă loc, trebuie să participe doi indivizi de sex opus, cu excepția hermafroditelor.

Fiecare dintre părinți va purta un gamet sau celule sexuale generate de evenimente miiotice. Urmașii constau în combinații unice între ambii părinți. Cu alte cuvinte, există o variație genetică remarcabilă.

Pentru a înțelege nivelurile ridicate de variație a reproducerii sexuale, trebuie să ne concentrăm asupra cromozomilor în timpul diviziunii. Aceste structuri sunt capabile să facă schimb de fragmente între ele, ceea ce duce la combinații unice. Prin urmare, atunci când observăm frații de la aceiași părinți, aceștia nu sunt identici unul cu celălalt.

Avantajele reproducerii sexuale asexuale sau sexuale

Reproducerea sexuală are mai multe avantaje față de reproducerea sexuală. În primul rând, nu este pierdut timp și energie în dansurile complexe sau în luptele pentru femela tipică a unor specii, deoarece este nevoie de un singur părinte.

În al doilea rând, mulți indivizi care se reproduc sexual cheltuiesc multă energie în producția de gameți care nu sunt fertilizați niciodată. Acest lucru vă permite să colonizați medii noi rapid și eficient, fără a fi nevoie să găsiți un partener.

Teoretic, modelele asexuale de reproducere menționate mai sus oferă mai multe avantaje - în comparație cu cele sexuale - persoanelor care trăiesc în medii stabile, deoarece acestea își pot perpetua genotipurile într-un mod precis.

Referințe

1. Campbell, NA (2001). Biologie: concepte și relații. Pearson Education.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitatie la biologie. Editura Medicală Panamericană.
3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Reproducerea sexuală: genetică și aspecte evolutive. Științele vieții celulare și moleculare, 64 (11), 1355-1372.
4. Engelkirk, PG, Duben-Engelkirk, JL, & Burton, GRW (2011). Microbiologia lui Burton pentru științele sănătății. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Patil, U., Kulkarni, JS și Chincholkar, SB (2008). Bazele în Microbiologie. Nirali Prakashan, Pune.
6. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Biologia plantelor (vol. 2). Am inversat.
7. Tabata, J., Ichiki, RT, Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Reproducerea sexuală versus sexuală: rezultate distincte în abundența relativă a mâncărurilor partenogenetice după colonizarea recentă. PLoS ONE, 11 (6), e0156587.
8. Yuan, Z. (2018). Conversia energiei microbiene. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.