Šiuolaikiniame pasaulyje tapo įprasta viską, kas mus supa, vadinti techniniais terminais. Dauginimosi mechanizmas… Taip mokslininkai „pakrikštijo“naujos gyvybės gimimo stebuklą.
Stebuklas, kuriame bet kuris komponentas yra toks harmoningas, įvairus ir tuo pačiu nepakeičiamas, kad kartais galima tik nustebti. Daugelį tūkstantmečių žmonija glumino klausimą dėl kiaušinių ir vištienos pirmenybės, o gamta jau seniai turi atsakymą į visus klausimus. Racionalizmas ir sprendimų įvairovė išlaikant atskiros rūšies stabilumą ir tuo pačiu įgyjant įvairius laukinės gamtos bruožus yra neprilygstami.
Genetinis gyvenimo pagrindas
Vienas iš šių įrenginių yra kartų kaitaliojimas. Gyvūnų ir augalų rūšių įvairovė pasiekiama kuriant įvairius genetinės medžiagos derinius. Kartų kaita yra ypatinga rūšių išsaugojimo kintančiomis aplinkos sąlygomis forma, daugiausia aptinkama daugelyje augalų ir žemesniųjų bestuburių. Tai reiškia seksualinio ir nelytinio dauginimosi pokyčius.
Kas lemia vienokio ar kitokio dauginimosi būdo paleidimą ir kokių tikslų jie siekia? Norint atsakyti į šį klausimą, būtina giliau suprasti, kas yra lytinis ir nelytinis dauginimasis ir kuo jie skiriasi, kokius privalumus ir trūkumus atneša biologinei rūšiai.
Seksualinis dauginimasis
Lytinio dauginimosi procesas apima dalyvavimą kuriant naują gyvenimą dviem individams, kurie kiekvienas savaime yra savo individualaus chromosomų rinkinio nešiotojai spiralinėje dviguboje DNR grandinėje. Šis unikalus genetinės medžiagos rinkinys išreiškiamas tuo, kad šiame individe ir tik jai būdingi tam tikri bruožai, kuriuos ji iš dalies perduoda savo palikuonims.
Kai lytinio dauginimosi procese dalyvauja du individai, kurių kiekvienas potencialiam rūšies įpėdiniui suteikia pusę chromosomų rinkinio, kita karta turės abiejų tėvų organizmų savybes. Štai kodėl kartų kaita pastebima tiek paprastose, tiek sudėtingose gyvybės formose, kurios dauginasi lytiniu būdu.
Kokį indėlį į rūšies genofondą įneša lytinis dauginimasis
Net ir santykinai nedidelėje populiacijoje genetinės medžiagos derinių rinkinys gali būti be galo platus. Šio tipo reprodukcija vykdoma įvairovės įtraukimo į rūšies populiacijos genetinį foną politiką. Įvairovė taip pat gali būti pasiekta nusistovėjusioje populiacijoje naudojant naujus tam tikros rūšies egzempliorius, kurie yra skirtingi.būdai gali prasiskverbti iš išorės. Arba, kaip, pavyzdžiui, augaluose ar kai kuriuose koelenteratuose, lytinių ląstelių sąskaita „gabenant į namus“, naudojant vėją, vandenį ar vabzdžius.
Svarbus lytinio dauginimosi momentas yra nurodyti galimybę jame dalyvauti daugiausia sveiki ir stipriausi asmenys. Taigi šis dauginimosi būdas leidžia įgyvendinti natūralią atranką, kuri prisideda prie galimybės nustatyti bruožus, kurie naudingi šiai rūšiai.
Nelytinis dauginimasis kaip individų skaičiaus daugiklio formulė
Kartų kaita yra sistema, naudojama rūšiai padidinti ir išlaikyti, o nelytinis dauginimasis atlieka svarbų vaidmenį. Iš jo privalumų galima drąsiai pažymėti galimybę greitai padidinti populiacijos dydį, kai susidaro palankios aplinkos sąlygos tam tikrai biologinei rūšiai. Populiacijos genetinio fondo išsaugojimas ir stiprinimas daugkartiniu jau esamų genų derinių klonavimu, o tai žymiai padidina rūšies galimybę dalyvauti tolimesnėje lytinėje reprodukcijoje.
Fenotipų kaitaliojimas skirtingose karalystėse
Dumblių kartų kaita priklauso nuo temperatūros fono, vandens cheminės sudėties (ypač druskos koncentracijos jame), paros šviesos periodo trukmės, apšvietimo intensyvumo ir sezonų kaitos.. Visi šie veiksniai reguliuoja tam tikrų reprodukcinių ląstelių gamybą. Kai kurie augalai gamina sporas, kurios yra aseksualumo pagrindasdauginimosi, ir yra vadinami sporofitais. Augalai, gaminantys lytiniam dauginimuisi skirtas lytines ląsteles (lytinę ląstelę, kurios branduolyje yra vienas chromosomų rinkinys), skirtos reprodukcijai, vadinami gametofitais. Yra dumblių, kurie gamina abiejų tipų lytines ląsteles (gametas ir sporas), todėl jie atitinkamai vadinami gametosporofitais. Visų šių tipų dumbliai gali skirtis vieni nuo kitų tiek morfologiškai, tiek biologiškai. Taigi raudonieji dumbliai Porphyra Tenera sporofito pavidalu atrodo kaip siūlai, išsišakoję vienoje eilėje, prasiskverbiantys į substratą, o tai gali būti kalkingos uolienos arba moliuskų kriauklės.
