В съвременния свят стана обичайно всичко, което ни заобикаля, да наричаме технически термини. Механизмът на възпроизвеждане… Ето как учените "кръщават" чудото на раждането на нов живот.
Чудо, в което всеки компонент е толкова хармоничен, разнообразен и в същото време незаменим, че понякога човек може само да бъде изненадан. В продължение на много хилядолетия човечеството озадачава въпроса за първенството на яйцата и пилето и природата отдавна има отговор на всички въпроси. Рационализмът и разнообразието от решения за поддържане на стабилността на отделния вид и в същото време придобиване на разнообразие от черти в дивата природа са несравними.
Генетичната основа на живота
Едно от тези устройства е редуването на поколенията. Разнообразието от животински и растителни видове се постига чрез създаване на различни комбинации от генетичен материал. Редуването на поколенията е специална форма на опазване на видовете при променящи се условия на околната среда, срещаща се главно в много растения и по-ниски безгръбначни. Представлява промяната на сексуалното и безполовото размножаване.
Какво причинява лансирането на един или друг метод на възпроизвеждане и какви цели преследват? За да се отговори на този въпрос, е необходимо да се разбере по-задълбочено какво представлява сексуалното и безполовото размножаване и как се различават, какви предимства и недостатъци носят за биологичния вид.
Сексуално възпроизвеждане
Процесът на сексуално размножаване включва участието в създаването на нов живот на двама индивида, които, всеки сам по себе си, са носители на своя индивидуален набор от хромозоми в спираловидна двойна верига на ДНК. Този уникален набор от генетичен материал се изразява в наличието в този индивид и само в нея на определени черти, които тя частично предава на своето потомство.
Когато два индивида участват в процеса на сексуално размножаване, всеки от които дава на потенциалния наследник на вида половин набор от хромозоми, следващото поколение ще има характеристиките на двата родителски организма. Ето защо редуването на поколенията се наблюдава както при прости, така и при сложни форми на живот, които се възпроизвеждат чрез сексуално размножаване.
Какъв принос има сексуалното размножаване към генофонда на даден вид
Дори в рамките на сравнително малка популация наборът от комбинации от генетичен материал може да бъде безкрайно широк. Този тип размножаване следва политика на въвеждане на разнообразие в генетичния фон на популацията на вида. Разнообразието може да се постигне и чрез използване в рамките на установена популация на нови екземпляри от даден вид, които са различни.начини могат да проникнат отвън. Или, както например при растенията или някои кишечно-полови животни, за сметка на зародишните клетки "с доставка до дома" с помощта на вятър, вода или насекоми.
Важен момент в сексуалното размножаване е да се посочи възможността за участие в него на предимно здрави и най-силни индивиди. По този начин този тип размножаване позволява осъществяването на естествен подбор, което допринася за възможността за фиксиране на черти, които работят в полза на този вид.
Асексуално размножаване като формула за множител на броя на индивидите
Редаването на поколенията е система, използвана за увеличаване и поддържане на вид, в който безполовото размножаване играе важна роля. От неговите предимства може спокойно да се отбележи способността за бързо увеличаване на размера на популацията, когато се появят благоприятни за даден биологичен вид условия на околната среда. Запазване и подобряване на генетичния фонд на популацията чрез многократно клониране на вече съществуващи генни комбинации, което значително увеличава шанса на даден вид за участие на тези комбинации в по-нататъшното сексуално размножаване.
Редаване на фенотипове в различни кралства
Редаването на поколенията във водораслите зависи от температурния фон, химичния състав на водата (особено концентрацията на сол в нея), продължителността на дневния светлинен период, интензивността на осветеността и смяната на сезоните. Всички тези фактори регулират производството на определени репродуктивни клетки. Някои растения произвеждат спори, в основата на асексуалнитеразмножаване и се наричат спорофити. Растенията, които произвеждат гамети за сексуално размножаване (полова клетка с единичен набор от хромозоми в ядрото) за размножаване се наричат гаметофити. Има водорасли, които произвеждат и двата вида зародишни клетки (гамети и спори) и съответно се наричат гаметоспорофити. Водораслите от всички тези видове могат да се различават една от друга както морфологично, така и биологично. Така червеното водорасло Porphyra Tenera под формата на спорофит изглежда като нишки, разклонени в един ред, проникващи в субстрата, който може да бъде варовити скали или черупки на мекотели.
