- เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย
- กระบวนการ
- คุณสมบัติ
- เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง
- กระบวนการ
- คุณสมบัติ
- การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในพืช
- เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง
- เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย
- อ้างอิง
การเกิดเซลล์สืบพันธุ์คือการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์หรือเซลล์เพศในสิ่งมีชีวิต กระบวนการนี้ช่วยให้แต่ละบุคคลสามารถเปลี่ยนแปลงและถ่ายทอดการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวบางอย่างในการแสดงออกของยีนของตนซึ่งถูก "ชักนำ" โดยสัญญาณภายนอกไปยังลูกหลานของตน
บุคคลทุกคนที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นประจำจะสร้างเซลล์สืบพันธุ์สองชนิดซึ่งเรียกว่า "gametes" เซลล์เหล่านี้ไม่สามารถพัฒนาได้โดยตรงเช่นเดียวกับสปอร์ของเชื้อรากล่าวคือไม่สามารถก่อให้เกิดใหม่ด้วยตัวเองได้เสมอไป
แผนผังตัวแทนของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชาย (ที่มา: Elversberg ผ่าน Wikimedia Commons)
เซลล์ทั้งสองประเภทคือเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้และเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียจะต้องหลอมรวมกันในเหตุการณ์ที่เรียกว่า "การปฏิสนธิ" หลังจากการปฏิสนธิเท่านั้นผลิตภัณฑ์จากเซลล์ของฟิวชันนี้ไซโกตสามารถก่อให้เกิดบุคคลใหม่ได้
gametes ของสัตว์จำนวนมากถูกสังเคราะห์จากอวัยวะสืบพันธุ์ซึ่งเป็นอวัยวะที่เชี่ยวชาญในการทำงานนี้อย่างเคร่งครัด อวัยวะสืบพันธุ์มีเยื่อบุผิวที่มีการสืบพันธุ์ซึ่งมีเซลล์ที่เรียกว่า "โกเนียส" ซึ่งพวกมันเป็นหนี้ชื่อของมัน Gonias มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาเหมือนกันในทั้งสองเพศ อย่างไรก็ตามในเพศชายจะเรียกว่า "สเปิร์มโตโกเนีย" และในเพศหญิงจะเรียกว่า "โอโกเนีย"
Gametogenesis ครอบคลุมทั้งการสร้างเซลล์สืบพันธุ์และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์และกระบวนการทั้งสองเป็นลักษณะเดียวกันโดยมีขั้นตอนพื้นฐานสามขั้นตอนสำหรับการสร้างเซลล์สืบพันธุ์
Gametogenesis มีความโดดเด่นเนื่องจากเป็นกระบวนการแบ่งเซลล์ซึ่งภาระโครโมโซมของแต่ละบุคคลจะลดลงครึ่งหนึ่งซึ่งเป็นไปได้เนื่องจากการแบ่งตัวแบบไมโอติกซึ่งเกิดการแยกโครโมโซมสองชุดติดต่อกัน
การผลิตเซลล์เพศในสัตว์หรือในพืชขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการซึ่งการแสดงออกที่แตกต่างกันของยีนบางตัวที่เข้ารหัส "คำแนะนำ" ที่จำเป็นสำหรับการแบ่งเซลล์ที่จะเกิดขึ้นและการเปลี่ยนแปลงที่จะกระตุ้นให้เกิดขึ้นอย่างโดดเด่น สัณฐานวิทยาที่สอดคล้องกัน
เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย
เซลล์สืบพันธุ์เพศชายเป็นกระบวนการที่สเปิร์มโตโกเนียเจริญเติบโตและแยกตัวออกเป็นตัวอสุจิ นี่เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเซลล์ต้นกำเนิดโทติโปเทนเชียลแบ่งตัวเพื่อสร้างเซลล์ลูกสาวที่จะกลายเป็นอสุจิ
ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่มีเซลล์สืบพันธุ์เพศชายสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นจนกว่าจะถึงวัยพัฒนาการที่แน่นอน ในกรณีของมนุษย์จะเริ่มเกิดขึ้นในช่วงวัยแรกรุ่นและดำเนินต่อไปตลอดชีวิต
เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ในสัตว์หลายชนิดรวมทั้งมนุษย์เรียกว่า "การสร้างสเปิร์มเจเนซิส" และประกอบด้วยสามขั้นตอน ได้แก่ การแพร่กระจายแบบไมโทติกการเพิ่มจำนวนแบบไมโอติกและการเปลี่ยนแปลงเซลล์
กระบวนการ
Spermatogenesis เริ่มต้นด้วย mitosis ที่เพิ่มจำนวน spermatogonia Spermatogonia เป็นประชากรของเซลล์ที่อยู่ในการแบ่งตัวแบบไมโทติกอย่างต่อเนื่องเนื่องจากมีหน้าที่ในการต่ออายุเซลล์ต้นกำเนิดเพื่อสร้างตัวอสุจิ
ดังนั้นกระบวนการไมโทติกในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศชายจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการแพร่กระจายและการบำรุงรักษาของสเปอร์มาโตโกเนีย
สเปอร์มาโตโกเนียบางตัวที่เกิดจากไมโทซิสเพิ่มขนาดจนกลายเป็นสเปิร์มโตไซต์หลัก สเปิร์มโตไซต์หลักแต่ละตัวได้รับการลดภาระของโครโมโซมผ่านการแบ่งเซลล์แบบไมโอติกครั้งแรก (ไมโอซิส I) ส่งผลให้มีสเปิร์มโตไซต์รองสองตัว
เซลล์สืบพันธุ์ทุติยภูมิเข้าสู่การแบ่งเซลล์แบบไมโอติกที่สอง (ไมโอซิส II) แต่ในกรณีนี้ไม่มีส่วนต่อประสานใด ๆ เกิดขึ้น (ภาระโครโมโซมจะไม่ถูกแบ่งออกอีก) ดังนั้นเซลล์ที่ได้จะมีภาระโครโมโซมเท่ากันนั่นคือเซลล์เดียว
เซลล์เดี่ยวที่เกิดขึ้นเรียกว่าสเปิร์มปิดและแต่ละเซลล์สามารถมีได้เฉพาะโครโมโซมของต้นกำเนิดของมารดาหรือบิดาหรือส่วนผสมของโครโมโซมในสัดส่วนที่แตกต่างกันของทั้งพ่อและแม่
Spermatids เข้าสู่กระบวนการที่เรียกว่า "spermiogenesis" ซึ่งพวกมันได้รับการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาต่างๆควบแน่นโครโมโซมของพวกมันทำให้แฟลเจลลัมยาวขึ้นลดปริมาณไซโตพลาสซึมและในที่สุดก็กลายเป็นตัวอสุจิที่โตเต็มที่ (แม้ว่าในหลาย ๆ กรณีจะมีการเจริญเติบโตเต็มที่ ถึงจุดสุดยอดในขณะที่สิ่งเหล่านี้ถูกปล่อยออกมาในระบบสืบพันธุ์เพศหญิง)
คุณสมบัติ
แม้ว่าการสร้างสเปิร์มเจเนซิสจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดชีวิตการสืบพันธุ์ของสัตว์ที่โตเต็มวัย แต่กระบวนการนี้มีจุดประสงค์เพียงอย่างเดียวในการผลิตเซลล์ซึ่งข้อมูลทางพันธุกรรมของมันจะถูกส่งไปยังลูกหลานซึ่งจะเป็นไปได้เฉพาะ ผ่านการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศกับตัวเมียในสายพันธุ์เดียวกัน
นอกจากนี้สิ่งนี้ช่วยให้ตัวผู้ของสายพันธุ์สามารถผสมข้อมูลทางพันธุกรรมของบรรพบุรุษของพวกมันและของพวกมันเองกับตัวเมียเพื่อเพิ่มความแปรปรวนทางพันธุกรรมของลูกหลาน
ความสามารถในการผสมข้อมูลทางพันธุกรรมนี้ช่วยให้สิ่งมีชีวิตมีคุณสมบัติสำคัญที่สามารถช่วยให้พวกมันเอาชนะการเปลี่ยนแปลงหรือสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยในสภาพแวดล้อมที่พวกมันอาศัยอยู่
เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง
การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงหรือการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เป็นกระบวนการที่ได้รับการศึกษามากที่สุดตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ นักวิทยาศาสตร์จากหลาย ๆ ด้านเช่นการแพทย์ชีววิทยาเศรษฐศาสตร์สังคมวิทยาและนโยบายสาธารณะ ฯลฯ ได้อุทิศตนให้กับการศึกษา
วิลเลียมฮาร์วีย์แพทย์ชาวอังกฤษได้คิดค้นวลีที่มีชื่อเสียงเกี่ยวกับการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่อ่านว่า“ ทุกสิ่งที่มีชีวิตมาจากไข่”
ตลอดช่วงชีวิตของสัตว์เพศเมียจำนวนมากมีการสร้างไข่ประมาณ 1 ถึง 2 ล้านเซลล์ แต่มีเพียง 300 ถึง 400 ตัวเท่านั้นที่ไข่จะเจริญเต็มที่และ "ตกไข่" ในเพศเมียของสัตว์หลายชนิดหลังจากวัยแรกรุ่นจะมีการพัฒนา oogonia อย่างน้อยหนึ่งตัวในแต่ละเดือนก่อตัวเป็นรังไข่ที่โตเต็มที่
กระบวนการ
เซลล์สืบพันธุ์ของรังไข่ที่เรียกว่า oogonia หรือ oogonia จะเพิ่มจำนวนผ่านไมโทซิส oogonia ที่เกิดขึ้นแต่ละตัวมีจำนวนโครโมโซมเท่ากันกับเซลล์ร่างกายอื่น ๆ เมื่อ oogonia หยุดการเพิ่มจำนวนแล้วพวกมันจะขยายขนาดและกลายเป็นเซลล์ไข่หลัก
ก่อนการแบ่งตัวแบบไมโอติกครั้งแรกจะเกิดขึ้นโครโมโซมในเซลล์ไข่หลักจะจับคู่กับโครโมโซมที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยครึ่งหนึ่งได้รับมาจากแม่และอีกครึ่งหนึ่งมาจากพ่อ
การเป็นตัวแทนของรอบประจำเดือน 1) ประจำเดือน; 2) การเจริญเติบโตของรูขุมขน; 3) รูขุมขนที่โตเต็มที่ 4) Corpus luteum และ 5) การย่อยสลายของ corpus luteum (ที่มา: M.Komorniczak, Wikimedia Commons)
จากนั้นการแบ่ง "การลด" หรือการเจริญเติบโตแรกจะเกิดขึ้นนั่นคือไมโอซิสตัวแรก การแบ่งตัวนี้ส่งผลให้เซลล์สองเซลล์เซลล์หนึ่งมีสารพันธุกรรมครึ่งหนึ่งมีเนื้อหาของไซโตพลาสซึมไม่ดีและเรียกว่า“ ร่างกายขั้วแรก”
เซลล์ที่สองที่เกิดจากไมโอซิสแรกมีขนาดใหญ่และมีปริมาณไซโตพลาสซึมมากกว่าเซลล์ที่มีขั้วมากนอกจากนี้เซลล์นี้ยังมีเนื้อหาทางพันธุกรรมอีกครึ่งหนึ่งของเซลล์ไข่หลักที่ก่อให้เกิดขึ้น เซลล์ที่สองนี้เรียกว่า“ ไข่รอง”
ในการแบ่งตัวแบบไมโอติกครั้งที่สองเซลล์ไข่ทุติยภูมิและขั้วแรกจะแบ่งตัวกลายเป็น "ovotid" ขนาดใหญ่หนึ่งตัวและมีขั้วขนาดเล็กสามตัวตามลำดับ รังไข่เจริญเติบโตและเปลี่ยนรูปเพื่อก่อให้เกิดไข่ที่โตเต็มที่
ร่างกายขั้วไม่ทำงานและสุดท้ายสลายตัวไป แต่การก่อตัวของมันมีความจำเป็นเพื่อระบายไข่ของโครโมโซมที่ "ส่วนเกิน" ออกมา ในทางกลับกันการแบ่งไซโตพลาสซึมที่ไม่สม่ำเสมอทำให้สามารถผลิตเซลล์ขนาดใหญ่โดยมีวัสดุสำรองเพียงพอสำหรับการพัฒนาบุคคลใหม่
คุณสมบัติ
เช่นเดียวกับการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศชายการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงมีเป้าหมายสูงสุดในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง อย่างไรก็ตามเกมเมเตนี้มีลักษณะและหน้าที่แตกต่างจากเกมเมตตัวผู้
