การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ: ลักษณะประเภทพืชสัตว์ - ชีววิทยา

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศคือการเพิ่มจำนวนของบุคคลจากพ่อแม่สองคนที่มีเพศต่างกัน: ชายและหญิง - ยกเว้นเมื่อกล่าวถึงการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในแบคทีเรียหรือโปรโตซัวซึ่งไม่มีความแตกต่างทางเพศ เป็นกระบวนการที่กระจายอย่างกว้างขวางในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต

บุคคลแต่ละคนที่มีส่วนร่วมในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ชนิดพิเศษ: สเปิร์มและไข่ สิ่งเหล่านี้เกิดจากการแบ่งเซลล์เฉพาะทางชนิดหนึ่งที่เรียกว่าไมโอซิส เหตุการณ์นี้เป็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศและการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

ที่มา: โดย Manojiritty จาก Wikimedia Commons

กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการรวมกันของ gametes สองตัวที่ก่อให้เกิดไซโกต ต่อมาไซโกตก่อให้เกิดบุคคลใหม่ที่มีลักษณะเฉพาะของทั้งพ่อและแม่และมีลักษณะเฉพาะบางอย่าง

เนื่องจากความแพร่หลายของกระบวนการเราจึงสรุปได้ว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเกี่ยวข้องกับข้อดีหลายประการมากกว่าการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ อย่างไรก็ตามข้อเสียที่เป็นไปได้ของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศนั้นชัดเจนมากขึ้น: เวลาและพลังงานที่ลงทุนในการค้นหาเพื่อนการแข่งขันสำหรับตัวเมียต้นทุนในการผลิต gametes ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิเป็นต้น

ค่าใช้จ่ายดูเหมือนจะสูงมากดังนั้นจึงต้องมีข้อได้เปรียบมากมายเพื่อช่วยชดเชย ประโยชน์ของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นเรื่องที่มีการถกเถียงและถกเถียงกันในหมู่นักชีววิทยาวิวัฒนาการ

สมมติฐานหนึ่งชี้ให้เห็นว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีประโยชน์เนื่องจากสร้างพันธุ์ที่ในช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมอาจเป็นประโยชน์ต่อสายพันธุ์ ในความเป็นจริงการผลิตความแปรปรวนทางพันธุกรรมเป็นข้อดีอย่างหนึ่งที่เกิดจากเพศ

ในทางกลับกันนักวิจัยบางคนเสนอว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศโดยเฉพาะได้รับการคัดเลือกให้เป็นกลไกการซ่อมแซมดีเอ็นเอ อย่างไรก็ตามยังไม่ทราบความชุกของการมีเพศสัมพันธ์แม้จะมีค่าใช้จ่าย แต่ก็ยังไม่ทราบแน่ชัด

ลักษณะทั่วไป

เพศเป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งแตกต่างกันไปในหมู่ยูคาริโอตแทกซา โดยทั่วไปเราสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับสามขั้นตอน ได้แก่ การหลอมรวมกันของนิวเคลียสฮาพลอยด์สองอันปรากฏการณ์ของการรวมตัวกันใหม่ที่ก่อให้เกิดจีโนไทป์ใหม่และการแบ่งเซลล์แบบไดพลอยด์เพื่อสร้างนิวเคลียสเดี่ยว

จากมุมมองนี้เพศในยูคาริโอตขึ้นอยู่กับวัฏจักรชีวิตซึ่งเซลล์ซ้ำจะต้องแบ่งตัวด้วยไมโอซิส กระบวนการแบ่งตัวแบบไมโอติกนี้มีหน้าที่ในการกระจายสารพันธุกรรมของ gametes ในอนาคต

ไมโอซิสมีจุดมุ่งหมายเพื่อแยกโครโมโซมที่เป็นเนื้อเดียวกันออกจากกันในลักษณะที่แต่ละเซลล์มีโครโมโซมครึ่งหนึ่งของร่างกาย นอกเหนือจากการลดภาระทางพันธุกรรมแล้วในไมโอซิสยังมีการแลกเปลี่ยนวัสดุระหว่างโครมาทิดที่ไม่ใช่น้องสาวซึ่งก่อให้เกิดการผสมผสานที่แปลกใหม่โดยสิ้นเชิง

