Seksuele reproductiekarakteristieken, soorten, in planten, in dieren



de seksuele reproductie is de vermenigvuldiging van individuen van twee ouders van verschillende geslachten: mannelijk en vrouwelijk - behalve wanneer we verwijzen naar seksuele reproductie in bacteriën of protozoa, waar geen onderscheid tussen geslachten bestaat. Het is een wijdverspreid proces in eukaryote organismen.

Elk individu dat deelneemt aan seksuele voortplanting produceert een soort gespecialiseerde cellen van kiembanen: zaadcellen en eitjes. Deze zijn ontstaan ​​door een soort gespecialiseerde celdeling, meiose genaamd. Deze gebeurtenis is het cruciale verschil tussen aseksuele en seksuele reproductie.

Het proces begint met de vereniging van twee gameten die aanleiding geven tot een zygote. Vervolgens geeft de zygote aanleiding tot een nieuw individu met kenmerken van beide ouders en met bepaalde unieke karakters.

Vanwege de alomtegenwoordigheid van het proces, concluderen we dat seksuele reproductie een aantal voordelen met betrekking tot de aseksueel veronderstelt. De mogelijke nadelen van seksuele reproductie liggen echter meer voor de hand: tijd en energie geïnvesteerd in het zoeken naar partners, competitie voor vrouwen, de productiekosten van gameten die niet zijn bevrucht, onder andere..

De kosten lijken erg hoog te zijn, dus ze moeten aanzienlijke voordelen hebben die helpen compenseren. De voordelen van seksuele reproductie zijn een onderwerp van controverse en debat geweest tussen evolutionaire biologen.

Eén hypothese suggereert dat seksuele voortplanting gunstig is omdat het variëteiten produceert die, in tijden van milieuveranderingen, winstgevend kunnen zijn voor de soort. In feite is de productie van genetische variabiliteit een van de voordelen die aan seks worden toegeschreven.

Aan de andere kant stellen sommige onderzoekers voor dat seksuele reproductie, met name recombinatie, is geselecteerd als een mechanisme voor DNA-herstel. De prevalentie van seks ondanks de kosten is echter nog steeds onbekend..

index

  • 1 Algemene kenmerken
  • 2 gametos
  • 3 Seksuele reproductie bij dieren
    • 3.1 Structuren geassocieerd met reproductie
    • 3.2 Porifera
    • 3.3 Cnidariërs
    • 3.4 Acelomorfen en platwormen
    • 3.5 Weekdieren en ringwormen
    • 3.6 Geleedpotigen
    • 3.7 Echinoderms
    • 3.8 Cordados
  • 4 Parthenogenese bij dieren
  • 5 Seksuele reproductie in planten
    • 5.1 De bloem
    • 5.2 Bestuiving
    • 5.3 Bemesting, zaden en fruit
  • 6 Seksuele voortplanting bij bacteriën
    • 6.1 Vervoeging
    • 6.2 Transformatie
    • 6.3 Transductie
  • 7 Evolutionair perspectief
    • 7.1 Geslachtskosten
    • 7.2 Voordelen van seks
    • 7.3 Seksuele selectie
  • 8 Referenties

Algemene kenmerken

Seks is een complex fenomeen dat sterk verschilt tussen eukaryotische taxa. In het algemeen kunnen we het begrijpen als een proces dat drie stappen omvat: de fusie van twee haploïde kernen, het fenomeen van recombinatie dat nieuwe genotypen produceert en de deling van diploïde cellen tot haploïde kernen.

Vanuit dit gezichtspunt hangt geslacht in eukaryoten af ​​van een levenscyclus, waarin diploïde cellen moeten worden verdeeld door meiose. Dit proces van meiotische deling is verantwoordelijk voor het verdelen van het genetische materiaal van de toekomstige gameten.

Meiose streeft naar het scheiden van de homologe chromosomen, zodanig dat elke gameet de helft van de somatische chromosomen bezit. Naast het verminderen van de genetische belasting, vindt in meiose ook de uitwisseling van materiaal tussen niet-zuster-chromatiden plaats die totaal nieuwe combinaties produceert.

gamete

Gameten zijn de geslachtscellen van organismen die door meiose worden gegenereerd en die de helft van de genetische belasting bevatten, dat wil zeggen dat ze haploïde zijn.

Gameten variëren in zowel planten als dieren en zijn ingedeeld in drie basiscategorieën, afhankelijk van hun grootte en relatieve mobiliteit in: isogamie, anisogamie en oogamie.

Isogamie is een manier van seksuele voortplanting waarbij de gameten die samenkomen om het nieuwe individu te laten ontstaan, qua grootte, mobiliteit en structuur identiek zijn. Isogamie is voornamelijk vertegenwoordigd in planten.

