Rozmnażanie

Przejawaem metabolizmu są czynności życiowe organizmu:

• odżywianie

• wydalanie

• wzrost

• rozmnażanie- gwarantuje istnienie gatunku w czasie, stanowi najważniejszą czynność życiową, której podporządkowane są pozostałe czynności życiowe

Rozmnażanie, reprodukcja- wytwarzanie nowych osobników, (osobników potomnych, potomstwa) przez organizmy rodzicielskie (komorki rodzicielskie, rodziców). Czynność leżąca u podstawy procesu życia iumozliwiająca trwanie organizmów żywych oraz kontynuację gatunków. Istotą rozmnażania jest przekazanie potomstwu własnych genów.

Rozmnażanie- odtwarzanie materiału genetycznego na poziomie osobniczym (w określonych dla gatunku granicach zmienności).

Komórka- najmniejsza jednostka organizmu zawierająca informację genetyczną i majaca zdolność do przekazywania informacji.
Stąd:
rozmnażanie to wytworzenie przez organizm komórek macierzystych mających zdolność do rozwijania się w samodzielny organizm.

Okazało się że czasami większe części organizmu dają początek nowemu osobnikowi- robaki, pierścienice, koralowce itd. U pierwotniakow cały organizm bierze udział w rozmnażaniu.

Rozmnażanie- wytworzenie przez organizm jednostki reprodukcyjnej, która na drodze dalszego rozwoju przekształaca się w dojrzały organizm.

Rozmnażanie bezpłciowe- odtwarzanie organizmu identycznego pod względem genetycznym z organizmem macierzystym:

• pączkowaie,

• podział komórki

• fragmentacja plechy

• poprzez bulwy

• poprzez kłącza

• poprzez cebule

• poprzez rozłogi

• poprzez pączki zimowe

• przez rozmnóżki

• poprzez zarodniki

Rozmnażanie bezpłciowe (wegetatywne) jest formą rozmnażania zachodzącego bez udziału gamet.

Istotą rozmnażania bezpłciowego jest fakt, że osobniki potomne są identyczne pod względem genetycznym z organizmami rodzicielskimi- są więc klonami.

Sposób rozmnażania bezpłciowego jest względnie szybki, dlatego umozliwia szybkie zasiedlenie środowiska przez organizmy dobrze do tego przystosowane.

Rozmnażanie płciowe- powstawanie osobników różnych pod względem genetycznym,

• źródło zmienności genetycznej- niezależna segregacja chromosomów w czasie mejozy (zjawisko crossing- over)- zapłodnienie-(łączy się genotyp matczyny z genotypem ojcowskim)

• rozdzielnoplciowość

• obojniactwo

• partenogeneza

Paretnogeneza- z greckiego dziewica oraz narodziny- dzieworództwo, odmiana rozmnażania płciowego polegająca na rozwoju osobnikow potomnych jedynie z niezapłodnionej komórki jajowej, bez udziału plemnika. U roślin zwana apomiksją.

Przykład:

waran z Komodo- najwieksza jaszczurka świata może rozmnażać się partenogenetycznie.

Pierwszym odkrywcą partenogenezy (u mszyc) był Charles Bonnet. W 1974 Bonnet dostarczył Francuskiej Akademii Nauk referat odnośnie zjawiska, które wspolczesnie nazywane jest paretnogenezą u tych pluskwiaków.

Odkrywcą paretnogenezy u pszczół był Jan Dzierżon (1845)- polski pszczelarz i naukowiec. Jego teoria była przez wiele lat powodem gwałtownych sporów naukowych ponieważ w owym czasie powszechnie wierzono, że każdy żywy organizm musi posiadać i ojca i matkę.

Przykladem organizmów rozmnażających się dzieworodnie są niewielkie skorupiaki wodne: rozwielitki, inaczej dafnie.

• Od wiosny do jesieni samice rozwielitki składają jaja, z których bez zapołodnienia rozwijają się kolejne pokolenia samic.