เซลล์สืบพันธุ์

Gametes เป็นเซลล์เพศของสิ่งมีชีวิตที่สร้างขึ้นโดยไมโอซิสและมีภาระทางพันธุกรรมอยู่ครึ่งหนึ่งกล่าวคือเป็นเซลล์เดี่ยว

Gametes แตกต่างกันไปทั้งในพืชและสัตว์และแบ่งออกเป็นสามประเภทพื้นฐานโดยขึ้นอยู่กับขนาดและความคล่องตัวสัมพัทธ์: isogamy, anisogamy และ oogamy

Isogamy เป็นรูปแบบหนึ่งของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศโดย gametes ที่หลอมรวมเพื่อก่อให้เกิดบุคคลใหม่มีขนาดความคล่องตัวและโครงสร้างที่เหมือนกัน Isogamy แสดงในพืชเป็นหลัก

ในทางตรงกันข้าม anisogamy ประกอบด้วยการรวมกันของ gametes สองตัวที่มีขนาดและโครงสร้างแตกต่างกัน anisogamy ประเภทหนึ่งคือ oogamy ซึ่ง gametes ตัวผู้มีขนาดค่อนข้างเล็กและมีจำนวนมาก ตัวเมียมีความโดดเด่นกว่ามากและมีจำนวนน้อยกว่า

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในสัตว์

ในอาณาจักรสัตว์การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นปรากฏการณ์ที่กระจายอยู่ทั่วไปในหมู่สมาชิก

สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังและสัตว์มีกระดูกสันหลังเกือบทุกชนิดมีเพศในสิ่งมีชีวิตที่แยกจากกันนั่นคือเราสามารถแยกแยะตัวผู้และตัวเมียออกจากกันได้ เงื่อนไขนี้เรียกว่า dioecious ซึ่งเป็นคำที่มาจากรากศัพท์ภาษากรีก "สองบ้าน"

ในทางตรงกันข้ามมีบางชนิดน้อยกว่าที่มีเพศอยู่ในบุคคลเดียวกันที่เรียกว่า monoecious: "a house" สัตว์เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่ากระเทย

ความแตกต่างระหว่างเพศไม่ได้กำหนดโดยลักษณะทางสัณฐานวิทยาของขนาดหรือสี แต่เป็นประเภทของเซลล์สืบพันธุ์ที่แต่ละเพศสร้างขึ้น

ตัวเมียสร้างรังไข่โดยมีลักษณะขนาดใหญ่และไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ ในทางกลับกันอสุจิผลิตโดยตัวผู้ในปริมาณที่มากขึ้นมีขนาดเล็กกว่ามากและมีโครงสร้างพิเศษในการเคลื่อนย้ายและปฏิสนธิของไข่

ต่อไปเราจะอธิบายอวัยวะเพศโดยทั่วไปของสัตว์จากนั้นเราจะอธิบายรายละเอียดกระบวนการสืบพันธุ์ในสัตว์แต่ละกลุ่ม

โครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์

เซลล์พิเศษสำหรับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ - ไข่และอสุจิ - ผลิตในเนื้อเยื่อเฉพาะที่เรียกว่าอวัยวะเพศ

ในเพศชายอัณฑะมีหน้าที่ในการผลิตสเปิร์มในขณะที่เซลล์สืบพันธุ์เพศเมียจะเกิดขึ้นในรังไข่

อวัยวะเพศถือเป็นอวัยวะเพศหลัก อวัยวะเพศเสริมมีอยู่ในกลุ่ม metazoans ที่สำคัญซึ่งมีหน้าที่รับและถ่ายโอนไข่และอสุจิ ในเพศหญิงเราจะพบช่องคลอดท่อมดลูกหรือท่อนำไข่และมดลูกส่วนในเพศชายจะมีอวัยวะเพศชาย

พรุน

Porifers เป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นฟองน้ำและสามารถสืบพันธุ์ได้ทั้งทางเพศและทางเพศ ในสปีชีส์ส่วนใหญ่การผลิต gametes ตัวผู้และตัวเมียเกิดขึ้นในตัวเดียว

Choanocytes เป็นเซลล์ชนิดหนึ่งของเชื้อสายนี้ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นอสุจิได้ ในกลุ่มอื่น ๆ gametes อาจมาจากอาร์คีโอไซต์

