U modernom svijetu postalo je uobičajeno sve što nas okružuje nazivati tehničkim terminima. Mehanizam reprodukcije… Ovako su naučnici "krstili" čudo rođenja novog života.
Čudo u kojem je bilo koja komponenta toliko harmonična, raznolika i istovremeno nezamjenjiva da se ponekad može samo iznenaditi. Već mnogo milenijuma čovječanstvo je zbunilo pitanje prvenstva jaja i piletine, a priroda već dugo ima odgovor na sva pitanja. Racionalizam i raznolikost rješenja u održavanju stabilnosti pojedine vrste i istovremeno sticanju različitih osobina u divljini su bez premca.
Genetska osnova života
Jedan od ovih uređaja je smjena generacija. Raznolikost životinjskih i biljnih vrsta postiže se stvaranjem različitih kombinacija genetskog materijala. Smjenjivanje generacija je poseban oblik očuvanja vrsta u promjenjivim uvjetima okoline, koji se uglavnom nalazi u mnogim biljkama i nižim beskičmenjacima. Predstavlja promjenu seksualne i aseksualne reprodukcije.
Šta uzrokuje pokretanje jedne ili druge metode reprodukcije i koje ciljeve oni teže? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, potrebno je dublje razumjeti šta su seksualna i aseksualna reprodukcija i po čemu se razlikuju, koje prednosti i nedostatke donose za biološku vrstu.
Seksualna reprodukcija
Proces seksualne reprodukcije uključuje učešće u stvaranju novog života dve individue, koje su, svaka za sebe, nosioci svog individualnog skupa hromozoma u spiralnom dvostrukom lancu DNK. Ovaj jedinstveni skup genetskog materijala izražen je u prisustvu kod ove individue, i samo u njoj, određenih osobina, koje ona djelimično prenosi na svoje potomstvo.
Kada dvije individue učestvuju u procesu seksualne reprodukcije, od kojih svaka daje potencijalnom nasljedniku vrste svoj polovični set hromozoma, sljedeća generacija će imati karakteristike oba roditeljska organizma. Zato se smjenjivanje generacija uočava i kod jednostavnih i kod složenih životnih oblika koji se razmnožavaju spolnim razmnožavanjem.
Koji doprinos seksualne reprodukcije 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 može postići i upotrebom u okviru utvrđene populacije novih primjeraka date 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 tačka u seksualnoj reprodukciji je ukazivanje na mogućnost učešća u njoj pretežno zdravih i najjačih jedinki. Dakle, ova vrsta reprodukcije omogućava sprovođenje prirodne selekcije, što doprinosi mogućnosti fiksiranja osobina koje deluju na dobrobit ove vrste.
Aseksualna reprodukcija kao formula za množilac broja jedinki
Izmjena generacija je sistem 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 jave ekološki uvjeti povoljni za datu biološku vrstu. Očuvanje i unapređenje genetskog fonda populacije kroz višestruko kloniranje već postojećih kombinacija gena, što značajno povećava šanse vrste za učešće ovih kombinacija u daljoj seksualnoj reprodukciji.
Izmjena fenotipova u različitim kraljevstvima
Izmjena generacija u algama zavisi od temperaturne pozadine, hemijskog sastava vode (posebno koncentracije soli u njoj), trajanja dnevnog svjetlosnog perioda, intenziteta osvjetljenja i promjene godišnjih doba. Svi ovi faktori regulišu proizvodnju određenih reproduktivnih ćelija. Neke biljke proizvode spore, osnovu aseksualnihreprodukcije, a nazivaju se sporofiti. Biljke koje proizvode gamete za seksualnu reprodukciju (polna stanica s jednim setom hromozoma 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 tipova mogu se međusobno razlikovati i morfološki i biološki. Dakle, crvena alga Porphyra Tenera u obliku sporofita izgleda kao niti koje se granaju u jednom redu, prodiru u podlogu, a to mogu biti krečnjačke stijene ili školjke mekušaca.
Sporofiti ove vrste žive na velikim dubinama, preferiraju slabo svjetlo. Jedinke uključene u proizvodnju ćelija za seksualnu reprodukciju (gametofiti) žive u obliku ploča u zoni oseke i oseke na malim dubinama pod intenzivnim osvetljenjem. Crvene alge, kao bolje organizovane, pokazuju najraznovrsnije i najsloženije razvojne cikluse, u kojima dolazi do promene različitih oblika postojanja organizama iste vrste tokom životnog ciklusa - heteromorfni razvoj.
