Prednost seksualne reprodukcije nad aseksualnom reprodukcijom je: Osobine seksualne reprodukcije organizama

Glavni proces je prirodna selekcija. On odlučuje koje su prilagodbe za dato stanište povoljne, a koje nisu toliko poželjne. Ako je adaptacija povoljna, tada će organizmi koji imaju , koji kodiraju tu osobinu, živjeti dovoljno dugo da se razmnožavaju i prenesu svoje gene na sljedeću generaciju.

Da bi prirodna selekcija djelovala na populaciju, mora postojati raznolikost. Da bi se postigla raznolikost kod pojedinaca, potrebna je različita genetika i ekspresija. Sve to ovisi o načinu reprodukcije određene vrste.

Aseksualna reprodukcija

Aseksualna reprodukcija je proizvodnja potomstva od jednog roditelja, koja nije praćena parenjem ili miješanjem gena. Aseksualna reprodukcija rezultira kloniranjem roditelja, što znači da potomstvo ima identičan DNK kao i njegov predak. Po pravilu nedostaje raznolikost vrsta iz generacije u generaciju.

Jedan od načina da se stekne raznolikost vrsta je mutacija na nivou DNK. Ako dođe do greške u procesu ili kopiranju DNK, tada će se ova greška prenijeti na potomstvo, eventualno mijenjajući njihove osobine. Međutim, neke mutacije ne mijenjaju fenotip, tako da sve promjene u aseksualnoj reprodukciji ne dovode do varijacija u potomstvu.

Seksualna reprodukcija

Seksualna reprodukcija se događa kada se ženska reproduktivna stanica (jaje) spoji s muškom (spermatozoidom). Potomstvo je genetska kombinacija majke i oca, pri čemu polovina njegovih hromozoma dolazi od jednog roditelja, a druga polovina od drugog. Ovo osigurava da se potomci genetski razlikuju od svojih roditelja, pa čak i braće i sestara.

Mutacije se također mogu pojaviti u spolno razmnožavajućim vrstama kako bi se dodatno povećala raznolikost potomstva. Proces koji stvara (polne ćelije) koje se koriste za reprodukciju također pomaže povećanju raznolikosti. Osigurava da su rezultirajuće gamete genetski različite. Nezavisno regrutovanje tokom mejoze i nasumične oplodnje takođe utiče na mešanje gena i omogućava potomstvu da se bolje prilagodi svom okruženju.

Reprodukcija i evolucija

U pravilu se vjeruje da spolno razmnožavanje više doprinosi evoluciji nego aseksualno, jer ima mnogo veću

Suština seksualne reprodukcije je stvaranje novih genetskih kombinacija. U najtipičnijim slučajevima, mužjak i ženka se pare i proizvode jedinke čiji genotipovi nisu identični ni genotipu oca ni genotipu majke Kod protozoa kao što je paramecija, javlja se autogamija, u kojoj jedna jedinka stvara novi homozigotni genotip. Drugi oblici, uključujući neke pljosnate gliste i mekušce, su hermafroditni, odnosno imaju i mužjake (koji proizvode spermu) i ženku (stvaraju jaja). ) Postoje hermafroditne forme koje su sposobne za samooplodnju (Bermant, Davidson, 1974.)

Nije svaka reprodukcija seksualna (odnosno, stvara nove genotipove, paramecije su u stanju da se podijele na dva dijela kako bi formirale dva nova organizma kćeri koji su genetski identični originalnim jedinkama). mogu proizvesti nove jedinke identične sebi kao rezultat procesa pupanja. U ovom slučaju može se formirati nekoliko novih organizama u jednoj zoni pupanja. Druge životinje, uključujući mnoge insekte i neke ribe, sposobne su za partenogenetičku reprodukciju, u kojoj se potomci razvijaju iz neoplođenih jaja (Bermant i Davidson, 1974.)

Ogromna većina životinja, posebno oblika koji su nastali relativno nedavno, razmnožavaju se spolno, odnosno spajanjem muških i ženskih gameta Teoretičari se ne slažu oko razloga za ovu prevlast seksualnog procesa. Budući da seksualna reprodukcija zahtijeva određene troškove, očito mora pružiti neke značajne prednosti. Za objašnjenje su navedeni sljedeći glavni razlozi:

1) evolucijska prednost za populacije koje su sposobne da se mijenjaju brže od drugih zbog spolne reprodukcije; 2) evolucionu prednost zbog činjenice da ovaj način razmnožavanja olakšava specijaciju (nastanak novih vrsta); 3) činjenica da pojedinačne jedinke roditelja mogu stvoriti raznolikost u svom neposrednom potomstvu, olakšavajući njihovu adaptaciju na nepredvidive promjene u okruženju (Stanley, 1975; Williams, 1966; Wilson, 1975).

PONAŠANJA POVEZANA SA SEKSUALNOM REPRODUKCIJOM

Jedna od glavnih karakteristika ciklusa uzgoja mnogih vlda je njegova sezonalnost, odnosno ograničena je na određena doba godine. Kompletan reproduktivni ciklus uključuje udvaranje, parenje, posljedice parenja i brigu o jajima i mladima.

Sezonalnost

Mnoge vrste, posebno one koje se nalaze u umjerenim zonama, razmnožavaju se samo u određeno doba godine. Proljetni vrhunac reproduktivne aktivnosti ptica poslužio je kao izvor inspiracije za mnoge pisce i pjesnike. Druge se životinje, međutim, razmnožavaju u drugim periodima godine. Mnoge vrste jelena i losa razmnožavaju se u jesen, vukovi i kojoti se razmnožavaju usred zime, a neke tuljane i morski lavovi razmnožavaju se u kasno proljeće i rano ljeto. Unutar date vrste, sezone parenja često variraju u zavisnosti od geografske širine Zajednički nazivnik svih ovih različitih sezona razmnožavanja je vrijeme rođenja mladih. Iako se periodi gestacije razlikuju među životinjama, većina rađa svoje mlade u kasno proljeće i rano ljeto. Očigledno, jednaka prednost sezonskosti je u tome što omogućava da se rađanje potomaka poklopi s dobrim vremenom i najvećim obiljem prehrambenih resursa. Čini se da su sezone parenja i gestacije usklađene tako da se kod većine vrsta mladi rađaju u kasno proljeće i rano ljeto (vidi Sadleir, 1969).

