PEMBIAKAN SEKSUAL: CIRI, JENIS, TUMBUHAN, HAIWAN - BIOLOGI - 2025

The pembiakan seksual adalah pendaraban individu dari dua ibu bapa yang berbeza jantina: lelaki dan perempuan - kecuali apabila merujuk kepada pembiakan seks dalam bakteria atau protozoa, di mana terdapat adalah tiada perbezaan jantina. Ia adalah proses yang tersebar luas dalam organisma eukariotik.

Setiap individu yang mengambil bahagian dalam pembiakan seksual menghasilkan sejenis sel garis kuman khusus: sperma dan telur. Ini disebabkan oleh sejenis pembahagian sel khusus, yang disebut meiosis. Peristiwa ini adalah perbezaan penting antara pembiakan aseksual dan seksual.

Sumber: Oleh Manojiritty, dari Wikimedia Commons

Prosesnya dimulakan dengan penyatuan dua gamet yang menimbulkan zigot. Kemudian, zigot melahirkan individu baru dengan ciri kedua ibu bapanya dan dengan ciri-ciri unik tertentu.

Oleh kerana prosesnya ada di mana-mana, kami menyimpulkan bahawa pembiakan seksual melibatkan serangkaian kelebihan berbanding pembiakan aseksual. Walau bagaimanapun, kemungkinan kelemahan pembiakan seksual lebih ketara: masa dan tenaga yang dilaburkan untuk mencari pasangan, persaingan untuk wanita, kos pengeluaran gamet yang tidak disenyawakan, antara lain.

Kosnya kelihatan sangat tinggi, jadi mereka mesti mempunyai kelebihan besar untuk membantu mengimbangi. Manfaat pembiakan seksual telah menjadi topik kontroversi dan perdebatan di kalangan ahli biologi evolusi.

Satu hipotesis menunjukkan bahawa pembiakan seksual bermanfaat kerana ia menghasilkan varieti yang, pada masa perubahan persekitaran, dapat bermanfaat bagi spesies tersebut. Sebenarnya, pengeluaran kebolehubahan genetik adalah salah satu kelebihan yang dikaitkan dengan seks.

Sebaliknya, beberapa penyelidik mencadangkan bahawa pembiakan seksual, khususnya penggabungan semula, telah dipilih sebagai mekanisme pembaikan DNA. Walau bagaimanapun, kelaziman seks, walaupun harganya, masih belum diketahui.

Ciri umum

Seks adalah fenomena kompleks yang sangat berbeza di antara taksa eukariotik. Secara umum, kita dapat memahaminya sebagai proses yang melibatkan tiga langkah: penyatuan dua nukleus haploid, fenomena penggabungan semula yang menghasilkan genotip baru, dan pembahagian sel diploid untuk membentuk inti haploid.

Dari sudut pandangan ini, seks di eukariota bergantung pada kitaran hidup, di mana sel diploid mesti dibahagi dengan meiosis. Proses pembahagian meiotik ini bertanggungjawab menyebarkan bahan genetik gamet masa depan.

Meiosis bertujuan untuk memisahkan kromosom homolog, sedemikian rupa sehingga setiap gamet mempunyai separuh dari kromosom somatik. Selain mengurangkan beban genetik, dalam meiosis pertukaran bahan antara kromatid bukan saudara juga berlaku, menghasilkan kombinasi yang sama sekali baru.

Gamet

Gamet adalah sel seks organisma yang dihasilkan oleh meiosis dan mengandungi separuh daripada beban genetik, iaitu, mereka adalah haploid.

Gamet berbeza-beza di kedua tumbuhan dan haiwan, dan diklasifikasikan ke dalam tiga kategori asas bergantung pada saiz dan mobiliti relatifnya: isogami, anisogami, dan oogami.

Isogami adalah bentuk pembiakan seksual di mana gamet yang menyatu untuk melahirkan individu baru adalah sama ukuran, mobiliti dan strukturnya. Isogami diwakili terutamanya dalam tanaman.