• Jesienią z niektórych jaj rozwijaja się samce a z innych samice. W wyniku typowego rozmnażania płciowego powstaja tak zawane jaja zimowe o grubszej osłonce, zdolne do przezimowania.

Spotykana u nielicznych ryb, płazów i gadów. Spośród bezkręgowców wystepuje u wrotków, nicieni, skorupiaków, roztoczy i owadów.

Spośród nielicznych partenogenetycznych gadów wyróznić można jaszczurki z rodzaju Lacerta żyjące w górach Kaukazu, gekony z wysp Oceanu Spokojnego oraz warany z wysp Komodo.

Niedawno (2007) taką możliwość rozmnazania zaobserowano u rekina młota.

Partenogeneza:

1. ze względu na sposób występowania

• paretnogeneza szczątkowa- niezapłodnione jajo może rozpocząć rozwój, ale jest on niezupełny (śmiertelność zygot, gamet i mieszańców)

• patenogeneza przypadkowa- rozmnazanie plciowe jest zasadą, czasem pewna część jaj może rozwijac się bez zapolodnienia.

• Paretenogeneza okolicznośćiowa- komórki jajowe mogą być zapłodnione lub nie. Z niezapłodnionych rozwijają się samce, z niezapłodnionych samice.

• Partenogeneza cykliczna- (heterogonia)- występuje regularna lub nieregularna wymiana rozrodu partenogenetycznego i dwupłciowego. Organizm wykorzystuje korzystne właściwości zarówno rozmnażania partenogenetycznego jak i płciowego. (Mszyce- zapłodnione jaja zimują, wiosną larwy płci żeńskiej tworzą galasy, rozmnażają się partenogenetycznie, po ok.40 pokoleniach w ostatnim pojawiają się samce i samice składają zapłodnione jaja).

• Partenogeneza geograficzna- gatunek ma różne formy, z których jedne rozmnażają się inne biseksualnie i wystepują na geograficznie oddzielonych terenach.

Rywalizacja formy biseksualnej i partenogenetycznej:

• formy partenogenetyczne zwykle mają większe zasięgi

• forma dzieworodna jest dwukrotnie płodniejsza od formy biseksualnej, kazdy osobnik formy partenogenetycznej składa jaja, podczas gdy do wytworzenia takiej samej ilości zapłodnionych jaj potrzeba 2 osobników formy biseksualnej

• samica formy biseksualnej musi spotkac partnera

• forma partenogenetyczna łatwo kolonizuje nowe tereny, jedna samica może dać początek nowej kolonii

• jeśli osobnik założycielskiej linii ma bardzo pomyslny genotyp, to cecha ta zostanie przekazana potomstwu i utrwalona przez dobór naturalny.

Rozmnażanie:

• z rozmnażaniem płciowym wiążą się pojęcia zapylenia i zaplemnienia,

• Zapylenie- występuje u roślin nasiennych i polega na przeniesieniu pyłku na zalążek (nagonasienne) lub na znamię słupka (okrytonasienne)

• Zaplemnienie dzieli się na zewnętrzne zachodzące w wodzie i polegające na wprowadzeniu do wody jaj i plemników w tym samym czasie i miejscu, oraz wewnętrzne, czyli wprowadzenie nasienia do drog rodnych samicy lub partnera- przy zaplemnieniu krzyżowym u obojniaków.

• W konsekwencji zapylenia i zaplemnienia dochodzi do zapłodnienia, czyli połączenia gamet. Proces przebiega dwuetapowo:
  -plazmogamia- polegająca na wniknięciu plemnika do cytoplazmy jaja
  -kariogamia- polegająca na połączeniu haploidalnych jąder w jedno diploidalne jądro zygotyczne.

