We współczesnym świecie zwyczajem stało się nazywanie wszystkiego, co nas otacza, w kategoriach technicznych. Mechanizm rozmnażania… Tak naukowcy „ochrzcili” cud narodzin nowego życia.
Cud, w którym każdy element jest tak harmonijny, różnorodny i jednocześnie niezastąpiony, że czasem można się tylko zdziwić. Przez wiele tysiącleci ludzkość zastanawiała się nad kwestią prymatu jaj i kurczaka, a natura od dawna ma odpowiedź na wszystkie pytania. Racjonalizm i różnorodność rozwiązań w utrzymaniu stabilności poszczególnych gatunków przy jednoczesnym nabyciu różnorodności cech w dzikiej przyrodzie nie mają sobie równych.
Genetyczne podstawy życia
Jednym z tych urządzeń jest zmiana pokoleń. Różnorodność gatunków zwierząt i roślin osiąga się poprzez tworzenie różnych kombinacji materiału genetycznego. Przemienność pokoleń to szczególna forma ochrony gatunkowej w zmieniających się warunkach środowiskowych, występująca głównie w wielu roślinach i bezkręgowcach niższych. Reprezentuje zmianę rozmnażania płciowego i bezpłciowego.
Co powoduje wprowadzenie takiej lub innej metody reprodukcji i jakie cele dążą do jej realizacji? Aby odpowiedzieć na to pytanie, konieczne jest głębsze zrozumienie, czym jest rozmnażanie płciowe i bezpłciowe i czym się różnią, jakie wady i zalety niosą ze sobą dla gatunku biologicznego.
Rozmnażanie seksualne
Proces rozmnażania płciowego obejmuje udział w tworzeniu nowego życia dwóch osobników, z których każda jest nosicielem swojego indywidualnego zestawu chromosomów w spiralnej podwójnej nici DNA. Ten unikalny zestaw materiału genetycznego wyraża się w obecności u tej osoby i tylko w niej pewnych cech, które częściowo przekazuje potomstwu.
Kiedy dwie osoby uczestniczą w procesie rozmnażania płciowego, z których każda daje potencjalnemu następcy gatunku jego połowę zestawu chromosomów, następne pokolenie będzie miało cechy obu organizmów rodzicielskich. Właśnie dlatego zmienność pokoleń obserwuje się zarówno w prostych, jak i złożonych formach życia, które rozmnażają się poprzez rozmnażanie płciowe.
Jaki udział ma rozmnażanie płciowe w puli genowej gatunku
Nawet w stosunkowo małej populacji zestaw kombinacji materiału genetycznego może być nieskończenie szeroki. Ten rodzaj rozmnażania realizuje politykę wprowadzania różnorodności do genetycznego tła populacji gatunku. Różnorodność można również osiągnąć poprzez wykorzystanie w ramach ustalonej populacji nowych okazów danego gatunku, które są różne.drogi mogą przenikać z zewnątrz. Lub, jak np. u roślin lub niektórych koelenteratów, kosztem komórek rozrodczych „z dostawą do domu” za pomocą wiatru, wody lub owadów.
Ważnym punktem w rozmnażaniu płciowym jest wskazanie możliwości udziału w nim głównie osobników zdrowych i najsilniejszych. Tym samym ten rodzaj rozmnażania pozwala na wprowadzenie doboru naturalnego, co przyczynia się do możliwości utrwalenia cech, które działają na korzyść tego gatunku.
Rozmnażanie bezpłciowe jako wzór na mnożnik liczby osobników
Naprzemienność pokoleń to system służący do wzrostu i utrzymania gatunku, w którym rozmnażanie bezpłciowe odgrywa ważną rolę. Z jego zalet można śmiało odnotować zdolność do szybkiego zwiększania liczebności populacji w przypadku wystąpienia warunków środowiskowych korzystnych dla danego gatunku biologicznego. Zachowanie i wzmocnienie funduszu genetycznego populacji poprzez wielokrotne klonowanie już istniejących kombinacji genów, co znacznie zwiększa szanse gatunku na udział tych kombinacji w dalszym rozmnażaniu płciowym.
Zamienność fenotypów w różnych królestwach
Zmienność pokoleń w glonach zależy od tła temperatury, składu chemicznego wody (zwłaszcza stężenia w niej soli), długości dobowego okresu światła, intensywności oświetlenia i zmiany pór roku. Wszystkie te czynniki regulują produkcję niektórych komórek rozrodczych. Niektóre rośliny wytwarzają zarodniki, podstawę bezpłciowąrozmnażanie i nazywane są sporofitami. Rośliny wytwarzające gamety do rozmnażania płciowego (komórka płciowa z pojedynczym zestawem chromosomów w jądrze) do rozmnażania nazywane są gametofitami. Istnieją algi, które wytwarzają oba typy komórek zarodkowych (gamety i zarodniki) i dlatego nazywa się je gametosporofitami. Glony wszystkich tych typów mogą różnić się od siebie zarówno morfologicznie, jak i biologicznie. Tak więc alga czerwona Porphyra Tenera w postaci sporofitu wygląda jak nitki rozgałęzione w jednym rzędzie, wnikające w podłoże, którym mogą być skały wapienne lub muszle mięczaków.
