U suvremenom svijetu postalo je uobičajeno sve što nas okružuje nazivati tehničkim terminima. Mehanizam reprodukcije … Ovako su znanstvenici "krstili" čudo rođenja novog života.
Čudo u kojem je bilo koja komponenta toliko skladna, raznolika i istovremeno nezamjenjiva da se ponekad može samo iznenaditi. Već tisućljeća čovječanstvo se zbunjuje oko pitanja prvenstva jaja i kokoši, a priroda već dugo ima odgovor na sva pitanja. Racionalizam i raznolikost rješenja u održavanju stabilnosti pojedine vrste i istovremeno stjecanju različitih osobina u divljini su bez premca.
Genetska osnova života
Jedan od ovih uređaja je izmjena generacija. Raznolikost životinjskih i biljnih vrsta postiže se stvaranjem različitih kombinacija genetskog materijala. Izmjena generacija poseban je oblik očuvanja vrsta u promjenjivim uvjetima okoliša, koji se uglavnom nalazi u mnogim biljkama i nižim beskralježnjacima. Predstavlja promjenu spolne i aseksualne reprodukcije.
Što uzrokuje pokretanje jedne ili druge metode reprodukcije i koje ciljeve oni teže? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, potrebno je dublje razumjeti što su spolno i aseksualno razmnožavanje i po čemu se razlikuju, koje prednosti i nedostatke donose za biološku vrstu.
Seksualna reprodukcija
Proces spolne reprodukcije uključuje sudjelovanje u stvaranju novog života dvije individue, koje su, svaka za sebe, nositelji svog individualnog skupa kromosoma u spiralnom dvostrukom lancu DNK. Ovaj jedinstveni skup genetskog materijala izražen je u prisutnosti kod ove osobe, i samo u njoj, određenih osobina, koje ona djelomično prenosi na svoje potomstvo.
Kada dvije individue sudjeluju u procesu spolnog razmnožavanja, od kojih svaka daje potencijalnom nasljedniku vrste svoj polovični skup kromosoma, sljedeća generacija će imati karakteristike oba roditeljska organizma. Zato se smjenjivanje generacija opaža i kod jednostavnih i kod složenih životnih oblika koji se razmnožavaju spolnim razmnožavanjem.
Koji doprinos spolnoj reprodukciji daje genskom fondu vrste
Čak i unutar relativno male populacije, skup kombinacija genetskog materijala može biti beskonačno širok. Ova vrsta reprodukcije vodi politiku unošenja raznolikosti u genetsku pozadinu populacije vrste. Raznolikost se također može postići korištenjem unutar utvrđene populacije novih primjeraka određene vrste, koji su različiti.načini mogu prodrijeti izvana. Ili, kao, na primjer, u biljkama ili nekim koelenteratima, na račun zametnih stanica "s kućnom dostavom" pomoću vjetra, vode ili insekata.
Važna točka u spolnoj reprodukciji je ukazati na mogućnost sudjelovanja u njoj pretežno zdravih i najjačih pojedinaca. Dakle, ova vrsta reprodukcije omogućuje provedbu prirodne selekcije, što pridonosi mogućnosti fiksiranja osobina koje djeluju na dobrobit ove vrste.
Aseksualna reprodukcija kao formula za množitelj broja jedinki
Izmjena generacija je sustav koji se koristi za povećanje i održavanje vrste, u kojem aseksualno razmnožavanje igra važnu ulogu. Od njegovih prednosti može se sa sigurnošću istaknuti sposobnost brzog povećanja veličine populacije kada se pojave okolišni uvjeti pogodni za određenu biološku vrstu. Očuvanje i unapređenje genetskog fonda populacije kroz višestruko kloniranje već postojećih kombinacija gena, što značajno povećava šanse vrste za sudjelovanje ovih kombinacija u daljnjoj spolnoj reprodukciji.
Izmjena fenotipova u različitim kraljevstvima
Izmjena generacija u algama ovisi o temperaturnoj pozadini, kemijskom sastavu vode (osobito o koncentraciji soli u njoj), trajanju dnevnog svjetlosnog razdoblja, intenzitetu osvjetljenja i promjeni godišnjih doba. Svi ti čimbenici reguliraju proizvodnju određenih reproduktivnih stanica. Neke biljke proizvode spore, osnovu aseksualnihrazmnožavanje, a nazivaju se sporofiti. Biljke koje proizvode gamete za spolno razmnožavanje (spolna stanica s jednim skupom kromosoma u jezgri) za reprodukciju nazivaju se gametofiti. Postoje alge koje proizvode obje vrste zametnih stanica (gamete i spore), pa se prema tome nazivaju gametosporofiti. Alge svih ovih vrsta mogu se međusobno razlikovati i morfološki i biološki. Tako crvena alga Porphyra Tenera u obliku sporofita izgleda kao niti koje se granaju u jednom redu, prodiru u podlogu, a to mogu biti vapnenačke stijene ili školjke mekušaca.
