Razmnožavanje je sposobnost organizama da reprodukuju svoju vrstu. Razmnožavanje je jedna od ključnih osobina svih živih bića, pa je neophodno razumjeti biološki značaj oplodnje. Ovo pitanje je sada proučavano na visokom nivou, od glavnih faza do molekularnih i genetskih mehanizama.
Šta je oplodnja
Oplodnja je prirodni biološki proces fuzije dvije zametne ćelije: muške i ženske. Muške gamete se zovu spermatozoidi, dok se ženske gamete zovu jajašca.
Sljedeći korak nakon fuzije zametnih stanica je formiranje zigota, koji se može smatrati novim živim organizmom. Zigota počinje da se deli mitozom, povećavajući broj njenih sastavnih ćelija. Embrion se razvija iz zigota.
Postoji veliki broj vrsta jaja i metoda drobljenja. Svi oni zavise od taksonomske pripadnosti živog organizma koji se razmatra, kao i od stepena njegovog evolucionog razvoja.
Koji je biološki značaj oplodnje
Reprodukcija je glavna adaptacija za razmnožavanje. Budućnost vrste ovisi o reproduktivnim sposobnostima dotične vrste, tako da različite životinje i biljke imaju svoje načine prilagođavanja kako bi poboljšali kvalitetu cijelog procesa.
Na primjer, vukovi i lavice uvijek štite svoje potomke od potencijalnih predatora. Ovo povećava stopu preživljavanja mladunaca i garantuje njihovu prilagodljivost uslovima života u budućnosti. Ribe polažu veliki broj jaja jer je šansa za spoljašnju oplodnju u vodenoj sredini prilično mala. Kao rezultat toga, od hiljada potencijalnih mladica razvija se samo nekoliko stotina.
Biološki značaj oplodnje je da se dvije zametne ćelije iz različitih organizama spajaju i formiraju zigot koji nosi genetske karakteristike oba roditelja. Ovo objašnjava različitost među srodnicima. I to je dobro, jer je promjena genskog fonda bilo koje populacije evolucijski adaptivni mehanizam. Potomstvo, generacija za generacijom, postaje bolje od svojih roditelja. U uslovima postepene promene okruženja (klimatske promene, pojava novih spoljnih faktora), adaptivne veštine su uvek prikladne.
A koji je biološki značaj oplodnje na biohemijskom nivou? Hajde da pogledamo:
- Ovo je konačno formiranje jajeta.
- Ovo je određivanje pola budućeg embriona zbog odgovarajućih gena koje donose muške gamete.
- Konačno, oplodnja igra uloguu obnavljanju diploidnog seta hromozoma, pošto su zametne ćelije pojedinačno haploidne.
Razmnožavanje cvjetnica
Biljke imaju neke reproduktivne karakteristike u poređenju sa životinjama. Posebnu pažnju zahtijevaju predstavnici kritosjemenjača, koje karakterizira dvostruka oplodnja (otkrio ih je ruski naučnik Navašin 1898. godine).
Strukture koje određuju spol kod cvjetnica su prašnici i tučak. Polen, koji se sastoji od velikog broja zrna, sazrijeva u prašnicima. Jedno zrno sadrži dvije ćelije: vegetativnu i generativnu. Polenovo zrno je prekriveno sa dve ljuske, a spoljna uvek ima neke izrasline i udubljenja.
Tučak je struktura u obliku kruške koja se sastoji od stigme, stila i jajnika. U jajniku se formira jedna ili više ovula, unutar kojih će sazreti ženske zametne ćelije.
Kada polenovo zrno udari u stigmu tučka, vegetativna ćelija počinje da formira polenovu cijev. Ovaj kanal je relativno dug i završava se na mikropilu ovule. Istovremeno, generativna ćelija se mitozom dijeli i formira dva spermatozoida, koji kroz polenovu cijev ulaze u tkivo jajne stanice.
Zašto dvije sperme? Kako se biološki značaj oplodnje u biljkama razlikuje od istog procesa kod životinja? Činjenica je da je embrionalna vrećica ovule predstavljena sa sedam ćelija, među kojima je haploidženska gameta i diploidna centralna stanica. Oba će se spojiti sa dolazećom spermom, formirajući zigot i endosperm, respektivno.
Biološki značaj dvostruke oplodnje u biljkama
Formiranje sjemena je važna karakteristika reprodukcije kod kritosjemenjača. Za potpuno sazrijevanje u tlu, potrebna mu je velika količina hranjivih tvari, što će uključivati različite enzime, ugljikohidrate i druge organske/anorganske komponente.
Endosperm u angiospermima je triploidan, pošto se diploidna centralna ćelija embrionalne vrećice spojila sa haploidnom spermom. Ovo je biološki značaj oplodnje u biljkama: trostruki set hromozoma doprinosi visokoj stopi povećanja mase tkiva endosperma. Kao rezultat, sjeme dobija puno hranljivih materija i rezervi energije za klijanje.
Vrste sjemena
U zavisnosti od sudbine endosperma, postoje dvije glavne vrste sjemena:
- Sjeme jednosupičnih biljaka. Oni jasno pokazuju dobro razvijen endosperm, koji zauzima veći volumen. Kotiledon je reduciran i predstavljen u obliku štita. Ova vrsta sjemena je tipična za sve predstavnike žitarica.
- Sjeme dikotiledonih biljaka. Ovdje endosperm ili nema ili ostaje u obliku malih nakupina tkiva na periferiji. Ishranu funkciju takvog sjemena obavljaju dva velika kotiledona. Primjeri biljaka: grašak, pasulj, paradajz, krastavci,krompir.
Zaključci
Naravno, bilo bi pogrešno takvu oplodnju nazvati dvostrukom, pošto sada znamo glavne karakteristike i funkcije ovog procesa. Kada se centralna ćelija spoji sa spermom, ne formira se zigota, a rezultirajući genetski set postaje trostruk. Na kraju krajeva, sjeme se ne sastoji od dva nezavisna embriona.
Međutim, biološki značaj dvostruke oplodnje je zaista velik. Sjemenke zahtijevaju veliku količinu organskih i anorganskih materija tokom klijanja, a ovaj problem se rješava stvaranjem triploidnog endosperma.