Faktori koji su direktno povezani s početkom reproduktivne aktivnosti razlikuju se od vrste do vrste. Uvjeti kao što su temperatura, padavine, razvoj vegetacije i dužina dana variraju s godišnjim dobima, a sve to može utjecati na reproduktivnu aktivnost pojedinih životinja. Očigledno je da je početak razmnožavanja kod mnogih vrsta određen dužinom dana, „budući da je u mnogim staništima ovaj faktor najpouzdanije povezan s promjenom godišnjih doba, na primjer, ako se dalekoistočna prepelica drži u uvjetima kratkog dana (8 sati svjetla i 16 sati mraka), tada su i kod muškaraca i kod žena smanjeni reproduktivni organi i nestaju seksualne reakcije. Odgovarajuća promjena svjetlosnog režima (16 sati svjetla i 8 sati mraka) dovodi do obnove morfologije i ponašanja (Sachs, 1969; Adkins, 1973).

Udvaranje

Funkcija udvaranja je da spoji dvije životinje različitog spola u uvjetima koji pružaju veću vjerovatnoću uspješnog parenja. Prije svega, potrebno je da životinja može pronaći potencijalnog bračnog partnera. Važnost parenja sa konspecificom i uloga parenja u reproduktivnoj izolaciji razmatraju se u poglavljima 2 i 13. Udvaranje je često složen niz interakcijskih signala (kao što su oni prikazani na slici 5.1) koji bi trebalo da dovedu do parenja datu osobu sa odgovarajućim partnerom. Vrijeme je od velike važnosti za uspješnu reprodukciju; Prilikom parenja i mužjak i ženka moraju biti u dobrom fiziološkom stanju. To se postiže sinhronizacijom ciklusa, što se osigurava interakcijom vanjskih podražaja i ponašanja samih partnera. Predstavnici klasične etologije istakli su da mnogi oblici udvaranja sadrže elemente konflikta, često iz razloga što početna reakcija pojedinca na drugog pojedinca koji se pojavi u blizini može biti agresivna.

Sistemi parenja se jako razlikuju među vrstama. Određene vrste, kao što su neki labudovi i guske, istinski su monogamisti i biraju partnera za cijeli život. Mnoge ptice selice formiraju parove samo jednu sezonu. Neki primati pokazuju sekvencijalnu poligamiju, tj. formiranje parova sa nekoliko partnera u različito vrijeme, u određenom periodu sa svakim od njih. Kod simultane poligamije, jedna osoba je povezana brakom istovremeno sa više osoba drugog pola. Čini se da mnoge vrste sisara karakteriziraju potpuno promiskuitetni seksualni odnosi, odnosno kopulacija s mnogo različitih partnera u potpunom odsustvu parova (vidi Brown, 1975).

Oblici udvaranja među različitim vrstama vrlo su raznoliki. Ispod su neki primjeri.

Slika 51. Dijagram ponašanja leptira u udvaranju, koji ilustruje lanac sekvencijalnih podražaja i reakcija u odnosu između ženke (A) i mužjaka (B). (Brower, Brower, Cranston, 1965.)

Člankonošci. Inicijalno otkrivanje osobe suprotnog spola često se dešava putem čula mirisa. Na primjer, mužjaci svilene bube (Bombyx mori) su neobično osjetljivi na bombi-col, seksualni atraktant koji luči ženka. Ovaj atraktant privlači mužjake na veoma velike udaljenosti; jedan od njegovih molekula dovoljan je da izazove nervni impuls u receptorskoj ćeliji (Schneider, 1974). Cvrčci ispuštaju razne zvukove koji privlače drugove i također igraju ulogu u drugim aspektima ponašanja udvaranja.

Vizuelni signali su takođe uobičajeni. Mužjaci privlačnih rakova (Uca) prave ritualne pokrete specifične za vrstu sa svojim uvećanim kandžama tokom udvaranja. Prilikom udvaranja, pauci skačući također izvode karakteristične vizualne prikaze.

Najspektakularniji vizuelni prikazi uključuju signale parenja krijesnica (slika 5.2). Leteći iznad polja ili šuma, mužjaci proizvode bljeskove svjetlosti koji su po prirodi specifični. Ženke reaguju na signale mužjaka svoje vrste kratkim bljeskom. I latentni period i sam signal su karakteristični za svaku vrstu i također zavise od temperature. Mužjak odgovara na signal ženke tako što joj se sve više približava, a par nastavlja da razmjenjuje signale sve dok mužjak ne siđe i pari se sa ženkom (Lloyd, 1966). Iskusni posmatrač može privući mužjaka koristeći minijaturnu baterijsku lampu da imitira reakciju ženke na ispade mužjaka.

Mnogo je rada posvećeno udvaranju voćnih mušica iz roda Drosophila (vidi Spieth, 1974). Identificiran je niz elemenata ponašanja (vibracija krila, drhtanje nogu, signalizacija krilima, kruženje i lizanje), koji u različitim kombinacijama čine ritual udvaranja kod različitih vrsta.

Riba. Različite vrste riba pokazuju različite oblike udvaranja. Najdetaljniji opis ponašanja jedne od tropskih akvarijskih riba je Tilapia melanotheron, u kojoj su identificirana četiri "čisto parna" oblika ponašanja (koji se ne javljaju ni pod kojim drugim okolnostima): brzi nagibi prema dolje i naprijed, poseban vrsta drhtanja glave, grizenje podloge i nepomično držanje u gnijezdu (Barlow i Green, 1970). Najizrazitiji prikaz u ceremoniji udvaranja gupija je "sigmoidna", ili S-oblika, poza koju je usvojio mužjak. U sabljarcima, mužjak prilazi ženki postrance, a može joj prići i, ustuknuvši, tresući cijelim tijelom ili mašući gonopodijumom (Clark, Aronson, Gordon, 1954).

Vodozemci i gmizavci. Mužjaci žaba bikova zauzimaju određene teritorije odakle se mogu čuti njihovi glasni horovi. Žene očigledno privlače ovakvi refreni. Mnoge vrste krokodila glasno urlaju.