Anisogamie daarentegen bestaat uit de vereniging van twee gameten die verschillen in grootte en structuur. Een bepaald type anisogamie is de opake, waarbij mannelijke gameten relatief klein van omvang en talrijk zijn. De vrouwelijke zijn veel opvallender en worden in kleinere aantallen geproduceerd.

Seksuele reproductie bij dieren

In het dierenrijk is seksuele voortplanting een fenomeen dat op grote schaal in de leden van de groep wordt verspreid.

Bijna alle ongewervelde dieren en gewervelde dieren hebben geslachten in afzonderlijke organismen - dat wil zeggen, we kunnen een mannelijke en een vrouwelijke persoon in een soort onderscheiden. Deze aandoening wordt dioica genoemd, een term die is afgeleid van de Griekse wortels "twee huizen"

Daarentegen zijn er bepaalde minder talrijke soorten waarvan de geslachten aanwezig zijn in dezelfde persoon die mono's wordt genoemd: "een huis". Deze dieren zijn ook bekend als hermafrodieten.

Het onderscheid tussen de seksen wordt niet gegeven door morfologische kenmerken van grootte of kleuring, maar door het type gameten dat elk geslacht produceert.

De vrouwtjes produceren de eitjes, gekenmerkt door hun grote omvang en immobiliteit. Het sperma daarentegen wordt door de mannetjes in grotere hoeveelheden geproduceerd, is veel kleiner en heeft speciale structuren om te bewegen en de zaadknop te kunnen bevruchten.

Vervolgens zullen we de typische geslachtsorganen van de dieren beschrijven en vervolgens zullen we het reproductieproces in elke diergroep beschrijven.

Structuren geassocieerd met reproductie

Gespecialiseerde cellen voor seksuele voortplanting - de eitjes en het sperma - worden geproduceerd in specifieke weefsels die gonaden worden genoemd.

Bij mannen zijn de testikels verantwoordelijk voor de productie van sperma, terwijl vrouwelijke gameten worden gevormd in de eierstokken.

De geslachtsklieren worden beschouwd als de primaire geslachtsorganen. De bijkomende geslachtsorganen zijn aanwezig in een grote groep van metazoans die verantwoordelijk zijn voor het ontvangen en overbrengen van de eitjes en het sperma. Bij vrouwen vinden we de vagina, de baarmoederslangen of de eileiders en de baarmoeder, terwijl bij de mannetjes de penis zit.

poriferans

Porifera zijn algemeen bekend als sponzen en kunnen zowel seksueel als ongeslachtelijk worden gereproduceerd. Bij de meeste soorten vindt de productie van mannelijke en vrouwelijke gameten bij één persoon plaats.

De choanocyten zijn een bepaald type cellen van deze afstammingslijn, die kunnen worden omgezet in sperma. In andere groepen kunnen gameten worden afgeleid van archeologie.

Veel soorten zijn levendbarend, wat erop wijst dat de zygoot na het bevruchtingsverschijnsel door het ouderorganisme wordt vastgehouden totdat er een larve vrijkomt. Bij deze soorten wordt het sperma vrijgegeven in het water en opgenomen door een andere spons.

cnidarians

Cnidarianen zijn mariene organismen die kwallen en verwante omvatten. Deze dieren hebben twee morfologieën: de eerste is de poliep en wordt gekenmerkt door een zittend leven, terwijl de tweede vorm de kwal is die kan bewegen en zweven.

Over het algemeen reproduceren poliepen aseksueel door ontkiemings- of splijtingsprocessen. De kwal is dioica en reproduceert seksueel. De levenscyclus in deze groep is erg variabel.

Acelomorfen en platwormen

Platwormen, zoals planarians, zijn vooral bekend vanwege hun vermogen om via niet-seksuele soorten meerdere klonen van één persoon te regenereren en te produceren.

De meeste van deze vermiforme dieren zijn eenhuizig. Desalniettemin zoeken ze een partner om kruisbestuiving uit te voeren.

Het mannelijke voortplantingssysteem omvat verschillende teelballen en een papilla-achtige structuur die lijkt op de penissen van complexe gewervelde dieren.

Weekdieren en ringwormen

De meerderheid van de weekdieren is dioisch en hun voortplanting geeft aanleiding tot een larve die in staat is vrij te zwemmen, trocófera genaamd (vergelijkbaar met de larve in de ringelmoes) en varieert naar gelang van de soort weekdieren.