Sebaliknya, anisogami terdiri daripada penyatuan dua gamet yang berbeza dari segi ukuran dan strukturnya. Salah satu jenis anisogami adalah oogami, di mana gamet jantan agak kecil dan jumlahnya banyak. Wanita betina jauh lebih ketara dan dihasilkan dalam jumlah yang lebih sedikit.

Pembiakan seksual pada haiwan

Di kerajaan haiwan, pembiakan seksual adalah fenomena yang tersebar luas di kalangan ahli kumpulan.

Hampir semua invertebrata dan vertebrata mempunyai jantina dalam organisma yang berasingan - iaitu, kita dapat membezakan lelaki dan wanita individu dalam spesies. Keadaan ini disebut dioecious, istilah yang berasal dari akar Yunani "dua rumah"

Sebaliknya, terdapat beberapa spesies yang kurang banyak yang jenis kelaminnya terdapat pada individu yang sama yang disebut monoecious: "sebuah rumah". Haiwan ini juga dikenali sebagai hermaphrodites.

Perbezaan antara jantina tidak diberikan oleh ciri morfologi ukuran atau warna, tetapi oleh jenis gamet yang dihasilkan oleh setiap jenis kelamin.

Betina menghasilkan ovula, yang dicirikan oleh saiznya yang besar dan tidak bergerak. Sebaliknya, sperma dihasilkan oleh lelaki dalam kuantiti yang lebih besar, sperma lebih kecil dan mempunyai struktur khas untuk menggerakkan dan menyuburkan ovum.

Seterusnya kita akan menerangkan organ seksual haiwan yang biasa dan kemudian kita akan memperincikan proses pembiakan pada setiap kumpulan haiwan.

Struktur yang berkaitan dengan pembiakan

Sel khusus untuk pembiakan seksual - telur dan sperma - dihasilkan dalam tisu tertentu yang disebut gonad.

Pada lelaki, testis bertanggungjawab untuk pengeluaran sperma, sementara gamet betina terbentuk di ovari.

Gonad dianggap sebagai organ seksual utama. Organ seksual aksesori terdapat dalam kumpulan metazoa penting yang bertanggungjawab untuk menerima dan memindahkan telur dan sperma. Pada wanita kita menjumpai faraj, saluran rahim atau tiub fallopi dan rahim, sementara pada lelaki terdapat zakar.

Berliang

Porifers biasanya dikenali sebagai span dan boleh membiak secara seksual dan juga aseks. Dalam kebanyakan spesies, pengeluaran gamet jantan dan betina berlaku pada satu individu.

Choanosit adalah jenis sel keturunan ini, yang dapat berubah menjadi sperma. Dalam kumpulan lain gamet mungkin berasal dari arkeosit.

Banyak spesies viviparous, yang menunjukkan bahawa setelah fenomena persenyawaan, zigot dipertahankan oleh organisma induk sehingga pembebasan larva berlaku. Dalam spesies ini sperma dilepaskan ke dalam air dan diambil oleh span lain.

Orang Cnidari

Cnidarians adalah organisma laut yang merangkumi ubur-ubur dan sejenisnya. Haiwan ini mempunyai dua morfologi: yang pertama adalah polip dan dicirikan oleh gaya hidup sessile, sementara yang kedua adalah ubur-ubur yang mampu bergerak dan melayang.

Polip secara amnya membiak secara aseks dengan proses pemula atau pembelahan. Ubur-ubur dioecious dan membiak secara seksual. Kitaran hidup dalam kumpulan ini sangat berubah-ubah.

Acelomorphs dan cacing pipih

Cacing pipih, seperti planarians, terkenal terutamanya kerana kemampuannya untuk menjana semula dan menghasilkan beberapa klon secara aseksual dari satu individu.

Sebilangan besar haiwan vermiform ini monoecious. Namun, mereka mencari pasangan untuk melakukan persenyawaan.