Ritual udvaranja guštera Anolis carolinensis dobro je poznat mnogim Amerikancima koji imaju parcelu kod kuće. Mužjak ritmično poskakuje, pokazujući jarko crvenu gular vrećicu (nabor kože koji visi ispod brade) (Grews, 1975). Kod većine vrsta zmija glavnu ulogu u postupku udvaranja imaju taktilna stimulacija ženke i olfaktorna stimulacija mužjaka. Pokazalo se da takozvani "plesovi parenja", u kojima su dvije zmije usko uvijene jedna uz drugu, uključuju dva mužjaka, a interakcija između njih će vjerovatno biti agresivna (Porter, 1972).

Ptice. Neki od najupečatljivijih primjera ponašanja pri parenju poznati su kod ptica. Složene ceremonije udvaranja gnjuraca, galebova, pataka, čaplji i drugih ptica bile su omiljeni predmet proučavanja etologa. Pjev ptica i legende povezane s njim također su dobili značajnu pažnju.

Lorenz je proučavao različite oblike ponašanja udvaranja kod zmajeva (slika 5.3); mogu se posmatrati na mnogim patkijim ribnjacima. Zmaj naginje kljun prema vodi i izvija tijelo prema gore; istovremeno maše kljunom i emituje glasan zvižduk, praćen zvukom koji podsjeća na gunđanje. Pozu „glavu gore, rep dole” prati glasan zvižduk. U prikazu gore-dole, grudi uranjaju u vodu, a kljun pravi oštar zamah prema gore i naprijed, podižući fontanu prskanja (vidi McKinney, 1969).

Na sl. Slika 2.1 prikazuje četiri tipa prikaza zelene noćne čaplje. Mužjaci zauzimaju pojedinačna područja. Mužjak koji je zauzeo lokaciju tjera druge mužjake s nje, pribjegavajući ponašanju "punom brzinom". Pozivi muškaraca privlače ženke. Ženke su u početku odbijene ponašanjem "punom brzinom", ali ne napuštaju to područje i na kraju počinje ponašanje udvaranja u obliku "tresanja" i "izvijanja vrata". Nakon što formiraju par, mužjak i ženka lete po teritoriji, ponekad pokazujući intenzivan let za mahanjem. Naknadno ponašanje dovodi do sve veće blizine sve dok ne dođe do kopulacije (Meyerriecks, 1960).

Kod mnogih ptica, pjevanje služi da otjera druge mužjake sa okupiranog područja i privuče ženke. Priroda pjesme kod nekih vrsta je specifična koliko i njihove vanjske karakteristike.

sisari. Ewer (1968) je pregledao neke oblike ponašanja pri parenju kod sisara. Osjetilo mirisa igra važnu ulogu u reguliranju ovog ponašanja kod mnogih vrsta. Širok”, česte su radnje kao što su pregled anogenitalnog područja i njušenje urinarnih tragova. Kod mnogih vrsta mužjaci, nakon što osete miris ženke, ispoljavaju Flehmenovu reakciju, izraženu istezanjem vrata i podizanjem gornje usne. Čini se da ova reakcija olakšava percepciju mirisa, a ne da služi kao demonstracija.

Ženke sisara često potiču mužjaka da jaše, ponekad mu prilaze, njuše ga i ližu, a često i bježe od njega. U mnogim slučajevima, izgleda da bježanje ženke od mužjaka služi da ga privuče, a ne da pobjegne.

Kod dobrih delfina, rituali udvaranja uključuju vokalizaciju, ujedanje partnera, njušenje njegovih genitalija, trljanje jedno o drugo, maženje peraja, otkrivanje bijele donje strane tijela, skakanje, jurenje i udaranje (vidi Puente i Dewsbury, 1976.).

Rice. 5.3. Deset položaja uočeno kod pataka i drugih pataka koje se hrane na površini vode. (Lorenz, 1958.)

/ – početno njihanje kljunom; 2 – zabacivanje glavom; 3 – mahanje repom; 4 – zviždanje i tutnjava; 5 – “glava gore – rep gore”; 6 – skretanje prema ženki; 7 – lukovi pri plivanju; 8 – okretanje glave potiljkom prema ženki; 9 – izbočenje grudnog koša; 10 – „gore i dole“.

Uparivanje

Ponašanje pri parenju završava se činom kopulacije, čime se osigurava oplodnja jaja. Oblici kopulacije su gotovo jednako raznoliki kao i oblici udvaranja, a oplodnja može biti unutrašnja ili vanjska. Ovdje će biti opisano nekoliko različitih oblika parenja kao primjer.

Člankonošci. Kod mnogih vrsta, sperma je upakovana u spermatofore, vrstu vrećice ili vrećice koja sadrži spermu. Najveći stepen „bezličnosti“ postiže se kod nekih vrsta grinja, pseudoškorpiona, stonoga i repa; kod ovih oblika mužjak ostavlja spermatofor na podlozi, a kasnije dolazi ženka i uzima ga; u ovom slučaju, mužjak i ženka se možda nikada neće sresti. U mnogim vodenim oblicima oplodnja je vanjska (na primjer, mužjak potkovnjače Limulus pričvrsti se za ženku s leđa i ostaje tamo dok ne položi jaja u pijesak, koje on oplodi). Većina kopnenih vrsta doživljava neki oblik unutrašnje oplodnje, pri čemu se spermatofor unosi direktno u tijelo ženke pomoću neke vrste dodatka (vidi Alexander, 1964).

Riba. Oplodnja kod riba može biti spoljašnja ili unutrašnja. Predstavnici porodice Anabantidae, kao što su gurami ili pijetlovi, grade gnijezdo na površini vode od mjehurića zraka i posebnog sekreta koji luče, a mrijest se obično odvija ispod ovog gnijezda. Jaja i sperma se mrijeste istovremeno, a jaja se oplođuju dok plutaju do gnijezda. Kod drugih riba, poput gupija, sabljarki i komaraca, sperma se unosi u tijelo ženke pomoću gonopodijuma (modificirane analne peraje). Mužjak ajkule bolničarke, hvatajući ženku za zadnji rub jedne od njenih prsnih peraja, okreće je na leđa i u nju ubacuje specijalizovane kopulativne organe, pterygopodije (Budker, 1971.).