Evenzo hebben ringwormen aparte geslachten en in sommige hebben geslachtsklieren die tijdelijk verschijnen.

geleedpotigen

Geleedpotigen zijn een zeer diverse dierengroep, gekenmerkt door een exoskelet bestaande uit chitine en gelede aanhangsels. Deze afstamming omvat de miriápodos, quelicerados, crustaceans en hexapods.

Over het algemeen zijn de geslachten gescheiden, de organen gespecialiseerd in reproductie verschijnen in paren. De meeste soorten hebben interne bemesting. Ze kunnen ovipaar, ovoviviparous of levendbarend zijn.

stekelhuidigen

Stekelhuidigen zijn zeesterren, zeekomkommers, zee-egels en bondgenoten. Hoewel er sommige hermafrodiete soorten zijn, worden de meeste gekenmerkt door gescheiden geslachten. De geslachtsklieren zijn grote structuren, de kanalen zijn eenvoudig en er zijn geen ingewikkelde copulatory-organen.

Bevruchting vindt extern plaats en een bilaterale larve ontwikkelt zich die zich vrij in het water kan bewegen. Sommige soorten hebben een directe ontwikkeling.

chordates

De meeste geslachten zijn gescheiden. In deze groep vinden we meer complexe organen voor reproductie. Elk geslacht heeft geslachtsklieren met kanalen die de producten hiervan naar een riool leiden of naar een speciale opening dichtbij de anus. Afhankelijk van de groep kan bemesting extern of intern zijn.

Parthenogenese bij dieren

Parthenogenese is een fenomeen dat veel voorkomt in het dierenrijk, voornamelijk in ongewervelde dieren en bij sommige gewervelde dieren, waardoor het mogelijk is een nieuw individu te krijgen met een alleenstaande ouder. Hoewel het een vorm van aseksuele voortplanting is, worden bepaalde vormen van parthenogenese beschouwd als soorten seksuele voortplanting.

In meiotische parthenogenese wordt een eicel gevormd door meiose en kan al dan niet worden bevrucht door een sperma van een man.

In sommige gevallen moeten de eitjes worden geactiveerd door de mannelijke gameet. In dit geval is er geen fusie van beide kernen, omdat het genetisch materiaal van het sperma wordt weggegooid.

Bij sommige soorten kan de zaadknop echter spontaan ontstaan ​​zonder dat het activeringsproces nodig is.

Seksuele reproductie in planten

Analoog aan het geval van dieren kunnen planten seksuele voortplanting ervaren. Het bestaat uit de vereniging van twee haploïde gameten die aanleiding zullen geven tot een nieuw individu met unieke genetische kenmerken.

De plant kan de mannelijke en vrouwelijke organen in een enkele persoon bezitten of ze kunnen worden gescheiden. In de komkommer en in de melk zijn de geslachten gescheiden, terwijl in de rozen en de petunia's geslachten samen zijn.

De bloem

Het orgaan dat verantwoordelijk is voor de processen van seksuele voortplanting zijn bloemen. Deze gespecialiseerde structuren hebben regio's die niet direct deelnemen aan de voortplanting: de kelk en de kroon, en seksueel actieve structuren: de androceo en de gynoecium.

De androceo is het mannelijke voortplantingsorgaan dat bestaat uit een meeldraad, die op zijn beurt is verdeeld in een filament en een helmknop. Deze laatste regio is verantwoordelijk voor de productie van pollenkorrels.

Het gynoecium is het vrouwelijke florale orgel en bestaat uit eenheden die carpels worden genoemd. De structuur is vergelijkbaar met een langwerpige "druppel" en is verdeeld in stigma, stijl en tenslotte de eierstok.

bestuiving

Het proces van seksuele voortplanting in planten vindt voornamelijk plaats door bestuiving, waarbij het transport van stuifmeelkorrels van de helmknop naar het stigma plaatsvindt..

Bestuiving kan in dezelfde bloem plaatsvinden (stuifmeelkorrels gaan naar het vrouwelijke orgaan van dezelfde plant) of kunnen worden overgestoken, waar stuifmeelkorrels een ander individu bevruchten.

In de meeste planten is het noodzakelijk dat een dier ingrijpt om bestuiving uit te voeren. Dit kunnen ongewervelden zijn, zoals bijen of andere insecten of gewervelde dieren zoals vogels en vleermuizen. De plant biedt als beloning aan de bestuiver de nectar en deze zijn verantwoordelijk voor het verspreiden van het stuifmeel.

De bloemstructuren die niet direct deelnemen aan de voortplanting zijn de bloemkroon en de kelk. Deze vormen gemodificeerde bladeren, in veel gevallen van opvallende en levendige kleuren, die verantwoordelijk zijn voor visueel of chemisch aantrekken van de potentiële bestuiver..

