În lumea modernă, a devenit obișnuit să numim tot ceea ce ne înconjoară în termeni tehnici. Mecanismul reproducerii… Așa au „botezat” oamenii de știință miracolul nașterii unei noi vieți.
Un miracol în care orice componentă este atât de armonioasă, diversă și în același timp de neînlocuit, încât uneori nu poți decât să fii surprins. Timp de multe milenii, omenirea a fost nedumerită cu privire la întrebarea primatului ouălor și găinii, iar natura are de mult timp un răspuns la toate întrebările. Raționalismul și diversitatea soluțiilor în menținerea stabilității unei specii individuale și, în același timp, dobândirea unei varietăți de trăsături în fauna sălbatică sunt de neegalat.
Baza genetică a vieții
Unul dintre aceste dispozitive este alternanța de generații. Diversitatea speciilor de animale și plante se realizează prin crearea diferitelor combinații de material genetic. Alternarea generațiilor este o formă specială de conservare a speciilor în condiții de mediu în schimbare, întâlnită în principal la multe plante și nevertebrate inferioare. Reprezintă schimbarea reproducerii sexuale și asexuate.
Ce provoacă lansarea uneia sau alteia metode de reproducere și ce obiective urmăresc? Pentru a răspunde la această întrebare, este necesar să înțelegem mai profund ce sunt reproducerea sexuală și asexuată și cum diferă, ce avantaje și dezavantaje aduc pentru o specie biologică.
Reproducție sexuală
Procesul de reproducere sexuală implică participarea la crearea unei noi vieți a doi indivizi, care, fiecare în sine, sunt purtători ai setului lor individual de cromozomi într-un dublu catenar elicoidal de ADN. Acest set unic de material genetic se exprimă în prezența la acest individ, și numai la ea, a anumitor trăsături, pe care le transmite parțial descendenților ei.
Atunci când doi indivizi participă la procesul de reproducere sexuală, fiecare dintre acestea oferind potențialului succesor al speciei setul său de jumătate de cromozomi, următoarea generație va avea caracteristicile ambelor organisme parentale. De aceea se observă alternanța generațiilor atât în formele de viață simple, cât și în cele complexe care se reproduc prin reproducere sexuală.
Ce contribuție aduce reproducerea sexuală la fondul genetic al unei specii
Chiar și într-o populație relativ mică, setul de combinații de material genetic poate fi infinit de larg. Acest tip de reproducere urmărește o politică de introducere a diversității în fondul genetic al populației speciilor. Diversitatea poate fi atinsă și prin utilizarea în cadrul unei populații stabilite a unor noi exemplare dintr-o anumită specie, care sunt diferite.căile pot pătrunde din exterior. Sau, ca, de exemplu, la plante sau unele celenterate, în detrimentul celulelor germinale „cu livrare la domiciliu” folosind vânt, apă sau insecte.
Un punct important în reproducerea sexuală este acela de a indica posibilitatea participării la ea a indivizilor predominant sănătoși și puternici. Astfel, acest tip de reproducere permite implementarea selecției naturale, ceea ce contribuie la posibilitatea fixării unor trăsături care lucrează în beneficiul acestei specii.
Reproducția asexuată ca formulă pentru multiplicarea numărului de indivizi
Alternarea generațiilor este un sistem folosit pentru creșterea și menținerea unei specii, în care reproducerea asexuată joacă un rol important. Dintre avantajele sale, se poate observa cu siguranță capacitatea de a crește rapid dimensiunea populației atunci când apar condiții de mediu favorabile pentru o anumită specie biologică. Conservarea și îmbunătățirea fondului genetic al populației prin clonarea multiplă a combinațiilor de gene deja existente, ceea ce crește semnificativ șansa unei specii de a participa la aceste combinații la reproducerea sexuală ulterioară.
Alternarea fenotipurilor în diferite regate
Alternarea generațiilor în alge depinde de fondul de temperatură, de compoziția chimică a apei (în special de concentrația de sare din aceasta), de durata perioadei zilnice de lumină, de intensitatea iluminării și de schimbarea anotimpurilor.. Toți acești factori reglează producția anumitor celule de reproducere. Unele plante produc spori, baza asexuatuluireproducere și se numesc sporofiți. Plantele care produc gameți pentru reproducere sexuală (o celulă sexuală cu un singur set de cromozomi în nucleu) pentru reproducere se numesc gametofite. Există alge care produc ambele tipuri de celule germinale (gameți și spori) și, în consecință, sunt numite gametosporofite. Algele de toate aceste tipuri pot diferi unele de altele atât morfologic, cât și biologic. Deci alga roșie Porphyra Tenera sub formă de sporofit arată ca niște fire care se ramifică pe un rând, pătrund în substrat, care pot fi roci calcaroase sau cochilii de moluște.