Sistem pembiakan lelaki merangkumi beberapa testis dan struktur papilla yang serupa dengan penis vertebrata kompleks.

Moluska dan annelid

Sebilangan besar moluska dioecious dan pembiakannya menghasilkan larva renang bebas yang disebut trocófera (sangat mirip dengan larva yang terdapat pada annelid) dan berbeza mengikut spesies moluska.

Begitu juga, annelid mempunyai jantina yang terpisah dan di beberapa mereka mempunyai gonad yang muncul buat sementara waktu.

Arthropod

Arthropods adalah kumpulan haiwan yang sangat pelbagai, dicirikan oleh exoskeleton yang terdiri daripada kitin dan pelengkap bersama. Keturunan ini merangkumi myriapods, chelicerates, crustaceans, dan hexapods.

Jantina secara amnya dipisahkan, organ yang khusus dalam pembiakan muncul secara berpasangan. Sebilangan besar spesies mempunyai persenyawaan dalaman. Mereka boleh menjadi oviparous, ovoviviparous, atau viviparous.

Echinoderma

Echinoderma merangkumi bintang laut, timun laut, landak laut, dan sejenisnya. Walaupun terdapat beberapa spesies hermafrodit, kebanyakannya dicirikan oleh mempunyai jantina yang terpisah. Gonad adalah struktur besar, salurannya sederhana, dan tidak ada organ pendua yang rumit.

Persenyawaan berlaku secara luaran dan larva dua hala berkembang yang dapat bergerak bebas di badan air. Sebilangan spesies mempunyai perkembangan langsung.

Chordates

Sebilangan besar jantina adalah terpisah. Dalam kumpulan ini kita menjumpai organ yang lebih kompleks untuk pembiakan. Setiap seks mempunyai gonad dengan saluran yang mengarahkan produk ini ke cloaca atau ke beberapa bukaan khas yang terletak berhampiran dubur. Bergantung pada kumpulan, persenyawaan boleh bersifat luaran atau dalaman.

Parthenogenesis pada haiwan

Parthenogenesis adalah fenomena yang banyak diperlihatkan di kerajaan binatang, terutama pada invertebrata dan beberapa vertebrata, yang memungkinkan generasi individu baru dengan hanya satu orang tua. Walaupun ia merupakan bentuk pembiakan aseksual, jenis parthenogenesis tertentu dianggap sebagai jenis pembiakan seksual.

Dalam parthenogenesis meiotik, telur dibentuk oleh meiosis dan mungkin atau tidak boleh disenyawakan oleh sperma dari lelaki.

Dalam beberapa kes, telur mesti diaktifkan oleh gamet seks lelaki. Dalam kes ini, tidak ada perpaduan kedua inti, kerana bahan genetik dari sperma dibuang.

Walau bagaimanapun, dalam beberapa spesies ovum dapat berkembang secara spontan tanpa memerlukan proses pengaktifan.

Pembiakan seksual pada tumbuh-tumbuhan

Sesuai dengan kes haiwan, tumbuhan boleh menjalani pembiakan seksual. Ini terdiri daripada penyatuan dua gamet haploid yang akan melahirkan individu baru dengan ciri genetik yang unik.

Tumbuhan ini boleh mempunyai organ lelaki dan wanita dalam satu individu atau mereka boleh dipisahkan. Dalam timun dan susu, jantina dipisahkan, sementara pada mawar dan petunia, jantina ada bersama.

Bunga

Organ yang bertanggungjawab dalam proses pembiakan seksual adalah bunga. Struktur khusus ini mempunyai kawasan yang tidak berpartisipasi secara langsung dalam pembiakan: kelopak dan corolla, dan struktur aktif seksual: androecium dan gynoecium.

Androecium adalah organ pembiakan lelaki yang terdiri daripada benang sari, yang seterusnya dibahagikan kepada filamen dan anter. Wilayah terakhir ini bertanggungjawab untuk pengeluaran biji-bijian debunga.