เช่นเดียวกับการสังเคราะห์ gametes ของเพศชาย gametes เพศเมียยังผสมข้อมูลทางพันธุกรรมของพ่อแม่และบุคคลที่ผลิตเพื่อส่งข้อมูลนี้และในขณะเดียวกันก็เพิ่มความแปรปรวนทางพันธุกรรมของลูกหลานด้วย
แม้จะมีความจริงที่ว่าในเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียเซลล์ไข่หลักจะก่อให้เกิดไข่ที่มีหน้าที่เดียว (เซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย) แต่ก็มีสารอาหารทั้งหมดที่จะก่อให้เกิดบุคคลใหม่เมื่อมีการปฏิสนธิ
เป็นที่น่าสังเกตว่าในมนุษย์ตัวอย่างเช่นการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงเป็นกระบวนการที่ต่อเนื่องตั้งแต่วัยแรกรุ่น แต่มีข้อ จำกัด นั่นคือในทารกในครรภ์ของทารกเพศหญิงเซลล์ไข่หลักทั้งหมดที่ผู้หญิงจะเกิดขึ้น ตลอดชีวิตของเขาซึ่ง "สูญเสีย" ไปกับการมีประจำเดือนทุกเดือน
การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในพืช
เฉพาะในพืชชั้นสูงเท่านั้นที่พูดถึงการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้อย่างเหมาะสมและกระบวนการในพืชก็ค่อนข้างคล้ายกับสัตว์
ความแตกต่างที่สำคัญคือพืชมีความสามารถในการสร้าง gametes ในช่วงปลายของการพัฒนาซึ่งยังไม่ได้กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ในขณะที่ในสัตว์การก่อตัวของ gametes จะ จำกัด เฉพาะพื้นที่เฉพาะที่ได้รับการจัดตั้งขึ้นในช่วง การพัฒนาตัวอ่อน
Gamtogenesis ในพืชดอก (ที่มา: Pablo damiani2 ผ่าน Wikimedia Commons)
ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือแม้ว่าความอุดมสมบูรณ์ของ gametes จะได้รับผลกระทบจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมบ่อยมาก แต่การกลายพันธุ์เหล่านี้แทบจะไม่เป็นอันตรายต่อลูกหลาน
ในพืชชั้นสูง gametes ตัวผู้และตัวเมียคือเม็ดเรณูและรังไข่ตามลำดับ ทั้งรังไข่และละอองเรณูต่างก็อยู่ห่างกันไม่ได้ (ไม่เคลื่อนที่) และพบได้ในเซลล์สืบพันธุ์ที่เกี่ยวข้องแต่ละอัน (ซึ่งคล้ายคลึงกับอวัยวะเพศ)
เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง
ในพืชดอกสถานที่ผลิตรังไข่เรียกว่า "megasporangia" และพบได้ภายในรังไข่ที่มีหนึ่งหรือหลายออวุล แต่ละวงรีประกอบด้วย megasporangium ที่เรียกว่า nucela และล้อมรอบด้วยจำนวนเต็มอย่างน้อยหนึ่งชิ้น
ปริพันธ์มารวมกันที่ปลายด้านหนึ่งเพื่อสร้างไมโครไพล์ซึ่งเป็นช่องเปิดที่หลอดละอองเรณูของเม็ดละอองเรณูจะทะลุออกมา ภายใน megasporangia เซลล์ที่เรียกว่า“ megasporocyte” ทำหน้าที่เป็นเซลล์แม่ของ megaspore (ovule)
megasporocyte ผ่านไมโอซิสและสร้าง megaspores สี่ตัว โดยปกติแล้ว megaspores สามตัวจะสลายตัวและอันที่อยู่ไกลที่สุดจาก micropyle จะมีชีวิตรอดและกลายเป็น megagametophyte
ใน angiosperms ส่วนใหญ่ megagametophyte ที่กำลังพัฒนาจะสร้างนิวเคลียสแปดนิวเคลียส นิวเคลียสสี่อันไปที่ปลายด้านหนึ่งของไข่และอีกสี่อันไปที่อีกด้านหนึ่ง นิวเคลียสจากปลายแต่ละด้านจะเคลื่อนเข้าหาศูนย์กลางของรังไข่ซึ่งเรียกว่า "ขั้วนิวเคลียส"