Sporofite din această specie trăiesc la adâncimi mari, preferă lumina scăzută. Indivizii implicați în producția de celule pentru reproducerea sexuală (gametofitele) trăiesc sub formă de plăci în zona fluxului și refluxului la adâncimi mici, sub iluminare intensă. Algele roșii, fiind mai bine organizate, demonstrează cele mai diverse și mai complexe cicluri de dezvoltare, în care se produce o modificare a diferitelor forme de existență a organismelor din aceeași specie pe parcursul ciclului de viață - dezvoltare heteromorfă.
Cine se caracterizează prin reproducere prin gametosporofite
Gametosporophytes sunt tipice pentru multe specii de alge verzi, maro și roșii. Alternarea generațiilor se observă la ele în producția de celule reproducătoare de ambele tipuri: spori și gameți, care apar în momente diferite și datorită modificărilor condițiilor de mediu. Consecvența între manifestările trăsăturilor din fenotip și cele corespunzătoareschimbări în mediu - principalul factor evolutiv care oferă o formă motrice de selecție.
Alternarea generațiilor în plante și animale: care sunt asemănările a două regate diferite
Clasificarea, care împarte lumea vie în 4 regate, simplifică foarte mult percepția științei biologice în primele etape ale studiului acesteia. Cu toate acestea, cu un curs mai aprofundat, devine clar că în clasificarea existentă există multe cazuri intermediare. Astfel, alternanța generațiilor la celenterate este de o natură deosebit de interesantă. În ciclul de viață, generațiile de reproducere sexuală și asexuată au un aspect diferit, duc un stil de viață radical diferit, trăiesc în locuri diferite și mănâncă diferit. În metageneză, există o alternanță de forme de viață: polipi și meduze. Polipii atașați de substrat duc un stil de viață sedentar. Polipii se caracterizează prin reproducere asexuată prin înmugurire din organismul mamei noi fiice indivizi identici ca compoziție genetică, care își petrec viața și sub formă de polipi. Nutriția se realizează prin filtrarea maselor de apă, cu curentul cărora sunt aduse particule organice microscopice, care servesc drept hrană pentru organism.
Polyps poate organiza comunități uriașe. În mod similar, alternarea generațiilor la celenterate creează pentru o lungă perioadă de timp forme coloniale de polipi sub formă de recife de corali. Când apar anumite condiții, care sunt individuale pentru fiecare specie (schimbarea temperaturii, timpani, modificări ale curenților subacvatici, faza lunii, timpul migrațiilor etc.), polipi muguri meduze mici. Meduzele sunt mobile, se mișcă ușor în coloana de apă și sunt prădători în felul în care se hrănesc. Crescând până la vârsta de pregătire sexuală, meduzele continuă ciclul de dezvoltare al speciei prin reproducere sexuală. Larvele mobile se dezvoltă din celulele fertilizate, care se așează pe fund, se atașează de substrat, își pierd mobilitatea și cresc într-un polip. Alternarea generațiilor este un ciclu de viață pe care îl traversează o specie care se închide invariabil, revenind la stadiul inițial, dar cu un set diferit de cromozomi și, prin urmare, cu caractere diferite.
Mușchii se reproduc și sexual
Alternarea generațiilor se observă la plantele superioare, inclusiv la mușchi. O trăsătură caracteristică a ciclului de viață al acestei diviziuni a plantelor este faptul că forma de viață dominantă este gametofitul sub forma unei plante perene verzi cu excrescențe asemănătoare frunzelor și rizoizi, pe care le observăm. Alternarea generațiilor în mușchi este asigurată de sporofit, care este o etapă asexuată a ciclului de dezvoltare, reprezentată de o cutie mică pe o tulpină cu spori, legată de gametofit prin picioare, prin care are loc aprovizionarea fiziologică cu spori. Sporofitul are o durată de viață scurtă și nu poate să prindă rădăcini singur. Se usucă după maturare și erupție cutanată de spori.
De ce în biologie 1+1=3
Afirmând cele de mai sus, putem concluziona că ambele metode de reproducere au propria lor semnificație evolutivă. Alternarea generațiilor este un procesasigurand consolidarea trasaturilor necesare si respingerea celor inutile, manifestate in fenotip, datorita selectiei naturale. Numai în cazul reproducerii asexuate, mutațiile spontane vor fi „supuse judecății” selecției naturale, iar în cazul reproducerii sexuale, pe lângă mutații, în fenotip vor apărea semnele ambilor indivizi parentali.
De ce în biologia evoluționistă, când vorbim despre reproducere sexuală, suma a două unități nu este egală cu două (1+1≠2)? Pentru că în urma fertilizării, copilul primește un set de gene care nu este identic cu niciun părinte. Un individ nu va purta o genă maternă sau paternă, ci se va dezvolta pe baza informațiilor care au venit de la părinți. Ea va fi purtătoarea celui de-al treilea genotip, unic și inimitabil, așa că biologii rezolvă exemplul matematic puțin diferit. Acesta este ceea ce asigură alternarea generațiilor la plante și mamifere, unde cu fiecare nouă renaștere a materialului genetic acesta devine mai complex, elegant și perfect!