Vodozemci i gmizavci. Kod većine repatih vodozemaca, do unutrašnje oplodnje dolazi nakon što ženka uhvati spermatofor koji je odložio mužjak; Kod nekih vrsta dolazi do vanjske oplodnje i partenogeneze. Za većinu žaba i žaba krastača je karakteristična vanjska oplodnja, koja se događa prilikom polaganja jaja. Izuzetak su repne žabe, koje imaju kopulacijski organ, i afričke živorodne žabe, čija se kloaka dodiruje tokom parenja. U pravilu, spolno zrela ženka žabe ide do mužjaka, koji ispušta zvukove dozivanja; mužjak hvata ženku na poseban način (tzv. “amplexus”). Jaja izlaze i oplođuju se u nekoliko faza. Ako mužjak zgrabi drugog mužjaka ili ženku koja je već iznijela jaja, tada tako pogrešno odabrani partner ispušta poseban zvuk, nakon čega se pušta (Rabb, 1973).

Kod gmizavaca, unutrašnja oplodnja se odvija pomoću kopulacijskih organa. Kod Anolis carolinensis, mužjak hvata ženku za vrat, okreće rep oko njenog i u nju ubacuje jedan od svojih parnih organa za kopulaciju.

Ptice. Za razliku od različitog ponašanja ptica pri parenju, proces kopulacije se kod njih odvija manje-više na isti način. Većina vrsta nema kopulacijski organ, pa se sperma prenosi iz kloake mužjaka u kloaku ženke. Tokom kopulacije, obje kloake dolaze u kontakt. Na primjer, kod dalekoistočnih prepelica, mužjak svojim kljunom hvata perje na vratu ženke, penje se na njena leđa i pokušava dovesti svoju kloaku u kontakt sa kloakom ženke (Sachs, 1969.).

sisari. Većina rada na kopulativnom ponašanju obavljena je na laboratorijskim sojevima sivog štakora (Rattus noruegicus). Stoga će kopulacija kod pacova ovdje biti detaljno opisana. Ako se ženka u stanju pripravnosti za parenje smjesti u kavez u kojem se nalazi mužjak, onda su daljnji događaji sasvim predvidljivi. Nakon početnog rituala udvaranja (šmrkanje, trčanje, provokacija od strane ženke), mužjak počinje juriti ženku u bijegu. Istovremeno, njegova glava i stražnji dio tijela su podignuti, leđa savijena prema dolje, a rep povučen u stranu. Obično se primjećuju dvije vrste kopulacije. Jedna vrsta kopulacije, nazvana "intromisija", uključuje mužjak koji ubacuje svoj penis u ženinu vaginu na otprilike četvrtinu sekunde, a zatim brzo sjaha ženku. Prije umetanja penisa, mužjak može napraviti nekoliko potisaka zdjelicom, ali intravaginalno. Nema penisa. Nakon desetak ovih kratkih uvoda, slijedeći jedan drugog u intervalima od minute, mužjak prelazi na drugu vrstu ponašanja, koja se zove "ejakulacija". Prilikom ejakulacije, mužjak pravi grčevite penisom i hvata ženku nekoliko sekundi prije nego što siđe s nje, nakon čega zauzima stereotipni vertikalni položaj. Kompletan set intromisija koji kulminiraju ejakulacijom naziva se "serija". Ejakulacija i, shodno tome, uvođenje sperme nikada ne dolazi bez preliminarnih intromisija. Nakon ejakulacije, seksualna aktivnost privremeno prestaje; nakon otprilike 5 minuta nastavlja se i počinje druga epizoda. Tipično, pacovi završe oko sedam takvih serija prije nego što nastupi zadovoljstvo, a znak toga je odsustvo pokušaja intromisije tokom pola sata (Beach i Jordan, 1956).

Rice. 5.4. Šema klasifikacije tipova kopulativnog ponašanja kod mužjaka sisara. (Dewsbury. 1972.)

Tip ponašanja karakterističnog za svaku vrstu može se klasifikovati u zavisnosti od toga da li 1) dolazi do parenja, 2) da li mužjak pravi intravaginalne potiske, 3) da li je potrebno više intromisija pre ejakulacije i 4) da li se višestruki intromisije dešavaju tokom jednog jajenja. Postoje 24, odnosno 16 mogućih tipova kopulativnog ponašanja.

Muškarac ili žena mogu razviti nasumično odabrani operantni odgovor, koristeći kao pojačanje priliku da se kopuliraju sa osobom drugog spola. Ako zadovoljnom mužjaku daju drugu ženku umjesto svog prethodnog partnera, on može nastaviti seksualnu aktivnost.

Ne kopuliraju se svi sisari na isti način kao kod laboratorijskih pacova. Moguća klasifikaciona šema za kopulativno ponašanje sisara predstavljena je na Sl. 5.4 (Dewsbury, 1972). Ova šema se zasniva na četiri kriterijuma: 1) da li dolazi do „lepljenja“ tokom kopulacije, odnosno da li se penis mehanički drži u vagini; 2) da li se stvaraju intravaginalni potiskici penisa; 3) su preliminarni višestruki uvodi neophodni za ejakulaciju; 4) da li se ponavljaju ejakulacije u istoj epizodi. Ovaj sistem dozvoljava 24, odnosno 16 vrsta kopulacije i omogućava karakterizaciju bilo koje vrste u tom pogledu. Kod pacova se ne dešavaju ni parenja ni intravaginalni potiski, ali ejakulaciji prethode višestruke intromisije, a ejakulacija se takođe dešava više puta. Dakle, pacovi su tipa 13.

Psi se ponašaju sasvim drugačije kada se kopuliraju od štakora (Hart, 1967). Njihova najkarakterističnija karakteristika je parenje mužjaka sa ženkom: penis mužjaka, dok je u vagini, postaje natopljen krvlju, nakon čega se partneri vrlo teško razdvajaju, čak i ako tome teže. Obično mužjak silazi sa ženke kada se parenje još nije završilo, nakon čega pareni partneri stoje leđima okrenuti jedan drugom. Kopulacija kod pasa često traje oko 20 minuta, za razliku od vrlo kratkih uvoda kod laboratorijskih pacova. Kod pasa dolazi do grickanja i intravaginalnog zabijanja, ali kod njih ejakulaciji ne prethode višestruki intromisije i ima više ejakulacija, pa njihovo ponašanje pripada tipu 3.

