Στον σύγχρονο κόσμο, έχει γίνει σύνηθες να αποκαλούμε οτιδήποτε μας περιβάλλει με τεχνικούς όρους. Ο μηχανισμός της αναπαραγωγής … Έτσι «βάπτισαν» οι επιστήμονες το θαύμα της γέννησης μιας νέας ζωής.
Ένα θαύμα στο οποίο οποιοδήποτε συστατικό είναι τόσο αρμονικό, ποικιλόμορφο και ταυτόχρονα αναντικατάστατο που μερικές φορές μπορεί κανείς να εκπλαγεί. Για πολλές χιλιετίες, η ανθρωπότητα μπερδεύεται σχετικά με το ζήτημα της υπεροχής των αυγών και του κοτόπουλου, και η φύση έχει από καιρό μια απάντηση σε όλες τις ερωτήσεις. Ο ορθολογισμός και η ποικιλία των λύσεων για τη διατήρηση της σταθερότητας ενός μεμονωμένου είδους και ταυτόχρονα την απόκτηση ποικίλων χαρακτηριστικών στην άγρια ζωή είναι απαράμιλλη.
Η γενετική βάση της ζωής
Μία από αυτές τις συσκευές είναι η εναλλαγή γενεών. Η ποικιλότητα των ζωικών και φυτικών ειδών επιτυγχάνεται με τη δημιουργία διαφόρων συνδυασμών γενετικού υλικού. Η εναλλαγή γενεών είναι μια ειδική μορφή διατήρησης των ειδών σε μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες, που απαντάται κυρίως σε πολλά φυτά και κατώτερα ασπόνδυλα. Αντιπροσωπεύει την αλλαγή της σεξουαλικής και ασεξουαλικής αναπαραγωγής.
Τι προκαλεί την έναρξη της μιας ή της άλλης μεθόδου αναπαραγωγής και ποιους στόχους επιδιώκουν; Για να απαντηθεί αυτό το ερώτημα, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε βαθύτερα τι είναι η σεξουαλική και η ασεξουαλική αναπαραγωγή και πώς διαφέρουν, ποια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα φέρνουν για ένα βιολογικό είδος.
Σεξουαλική αναπαραγωγή
Η διαδικασία της σεξουαλικής αναπαραγωγής περιλαμβάνει τη συμμετοχή στη δημιουργία μιας νέας ζωής δύο ατόμων, τα οποία, το καθένα από μόνο του, είναι φορείς του ατομικού τους συνόλου χρωμοσωμάτων σε μια ελικοειδή διπλή έλικα DNA. Αυτό το μοναδικό σύνολο γενετικού υλικού εκφράζεται με την παρουσία σε αυτό το άτομο, και μόνο σε αυτό, ορισμένων χαρακτηριστικών, τα οποία μεταδίδει εν μέρει στους απογόνους της.
Όταν δύο άτομα συμμετέχουν στη διαδικασία της σεξουαλικής αναπαραγωγής, καθένα από τα οποία δίνει στον πιθανό διάδοχο του είδους το μισό σύνολο χρωμοσωμάτων του, η επόμενη γενιά θα έχει τα χαρακτηριστικά και των δύο γονικών οργανισμών. Γι' αυτό η εναλλαγή των γενεών παρατηρείται τόσο σε απλές όσο και σε σύνθετες μορφές ζωής που αναπαράγονται μέσω της σεξουαλικής αναπαραγωγής.
Τι συνεισφέρει η σεξουαλική αναπαραγωγή στη γονιδιακή δεξαμενή ενός είδους
Ακόμη και σε έναν σχετικά μικρό πληθυσμό, το σύνολο των συνδυασμών γενετικού υλικού μπορεί να είναι απείρως ευρύ. Αυτός ο τύπος αναπαραγωγής ακολουθεί μια πολιτική εισαγωγής της ποικιλότητας στο γενετικό υπόβαθρο του πληθυσμού των ειδών. Η ποικιλομορφία μπορεί επίσης να επιτευχθεί μέσω της χρήσης σε έναν καθιερωμένο πληθυσμό νέων δειγμάτων ενός δεδομένου είδους, τα οποία είναι διαφορετικά.τρόποι μπορούν να διεισδύσουν από το εξωτερικό. Ή, όπως, για παράδειγμα, σε φυτά ή σε ορισμένα συνεντερικά, σε βάρος των γεννητικών κυττάρων "με παράδοση στο σπίτι" χρησιμοποιώντας αέρα, νερό ή έντομα.