Sporofiti ove vrste žive na velikim dubinama, preferiraju slabo svjetlo. Jedinke uključene u proizvodnju stanica za spolnu reprodukciju (gametofiti) žive u obliku ploča u zoni oseke i oseke na malim dubinama pod intenzivnim osvjetljenjem. Crvene alge, kao bolje organizirane, pokazuju najrazličitije i najsloženije razvojne cikluse, u kojima dolazi do promjene različitih oblika postojanja organizama iste vrste tijekom životnog ciklusa - heteromorfni razvoj.
Koga karakterizira razmnožavanje putem gametosporfita
Gametosporofiti su tipični za mnoge vrste zelenih, smeđih i crvenih algi. U njima se opaža izmjena generacija u proizvodnji reproduktivnih stanica obje vrste: spora i gameta, koje se javljaju u različito vrijeme i zbog promjena uvjeta okoliša. Dosljednost između manifestacija osobina u fenotipu i odgovarajućihpromjene u okolišu - glavni evolucijski čimbenik koji daje pokretački oblik selekcije.
Izmjena generacija u biljkama i životinjama: koje su sličnosti dvaju različitih kraljevstava
Klasifikacija, koja živi svijet dijeli na 4 kraljevstva, uvelike pojednostavljuje percepciju biološke znanosti u ranim fazama njezina proučavanja. Međutim, s dubljim tečajem, postaje jasno da u postojećoj klasifikaciji postoji mnogo srednjih slučajeva. Stoga je izmjena generacija kod koelenterata posebno zanimljiva. U životnom ciklusu generacije spolnog i aseksualnog razmnožavanja imaju različit izgled, vode radikalno drugačiji način života, žive na različitim mjestima i drugačije se hrane. U metagenezi dolazi do smjene životnih oblika: polipa i meduza. Polipi pričvršćeni na supstrat vode sjedilački način života. Polipe karakterizira aseksualna reprodukcija pupanjem iz majčinog organizma novih jedinki kćeri identičnih po genetskom sastavu, koje također provode život u obliku polipa. Prehrana se provodi filtriranjem vodenih masa, čijom se strujom dovode mikroskopske organske čestice koje služe kao hrana za tijelo.
Polipi mogu organizirati ogromne zajednice. Slično tome, izmjenom generacija kod koelenterata stvaraju se dugo vremena kolonijalni oblici polipa u obliku koraljnih grebena. Kada se pojave određeni uvjeti koji su individualni za svaku vrstu (promjena temperature, vremenagodine, promjene podvodnih strujanja, mjesečeve faze, vremena migracija i sl.), polipi pupaju male meduze. Meduze su pokretne, lako se kreću u stupcu vode i grabežljivci su u načinu na koji se hrane. Odrastajući do dobi spolne spremnosti, meduze nastavljaju ciklus razvoja vrste spolnim razmnožavanjem. Iz oplođenih stanica razvijaju se pokretne ličinke, koje se talože na dno, pričvršćuju se za podlogu, gube pokretljivost i izrastaju u polip. Izmjena generacija je životni ciklus kroz koji prolazi vrsta koja se uvijek zatvara, vraćajući se u svoj izvorni stadij, ali s drugačijim skupom kromosoma, a time i s različitim karakterima.
Mahovine se također razmnožavaju spolno
U višim biljkama, uključujući mahovine, opaža se izmjenjivanje generacija. Karakteristično obilježje životnog ciklusa ove biljne divizije je činjenica da je dominantan životni oblik gametofit u obliku zelene višegodišnje biljke s lisnatim izraslinama i rizoidima, što uočavamo. Izmjenu generacija kod mahovina osigurava sporofit, aseksualna faza razvojnog ciklusa, predstavljena kuticom na stabljici sa sporama, spojenom s gametofitom nožicama, preko koje se odvija fiziološka opskrba sporama. Sporofit ima kratak životni vijek i ne može se sam ukorijeniti. Isušuje se nakon sazrijevanja i osipa spora.
Zašto u biologiji 1+1=3
Navodeći gore navedeno, možemo zaključiti da obje metode reprodukcije imaju svoj vlastiti evolucijski značaj. Smjena generacija je procesosiguravanje konsolidacije potrebnih osobina i odbacivanje nepotrebnih, očitovanih u fenotipu, zbog prirodne selekcije. Samo u slučaju aseksualne reprodukcije, spontane mutacije bit će "podvrgnute sudu" prirodne selekcije, a u slučaju spolnog razmnožavanja, osim mutacija, u fenotipu će se pojaviti i znakovi obje roditeljske jedinke.
Zašto u evolucijskoj biologiji, kada se govori o spolnoj reprodukciji, zbroj dviju jedinica nije jednak dvjema (1+1≠2)? Jer kao rezultat oplodnje dijete dobiva skup gena koji nije identičan niti jednom roditelju. Pojedinac neće nositi majčin ili očinski gen, već će se razvijati na temelju informacija koje su došli od roditelja. Ona će biti nositelj trećeg, jedinstvenog i neponovljivog genotipa, pa biolozi matematički primjer rješavaju malo drugačije. To je ono što osigurava izmjenu generacija kod biljaka i sisavaca, gdje svakim novim ponovnim rođenjem genetskog materijala postaje složeniji, elegantniji i savršeniji!