หลายชนิดมีชีวิตที่มีชีวิตชีวาซึ่งบ่งชี้ว่าหลังจากปรากฏการณ์การปฏิสนธิไซโกตจะถูกเก็บไว้โดยสิ่งมีชีวิตของผู้ปกครองจนกว่าจะมีการปล่อยตัวอ่อนออกมา ในสายพันธุ์เหล่านี้อสุจิจะถูกปล่อยลงในน้ำและดูดซับด้วยฟองน้ำอื่น

Cnidarians

Cnidarians เป็นสิ่งมีชีวิตในทะเลที่มีแมงกะพรุนและสิ่งที่คล้ายกัน สัตว์เหล่านี้มีลักษณะทางสัณฐานวิทยา 2 ประการชนิดแรกคือโพลิปและมีลักษณะการใช้ชีวิตที่ไม่อยู่นิ่งในขณะที่ตัวที่สองคือแมงกะพรุนที่สามารถเคลื่อนที่และลอยน้ำได้

โดยทั่วไปโพลิปจะสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศโดยกระบวนการแตกหน่อหรือฟิชชัน แมงกะพรุนมีลักษณะไม่เหมือนกันและสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ วงจรชีวิตในกลุ่มนี้มีความแปรปรวนอย่างมาก

Acelomorphs และ Flatworms

Flatworms เช่น Planarians เป็นที่รู้จักกันดีในด้านความสามารถในการสร้างใหม่และสร้างโคลนหลายตัวจากบุคคลเดียว

สัตว์จำพวกนี้ส่วนใหญ่เป็นสัตว์ชนิดเดียว อย่างไรก็ตามพวกเขากำลังมองหาพันธมิตรเพื่อดำเนินการผสมข้ามสายพันธุ์

ระบบสืบพันธุ์เพศผู้ประกอบด้วยอัณฑะหลายอันและโครงสร้างคล้ายตุ่มคล้ายกับอวัยวะเพศของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่ซับซ้อน

หอยและ annelids

หอยส่วนใหญ่มีลักษณะไม่เหมือนกันและการสืบพันธุ์ของพวกมันก่อให้เกิดตัวอ่อนที่ว่ายน้ำได้อย่างอิสระที่เรียกว่าtrocófera (คล้ายกับตัวอ่อนที่มีอยู่ใน annelids) และแตกต่างกันไปตามชนิดของหอย

ในทำนองเดียวกัน annelids มีเพศแยกจากกันและในบางตัวมีอวัยวะเพศที่ปรากฏขึ้นชั่วคราว

รพ

Arthropods เป็นสัตว์กลุ่มหนึ่งที่มีความหลากหลายมากโดยมีโครงกระดูกภายนอกที่ประกอบด้วยไคตินและอวัยวะที่เป็นข้อต่อ เชื้อสายนี้รวมถึง myriapods, chelicerates, crustaceans และ hexapods

โดยทั่วไปจะแยกเพศอวัยวะที่เชี่ยวชาญในการสืบพันธุ์จะปรากฏเป็นคู่ ส่วนใหญ่เป็นพันธุ์ที่มีการปฏิสนธิภายใน อาจเป็นรังไข่รังไข่หรือมีชีวิต

Echinoderms

Echinoderms ได้แก่ ปลาดาวปลิงทะเลเม่นทะเลและอื่น ๆ แม้ว่าจะมีกระเทยบางชนิด แต่ส่วนใหญ่จะมีลักษณะแยกเพศ อวัยวะสืบพันธุ์เป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ท่อมีลักษณะเรียบง่ายและไม่มีอวัยวะร่วมกันที่ซับซ้อน

การปฏิสนธิเกิดขึ้นภายนอกและตัวอ่อนทวิภาคีพัฒนาซึ่งสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระในแหล่งน้ำ บางชนิดมีพัฒนาการโดยตรง

คอร์ด

ส่วนใหญ่แยกเพศกัน ในกลุ่มนี้เราพบอวัยวะที่ซับซ้อนกว่าสำหรับการสืบพันธุ์ แต่ละเพศมีอวัยวะเพศที่มีท่อที่นำผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไปยังเสื้อคลุมหรือช่องเปิดพิเศษที่อยู่ใกล้ทวารหนัก การปฏิสนธิอาจเป็นภายนอกหรือภายในทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกลุ่ม