Ένα σημαντικό σημείο στη σεξουαλική αναπαραγωγή είναι να υποδεικνύεται η δυνατότητα συμμετοχής σε αυτήν κυρίως υγιών και ισχυρότερων ατόμων. Έτσι, αυτός ο τύπος αναπαραγωγής επιτρέπει την εφαρμογή της φυσικής επιλογής, η οποία συμβάλλει στη δυνατότητα καθορισμού χαρακτηριστικών που λειτουργούν προς όφελος αυτού του είδους.
Αφυλοφιλική αναπαραγωγή ως τύπος για τον πολλαπλασιαστή του αριθμού των ατόμων
Η εναλλαγή γενεών είναι ένα σύστημα που χρησιμοποιείται για την αύξηση και τη διατήρηση ενός είδους, στο οποίο η ασεξουαλική αναπαραγωγή παίζει σημαντικό ρόλο. Από τα πλεονεκτήματά του, μπορεί κανείς να σημειώσει με ασφάλεια την ικανότητα ταχείας αύξησης του μεγέθους του πληθυσμού όταν συμβαίνουν περιβαλλοντικές συνθήκες ευνοϊκές για ένα δεδομένο βιολογικό είδος. Διατήρηση και ενίσχυση του γενετικού ταμείου του πληθυσμού μέσω πολλαπλής κλωνοποίησης ήδη υπαρχόντων συνδυασμών γονιδίων, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την πιθανότητα ενός είδους για τη συμμετοχή αυτών των συνδυασμών στην περαιτέρω σεξουαλική αναπαραγωγή.
Εναλλαγή φαινοτύπων σε διαφορετικά βασίλεια
Η εναλλαγή γενεών στα φύκια εξαρτάται από το υπόβαθρο θερμοκρασίας, τη χημική σύνθεση του νερού (ειδικά τη συγκέντρωση αλατιού σε αυτό), τη διάρκεια της ημερήσιας περιόδου φωτός, την ένταση του φωτισμού και την αλλαγή των εποχών. Όλοι αυτοί οι παράγοντες ρυθμίζουν την παραγωγή ορισμένων αναπαραγωγικών κυττάρων. Μερικά φυτά παράγουν σπόρια, τη βάση του άφυλουαναπαραγωγή, και ονομάζονται σπορόφυτα. Τα φυτά που παράγουν γαμέτες για σεξουαλική αναπαραγωγή (ένα σεξουαλικό κύτταρο με ένα μόνο σύνολο χρωμοσωμάτων στον πυρήνα) για αναπαραγωγή ονομάζονται γαμετόφυτα. Υπάρχουν φύκια που παράγουν και τους δύο τύπους γεννητικών κυττάρων (γαμήτες και σπόρια) και κατά συνέπεια ονομάζονται γαμετοσπορόφυτα. Τα φύκια όλων αυτών των τύπων μπορεί να διαφέρουν μεταξύ τους τόσο μορφολογικά όσο και βιολογικά. Έτσι, το κόκκινο φύκι Porphyra Tenera με τη μορφή σπορόφυτου μοιάζει με κλωστές που διακλαδίζονται σε μια σειρά, που διεισδύουν στο υπόστρωμα, το οποίο μπορεί να είναι ασβεστολιθικά πετρώματα ή κελύφη μαλακίων.
