Seksuell reproduksjon: 3 stadier av seksuell reproduksjonssyklus

Disse hendelsene kan grupperes i tre faser: Pre-befruktning, befruktning og postbefruktning hendelser.

1. Pre-befruktning Hendelser:

Disse hendelsene av seksuell reproduksjon er før fusjonen (befruktning) av mannlige og kvinnelige gameter.

Image Courtesy: obgyn.med.umich.edu/sites/obgyn.med.umich.edu/files/pregnantbelly_crop-1024×787.jpg

Disse hendelsene er gametogenese og gameteoverføring.

(i) Gametogenese (Gk. gametos = gamete, genesis = produksjon):

Prosessen med dannelse av to typer gameter-hann og kvinne kalles gametogenese. Gameter er haploide celler. I noen alger er de to gametene så like i utseende at de kalles homogameter (isogameter, figur 1.29), for eksempel Cladophora, Ulothrix. Derfor er det ikke mulig å skille dem i mannlige og kvinnelige gameter.

Imidlertid er gametene i de fleste seksuelt reproduserende organismer av to morfologisk forskjellige typer, derfor er de kjent som heterogameter (anisogameter), f.eks. Fucus (en brun alga), mennesker. I disse organismene kalles den mannlige gameten antherozoid eller sæd, og den kvinnelige gameten er kjent som egg eller egg (figur 1.29 f.Kr.).

Cell divisjon under gamete formasjon:

Gameter er haploide om strukturer eller celler som produserer dem, er haploide eller diploide. Strukturen dannet ved fusjon av gameter er alltid diploid. Det skyldes meiose som oppstår i livet til alle seksuelt reproduserende organismer. Gamete-produserende celler som gjennomgår meiose kalles meiocytter (gametemoderceller). Sistnevnte er diploide. På grunnlag av scenen hvor meiosis oppstår, er meiosen av tre typer.

(a) Zygotisk meiose:

Meiosis forekommer i de zygote produserende haploide organismer. Dermed virker zygot som meiocyt. Eksempler: Chlamydomonas og Ulothrix.

(b) Sporisk meiose:

Meiosis forekommer inne i sporangia. Meiocytter forekommer inne i sporangia som produserer haploidsporer. På spiring haploide sporer (meiospores) produserer haploide kropper kalt gametophytes. Gameter blir produsert i gametofytter gjennom mitose. Eksempler: de fleste planter.

(c) Gametisk meiose:

Kimcellene er diploide og virker som meiocytter, som gjennomgår meiosis for å produsere haploid gameter. Eksempler: de fleste dyr. Dermed har meiocytter et diploid (2N) antall kromosomer og gameter som inneholder haploid (N) antall kromosomer.

Kromosom tall i meiocytter (diploid, 2N) og gameter (haploid, N) av noen organismer.

(ii) Gamete Transfer:

Etter dannelsen av mannlige og kvinnelige gameter, må de bringes sammen for befruktning. I de fleste organismer er mannlig gamete motil og den kvinnelige gameten er ikke-motil. Imidlertid er det noen sopp og alger der begge typer gameter er motile (figur 1.30).

Et medium er nødvendig gjennom hvilket mannlige gameter beveger seg. I alger, bryophytes og pteriodophytes, fungerer vann som det medium gjennom hvilket gameteoverføring finner sted. Siden flere mannlige gameter ikke klarer å nå kvinnelige gameter, blir manlige gameter derfor produsert i stort antall, dvs. flere tusen ganger mer enn kvinnelige gameter.

I blomsterbærende planter bærer pollenkorn den mannlige gameten som produseres i stort antall. Pollenkornene blir overført til stigmaet til det kvinnelige orgelet (karpe) gjennom prosessen med pollinering. Overføring av pollenkorn fra anther til stigma kalles pollinering.

Pollinering er av to typer: Selvbestøvning og kryssbestøvning. Selvbestøvning er overføringen av pollenkornene fra anther av en blomst til stigmatisering av enten samme blomst eller stigmatisering av en annen blomst av samme plante eller genetisk lignende plante. Kryspinering er overføring av pollenkorn fra anter av en blomst til stigmatisering av en genetisk annen blomst av andre planter av samme art.

I enslige dyr dannes mannlige og kvinnelige gameter i forskjellige individer, derfor må organismen utvikle en spesiell mekanisme for gameteoverføring. Mange dyr har kopulerende organer for å overføre mannlige gameter. Overføring av gameter og samling av gameter er viktig for befruktning i seksuell reproduksjon.

2. Befruktning:

Gjødsel er den komplette og permanente fusjonen av to gameter fra forskjellige foreldre eller fra samme forelder for å danne en diploid zygote. Denne prosessen kalles også syngamy. Selv om uttrykkene syngami og befruktning ofte brukes utveksles. Hvis syngamy ikke forekommer, ville det ikke være noen variasjoner i avkom.

Hvor skjer gjødsel?

Gjødsel skjer enten i eksternt medium (vann) eller inne i organismenes kropp. Dermed er det to typer gametisk fusjon, nemlig ekstern befruktning og intern befruktning.