Treba imati na umu da se vrste kopulacije razlikuju u mnogim aspektima i shema koja je ovdje predložena predstavlja samo jednu moguću metodu klasifikacije. Različite vrste koje pripadaju istom tipu u smislu kopulativnog ponašanja mogu se uvelike razlikovati u svojim kopulacijskim položajima i kvantitativnim aspektima aktivnosti.

Prednosti seksualne i aseksualne reprodukcije

Dajte svojih zadnjih 17 BODOVA SAMO moli Objasnite evolucijsku prednost spolne reprodukcije nad aseksualnom reprodukcijom 2 Koja je biološka uloga aseksualne reprodukcije u evoluciji života 3 Zamijenite izraz istaknutim riječima Spoj dvije susjedne ćelije koje leže jedna pored druge je metoda oplodnje kod mnogih primitivnih organizama Mobilne polne ćelije mužjaka razvijaju se u većini životinja i biljaka, a polne ćelije su još muške samo u testisima

DAĆU SVOJIH POSLJEDNJIH 17 BODOVA SAMO MOLIM
1 Objasnite evolucijsku prednost seksualne reprodukcije nad aseksualnom reprodukcijom
2 Koja je biološka uloga aseksualne reprodukcije u evoluciji živih bića?
3 Zamijenite označene riječi terminom:
Fuzija dviju susjednih, susjednih ćelija je metoda oplodnje kod mnogih primitivnih organizama
Pokretne muške spolne stanice razvijaju se kod većine životinja i biljaka, dok se nepokretne muške spolne stanice razvijaju samo u sjemenskim biljkama.

Evolucija(od latinskog evolutio - "otkrivanje") - proces razvoja svih živih organizama, koji je praćen genetske promjene, adaptacije, modifikacije i izumiranje pojedinih populacija i vrsta, što rezultira promjenama u ekosistemi I biosfera općenito.

Šema evolucije živih organizama na Zemlji.

Danas postoji nekoliko glavnih teorije evolucije. Najčešći je sintetička teorija evolucije(STE) je sinteza Darwinova teorija evolucije i populaciona genetika.

PREDNOSTI SEKSUALNOG RAZMNOŽAVANJA U ODNOSU NA Aseksualnu reprodukciju

STE objašnjava vezu između način evolucije (genetske mutacije) I mehanizam evolucije (prirodna selekcija prema Darwinu). STE definiše evoluciju kao proces tokom kojeg se učestalost genskih alela mijenja u vremenskom periodu koji značajno premašuje životni vijek jednog člana populacije.

Suština teorije evolucije Charlesa Darwina, koji ju je formulirao u svom radu "Porijeklo vrsta"(1859), je da je glavni "motor" evolucije prirodna selekcija, proces koji se sastoji od tri faktora:

1) U populacijama se rađa više potomaka nego što može da preživi, ​​uzimajući u obzir uslove sredine (količina hrane, prisustvo živih bića koja se hrane određenom vrstom, itd.);

2) Različiti organizmi imaju različite osobine koje utiču na njihovu sposobnost preživljavanja i razmnožavanja;

3) Gore navedene osobine se nasljeđuju.

Ova tri faktora objašnjavaju pojavu intraspecifične konkurencije i selektivno izumiranje (eliminaciju) onih jedinki koje su najmanje prilagođene preživljavanju. Tako samo najjači ostavljaju potomstvo, što dovodi do postupne evolucije svih živih bića.

Prirodna selekcija je jedini faktor koji objašnjava prilagođavanje svih živih bića, ali nije jedini uzrok evolucije. Drugi jednako važni razlozi su mutacije, protok gena i genetski drift.

Pitanje 1. Koja je prednost seksualne reprodukcije nad aseksualnom reprodukcijom?
Seksualno razmnožavanje ima vrlo velike evolucijske prednosti u odnosu na aseksualno razmnožavanje. To je zbog činjenice da genotip potomstva proizlazi iz kombinacije gena koji pripadaju oba roditelja. Kao rezultat, povećava se sposobnost organizama da se prilagode uvjetima okoline. Seksualni proces se sastoji od spajanja dvije ćelije - gameta. Formiranju gameta prethodi poseban oblik diobe - mejoza, koja dovodi do prepolovljenja broja hromozoma.

Pitanje 3. Kako je strukturirana sperma?
Spermatozoidi su veoma mali i pokretni. Kod sisara se sperma sastoji od glave (dužine je oko 5-10 µm), vrata i repa (njihova ukupna dužina je približno 60 µm). Glava sadrži jezgro koje sadrži haploidni set hromozoma. U glavi je vrlo malo citoplazme. Vrat sadrži mali broj mitohondrija koji proizvode energiju za kretanje spermatozoida i centriol koji osigurava vibracije flageluma koji leži duž ose repa.