นิวเคลียสที่เหลืออยู่ที่เซลล์ปลายแต่ละด้านและเซลล์เหล่านี้ใกล้กับไมโครไพล์จะพัฒนาเป็นเซลล์ไข่ที่โตเต็มที่
megagametophyte ที่โตเต็มที่ประกอบด้วย 8 นิวเคลียสใน 7 เซลล์ที่แตกต่างกัน สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่า "ถุงเอ็มบริโอ" เนื่องจากตัวอ่อนพัฒนาขึ้นภายในหลังจากการปฏิสนธิเกิดขึ้น
เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย
ละอองเรณูหรือไมโครกามีโทไฟต์เกิดขึ้นและติดอยู่ในเกสรตัวผู้ของดอกไม้ เกสรตัวผู้แต่ละอันมีอับเรณูและอับเรณูแต่ละอันมักมีไมโครสปอรังเกีย 4 อันซึ่งเรียกว่าถุงละอองเรณู
ภายในถุงเรณูแต่ละอันมีเซลล์ต้นกำเนิดของไมโครสปอร์ซึ่งก็คือเมล็ดเรณู เซลล์ต้นกำเนิดทั้งหมดผ่านกระบวนการไมโอติกและเซลล์ต้นกำเนิดเดี่ยวสี่ตัวผลิตจากเซลล์ต้นกำเนิดแต่ละเซลล์
ไมโครสปอร์เติบโตและพัฒนาเป็นเม็ดละอองเรณูที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ เมล็ดเรณูที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะเหล่านี้มีเซลล์ที่ "หลอดละอองเรณู" เกิดขึ้นและเซลล์กำเนิดซึ่งจะสร้างเซลล์อสุจิสองเซลล์
ก่อนที่ละอองเรณูจะถูกปล่อยออกจากอับละอองเกสรจะพัฒนาเปลือกป้องกันชั้นนอกของโปรตีนที่เรียกว่าเอ็กซินและเปลือกป้องกันภายในของโปรตีนอินทิน พรรณไม้หลายชนิดสามารถระบุได้ผ่านรูปแบบที่พัฒนาบนส่วนหุ้มด้านในของเมล็ดเรณู
การพัฒนาขั้นสุดท้ายของละอองเรณูเกิดขึ้นพร้อมกับ“ การงอก” ของหลอดละอองเรณูซึ่งจะเกิดขึ้นหลังจากที่เม็ดละอองเรณูเกาะอยู่บนปานของดอกไม้ที่จะผสมเกสรในภายหลัง
อ้างอิง
- Desai, N. , Ludgin, J. , Sharma, R. , Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชาย สาขาเวชศาสตร์การเจริญพันธุ์ทางคลินิกและการผ่าตัด (หน้า 19-45) สปริงเกอร์จาม.
- Hilscher, W. , & Hilscher, B. (1976). จลนศาสตร์ของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย Andrologia, 8 (2), 105-116.
- McCormick, S. (1991). การวิเคราะห์โมเลกุลของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ในพืช แนวโน้มทางพันธุศาสตร์, 7 (9), 298-303.
- Ünal, E. , & Amon, A. (2011, มกราคม). การสร้าง Gamete จะรีเซ็ตนาฬิกาอายุในยีสต์ ในการประชุมวิชาการ Cold Spring Harbor เรื่องชีววิทยาเชิงปริมาณ (ฉบับ 76, หน้า 73-80) สำนักพิมพ์ Cold Spring Harbor
- Van Blerkom, J. , & Motta, P. (Eds.). (2012) โครงสร้างพิเศษของการสืบพันธุ์: การสร้างเซลล์สืบพันธุ์การปฏิสนธิและการกำเนิดตัวอ่อน (ฉบับที่ 2) Springer Science & Business Media
- Van Werven, FJ, & Amon, A. (2011). ระเบียบการเข้าสู่กระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ธุรกรรมทางปรัชญาของ Royal Society B: Biological Sciences, 366 (1584), 3521-3531
- Wilson, ZA และ Yang, C. (2004). การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของพืช: การอนุรักษ์และความแตกต่างในการพัฒนา การสืบพันธุ์, 128 (5), 483-492.