Parthenogenesis ในสัตว์

Parthenogenesis เป็นปรากฏการณ์ที่ปรากฏอย่างกว้างขวางในอาณาจักรสัตว์โดยส่วนใหญ่อยู่ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังและสัตว์มีกระดูกสันหลังบางชนิดซึ่งทำให้สามารถสร้างบุคคลใหม่ที่มีพ่อหรือแม่เพียงคนเดียว แม้ว่าจะเป็นรูปแบบหนึ่งของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ แต่การสืบพันธุ์บางประเภทถือเป็นการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

ในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์แบบไมโอติกไข่จะถูกสร้างขึ้นโดยไมโอซิสและอาจหรือไม่ได้รับการปฏิสนธิโดยอสุจิจากตัวผู้

ในบางกรณีต้องเปิดใช้งานไข่โดยนักเล่นเกมเพศผู้ ในกรณีนี้ไม่มีการหลอมรวมของนิวเคลียสทั้งสองเนื่องจากสารพันธุกรรมจากอสุจิจะถูกทิ้งไป

อย่างไรก็ตามในบางสปีชีส์ไข่สามารถพัฒนาได้เองโดยไม่จำเป็นต้องมีกระบวนการกระตุ้น

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในพืช

คล้ายกับกรณีของสัตว์พืชสามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ ประกอบด้วยการรวมกันของ gametes สองตัวที่จะก่อให้เกิดบุคคลใหม่ที่มีลักษณะทางพันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์

พืชสามารถมีอวัยวะเพศชายและเพศหญิงในบุคคลเดียวหรือสามารถแยกออกจากกันได้ ในแตงกวาและน้ำนมจะแยกเพศในขณะที่กุหลาบและพิทูเนียต่างเพศอยู่ด้วยกัน

ดอกไม้

อวัยวะที่รับผิดชอบกระบวนการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศคือดอกไม้ โครงสร้างพิเศษเหล่านี้มีบริเวณที่ไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงในการสืบพันธุ์: กลีบเลี้ยงและกลีบเลี้ยงและโครงสร้างที่มีฤทธิ์ทางเพศ: แอนโดรเซียมและนอยเซียม

แอนโดรเซียมเป็นอวัยวะสืบพันธุ์ของผู้ชายที่ประกอบด้วยเกสรตัวผู้ซึ่งแบ่งออกเป็นฟิลาเมนต์และอับเรณู ภูมิภาคสุดท้ายนี้มีหน้าที่ผลิตเมล็ดเรณู

gynoecium เป็นอวัยวะของดอกไม้ตัวเมียและประกอบด้วยหน่วยที่เรียกว่า carpels โครงสร้างคล้ายกับ "หยดน้ำ" ที่ยืดยาวและแบ่งออกเป็นปานลักษณะและสุดท้ายคือรังไข่

การผสมเกสร

กระบวนการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในพืชส่วนใหญ่เกิดจากการผสมเกสรซึ่งประกอบด้วยการขนส่งละอองเรณูจากอับละอองเรณูไปจนถึงปาน

การผสมเกสรสามารถเกิดขึ้นได้ในดอกไม้ชนิดเดียวกัน (ละอองเรณูไปที่อวัยวะเพศเมียของพืชชนิดเดียวกัน) หรืออาจเกิดการผสมข้ามกันโดยที่ละอองเรณูจะผสมพันธุ์กับบุคคลอื่น

ในพืชส่วนใหญ่จำเป็นต้องมีการแทรกแซงของสัตว์เพื่อทำการผสมเกสร สิ่งเหล่านี้อาจเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังเช่นผึ้งหรือแมลงหรือสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ เช่นนกและค้างคาว พืชมอบน้ำหวานให้ผู้ผสมเกสรเป็นรางวัลและพวกมันมีหน้าที่กระจายละอองเรณู

โครงสร้างดอกไม้ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการสืบพันธุ์โดยตรงคือกลีบดอกและกลีบเลี้ยง ใบไม้เหล่านี้เป็นใบไม้ดัดแปลงในหลาย ๆ กรณีที่มีสีสดใสและมีชีวิตชีวาซึ่งมีหน้าที่ในการดึงดูดแมลงผสมเกสรทางสายตาหรือทางเคมี

ในทำนองเดียวกันพืชบางชนิดไม่ต้องการแมลงผสมเกสรสัตว์และใช้ลมหรือน้ำในการกระจายละอองเรณู