Pitanje 4. Iz kojih se faza sastoji mejoza?
Mejoza se sastoji od 2 uzastopne podjele:
Prva podjela se naziva redukcija ili deminutiv.
II podjela naziva se jednačenjem ili izjednačenjem, tj. teče prema tipu mitoze (što znači da broj hromozoma u majčinoj i ćerki ćeliji ostaje isti).
Faze se nazivaju isto kao i u mitozi, a prije početka mejoze i ćelija prolazi kroz interfazu.
Profaza I je najduža faza i konvencionalno se dijeli na 5 faza:
1) Leptonema,
2) Zygonema (zigotene, grčke spajajuće niti) - faza uparene niti;
3) Pachynema (pachytene, grč. gusta) – faza debelih niti; Dolazi do dalje spiralizacije hromozoma;
4) Diplonema (diplotene) – stadijum dvostrukih filamenata;
5) Diakineza – faza izolovanih dvostrukih niti. U ovoj fazi, hromozomi su potpuno kondenzovani i intenzivno obojeni.
Skup kromosoma profaze I je 2p4c.
Dakle, u profazi I:
1. konjugacija homolognih hromozoma;
2. formiranje bivalenta ili tetrada;
3. prelazak.
Metafaza I – spiralizacija hromozoma dostiže svoj maksimum. Bivalenti se nižu duž ekvatora ćelije, formirajući metafaznu ploču. Kromosomski set metafaze I je 2n4c.
Anafaza I – cijeli hromozomi, a ne hromatide, kreću se na polove ćelije. Samo jedan od para homolognih hromozoma ulazi u ćelije kćeri, tj. postoji njihova nasumična preraspodjela. Na svakom polu, ispostavilo se, postoji skup hromozoma - 1n2c, a općenito je skup kromosoma anafaze I - 2n4c.
Telofaza I - na polovima ćelije postoje cijeli hromozomi, koji se sastoje od 2 hromatide, ali je njihov broj postao 2 puta manji.
Kod životinja i nekih biljaka hromatide despiriraju. Oko njih se na svakom polu formira nuklearna membrana. Slijedi citokineza.
Kromosomski set stanica formiranih nakon prve diobe je n2c. Ne postoji S-period između divizija I i II i ne dolazi do replikacije DNK, jer hromozomi su već duplicirani i sastoje se od sestrinskih hromatida, pa se interfaza II naziva interkineza – tj. postoji kretanje između dvije divizije.
Profaza II je vrlo kratka i teče bez ikakvih posebnih promjena ako se nuklearni omotač ne formira u telofazi I, tada se odmah formiraju vretenasti filamenti.
Metafaza II - hromozomi se nižu duž ekvatora. Filamenti vretena su pričvršćeni za centromere hromozoma.
Kromosomski set metafaze II je - p2c.
Anafaza II - centromere se dijele, a filamenti vretena pomiču hromatide na različite polove. Sestrinske hromatide nazivaju se hromozomi kćeri (ili će majčinske hromozome biti kćerki hromozomi).
Kromosomski set anafaze II je 2n2s.
Telofaza II – hromozomi se despiriraju, rastežu i tada se slabo razlikuju. Formiraju se nuklearne membrane i jezgre. Telofaza II završava citokinezom.
Skup hromozoma nakon telofaze II je – ns.

Pitanje 5. Koliko ćelija se formira iz jedne tokom mejoze? Koliko hromozoma imaju?
Tokom mejoze, jedna matična ćelija proizvodi četiri ćelije sa haploidnim setom hromozoma. Kod muškaraca, sve četiri ćelije sazrevaju u spermu. Kod ženske jedinke, od četiri formirane ćelije, samo jedna postaje potpuno jaje, a preostale četiri postaju pomoćne ćelije. Kada se haploidno jaje i spermatozoid spoje, diploidni set hromozoma se obnavlja u oplođenoj ćeliji.

Tema: "REPRODUKCIJA I RAZVOJ ORGANIZAMA
Metode razmnožavanja organizama"

Seminar 2 sata

Opštinska obrazovna ustanova Gimnazija br. 10 u Murmansku
Učitelju: Podmyatnikova L.S. , nastavnik biologije, pobjednik takmičenja za najbolje nastavnike Ruske Federacije (NPPO)

11. razred

Ciljevi:

Studenti moraju naučiti pojmove „aseksualna reprodukcija, seksualna reprodukcija, vegetativna reprodukcija, sporulacija, fragmentacija, pupljenje, gamete, hermafrodizam, konjugacija, partenogeneza, jajnici, testisi, jajašce, sperma, gametogeneza, oogeneza, spermatogeneza, zona vodiča, reprodukcija zona rasta, zona sazrijevanja, oplodnja, zigota, dvostruka oplodnja, mikrospore, megaspore, polenovo zrno, embrionalna vrećica”, poznaju suštinu procesa gametogeneze, oplodnje, prednosti i nedostatke aseksualnog i polnog načina razmnožavanja.

Učenici treba da budu osposobljeni da samostalno rade kroz nastavni materijal, upoređuju biološke procese, daju argumentovan odgovor, izvode zaključke i primenjuju znanja u nestandardnoj situaciji.

Doprinijeti formiranju naučnog pogleda na svijet i komunikacijskih vještina kod učenika.
Reprodukcija je reprodukcija
svoje vrste kroz svoje neslične.

Napredak lekcije.

I. AKTUALIZACIJA ZNANJA, UVOD U TEMU.
U prošloj lekciji smo detaljno proučavali različite metode diobe stanica koje su u osnovi reprodukcije i razvoja ne samo jednoćelijskih, već i višećelijskih organizama.
-Koja je glavna razlika između mitoze i mejoze?
- Koji je biološki značaj mitoze? mejoza?
Sposobnost reprodukcije jedna je od najvažnijih karakteristika živih bića. Tokom procesa reprodukcije, genetski materijal se prenosi sa roditelja na potomstvo. Važnost reprodukcije za vrstu u cjelini sastoji se u kontinuiranom obnavljanju broja jedinki date vrste koje umiru iz različitih razloga. Osim toga, reprodukcija omogućava, pod povoljnim uvjetima, povećanje broja jedinki.
Proces reprodukcije jedan je od najraznovrsnijih u prirodi. U nekim slučajevima, reprodukcija se događa kontinuirano tijekom cijelog života organizma, u drugim - samo jednom. Ponekad reprodukcija počinje nakon što jedinka prestane rasti, a ponekad je moguća tokom procesa rasta. Metode razmnožavanja se mogu podijeliti u dvije grupe: aseksualne i seksualne (slajd 3). . Iako se seksualna reprodukcija s pravom smatra progresivnijom metodom, mnogi organizmi u svom životnom ciklusu zadržali su sposobnost aseksualne reprodukcije (slajd 4).
- Zašto seksualna reprodukcija nije u potpunosti zamijenila aseksualnu reprodukciju?

II. UČENJE NOVOG MATERIJALA
Upoznajmo se sa karakteristikama i oblicima aseksualne reprodukcije
1. Aseksualno razmnožavanje organizama - usmeni odgovor, diskusija
Dakle, aseksualno razmnožavanje je široko rasprostranjeno u prirodi. Karakteristične su sljedeće karakteristike (slajd 5). :

• samo jedna jedinka učestvuje u reprodukciji;
• provodi se bez sudjelovanja zametnih stanica;
• Reprodukcija se zasniva na mitozi i mejozi (formiranje spora u biljkama);
• potomci su identični i tačne su genetske kopije majke.