Evenzo vereisen sommige planten geen dierlijke bestuivers en gebruiken ze wind of water voor verspreiding van pollen.

Bemesting, zaden en fruit

Het proces begint met de komst van stuifmeelkorrels naar het stigma van de bloem. Deze reizen zo totdat ze de eierstok vinden.

Dubbele bemesting is typisch voor bloeiende planten en uniek onder alle organismen. Het verschijnsel doet zich als volgt voor: een kern van een sperma is gehecht aan een ei en een andere kern van sperma is gefuseerd met een diploïde embryo van de sporofyt.

Het resultaat van deze ongewone bevruchtingsgebeurtenis is een trioploïde endosperm dat zal fungeren als een voedingsweefsel voor de ontwikkeling van het organisme. Zodra de succesvolle rijping van de eitjes plaatsvindt, worden ze omgezet in zaden. De vrucht, aan de andere kant, wordt gevormd door de rijpe eierstokken.

Het fruit kan als eenvoudig worden geclassificeerd als het van een volwassen eierstok komt en wordt toegevoegd als het uit verschillende eierstokken komt, zoals aardbei, bijvoorbeeld.

Seksuele voortplanting bij bacteriën

Bacteriën staan ​​vooral bekend om hun vermogen om aseksueel te reproduceren.

In deze prokaryotische lijn is een individu in staat om zich in tweeën te delen door een proces dat binaire splitsing wordt genoemd. Er zijn echter een aantal mechanismen in bacteriën die doen denken aan seksuele voortplanting, omdat er uitwisseling van genetisch materiaal is.

Tot het midden van de jaren 1940 werd gedacht dat bacteriën uitsluitend gereproduceerd door de aseksuele route. Echter, onderzoekers Joshua Lederberg en Edward Tatum ontkenden dat geloof door een ingenieus experiment waarbij de bacterie als model werd gebruikt E. coli met verschillende voedselbehoeften.

Het experiment bestond uit een stam A groeiend in een minimaal medium met methionine en biotine en een B-stam die alleen groeide in omgevingen met threonine, leucine en thiamine. Met andere woorden, elke stam had een mutatie die voorkwam dat deze deze verbindingen synthetiseerde, daarom moesten ze in het kweekmedium worden gesynthetiseerd..

Toen de koloniën een paar uur contact met elkaar opnamen, kregen de individuen het vermogen om de voedingsstoffen te synthetiseren die ze voorheen niet konden. Lederberg en Tatum toonden dus aan dat er een proces van DNA-uitwisseling was dat vergelijkbaar was met seksuele reproductie en zij noemden het conjugatie.

vervoeging

Het proces van conjugatie vindt plaats door een structuur die lijkt op een brug, seksuele pili genaamd, die fysiek twee bacteriën met elkaar verbindt en je in staat stelt DNA uit te wisselen.

Omdat bacteriën geen seksueel dimorfisme hebben, kunnen we niet over mannetjes en vrouwtjes praten. Echter, slechts één type kan de pili produceren en ze hebben speciale fragmenten van DNA, factor F genaamd, voor 'vruchtbaarheid'. Factor F heeft de genen voor de productie van pili.

Het DNA dat deelneemt aan de uitwisseling maakt geen deel uit van het enkele bacteriële chromosoom. In plaats daarvan is het een geïsoleerd circulair gedeelte dat een plasmide wordt genoemd en dat een eigen replicatiesysteem heeft.

transformatie

Naast conjugatie zijn er andere processen waarbij bacteriën extra DNA kunnen verkrijgen en die worden gekenmerkt doordat ze eenvoudiger zijn dan conjugatie. Een daarvan is de transformatie, die bestaat uit het nemen van naakt DNA uit de externe omgeving. Dit exogene DNA-fragment kan worden geïntegreerd in het bacteriële chromosoom.

Het mechanisme van transformatie komt in het concept van seksuele reproductie. Hoewel de bacteriën vrij DNA namen, moest dit genetisch materiaal afkomstig zijn van een ander organisme - bijvoorbeeld een bacterie die stierf en zijn DNA vrijgaf in de omgeving.

transductie

Het derde en laatste mechanisme dat in bacteriën bekend is om extern DNA te verkrijgen, is transductie. Dit omvat de deelname van een virus dat bacteriën infecteert: bacteriofagen.

Bij de transductie neemt een virus een deel van het bacterieel DNA en wanneer het toevallig een verschilbacterie infecteert, kan het dit fragment aan hem doorgeven. Sommige auteurs gebruiken de term 'seksuele gebeurtenissen' om naar deze drie mechanismen te verwijzen.