Спорофитите от този вид живеят на голяма дълбочина, предпочитат слаба светлина. Индивидите, участващи в производството на клетки за сексуално размножаване (гаметофити), живеят под формата на плочи в зоната на прилива и отлива на малка дълбочина при интензивно осветление. Червените водорасли, бидейки по-високо организирани, демонстрират най-разнообразни и най-сложни цикли на развитие, при които има промяна в различните форми на съществуване на организми от един и същи вид по време на жизнения цикъл - хетероморфно развитие.
Който се характеризира с размножаване чрез гаметоспорофити
Гаметоспорофитите са типични за много видове зелени, кафяви и червени водорасли. При тях се наблюдава редуването на поколенията при производството на репродуктивни клетки от двата типа: спори и гамети, възникващи по различно време и поради промени в условията на околната среда. Съгласуваност между проявите на черти във фенотипа и съответнитепромени в околната среда - основният еволюционен фактор, който осигурява движеща форма на селекция.
Смяна на поколенията в растенията и животните: какви са приликите между две различни царства
Класификацията, която разделя живия свят на 4 царства, значително опростява възприемането на биологичната наука в ранните етапи на нейното изследване. При по-задълбочен курс обаче става ясно, че в съществуващата класификация има много междинни случаи. По този начин редуването на поколенията при кишечнополостите е от особено интересен характер. В жизнения цикъл поколенията на сексуално и безполово размножаване имат различен външен вид, водят коренно различен начин на живот, живеят на различни места и се хранят различно. При метагенезата има редуване на форми на живот: полипи и медузи. Полипите, прикрепени към субстрата, водят заседнал начин на живот. Полипите се характеризират с безполово размножаване чрез пъпкуване от майчиния организъм на нови дъщерни индивиди, идентични по генетичен състав, които също прекарват живота си под формата на полипи. Храненето се осъществява чрез филтриране на водни маси, с чийто ток се донасят микроскопични органични частици, които служат за храна на тялото.
Полипите могат да организират огромни общности. По същия начин, редуването на поколенията при кишечно-половите животни създава за дълго време колониални форми на полипи под формата на коралови рифове. Когато възникнат определени условия, които са индивидуални за всеки вид (промяна в температурата, времетогодини, промени в подводните течения, фазата на луната, времето на миграциите и др.), полипите пъпчат малки медузи. Медузите са подвижни, лесно се движат във водния стълб и са хищници в начина, по който се хранят. Пораствайки до възрастта на сексуална готовност, медузите продължават цикъла на развитие на вида чрез половото размножаване. От оплодени клетки се развиват подвижни ларви, които се утаяват на дъното, прикрепят се към субстрата, губят подвижността си и растат в полип. Редуването на поколенията е жизнен цикъл, подложен от вид, който неизменно се затваря, връщайки се към първоначалния си стадий, но с различен набор от хромозоми и следователно с различни характери.
Мъховете също се размножават сексуално
Смяна на поколенията се наблюдава при висшите растения, включително мъховете. Характерна особеност на жизнения цикъл на това растително отделение е фактът, че доминиращата форма на живот е гаметофитът под формата на зелено многогодишно растение с листообразни израстъци и ризоиди, които наблюдаваме. Редуването на поколенията при мъховете се осигурява от спорофита, който е безполов етап от цикъла на развитие, представен от малка кутийка на дръжка със спори, свързана с гаметофита чрез крачетата, чрез която се осъществява физиологичното снабдяване със спори. Спорофитът има кратък живот и не може да се вкорени сам. Изсъхва след узряване и обрив на спори.
Защо в биологията 1+1=3
Изказвайки горното, можем да заключим, че и двата метода на възпроизвеждане имат свое собствено еволюционно значение. Смяната на поколенията е процесосигуряване на консолидиране на необходимите черти и отхвърляне на ненужните, проявени във фенотипа, поради естествения подбор. Само в случай на безполово размножаване, спонтанните мутации ще бъдат „подчинени на преценката“на естествения подбор, а в случай на сексуално размножаване, в допълнение към мутациите, признаците на двата родителски индивида ще се появят във фенотипа.
Защо в еволюционната биология, когато се говори за сексуално размножаване, сборът от две единици не е равен на две (1+1≠2)? Защото в резултат на оплождането детето получава набор от гени, който не е идентичен с нито един родител. Индивидът няма да носи майчин или бащински ген, а ще се развива въз основа на информацията, която идва от родителите. Тя ще бъде носител на третия, уникален и неподражаем генотип, така че биолозите решават математическия пример малко по-различно. Това осигурява редуването на поколенията при растенията и бозайниците, където с всяко ново прераждане на генетичния материал той става по-сложен, елегантен и съвършен!