การให้ปุ๋ยเมล็ดและผลไม้

กระบวนการเริ่มต้นด้วยการมาถึงของละอองเรณูไปจนถึงปานของดอกไม้ พวกนี้เดินทางตามสไตล์ไปจนพบรังไข่

การปฏิสนธิสองครั้งเป็นเรื่องปกติของพืชดอกและมีลักษณะเฉพาะในหมู่สิ่งมีชีวิตทั้งหมด ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นดังนี้นิวเคลียสของสเปิร์มรวมตัวกับไข่และนิวเคลียสของสเปิร์มอีกอันหนึ่งจะหลอมรวมกับเอ็มบริโอที่เป็นเซลล์เดียวกันของสปอโรไฟต์

ผลของเหตุการณ์การปฏิสนธิที่ผิดปกตินี้คือเอนโดสเปิร์ม Trioploid ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นเนื้อเยื่อที่มีคุณค่าทางโภชนาการสำหรับการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต เมื่อไข่สุกสำเร็จแล้วพวกมันจะเปลี่ยนเป็นเมล็ด ในทางกลับกันผลไม้นั้นเกิดจากรังไข่ที่โตเต็มที่

ผลไม้สามารถจำแนกได้ง่าย ๆ ถ้ามันมาจากรังไข่ที่โตเต็มที่และจะถูกเพิ่มเข้าไปถ้ามันพัฒนามาจากรังไข่หลาย ๆ รังเช่นสตรอเบอร์รี่เป็นต้น

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในแบคทีเรีย

แบคทีเรียเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความสามารถในการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ

ในเชื้อสายโปรคาริโอตนี้แต่ละคนสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนด้วยกระบวนการที่เรียกว่าฟิชชันไบนารี อย่างไรก็ตามมีกลไกหลายอย่างในแบคทีเรียที่ชวนให้นึกถึงการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเนื่องจากมีการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม

จนถึงช่วงกลางทศวรรษที่ 1940 เชื่อกันว่าแบคทีเรียจะแพร่พันธุ์โดยไม่อาศัยเพศเท่านั้น อย่างไรก็ตามนักวิจัย Joshua Lederberg และ Edward Tatum ได้พิสูจน์ความเชื่อนี้ผ่านการทดลองที่แยบยลโดยใช้แบคทีเรีย E. coli ที่มีความต้องการอาหารที่แตกต่างกันเป็นต้นแบบ

การทดลองประกอบด้วยสายพันธุ์ A ที่เติบโตในตัวกลางขั้นต่ำที่มีเมไทโอนีนและไบโอตินและสายพันธุ์ B ที่เติบโตในสภาพแวดล้อมที่มี ธ รีโอนีนลิวซีนและไทอามีนเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่งสายพันธุ์แต่ละสายพันธุ์มีการกลายพันธุ์ที่ทำให้ไม่สามารถสังเคราะห์สารประกอบเหล่านี้ได้ดังนั้นจึงต้องสังเคราะห์ในอาหารเลี้ยงเชื้อ

เมื่ออาณานิคมติดต่อกันเป็นเวลาสองสามชั่วโมงบุคคลเหล่านี้จะได้รับความสามารถในการสังเคราะห์สารอาหารที่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้ ดังนั้น Lederberg และ Tatum จึงแสดงให้เห็นว่ามีกระบวนการแลกเปลี่ยนดีเอ็นเอที่คล้ายกับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและเรียกมันว่าการผันคำกริยา

ผัน

กระบวนการผันคำกริยาเกิดขึ้นผ่านโครงสร้างคล้ายสะพานที่เรียกว่า pili ทางเพศซึ่งจะจับแบคทีเรียสองตัวเข้าด้วยกันและทำให้พวกมันสามารถแลกเปลี่ยนดีเอ็นเอได้

เนื่องจากแบคทีเรียไม่มีพฟิสซึ่มทางเพศเราจึงไม่สามารถพูดถึงเพศชายและหญิงได้ อย่างไรก็ตามมีเพียงชนิดเดียวเท่านั้นที่สามารถสร้างพิลีได้และมีชิ้นส่วนดีเอ็นเอพิเศษที่เรียกว่าแฟคเตอร์ F สำหรับ "ความอุดมสมบูรณ์" Factor F มียีนสำหรับการผลิตพิลี

ดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องในการแลกเปลี่ยนไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซมของแบคทีเรียเดี่ยว แทนที่จะเป็นส่วนวงกลมแยกที่เรียกว่าพลาสมิดซึ่งมีระบบการจำลองแบบของตัวเอง

การเปลี่ยนแปลง

นอกจากการผันคำกริยาแล้วยังมีกระบวนการอื่น ๆ ที่แบคทีเรียสามารถได้รับ DNA พิเศษและมีลักษณะที่เรียบง่ายกว่าการผันคำกริยา หนึ่งในนั้นคือการเปลี่ยนแปลงซึ่งประกอบด้วยการนำ DNA ที่เปลือยเปล่าจากสภาพแวดล้อมภายนอก ชิ้นส่วนดีเอ็นเอจากภายนอกนี้สามารถรวมเข้ากับโครโมโซมของแบคทีเรียได้

กลไกการเปลี่ยนแปลงเข้าสู่แนวคิดเรื่องการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ แม้ว่าแบคทีเรียจะรับดีเอ็นเอที่เป็นอิสระ แต่สารพันธุกรรมนี้ก็ต้องมาจากสิ่งมีชีวิตอื่นเช่นแบคทีเรียที่ตายและปล่อยดีเอ็นเอออกสู่สิ่งแวดล้อม

การถ่ายทอด

กลไกที่สามและสุดท้ายที่รู้จักกันในแบคทีเรียเพื่อให้ได้ดีเอ็นเอจากต่างประเทศคือการถ่ายทอด นี่หมายถึงการมีส่วนร่วมของไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรีย: bacteriophages

ในการถ่ายทอดเชื้อไวรัสจะใช้ส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอของแบคทีเรียและเมื่อมันติดเชื้อแบคทีเรียความแตกต่างสามารถส่งผ่านส่วนนี้ไปยังมันได้ ผู้เขียนบางคนใช้คำว่า "เหตุการณ์พาราเซ็กชวล" เพื่ออ้างถึงกลไกทั้งสามนี้

มุมมองวิวัฒนาการ

ความแพร่หลายของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในสิ่งมีชีวิตเป็นความจริงที่น่าทึ่ง ดังนั้นหนึ่งในคำถามที่ใหญ่ที่สุดในชีววิทยาวิวัฒนาการคือเหตุใดเพศจึงแพร่กระจายไปตามเชื้อสายจำนวนมากหากเป็นกิจกรรมที่มีราคาแพงและในบางกรณีอาจเป็นอันตราย

เป็นที่น่าสงสัยว่ากองกำลังคัดเลือกที่ก่อให้เกิดการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในยูคาริโอตเป็นพลังเดียวกับที่รักษากระบวนการพาราเซ็กชวลที่อธิบายไว้สำหรับแบคทีเรีย

ค่าใช้จ่ายทางเพศ

ในแง่ของวิวัฒนาการคำว่า "ความสำเร็จ" หมายถึงความสามารถของแต่ละบุคคลในการถ่ายทอดยีนของตนไปยังคนรุ่นต่อไป ในทางตรงกันข้ามการมีเพศสัมพันธ์เป็นกระบวนการที่ไม่เป็นไปตามคำจำกัดความนี้อย่างสมบูรณ์เนื่องจากต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเกี่ยวข้องกับการหาคู่ครองและในกรณีส่วนใหญ่งานนี้ไม่ได้เป็นเรื่องเล็กน้อย ต้องลงทุนเวลาและพลังงานจำนวนมหาศาลในความพยายามนี้ซึ่งจะกำหนดความสำเร็จของลูกหลานในแง่ของการค้นหา "คู่ชีวิตในอุดมคติ"

สัตว์เหล่านี้แสดงพิธีกรรมต่างๆเพื่อแสวงหาเพื่อนที่มีศักยภาพและในบางกรณีพวกเขาต้องต่อสู้กับการเปิดเผยชีวิตของตัวเองเพื่อให้เกิดการมีเพศสัมพันธ์

แม้ในระดับเซลล์เพศก็มีราคาแพงเนื่องจากการแบ่งตัวโดยไมโอซิสนั้นใช้เวลานานกว่าไมโทซิสมาก เหตุใดยูคาริโอตส่วนใหญ่จึงสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ?