Występują 3 sposoby rozmnażania płciowego:

• izogamia

• anizogamia

• oogamia, przy czym u roślin wyższych występuje tylko oogamia

Ewolucja rozmnażania płciowego:

• od bardzo podobnych morfologicznie, ale zróznicowanych fizjologicznie ruchliwych gamet (izogamia)

• poprzez zróżnicowne fizjologicznie i morfologicznie ruchliwe gamety (anizogamia)

• do łączenia się większej pozbawionej organellom ruchu komórki jajowej z małym ruchliwym plemnikiem(oogamia).

Oogamia przeważa wśród organizmów. Występuje u części plechowców, organowców, zwierząt, czlowieka.

Przewaga rozmnażania płciowego nad bezpłciowym:

• Podstawową zaletą wynikającą z tego sposobu rozmnażania jest róznorodność potomstwa pozwalająca organizmom rozmnażającym się płciowo na szybszą ewolucję niż u rozmnażających się bezpłciowo
  Ta różnorodność jest wynikiem:
  -segregacji chromosomów
  -wymiany genów pomiędzy chromosomami homologicznymi- crossing-over
  -losowego doboru gamet

Obojniactwo (hemafrodytyzm,obupłciowość)- występowanie u jednego osobnika gruczołów rozrodczych obu płci (np. u dżdżownicy) lub gruczołu obojnaczego, produkującego zarówno komórki jajowe jak i plemniki (np. u slimakow); zjawisko częste u bezkręgowców; u kręgowców (z wyjątkiem niektórych ryb) jest zjawiskiem patologicznym. U człowieka znane jest:

• obojnactwo prawdziwe- polegające na istnieniu u jednego osobnika gonad męskich i żeńskich, przy różnorodnie ukształtowanych zewnętrznych narządach płciowych (bardzo rzadkie)

• obojnactwo pozorne- kiedy gonadom jednej płci towarzyszą zewnętrzne narządy płciowe płci przeciwnej (np. przy pozornym obojnactwie żeńskim, mimo obecności jajników, zewnętrzne narządy płciowe mają wygląd męski).

Samozapłodnienie polega na łączeniu się gamet pochodzących od tego samego osobnika.

Rozwój z przemianą pokoleń- utrwalenie możliwości różnych sposobów rozmnażania w jednym gatunku i synchronizacja czasowa różnych sposobów rozmnażania się z warunkami środowiska.

Przemiana pokoleń- regularne występowanie po sobie na przemian osobników rozmnażających się płciowo i bezpłciowo, czyli pokolenia płciowego(gametofit-n chromosomów) i bezpłciowego(sporofit- 2n chromosomów).
Gametofit wytwarza w wyniku mitozy haploidalne gamety. Po połączeniu się 2 gamet rozpoczyna się faza diploidalna cyklu, nazywana pokoleniem sporofitowym.

U wielu przedstawicieli grzybów i roślin gamety żeńskie powstają w lęgniach u plechowców lub w rodniach u organowców; gamety męskie w plemniach. W cyklu zyciowym grzybów I roślin mejoza powodująca redukcję chromosomów zachodzi przed wytworzeniem zarodników. W cyklu zyciowym zwierząt zachodzi bezpośrednio przed wytworzeniem gamet.

Heteromorficzna przemiana pokoleń- pokolenie płciowe (gametofit) I pokolenie bezpłciowe (sporofit) są zróżnicowane morfologicznie.

Izomorficzna przemiana pokoleń- pokolenie płciowe I bezpłciowe nie są zróżnicowane morfologicznie.

Metageneza- rozmnażanie płciowe na przemian z rozmnażaniem bezpłciowym- pierwotniaki, gąbki niektóre parzydełkowce I tasiemce.

Heterogonia- rozmnażanie płciowe na przemian z partenogenezą (mszyce).

Systemy kojarzenia się zwierząt:

• monogamia- wystepuje wtedy gdy samiec I samica tworzą stałą parę partnerów do rozrodu w jednym sezonie lub przez całe życie.

• Poliginia- polega na wytworzeniu jednej grupy rozrodczej I swpółżyciu wielu samic z jednym samcem. Występuje u mrówek.