Koga karakteriše reprodukcija putem gametosporfita
Gametosporofiti su tipični za mnoge vrste zelenih, smeđih i crvenih algi. Kod njih se uočava smjenjivanje generacija u proizvodnji reproduktivnih stanica oba tipa: spora i gameta, koje se javljaju u različito vrijeme i zbog promjena uslova okoline. Konzistentnost između manifestacija osobina u fenotipu i odgovarajućihpromjene u okruženju - glavni evolucijski faktor koji obezbjeđuje pokretački oblik selekcije.
Smjenjivanje generacija u biljkama i životinjama: koje su sličnosti dva različita kraljevstva
Klasifikacija, koja dijeli živi svijet na 4 kraljevstva, uvelike pojednostavljuje percepciju biološke nauke u ranim fazama njenog proučavanja. Međutim, sa dubljim kursom, postaje jasno da u postojećoj klasifikaciji postoji mnogo srednjih slučajeva. Stoga je smjena generacija kod koelenterata posebno zanimljive prirode. U životnom ciklusu generacije seksualne i aseksualne reprodukcije imaju različit izgled, vode radikalno drugačiji način života, žive na različitim mjestima i drugačije se hrane. U metagenezi se mijenjaju oblici života: polipi i meduze. Polipi pričvršćeni za podlogu vode sjedilački način života. Polipe karakteriše aseksualna reprodukcija pupanjem iz majčinog organizma novih ćerki jedinki identičnih po genetskom sastavu, koje takođe provode život u obliku polipa. Ishrana se vrši filtriranjem vodenih masa čijom se strujom dovode mikroskopske organske čestice koje služe kao hrana za organizam.
Polipi mogu organizirati ogromne zajednice. Slično, smjena generacija kod koelenterata stvara dugo vremena kolonijalne oblike 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 itd.), polipi pupolje male meduze. Meduze su pokretne, lako se kreću u vodenom stupcu i grabežljivci su u načinu na koji se hrane. Odrastajući do doba seksualne spremnosti, meduze nastavljaju ciklus razvoja vrste kroz seksualnu reprodukciju. Pokretne ličinke se razvijaju iz oplođenih ćelija, koje se talože na dno, pričvršćuju se za supstrat, gube pokretljivost i izrastaju u polip. Smjenjivanje generacija je životni ciklus kroz koji prolazi vrsta koja se uvijek zatvara, vraćajući se u prvobitni stadij, ali s drugačijim skupom hromozoma, a samim tim i sa različitim karakterima.
Mahovine se takođe seksualno razmnožavaju
U višim biljkama, uključujući mahovine, primećuje se smena generacija. Karakteristična karakteristika životnog ciklusa ove biljne divizije je činjenica da je dominantan životni oblik gametofit u vidu zelene višegodišnje biljke sa lisnatim izraslinama i rizoidima, koje uočavamo. Smjenu generacija kod mahovina obezbjeđuje sporofit, aseksualna faza razvojnog ciklusa, koju predstavlja mala kutija na stabljici sa sporama, spojena sa gametofitom nožicama, preko koje se vrši 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 oba načina reprodukcije imaju svoj vlastiti evolucijski značaj. Smjena generacija je procesosiguravanje konsolidacije potrebnih osobina i odbacivanje nepotrebnih, manifestiranih u fenotipu, zbog prirodne selekcije. Samo u slučaju aseksualne reprodukcije, spontane mutacije će biti „podvrgnute sudu“prirodne selekcije, a u slučaju polne reprodukcije, pored mutacija, u fenotipu će se pojaviti i znakovi obe roditeljske individue.
Zašto u evolucijskoj biologiji, kada se govori o seksualnoj reprodukciji, zbir dvije jedinice nije jednak dvije (1+1≠2)? Jer kao rezultat oplodnje, dijete dobija set gena koji nije identičan nijednom roditelju. Pojedinac neće nositi majčinski ili očinski gen, već će se razvijati na osnovu informacija koje dolaze od roditelja. Ona će biti nosilac trećeg, jedinstvenog i neponovljivog genotipa, pa biolozi matematički primjer rješavaju malo drugačije. To je ono što osigurava smjenu generacija kod biljaka i sisara, gdje svakim novim ponovnim rođenjem genetskog materijala postaje složeniji, elegantniji i savršeniji!