(i) Ekstern gjødsel:

Når befruktning skjer utenfor kroppens kropp, kalles denne typen gametisk fusjon ekstern befruktning eller ekstern syngami. Det ytre mediet som vann er nødvendig for denne typen befruktning. Dermed forekommer ekstern befruktning i de fleste vannlevende organismer som et flertall av alger, fisk og amfibier.

Organer som utviser ekstern befruktning produserer et stort antall gameter i vann for å øke sjansene for befruktning. Dette skjer i bony fisk og frosker der et stort antall avkom produseres. En stor ulempe ved denne typen befruktning er at avkomene ikke er beskyttet mot rovdyrene, og deres overlevelse er truet opp til voksenlivet.

(ii) Intern gjødsel:

Når egg er dannet inne i kvinnekroppen hvor det smelter sammen med mannlig gamet, kalles prosessen intern befruktning eller intern syngami. Mange terrestriske organismer som tilhører sopp, høyere dyr som reptiler, fugler og pattedyr og flertallet av bryofytter, pteridofytter, gymnospermer og angiospermer er eksemplene der intern befruktning forekommer.

Her mannlig gamete er mobil og må nå egget for å smelte sammen med det. Antallet spermier som produseres er svært stort, men det er reduksjon i antall produserte egg. I frøplanter blir imidlertid de ikke-motile mannlige gametene overført til den kvinnelige gamet av pollenrør.

3. Post gjødsel hendelser:

Hendelser i seksuell reproduksjon etter gjødsling (dannelse av zygote) kalles postbefruktningshendelser. Disse hendelsene kan beskrives under to overskrifter: zygot og embryogenese.

(i) Zygote:

Etter befruktning dannes en diploid zygot i alle seksuelt reproduserende organismer. Ved ekstern befruktning dannes zygote i det ytre mediet (vanligvis vann), mens i indre befruktning dannes zygote inne i organismenes kropp. Videreutvikling av zygoten avhenger av typen av livssyklus av organismen og miljøforholdene.

(a) I mange sopp og alger utvikler zygoten en tykk vegg og danner spor som kalles zygospore. Zygospore gjennomgår en hvileperiode. Det spirer i neste voksende sesong. Zygosporen gjennomgår meiosis for å produsere haploide individer. Det fører til haploid livssyklus.

(b) Zygote tar ikke hvile hos de fleste dyr. Det deler ved mitose først å danne et diploid embryo og deretter individet som også er diploid. Det fører til en diplomatisk livssyklus.

(c) I de fleste planter danner zygoten først et embryo og deretter den diploide sporofyten. Sporofyten har sporangier hvor meiosis finner sted for å danne haploidsporer. Sistnevnte produserer haploide gametofytter. Gameter blir produsert i gametofytene. Det fører til en diplohaplontisk livssyklus.

(ii) Embryogenese:

Prosessen med utvikling av embryo fra zygoten kalles embryogenese. Under embryogenese gjennomgår zygot mitotisk celledeling og celledifferensiering. Cell divisjon øker antallet celler i det utviklende embryo mens celledifferensiering bidrar til å danne spesialiserte vev og organer for å danne en organisme.

(i) På grunnlag av utviklingen av zygot, blir dyrene gruppert til eggløs, viviparøs og ovoviviparøs. De oviparøse dyrene som reptiler og fugler legger egg. Deres befruktede egg er dekket av hardt kalkholdig skall og legges på et trygt sted i miljøet. Etter inkuberingsperioden klekker de små ut. I viviparøse dyr som flertallet av pattedyr inkludert mennesker, utvikler zygoten seg til en ung i kroppen av det kvinnelige individet.

Etter en viss vekst blir de unge levert av den kvinnelige personen. På grunn av skikkelig omsorg og beskyttelse, er sjansene for overlevelse av unge mer i viviparøse individer. Hos ovoviviparøse dyr beholder kvinnen eggene i kroppen etter befruktning og muliggjør utvikling av embryoet inne i kroppen uten å gi ekstra næring til det utviklende embryo ettersom moderkaken er fraværende. Men de kvinnelige dyrene føder de unge. Eksempler på ovoviviparøse dyr er haier og rattle slanger.

(ii) I blomstrende planter er zygoten dannet inne i kvinnens kjønnsorganer. Etter befruktning blir blomstene, blomstene og blomstringene blusset og faller av. Den sepals forbli festet i Hibiscus. Pistalen forblir imidlertid festet til planten.

Frø og fruktformasjon:

I angiospermer produserer dobbelt befruktning to strukturer - en diploid zygote (= oospore) og en triploid primær endosperm-celle. Zygote danner embryoet. Den triploide primære endospermcellen gir opphav til et næringsvev som kalles endosperm. Endosperm gir mat til det voksende embryoet. De befruktede eggene modnes og omdannes til frø. Veggstokken av eggstokken danner perikarpen (fruktvegg). Den modne eggstokken med pericarp og frø kalles frukt. Pericarp beskytter de unge frøene. Etter spredning frøene spire for å danne nye planter.

Vedlikehold av kromosom nummer:

De reproduktive enhetene i seksuell reproduksjon er mannlige og kvinnelige gameter som produseres henholdsvis av testikler og eggstokkene. Gametene er haploide med bare N kromosomer. Følgelig blir zygoten som følge av fusjon av to slike haploide gameter, diploid med 2N kromosomer. Avkomene som utvikler seg fra zygoten er også diploide.