Evolutionair perspectief

De alomtegenwoordigheid van seksuele voortplanting in organismen is een prominent feit. Daarom is een van de grootste vragen in de evolutionaire biologie waarom seks in zoveel afstammelingen wordt verspreid als het een energiekostenactiviteit is - en in sommige gevallen zelfs gevaarlijk.

Het vermoeden bestaat dat de selectieve krachten die de seksuele voortplanting in de eukaryoten hebben veroorzaakt dezelfde zijn die de paraseksuele processen onderhouden die voor de bacteriën zijn beschreven.

Sex kosten

In het licht van de evolutie verwijst de term 'succes' naar het vermogen van een individu om zijn genen door te geven aan de volgende generatie. Paradoxaal genoeg is seks een proces dat niet volledig aan deze definitie voldoet, omdat er een reeks kosten aan de reproductie verbonden is.

Seksuele reproductie houdt het vinden van een partner in en in de meeste gevallen is deze taak niet triviaal. Je moet enorm veel tijd en energie steken in dit werk dat het succes van het nageslacht zal bepalen - in termen van het vinden van "de ideale partner".

De dieren vertonen een reeks rituelen om hun potentiële partners na te streven en in sommige gevallen moeten ze vechten om hun eigen leven bloot te leggen om te copuleren.

Zelfs op cellulair niveau is seks duur, omdat deling door meiose veel langer duurt dan mitose. Dus, waarom reproduceren de meeste eukaryoten seksueel?

Er zijn twee fundamentele theorieën. De ene is gerelateerd aan celfusie als een mechanisme voor de horizontale transmissie van een 'zelfzuchtig' genetisch element, terwijl de tweede theorie recombinatie als een mechanisme voor DNA-reparatie voorstelt. Vervolgens zullen we de voor- en nadelen van elke theorie beschrijven:

Voordelen van seks

Om deze vraag te beantwoorden, moeten we ons concentreren op de mogelijke voordelen van seksuele reproductie in de eerste eukaryoten.

De fusie van de gameten om een ​​zygote te vormen leidt tot een combinatie van twee verschillende genomen die in staat zijn te compenseren voor de mogelijke defecte genen van een genoom met een normale kopie van de andere.

Bij de mens erven we bijvoorbeeld een kopie van elke ouder. Als we een defect gen van onze moeder erven, kan het normale gen van onze vader compenseren (in een dergelijk geval dat de pathologie of ziekte alleen lijkt als homozygoot recessief).

Een tweede theorie - niet zo intuïtief als de eerste - stelt voor dat meiose werkt als een reparatiemechanisme in DNA. Schade aan genetisch materiaal is een probleem waarmee alle organismen te maken hebben. Er zijn echter organismen die zich alleen ongeslachtelijk voortplanten en hun DNA is niet bijzonder beschadigd.

Een andere hypothese stelt dat seks zich had kunnen ontwikkelen als een parasitaire aanpassing tussen de zelfzuchtige genetische elementen, om te worden gedistribueerd naar andere genetische afstammingen. Een soortgelijk mechanisme is bewezen in E. coli.

Hoewel er mogelijke verklaringen zijn, is de evolutie van seks een onderwerp van moeizame discussie tussen evolutionaire biologen.

De seksuele selectie

Seksuele selectie is een concept geïntroduceerd door Charles Darwin dat alleen van toepassing is op populaties met seksuele reproductie. Het wordt gebruikt om de aanwezigheid van gedragingen, structuren en andere attributen uit te leggen waarvan het bestaan ​​niet kan worden bedacht door natuurlijke selectie.

Bijvoorbeeld, het verenpak dat zo kleurrijk en tot op zekere hoogte "overdreven" is van de pauwen heeft geen directe voordelen voor het individu, omdat het het meer zichtbaar maakt voor mogelijke roofdieren. Bovendien is het alleen aanwezig bij mannen.

referenties

  1. Colegrave, N. (2012). Het evolutionaire succes van seks: Science & Society-serie over seks en wetenschap. EMBO-rapporten, 13(9), 774-778.
  2. Crow, J.F. (1994). Voordelen van seksuele reproductie. Ontwikkelingsgenetica, 15(3), 205-213.
  3. Freeman, S., & Herron, J.C. (2002). Evolutionaire analyse. Prentice Hall.
  4. Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). Origins of Eukaryotic Sexual Reproduction. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6(3), a016154.
  5. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie. New York: McGraw-Hill.
  6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). De evolutie van primaire seksuele karakters bij dieren. Oxford University Press.
  7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Seksuele reproductie bij dieren en planten. Springer-Verlag GmbH.