Šios rūšies sporofitai gyvena dideliame gylyje, teikia pirmenybę silpnam apšvietimui. Asmenys, dalyvaujantys lytiniam dauginimuisi skirtų ląstelių gamyboje (gametofitai), gyvena plokščių pavidalu atoslūgių ir atoslūgių zonoje nedideliame gylyje esant intensyviam apšvietimui. Raudondumbliai, būdami labiau organizuoti, demonstruoja pačius įvairiausius ir sudėtingiausius vystymosi ciklus, kuriuose per gyvavimo ciklą keičiasi skirtingos tos pačios rūšies organizmų egzistavimo formos – heteromorfinis vystymasis.
Kam būdingas dauginimasis per gametosporofitus
Gametosporofitai būdingi daugeliui žaliųjų, rudųjų ir raudonųjų dumblių rūšių. Juose stebima kartų kaita gaminant abiejų tipų reprodukcines ląsteles: sporas ir lytines ląsteles, vykstančias skirtingu laiku ir dėl aplinkos sąlygų pokyčių. Nuoseklumas tarp fenotipo požymių pasireiškimų ir atitinkamųaplinkos pokyčiai – pagrindinis evoliucinis veiksnys, suteikiantis varomąją atrankos formą.
Augalų ir gyvūnų kartų kaita: kuo panašu į dvi skirtingas karalystes
Klasifikacija, padalijanti gyvąjį pasaulį į 4 karalystes, labai supaprastina biologijos mokslo suvokimą ankstyvosiose jo tyrimo stadijose. Tačiau nuodugnesnis kursas tampa aišku, kad esamoje klasifikacijoje yra daug tarpinių atvejų. Taigi kartų kaitaliojimas koelenteratuose yra ypač įdomaus pobūdžio. Gyvenimo ciklo metu lytinio ir nelytinio dauginimosi kartos turi skirtingą išvaizdą, radikaliai skirtingą gyvenimo būdą, gyvena skirtingose vietose ir skirtingai maitinasi. Metagenezėje yra gyvybės formų kaitaliojimas: polipai ir medūzos. Polipai, pritvirtinti prie substrato, veda sėslų gyvenimo būdą. Polipams būdingas nelytinis dauginimasis, kai iš motinos organizmo atsiranda naujų, identiškos genetinės sudėties dukterinių individų, kurie savo gyvenimą taip pat praleidžia polipų pavidalu. Mityba vykdoma filtruojant vandens mases, kurios srove atnešamos mikroskopinės organinės dalelės, kurios tarnauja kaip maistas organizmui.
Polipai gali suburti didžiules bendruomenes. Panašiai ir kartų kaitaliojimas koelenteratuose ilgą laiką sukuria kolonijines polipų formas koralinių rifų pavidalu. Kai atsiranda tam tikros sąlygos, kurios yra individualios kiekvienai rūšiai (temperatūros pokytis, laikasmetų, povandeninių srovių pokyčiai, mėnulio fazė, migracijų laikas ir kt.), polipai pumpuruoja mažos medūzos. Medūzos yra judrios, lengvai juda vandens storymėje ir yra plėšrūnės savo maitinimosi būdu. Užaugusios iki lytinio pasirengimo amžiaus medūzos tęsia rūšies vystymosi ciklą lytiškai daugindamosi. Iš apvaisintų ląstelių išsivysto judrios lervos, kurios nusėda ant dugno, prisitvirtina prie substrato, praranda judrumą ir išauga į polipą. Kartų kaita yra gyvavimo ciklas, kurį išgyvena rūšis, kuri nuolat užsidaro ir grįžta į pradinę stadiją, bet turi skirtingą chromosomų rinkinį, taigi ir skirtingus simbolius.
Samanos taip pat dauginasi seksualiai
Kartų kaita pastebima aukštesniuose augaluose, įskaitant samanas. Būdingas šio augalo padalinio gyvavimo ciklo bruožas yra tai, kad dominuojanti gyvybės forma yra gametofitas žalio daugiamečio augalo pavidalu su į lapus panašiomis ataugomis ir šakniastiebiais, kuriuos mes stebime. Kartų kaitą samanose užtikrina sporofitas, kuris yra nelytinis vystymosi ciklo etapas, kurį vaizduoja maža dėžutė ant kotelio su sporomis, sujungta su gametofitu pėdomis, per kurią vyksta fiziologinis sporų tiekimas. Sporofitas turi trumpą gyvenimo trukmę ir negali įsitvirtinti pats. Po subrendimo ir sporų išbėrimo išdžiūsta.
Kodėl biologijoje 1+1=3
Atsižvelgdami į tai, kas išdėstyta pirmiau, galime daryti išvadą, kad abu dauginimosi būdai turi savo evoliucinę reikšmę. Kartų kaitaliojimasis yra procesasužtikrinant būtinų savybių įtvirtinimą ir nereikalingų, pasireiškiančių fenotipu, atmetimą dėl natūralios atrankos. Tik nelytinio dauginimosi atveju savaiminės mutacijos bus „pateiktos natūralaus atrankos sprendimui“, o lytinio dauginimosi atveju, be mutacijų, fenotipe atsiras abiejų tėvų individų požymiai.
Kodėl evoliucinėje biologijoje, kalbant apie lytinį dauginimąsi, dviejų vienetų suma nėra lygi dviem (1+1≠2)? Nes dėl apvaisinimo vaikas gauna genų rinkinį, kuris nėra identiškas jokiems tėvams. Asmuo neturės motinos ar tėvo geno, bet vystysis pagal informaciją, gautą iš tėvų. Ji bus trečiojo, unikalaus ir nepakartojamo genotipo nešiotoja, tad biologai matematinį pavyzdį sprendžia kiek kitaip. Tai užtikrina augalų ir žinduolių kartų kaitą, kur su kiekvienu nauju genetinės medžiagos atgimimu ji tampa sudėtingesnė, elegantiškesnė ir tobulesnė!