มีสองทฤษฎีพื้นฐาน หนึ่งเกี่ยวข้องกับการหลอมรวมเซลล์เป็นกลไกในการถ่ายทอดองค์ประกอบทางพันธุกรรม "เห็นแก่ตัว" ในแนวนอนในขณะที่ทฤษฎีที่สองเสนอว่าการรวมตัวกันใหม่เป็นกลไกการซ่อมแซมดีเอ็นเอ ด้านล่างนี้เราจะอธิบายข้อดีข้อเสียของแต่ละทฤษฎี:

ประโยชน์ทางเพศ

เพื่อตอบคำถามนี้เราต้องมุ่งเน้นไปที่ประโยชน์ที่เป็นไปได้ของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในยูคาริโอตแรก

การหลอมรวมของ gametes เพื่อสร้างไซโกตนำไปสู่การรวมกันของสองจีโนมที่แตกต่างกันซึ่งสามารถชดเชยยีนที่มีข้อบกพร่องที่เป็นไปได้ในจีโนมหนึ่งด้วยสำเนาปกติของอีกยีนหนึ่ง

ตัวอย่างเช่นในมนุษย์เราได้รับมรดกหนึ่งสำเนาจากพ่อแม่แต่ละคน หากเราได้รับยีนที่มีข้อบกพร่องจากแม่ของเรายีนปกติจากพ่อของเราสามารถชดเชยได้ (ในกรณีที่พยาธิสภาพหรือโรคแสดงให้เห็นว่าเป็น homozygous recessive เท่านั้น)

ทฤษฎีที่สอง - ไม่เข้าใจง่ายเหมือนข้อแรก - เสนอว่าไมโอซิสทำหน้าที่เป็นกลไกซ่อมแซมในดีเอ็นเอ ความเสียหายต่อสารพันธุกรรมเป็นปัญหาที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดต้องเผชิญ อย่างไรก็ตามมีสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเท่านั้นและ DNA ของพวกมันไม่ได้รับความเสียหายเป็นพิเศษ

อีกสมมติฐานหนึ่งระบุว่าเพศอาจมีวิวัฒนาการมาจากการปรับตัวของกาฝากระหว่างองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เห็นแก่ตัวเพื่อที่จะกระจายไปยังเชื้อสายทางพันธุกรรมอื่น ๆ กลไกที่คล้ายคลึงกันนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วใน E. coli

แม้ว่าจะมีคำอธิบายที่เป็นไปได้ แต่วิวัฒนาการของเพศเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอย่างดุเดือดในหมู่นักชีววิทยาวิวัฒนาการ

การเลือกเพศ

การเลือกเพศเป็นแนวคิดที่นำเสนอโดย Charles Darwin ซึ่งใช้ได้กับประชากรที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเท่านั้น ใช้เพื่ออธิบายการปรากฏตัวของพฤติกรรมโครงสร้างและคุณลักษณะอื่น ๆ ที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้จากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

ตัวอย่างเช่นขนนกยูงที่มีสีสันสดใสและค่อนข้าง "เกินจริง" ไม่ได้ให้ประโยชน์โดยตรงกับแต่ละตัวเนื่องจากมันทำให้สัตว์นักล่ามองเห็นได้ชัดเจนขึ้น นอกจากนี้ยังมีอยู่ในผู้ชายเท่านั้น

อ้างอิง

โคลเกรฟ, N. (2012). ความสำเร็จในการวิวัฒนาการของเพศ: ซีรีส์ Science & Society เรื่องเพศและวิทยาศาสตร์ รายงาน EMBO, 13 (9), 774-778
อีกา, JF (1994). ข้อดีของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ พันธุศาสตร์พัฒนาการ, 15 (3), 205-213.
Freeman, S. , & Herron, JC (2002). การวิเคราะห์วิวัฒนาการ ศิษย์ฮอลล์.
Goodenough, U. , & Heitman, J. (2014). ต้นกำเนิดของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ มุมมองของ Cold Spring Harbor ในชีววิทยา, 6 (3), a016154
Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A. , Ober, WC, & Garrison, C. (2001). หลักการบูรณาการของสัตววิทยา นิวยอร์ก: McGraw-Hill
Leonard, J. , & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010) วิวัฒนาการของตัวละครทางเพศหลักในสัตว์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด
Sawada, H. , Inoue, N. , & Iwano, M. (2014). การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในสัตว์และพืช Springer-Verlag GmbH

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ: ลักษณะประเภทพืชสัตว์ - ชีววิทยา - 2026