Oblici aseksualne reprodukcije su raznovrsni (slajd 6).

A). Binarna fisija je dioba u kojoj se formiraju dvije jednake kćeri ćelije (amebe) - (slajd 7).

B) Višestruka fisija ili šizogonija. Matična ćelija se raspada na veliki broj manje ili više identičnih kćernih ćelija (malarijski plazmodijum).

B) Sporulacija. Razmnožavanje putem spora - specijaliziranih stanica gljiva i biljaka. Ako spore imaju flagelum i pokretne su, tada se nazivaju zoospore (Chlamydomonas) (slajd 8).

D) Pupanje. Na majčinoj jedinki formira se izraslina - pupoljak, iz kojeg se razvija nova jedinka (kvasac, hidra) (slajd 9).

D) Fragmentacija je podjela pojedinca na dva ili više dijelova, od kojih se svaki razvija u novu individuu. U biljkama (spirogira) i životinjama (anneli). Fragmentacija se zasniva na svojstvu regeneracije.

E) Razmnožavanje dijelovima vegetativnih organa. Karakteristično za mnoge biljne grupe. Tokom vegetativnog razmnožavanja, nova jedinka se razvija ili iz dijela majke ili iz posebnih struktura (lukovica, gomolja, itd.) posebno dizajniranih za vegetativno razmnožavanje.

G) Poliembrionija. Reprodukcija tokom embrionalnog razvoja, u kojoj se iz jednog zigota razvija nekoliko embrija - blizanaca (identičnih blizanaca kod ljudi). Potomci su uvek istog pola (slajd 10).

H) Kloniranje. Umjetna metoda aseksualne reprodukcije. Ne nalazi se u prirodnim uslovima. Klon je genetski identično potomstvo dobijeno od jedne jedinke kao rezultat jedne ili druge metode aseksualne reprodukcije (slajd 11).
Vježba 1. Mogu li potomci proizvedeni aseksualnim razmnožavanjem imati karakteristike koje ih razlikuju od onih iz majčinog organizma?
Provjera napretka.
Hajde da identifikujemo prednosti i nedostatke aseksualne reprodukcije (slajd 12)

1. Seksualna reprodukcija. Metode polne reprodukcije - usmeni odgovor, diskusija
Karakteristike seksualne reprodukcije (slajd 13):
Uključena 2 roditelja
Formiraju se gamete - polne ćelije
Dolazi do oplodnje
Proces mejoze se zasniva na
Potomci su genetski heterogeni.

2. Struktura gameta. Gametogeneza – usmeni odgovor, diskusija(slajd 14)
Zadatak 2. Razmotrite sliku 1. i popunite tabelu “Formiranje zametnih ćelija”

Slika 1. Šema formiranja zametnih ćelija

Formiranje zametnih ćelija

Koje su glavne sličnosti i glavne razlike u ovim procesima?
Provjera napretka (slajd 15).

Dodaci.

Veličina jaja uvelike varira - od nekoliko desetina mikrometara do nekoliko centimetara (ljudsko jaje je oko 100 mikrona, nojevo jaje, koje ima dužinu sa ljuskom od oko 155 mm, također je jaje).
Tokom oogeneze, jaje akumulira sve potrebne tvari za početne faze embrionalnog razvoja. Metode dobivanja ovih tvari su različite: kod nižih životinja - fagocitozom susjednih stanica jajetom, kod viših životinja - od folikularnih stanica preko citoplazmatskih mostova (insekti) ili praznina (kralježnjaci). U ovom slučaju, žumanjak se često sintetizira u organima daleko od jajeta, na primjer, u stanicama jetre. Žumance je obično koncentrisano na vegetativnom polu, a jezgro na životinjskom polu. Osim žumanca, jaje akumulira i neke organele - ribozome (do 10 13). Dolazi do amplifikacije gena r-RNA (milioni kopija). Jaje formira drugu ljusku na vrhu membrane - primarnu. Sastoji se od glikoproteina i uključen je u specifično prepoznavanje sperme. Kod mnogih životinja se formiraju i sekundarne (luče se folikularne ćelije) ljuske jajeta Ljuska jajeta - membranske vezikule koje su uključene u oplodnju.
Ćelije koje su završile mitotičku diobu su oociti 1. reda. Kod ljudi, čak i tokom embrionalnog razvoja ženskog tijela, oociti ulaze u profazu 1. diobe mejoze i ostaju u ovoj fazi 12-13 godina – do puberteta. Tek nakon toga, pod uticajem polnih hormona, povremeno neke jajne ćelije završavaju 1. deobu mejoze i postaju haploidne - oocite 2. reda. Oplodnja se javlja u fazi II metafaze. Nakon oplodnje, proces mejoze je završen i oocite postaju zrela jajašca. Ako do oplodnje ne dođe, oocita se uništava.

3. Oplodnja - usmeni odgovor, diskusija(slajd 16, 17)
Dodatak.
Jajaca mnogih životinja luče dvije vrste neproteinskih supstanci: prve aktiviraju kretanje spermatozoida, druge uzrokuju njihovo lijepljenje. Spermatozoidi također luče tvari koje usporavaju kretanje drugih spermatozoida. Spermatozoid se vezuje pomoću veznog proteina za glikoproteinske receptore primarne ljuske jajeta. bindini variraju čak i među blisko srodnim vrstama.
Nakon vezivanja spermatozoida, područje primarne membrane se otapa i vanjske membrane spermatozoida i jajne stanice se spajaju. Najčešće se sperma u potpunosti uvlači u jajnu ćeliju, ponekad ostaje vani i odbacuje se. Od trenutka kada spermatozoid prodre u jajnu stanicu, gamete prestaju da postoje, jer formiraju jednu ćeliju - zigotu. U zavisnosti od broja spermatozoida koji prodiru u jajnu stanicu prilikom oplodnje razlikuju se: monospermija - oplodnja pri kojoj u jajnu stanicu prodire samo jedan spermatozoid (najčešća oplodnja) i polispermija - oplodnja u kojoj više spermatozoida prodire u jajnu stanicu. Ali čak i u ovom slučaju, jezgro samo jednog od spermatozoida spaja se s jezgrom jajeta, a preostale jezgre se uništavaju.
Kortikalne granule se spajaju sa vanjskom membranom, a njihov sadržaj se izlijeva ispod primarne membrane. Kao rezultat toga, primarni omotač se odvaja od vanjske membrane i postaje tvrđi. Zove se membrana za oplodnju. Ovi procesi sprečavaju polispermiju.