Sporofity tego gatunku żyją na dużych głębokościach, preferują słabe światło. Osoby zaangażowane w produkcję komórek do rozmnażania płciowego (gametofity) żyją w postaci płytek w strefie przypływu i odpływu na płytkich głębokościach przy intensywnym oświetleniu. Krasnorosty, będąc lepiej zorganizowanymi, wykazują najbardziej zróżnicowane i najbardziej złożone cykle rozwojowe, w których następuje zmiana w różnych formach bytowania organizmów tego samego gatunku podczas cyklu życiowego - rozwój heteromorficzny.
Kto charakteryzuje się rozmnażaniem przez gametosporofity
Gametosporofity są typowe dla wielu gatunków alg zielonych, brunatnych i czerwonych. Obserwuje się w nich naprzemienność pokoleń w wytwarzaniu komórek rozrodczych obu typów: zarodników i gamet, zachodzących w różnym czasie i na skutek zmian warunków środowiskowych. Spójność między przejawami cech w fenotypie a odpowiadającymi imzmiany w środowisku – główny czynnik ewolucyjny, który stanowi napędową formę selekcji.
Zmiana pokoleń u roślin i zwierząt: jakie są podobieństwa dwóch różnych królestw
Klasyfikacja, która dzieli żywy świat na 4 królestwa, znacznie upraszcza postrzeganie nauk biologicznych na wczesnych etapach ich badań. Jednak przy głębszym kursie staje się jasne, że w istniejącej klasyfikacji istnieje wiele przypadków pośrednich. Szczególnie interesująca jest więc przemiana pokoleń w koelenteratach. W cyklu życiowym pokolenia rozmnażania płciowego i bezpłciowego mają inny wygląd, prowadzą radykalnie odmienny tryb życia, żyją w różnych miejscach i inaczej jedzą. W metagenezie następuje przemiana form życia: polipów i meduz. Polipy przyczepione do podłoża prowadzą siedzący tryb życia. Polipy charakteryzują się rozmnażaniem bezpłciowym poprzez pączkowanie z organizmu matki nowych osobników potomnych o identycznym składzie genetycznym, które również spędzają życie w postaci polipów. Odżywianie odbywa się poprzez filtrowanie mas wody, z prądem której wprowadzane są mikroskopijne cząstki organiczne, które służą jako pokarm dla organizmu.
Polipy mogą organizować ogromne społeczności. Podobnie przemienność pokoleń w koelenteratach tworzy przez długi czas kolonialne formy polipów w postaci raf koralowych. Kiedy wystąpią określone warunki, które są indywidualne dla każdego gatunku (zmiana temperatury, czas)lata, zmiany prądów podwodnych, faza księżyca, czas migracji itp.), polipy pączkują małe meduzy. Meduzy są ruchliwe, łatwo poruszają się w toni wody i są drapieżnikami w sposobie żerowania. Dorastając do wieku gotowości seksualnej meduzy kontynuują cykl rozwoju gatunku poprzez rozmnażanie płciowe. Z zapłodnionych komórek rozwijają się ruchliwe larwy, które osiadają na dnie, przyczepiają się do podłoża, tracą ruchliwość i wyrastają w polip. Naprzemienność pokoleń to cykl życiowy, który przechodzi gatunek, który niezmiennie się zamyka, wracając do swojego pierwotnego stadium, ale z innym zestawem chromosomów, a więc z różnymi charakterami.
Mchy również rozmnażają się seksualnie
Zmianę pokoleń obserwuje się u roślin wyższych, w tym mchów. Charakterystyczną cechą cyklu życiowego tego podziału roślin jest fakt, że dominującą formą życia jest gametofit w postaci zielonej wieloletniej rośliny o liściopodobnych wyrostkach i ryzoidach, które obserwujemy. Zmienność pokoleń w mchach zapewnia sporofit, który jest bezpłciowym etapem cyklu rozwojowego, reprezentowany przez małe pudełko na łodydze z zarodnikami, połączone stopami z gametofitem, przez który następuje fizjologiczne dostarczanie zarodników. Sporofit ma krótką żywotność i nie może sam się zakorzenić. Wysycha po dojrzewaniu i wysypce zarodników.
Dlaczego w biologii 1+1=3
Stwierdzając powyższe, możemy stwierdzić, że obie metody reprodukcji mają swoje znaczenie ewolucyjne. Naprzemienność pokoleń to proceszapewnienie utrwalenia niezbędnych cech i odrzucenia niepotrzebnych, przejawiających się w fenotypie, dzięki selekcji naturalnej. Jedynie w przypadku rozmnażania bezpłciowego spontaniczne mutacje zostaną „poddane osądowi” doboru naturalnego, a w przypadku rozmnażania płciowego, oprócz mutacji, w fenotypie pojawią się oznaki obojga rodziców.
Dlaczego w biologii ewolucyjnej, gdy mówimy o rozmnażaniu płciowym, suma dwóch jednostek nie jest równa dwóm (1+1≠2)? Ponieważ w wyniku zapłodnienia dziecko otrzymuje zestaw genów, który nie jest identyczny z żadnym rodzicem. Osoba nie będzie nosiła genu matczynego ani ojcowskiego, ale będzie się rozwijać w oparciu o informacje otrzymane od rodziców. Będzie nosicielką trzeciego, unikalnego i niepowtarzalnego genotypu, więc biolodzy nieco inaczej rozwiązują matematyczny przykład. To zapewnia przemianę pokoleń u roślin i ssaków, gdzie z każdym nowym odrodzeniem materiału genetycznego staje się on bardziej złożony, elegancki i doskonały!