Σπορόφυτα αυτού του είδους ζουν σε μεγάλα βάθη, προτιμούν χαμηλό φωτισμό. Τα άτομα που εμπλέκονται στην παραγωγή κυττάρων για σεξουαλική αναπαραγωγή (γαμετόφυτα) ζουν με τη μορφή πλακών στη ζώνη άμπωτης και ροής σε μικρά βάθη υπό έντονο φωτισμό. Τα κόκκινα φύκια, όντας πιο οργανωμένα, επιδεικνύουν τους πιο διαφορετικούς και πιο σύνθετους κύκλους ανάπτυξης, στους οποίους υπάρχει μια αλλαγή σε διαφορετικές μορφές ύπαρξης οργανισμών του ίδιου είδους κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής - ετερόμορφη ανάπτυξη.
Ποιος χαρακτηρίζεται από αναπαραγωγή μέσω γαμετοσπορόφυτων
Τα γαμετοσπορόφυτα είναι χαρακτηριστικά πολλών ειδών πράσινων, καφέ και κόκκινων φυκιών. Η εναλλαγή γενεών παρατηρείται σε αυτά στην παραγωγή αναπαραγωγικών κυττάρων και των δύο τύπων: σπορίων και γαμετών, που εμφανίζονται σε διαφορετικούς χρόνους και λόγω αλλαγών στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Συνέπεια μεταξύ εκδηλώσεων χαρακτηριστικών στον φαινότυπο και των αντίστοιχωναλλαγές στο περιβάλλον - ο κύριος εξελικτικός παράγοντας που παρέχει μια κινητήρια μορφή επιλογής.
Εναλλαγή γενεών σε φυτά και ζώα: ποιες είναι οι ομοιότητες δύο διαφορετικών βασιλείων
Η ταξινόμηση, η οποία χωρίζει τον ζωντανό κόσμο σε 4 βασίλεια, απλοποιεί πολύ την αντίληψη της βιολογικής επιστήμης στα αρχικά στάδια της μελέτης της. Ωστόσο, με μια πιο εμπεριστατωμένη πορεία, γίνεται σαφές ότι στην υπάρχουσα ταξινόμηση υπάρχουν πολλές ενδιάμεσες περιπτώσεις. Έτσι, η εναλλαγή γενεών σε ομογενείς είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα. Στον κύκλο ζωής, γενιές σεξουαλικής και ασεξουαλικής αναπαραγωγής έχουν διαφορετική εμφάνιση, ζουν ριζικά διαφορετικό τρόπο ζωής, ζουν σε διαφορετικά μέρη και τρώνε διαφορετικά. Στη μεταγένεση, υπάρχει μια εναλλαγή μορφών ζωής: πολύποδες και μέδουσες. Οι πολύποδες που συνδέονται στο υπόστρωμα οδηγούν σε καθιστικό τρόπο ζωής. Οι πολύποδες χαρακτηρίζονται από ασεξουαλική αναπαραγωγή με εκβλάστηση από τον οργανισμό της μητέρας νέα θυγατρικά άτομα πανομοιότυπα σε γενετική σύνθεση, τα οποία περνούν επίσης τη ζωή τους με τη μορφή πολύποδων. Η διατροφή γίνεται με φιλτράρισμα μαζών νερού, με το ρεύμα του οποίου φέρονται μικροσκοπικά οργανικά σωματίδια, τα οποία χρησιμεύουν ως τροφή για τον οργανισμό.
Οι πολύποδες μπορούν να οργανώσουν τεράστιες κοινότητες. Ομοίως, η εναλλαγή γενεών σε συνεντερικά δημιουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα αποικιακές μορφές πολύποδων με τη μορφή κοραλλιογενών υφάλων. Όταν συμβαίνουν ορισμένες συνθήκες, οι οποίες είναι ατομικές για κάθε είδος (αλλαγή θερμοκρασίας, χρόνοςχρόνια, αλλαγές στα υποβρύχια ρεύματα, η φάση της σελήνης, η ώρα των μεταναστεύσεων κ.λπ.), οι πολύποδες μπουμπουκώνουν μικρές μέδουσες. Οι μέδουσες είναι κινητές, κινούνται εύκολα στη στήλη του νερού και είναι αρπακτικά με τον τρόπο που τρέφονται. Μεγαλώνοντας μέχρι την ηλικία της σεξουαλικής ετοιμότητας, οι μέδουσες συνεχίζουν τον κύκλο ανάπτυξης του είδους μέσω της σεξουαλικής αναπαραγωγής. Οι κινητές προνύμφες αναπτύσσονται από γονιμοποιημένα κύτταρα, τα οποία κατακάθονται στον πυθμένα, προσκολλώνται στο υπόστρωμα, χάνουν την κινητικότητά τους και μεγαλώνουν σε πολύποδα. Η εναλλαγή γενεών είναι ένας κύκλος ζωής που υφίσταται ένα είδος που κλείνει συνεχώς, επιστρέφοντας στο αρχικό του στάδιο, αλλά με διαφορετικό σύνολο χρωμοσωμάτων, και επομένως με διαφορετικούς χαρακτήρες.