Zadatak 3*.

Općenito, proces oplodnje je sličan za većinu životinja, ali posebno ima prilično značajne razlike, u rasponu od ponašanja pri parenju, načina oplodnje do razlika u mehanizmima prodiranja sperme u jaje. Šta mislite šta je biološko značenje takve raznolikosti?
Zadatak 4*. Eksperimentalno možete uništiti jezgro jajeta rendgenskim ili ultraljubičastim zračenjem, a zatim ga oploditi s dvije sperme. Nakon fuzije njihovih jezgara, može se razviti punopravno potomstvo. Kako će se rezultati takvih eksperimenata razlikovati između ptica i sisara?
Provjera napretka.

4. Dvostruka gnojidba kod cvjetnica - usmeni odgovor, diskusija

Čak i letimičan pregled metoda razmnožavanja različitih grupa organizama pokazuje da u procesu evolucije aseksualno razmnožavanje ustupa mjesto spolnom razmnožavanju. Zaista, aseksualna reprodukcija je obavezan atribut svih jednoćelijskih organizama, gljiva, algi i biljaka koje nose spore, kao i najprimitivnijih višećelijskih životinja. Biljke sjemena već gube sposobnost razmnožavanja sporama, a mnoge od njih nisu ni sposobne za vegetativno razmnožavanje. Visoko organizirane životinje uglavnom se razmnožavaju samo spolno. S kojim su dobrobitima seksualne reprodukcije povezane? Zašto su najnapredniji organizmi odlučili da se razmnožavaju gametama, a ne dijelovima tijela ili sporama?

Za razliku od aseksualne reprodukcije, koja je, u suštini, proces kopiranja izvornog majčinog organizma kroz niz generacija, uz seksualni metod razmnožavanja, svaka jedinka je jedinstvena. To je zbog činjenice da tokom formiranja haploidnih ćelija (spore u biljkama ili gameta kod životinja) dolazi do rekombinacije genetskog materijala roditeljske jedinke.

Kao rezultat toga, unatoč činjenici da se gamete ili spore formiraju u istom organizmu, a neke čak potječu iz zajedničke roditeljske ćelije, one se međusobno razlikuju, jer svaka nosi vlastitu genetsku informaciju. Osim toga, gamete različitih roditelja, spajajući se jedna s drugom, formiraju potpuno nove genetske kombinacije u zigoti. Kao rezultat toga, ispada da seksualnim metodom reprodukcije svaki pojedinac dobiva svoje „vlastito lice“ - vlastiti skup gena, koji određuje jedinstvenost njegove strukture (slika 7) i funkcioniranja. To znači da svaki organizam ima posebna biološka svojstva. Neke jedinke bolje podnose toplinu, druge hladnoću, druge su u stanju da se brzo razmnožavaju, a treće su otporne na bolesti. Kao rezultat toga, tokom naglog zagrevanja klime, ekstremno oštrih zima ili epidemija, uvek postoje oni otporni na nepovoljne faktore. Oni preživljavaju i rađaju nove generacije. Kada se stvore povoljni uvjeti, pojavljuju se novi lideri, čija vrijednost leži u drugim sposobnostima, na primjer, u brzoj reprodukciji.

Ako se u aseksualnoj reprodukciji svaki organizam razmnožava bez ikakvog učešća jedinki svoje vrste, onda su u seksualnom razmnožavanju svi organizmi koji pripadaju istoj vrsti potencijalno povezani „brakom“. Nasljedne promjene koje se javljaju u genetskom aparatu i omogućavaju organizmu da ima određene prednosti u odnosu na druge jedinke svoje vrste ne samo da povećavaju njegove šanse za preživljavanje, već i omogućavaju da ostavi više potomstva s takvim korisnim svojstvima. Materijal sa sajta

Ova ključna pozicija moderne biologije proteže se na organizme koji se razmnožavaju i aseksualno i seksualno. Međutim, aseksualni organizmi ne mogu razmjenjivati ​​korisne “akvizicije”. Ali to lako rade stvorenja koja se razmnožavaju seksualno. Stoga, ako se genetske karakteristike jednog životinjskog organizma, koje mu omogućavaju, na primjer, da izdrži oštre zime, kombiniraju njegove potomke s drugim, ne manje korisnim, na primjer, tolerancijom na infekcije helmintima, onda očito ima veće šanse za preživljavajući i ostavljajući potomstvo nego su preci obdarili samo jedno od ovih pozitivnih svojstava. Ako ovome dodamo da je tokom spolnog razmnožavanja broj potencijalnih potomaka višestruko veći nego kod aseksualnog razmnožavanja, tada će se takve pozitivne promjene u nizu generacija još brže akumulirati. To znači da seksualna reprodukcija daje mnogo više materijala za evoluciju od aseksualne reprodukcije. Iz ovoga je očito da, u evolucijskom smislu, seksualna reprodukcija ima sve prednosti u odnosu na aseksualnu reprodukciju, te su stoga najorganiziraniji, evolucijski napredniji organizmi u određenom stupnju napustili aseksualnu reprodukciju.

Prednosti seksualna reprodukcija preko aseksualne su povezane s činjenicom da potomstvo dobija niz svojstava koja značajno povećavaju otpornost vrste na promjenjive i nepovoljne uvjete okoline i osiguravaju mnogo više izvornog materijala za evoluciju.

Na ovoj stranici nalazi se materijal o sljedećim temama:

• Biološka tablica prednosti seksualne reprodukcije nad aseksualnom reprodukcijom

• Koji se organizmi razmnožavaju i aseksualno i seksualno?

• Zašto je potomstvo raznoliko tokom seksualnog razmnožavanja?

• Zašto ljudi ne mogu da se razmnožavaju aseksualno?

• Pozitivno i negativno u seksualnoj reprodukciji

Pitanja o ovom materijalu: