Αναπαραγωγή είναι η ικανότητα των οργανισμών να αναπαράγουν το δικό τους είδος. Η αναπαραγωγή είναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά όλων των ζωντανών όντων, επομένως είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τη βιολογική σημασία της γονιμοποίησης. Αυτό το θέμα έχει πλέον μελετηθεί σε υψηλό επίπεδο, από τα κύρια στάδια έως τους μοριακούς και γενετικούς μηχανισμούς.
Τι είναι η γονιμοποίηση
Η γονιμοποίηση είναι μια φυσική βιολογική διαδικασία σύντηξης δύο γεννητικών κυττάρων: αρσενικού και θηλυκού. Οι αρσενικοί γαμέτες ονομάζονται σπερματοζωάρια, ενώ οι θηλυκοί γαμέτες ονομάζονται αυγά.
Το επόμενο βήμα μετά τη σύντηξη των γεννητικών κυττάρων είναι ο σχηματισμός ενός ζυγώτη, ο οποίος μπορεί να θεωρηθεί νέος ζωντανός οργανισμός. Ο ζυγώτης αρχίζει να διαιρείται με μίτωση, αυξάνοντας τον αριθμό των κυττάρων που τον αποτελούν. Το έμβρυο αναπτύσσεται από τον ζυγώτη.
Υπάρχει μεγάλος αριθμός τύπων αυγών και μεθόδων σύνθλιψης. Όλα εξαρτώνται από την ταξινομική συσχέτιση του υπό εξέταση ζωντανού οργανισμού, καθώς και από τον βαθμό της εξελικτικής του ανάπτυξής.
Ποια είναι η βιολογική σημασία της γονιμοποίησης
Η αναπαραγωγή είναι η κύρια προσαρμογή για την αναπαραγωγή. Το μέλλον του είδους εξαρτάται από τις αναπαραγωγικές ικανότητες του εν λόγω είδους, επομένως διαφορετικά ζώα και φυτά έχουν τους δικούς τους τρόπους προσαρμογής για να βελτιώσουν την ποιότητα της όλης διαδικασίας.
Για παράδειγμα, οι λύκοι και οι λέαινες προστατεύουν πάντα τους απογόνους τους από πιθανούς θηρευτές. Αυτό αυξάνει το ποσοστό επιβίωσης των μωρών και εγγυάται την προσαρμοστικότητά τους στις συνθήκες διαβίωσης στο μέλλον. Τα ψάρια γεννούν μεγάλο αριθμό αυγών γιατί η πιθανότητα εξωτερικής γονιμοποίησης στο υδάτινο περιβάλλον είναι αρκετά χαμηλή. Ως αποτέλεσμα, από χιλιάδες πιθανούς γόνους, μόνο μερικές εκατοντάδες αναπτύσσονται.
Η βιολογική σημασία της γονιμοποίησης είναι ότι δύο γεννητικά κύτταρα από διαφορετικούς οργανισμούς συγχωνεύονται και σχηματίζουν έναν ζυγώτη που φέρει τα γενετικά χαρακτηριστικά και των δύο γονέων. Αυτό εξηγεί την ανομοιότητα των συγγενών μεταξύ τους. Και αυτό είναι καλό, γιατί η αλλαγή της γονιδιακής δεξαμενής οποιουδήποτε πληθυσμού είναι ένας εξελικτικός προσαρμοστικός μηχανισμός. Οι απόγονοι, γενιά με γενιά, γίνονται καλύτεροι από τους γονείς τους. Σε συνθήκες σταδιακής αλλαγής του περιβάλλοντος (κλιματική αλλαγή, εμφάνιση νέων εξωτερικών παραγόντων), οι προσαρμοστικές δεξιότητες είναι πάντα κατάλληλες.
Και ποια είναι η βιολογική σημασία της γονιμοποίησης σε βιοχημικό επίπεδο; Ας ρίξουμε μια ματιά:
- Αυτός είναι ο τελικός σχηματισμός του αυγού.
- Αυτός είναι ο προσδιορισμός του φύλου του μελλοντικού εμβρύου λόγω των αντίστοιχων γονιδίων που φέρουν οι αρσενικοί γαμέτες.
- Τέλος, η γονιμοποίηση παίζει ρόλοστην αποκατάσταση ενός διπλοειδούς συνόλου χρωμοσωμάτων, καθώς τα γεννητικά κύτταρα είναι μεμονωμένα απλοειδή.
Πολλαπλασιασμός ανθοφόρων φυτών
Τα φυτά έχουν κάποια αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά σε σύγκριση με τα ζώα. Οι εκπρόσωποι των αγγειόσπερμων, που χαρακτηρίζονται από διπλή γονιμοποίηση (που ανακαλύφθηκε από τον Ρώσο επιστήμονα Navashin το 1898), απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή.
Οι δομές που καθορίζουν το φύλο στα ανθοφόρα φυτά είναι οι στήμονες και τα ύπερα. Η γύρη, που αποτελείται από μεγάλο αριθμό κόκκων, ωριμάζει στους στήμονες. Ένας κόκκος περιέχει δύο κύτταρα: φυτικό και γενετικό. Ο κόκκος της γύρης καλύπτεται με δύο κελύφη και το εξωτερικό έχει πάντα κάποιες αποφύσεις και εσοχές.
Το ύπερο είναι μια δομή σε σχήμα αχλαδιού που αποτελείται από στίγμα, στυλ και ωοθήκη. Ένα ή περισσότερα ωάρια σχηματίζονται στην ωοθήκη, μέσα στην οποία θα ωριμάσουν τα γυναικεία γεννητικά κύτταρα.
Όταν ένας κόκκος γύρης προσκρούει στο στίγμα ενός ύπερου, το βλαστικό κύτταρο αρχίζει να σχηματίζει έναν γυρεό σωλήνα. Αυτό το κανάλι είναι σχετικά μακρύ και καταλήγει στη μικροπύλη του ωαρίου. Ταυτόχρονα, το γεννητικό κύτταρο διαιρείται με μίτωση και σχηματίζει δύο σπερματοζωάρια, τα οποία, μέσω του σωλήνα γύρης, εισέρχονται στον ιστό του ωαρίου.
Γιατί δύο σπερματοζωάρια; Πώς διαφέρει η βιολογική σημασία της γονιμοποίησης στα φυτά από την ίδια διαδικασία στα ζώα; Το γεγονός είναι ότι ο εμβρυϊκός σάκος του ωαρίου αντιπροσωπεύεται από επτά κύτταρα, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένα απλοειδέςθηλυκός γαμετής και διπλοειδές κεντρικό κύτταρο. Και τα δύο θα συγχωνευθούν με το εισερχόμενο σπέρμα, σχηματίζοντας έναν ζυγώτη και ένα ενδοσπέρμιο, αντίστοιχα.
Βιολογική σημασία της διπλής λίπανσης στα φυτά
Ο σχηματισμός σπόρων είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της αναπαραγωγής στα αγγειόσπερμα. Για να ωριμάσει πλήρως στο έδαφος, χρειάζεται μεγάλη ποσότητα θρεπτικών συστατικών, η οποία θα περιλαμβάνει διάφορα ένζυμα, υδατάνθρακες και άλλα οργανικά/ανόργανα συστατικά.
Το ενδοσπέρμιο στα αγγειόσπερμα είναι τριπλοειδές, αφού το διπλοειδές κεντρικό κύτταρο του εμβρυϊκού σάκου έχει συγχωνευθεί με το απλοειδές σπέρμα. Αυτή είναι η βιολογική σημασία της γονιμοποίησης στα φυτά: το τριπλό σύνολο χρωμοσωμάτων συμβάλλει στον υψηλό ρυθμό αύξησης της μάζας του ενδοσπερμιακού ιστού. Ως αποτέλεσμα, ο σπόρος λαμβάνει πολλά θρεπτικά συστατικά και αποθέματα ενέργειας για τη βλάστηση.
Τύποι σπόρων
Ανάλογα με την τύχη του ενδοσπερμίου, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι σπόρων:
- Σπόροι μονοκοτυλήδονων φυτών. Εμφανίζουν ξεκάθαρα ένα καλά ανεπτυγμένο ενδοσπέρμιο, το οποίο καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο. Η κοτυληδόνα μειώνεται και παρουσιάζεται με τη μορφή ασπίδας. Αυτός ο τύπος σπόρων είναι χαρακτηριστικός για όλους τους εκπροσώπους των δημητριακών.
- Σπόροι δικοτυλήδονων φυτών. Εδώ, το ενδοσπέρμιο είτε απουσιάζει είτε παραμένει με τη μορφή μικρών συσσωρεύσεων ιστού στην περιφέρεια. Η διατροφική λειτουργία τέτοιων σπόρων εκτελείται από δύο μεγάλες κοτυληδόνες. Παραδείγματα φυτών: μπιζέλια, φασόλια, ντομάτες, αγγούρια,πατάτες.
Συμπεράσματα
Φυσικά, θα ήταν λάθος να ονομάσουμε μια τέτοια γονιμοποίηση διπλή, αφού πλέον γνωρίζουμε τα κύρια χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες αυτής της διαδικασίας. Όταν το κεντρικό κύτταρο συντήκεται με το σπέρμα, δεν σχηματίζεται ζυγώτης και το προκύπτον γενετικό σύνολο γίνεται τριπλό. Άλλωστε, ένας σπόρος δεν αποτελείται από δύο ανεξάρτητα έμβρυα.
Ωστόσο, η βιολογική σημασία της διπλής γονιμοποίησης είναι πραγματικά μεγάλη. Οι σπόροι απαιτούν μεγάλη ποσότητα οργανικών και ανόργανων ουσιών κατά τη βλάστηση, και αυτό το πρόβλημα λύνεται με το σχηματισμό ενός τριπλοειδούς ενδοσπερμίου.