Οι βρύες αναπαράγονται επίσης σεξουαλικά
Εναλλαγή γενεών παρατηρείται σε ανώτερα φυτά, συμπεριλαμβανομένων των βρύων. Χαρακτηριστικό γνώρισμα του κύκλου ζωής αυτής της φυτικής διαίρεσης είναι το γεγονός ότι η κυρίαρχη μορφή ζωής είναι το γαμετόφυτο με τη μορφή πράσινου πολυετούς φυτού με φυλλόμορφες εκβολές και ριζοειδή, που παρατηρούμε. Η εναλλαγή γενεών στα βρύα παρέχεται από το σπορόφυτο, το οποίο είναι ένα ασεξουαλικό στάδιο του κύκλου ανάπτυξης, που αντιπροσωπεύεται από ένα μικρό κουτί σε ένα μίσχο με σπόρια, συνδεδεμένο με το γαμετόφυτο από τα πόδια, μέσω του οποίου γίνεται η φυσιολογική παροχή σπορίων. Το σπορόφυτο έχει μικρή διάρκεια ζωής και δεν μπορεί να ριζώσει από μόνο του. Στεγνώνει μετά την ωρίμανση και εξάνθημα σπορίων.
Γιατί στη βιολογία 1+1=3
Δηλώνοντας τα παραπάνω, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι και οι δύο μέθοδοι αναπαραγωγής έχουν τη δική τους εξελικτική σημασία. Η εναλλαγή των γενεών είναι μια διαδικασίαδιασφαλίζοντας την εδραίωση των απαραίτητων χαρακτηριστικών και την απόρριψη των περιττών, που εκδηλώνονται στον φαινότυπο, λόγω της φυσικής επιλογής. Μόνο στην περίπτωση της ασεξουαλικής αναπαραγωγής, οι αυθόρμητες μεταλλάξεις θα «υποβάλλονται στην κρίση» της φυσικής επιλογής και στην περίπτωση της σεξουαλικής αναπαραγωγής, εκτός από τις μεταλλάξεις, τα σημάδια και των δύο γονικών ατόμων θα εμφανίζονται στον φαινότυπο.
Γιατί στην εξελικτική βιολογία, όταν μιλάμε για σεξουαλική αναπαραγωγή, το άθροισμα δύο μονάδων δεν είναι ίσο με δύο (1+1≠2); Διότι ως αποτέλεσμα της γονιμοποίησης, το παιδί λαμβάνει ένα σύνολο γονιδίων που δεν είναι πανομοιότυπο με κανέναν γονέα. Ένα άτομο δεν θα φέρει ένα μητρικό ή πατρικό γονίδιο, αλλά θα αναπτυχθεί με βάση τις πληροφορίες που προέρχονται από τους γονείς. Θα είναι ο φορέας του τρίτου, μοναδικού και αμίμητου γονότυπου, οπότε οι βιολόγοι λύνουν το μαθηματικό παράδειγμα λίγο διαφορετικά. Αυτό είναι που εξασφαλίζει την εναλλαγή γενεών σε φυτά και θηλαστικά, όπου με κάθε νέα αναγέννηση του γενετικού υλικού γίνεται πιο περίπλοκο, κομψό και τέλειο!