• Poliandria- polega na współżyciu wielu samców z jedną samicą.
  Samica traszki może zapladniać jaja spermą pochodzącą od wielu samców. Traszki są płazami z rodziny salamandrowatych. Charakteryzują się one zapłosnieniem pośrednim, za pośrdenictwem spermatoforów. Aby doszło do zapłodnienia samice musi najpierw złożyć spermatofory, do których samiec wpuszcza niasienie. Samica może następnie podjąć spermatofory za pomocą kloaki lub zostawić je, w ten sposób odtrącając samca. Samice następnie gromadzą spermatofory z nasieniem I stopniowo składają jaja. Każde z jaj może być w zasadzie zapłodnione przez innego samca, o ile kilka samców złozyło swoje nasieniew spermatoforach samicy.

Proporcja płci- w populacji to stosunek liczby samców do liczby samic. Zazwyczaj jest on bliski jedności. Przyczyną odstępstw od tej wartości moga być:
-nierówne koszty energetyczne udzialu w rozdordzie osobników różnej płci.
-tworzenie jednopłciowych grup osobników
-konkurencja o partnerów do rozrodu

Dobór płciowy powoduje wytworzenie się takich cech osobników jak:
-ogon pawia
-śpiew ptaków
-poroże samców jeleniowatych

Dobór płciowy związany jest ze zróżnicowanym sukcesem rozrodczym w wyniku konkurencji o partnera do rozrodu.
Dobór płciowy jest szczególnym przypadkiem doboru naturalnego, gdzie o dostosowaniu decyduje postrzegana atrakcyjność dla płci przeciwnej. Dobór płciowy został zaproponowany przez Karola Darwina jako wytłumaczenie pochodzenia ekstawaganckich I kosztownych cech organizmów żywych.

Dziedziczenie płci u człowieka:

-płeć determinowana jest przez chromosomy płci
-występują 2 chromosomy płci:
*u kobiet są to XX, czyli kobieta posiada 22 autosomy + 2 chromosomy płci
*mężczyzna posiada w swoich komórkach 22 autosomy + 2 chromosomy plci XY
-u człowieka w chromosomie X występuje wiele genów zapisujących cechy potrzebne do życia osobom obu płci.

Cechy zapisane w chromosomie X nazywamy cechami sprzężonymi z płcią.

• W chromosomie Y jest tylko kilka genów, więc określa się ten chromosom jako genetycznie pusty. Jego obecność jest związana z cechami męskości.

• Liczba aktywnych chromosomów X jest taka sama u kobiet i u mężczyzn, ponieważ jeden z chromosomów X u dziewczynki ulega inaktywacji tworząc ciałko Barra (stan heterochromatyny). Jest sprawą przypadku który z chromosomów X (matki czy ojca) ulegnie inaktywacji.

• Chromosom X który osiągnie stan heterochromatyny pozostaje genetycznie nieczynny w pozostałych komorkach.

Dziedziczenie płci u zwierząt:

-mechanizm determinacji plci przyjmuje różne warianty w świecie zwierząt, np.: u ptaków, motyli- płeć samicy determinuje genotym XY a samca XX. Znane są jeszcze układy XX-XO oraz ZZ-ZW.

Płeć z dwoma identycznymi chromosomami to płeć homogametyczna, a z dwoma różnymi heterogametyczna.

Teorie dotyczące ewolucji rozmnażania płciowego:

• dobór faworyzuje populacje rozmnażające się płciowo
  -populacje płciowe ewoluują szybciej
  -populacje bezplciowe akumulują szkodliwe mutacje

• dobór faworyzuje osobniki rozmnażające się płciowo
  -osobnikowi opłaca się mieć zróżnicowane genetycznie potomstwo
  -rozmnażanie płciowe ułatwia reperację uszkodzonego DNA
  -w zmiennym środowisku potomstwo osobników rozmnażających się płciowo może być lepiej przystosowane do zmieniających się warunków środowiska lub w niezmiennych warunkach ma mniej szkodliwych mutacji.

---