Gynoecium adalah organ bunga betina dan terdiri dari unit yang disebut karel. Strukturnya mirip dengan "penurunan" yang memanjang dan dibahagikan kepada stigma, gaya dan akhirnya ovari.

Pendebungaan

Proses pembiakan seksual pada tanaman berlaku terutamanya melalui pendebungaan, yang terdiri dari pengangkutan biji-bijian debunga dari anter ke stigma.

Pendebungaan dapat terjadi pada bunga yang sama (biji serbuk sari masuk ke organ wanita dari tanaman yang sama) atau ia boleh bersilang, di mana biji-bijian debunga menyuburkan individu yang berbeza.

Di kebanyakan tumbuhan, campur tangan haiwan diperlukan untuk melakukan pendebungaan. Ini boleh menjadi invertebrata seperti lebah atau serangga atau vertebrata lain seperti burung dan kelawar. Kilang ini menawarkan pendebungaan nektar sebagai ganjaran dan mereka bertanggungjawab menyebarkan debunga.

Struktur bunga yang tidak mengambil bahagian secara langsung dalam pembiakan adalah corolla dan kelopak. Ini adalah daun yang diubah suai, dalam banyak keadaan dengan warna terang dan terang, yang bertanggungjawab menarik secara visual atau kimia berpotensi pendebunga.

Begitu juga, beberapa tumbuhan tidak memerlukan penyerbuk haiwan dan menggunakan angin atau air untuk menyebarkan debunga.

Pembajaan, biji dan buah

Prosesnya bermula dengan kedatangan biji-bijian debunga ke stigma bunga. Ini berjalan mengikut gaya sehingga mereka menemui ovari.

Pembuahan berganda adalah tipikal tanaman berbunga dan unik di antara semua organisma. Fenomena tersebut berlaku seperti berikut: inti sperma bersatu dengan ovum dan inti sperma lain bergabung dengan embrio diploid sporofit.

Hasil daripada kejadian persenyawaan yang tidak biasa ini adalah endosperma trioploid yang akan bertindak sebagai tisu pemakanan untuk perkembangan organisma. Setelah pematangan ovulasi yang berjaya berlaku, ia akan berubah menjadi biji. Buah, sebaliknya, dibentuk oleh ovari yang matang.

Buahnya dapat diklasifikasikan sebagai sederhana jika berasal dari ovari yang matang dan ditambah jika tumbuh dari beberapa ovari, seperti strawberi, misalnya.

Pembiakan seksual dalam bakteria

Bakteria terkenal terutamanya kerana kemampuannya untuk membiak secara aseksual.

Dalam keturunan prokariotik seseorang mampu membelah dua dengan proses yang disebut pembelahan binari. Walau bagaimanapun, terdapat serangkaian mekanisme bakteria yang mengingatkan pembiakan seksual kerana terdapat pertukaran bahan genetik.

Sehingga pertengahan tahun 1940-an, disangka bakteria berkembang biak secara aseksual. Walau bagaimanapun, penyelidik Joshua Lederberg dan Edward Tatum menyangkal kepercayaan ini melalui percubaan bijak menggunakan bakteria E. coli dengan keperluan diet yang berbeza sebagai model.

Eksperimen ini terdiri daripada strain A yang tumbuh dalam medium minimum dengan metionin dan biotin, dan strain B yang hanya tumbuh di persekitaran dengan threonine, leucine dan tiamin. Dengan kata lain, setiap strain membawa mutasi yang menghalangnya daripada mensintesis sebatian ini, oleh itu mereka harus disintesis dalam media kultur.

Ketika koloni bersentuhan selama beberapa jam, individu memperoleh keupayaan untuk mensintesis nutrien yang sebelumnya tidak dapat mereka lakukan. Oleh itu, Lederberg dan Tatum menunjukkan bahawa terdapat proses pertukaran DNA yang serupa dengan pembiakan seksual dan memanggilnya konjugasi.

Konjugasi

Proses konjugasi berlaku melalui struktur seperti jambatan yang disebut pili seksual, yang secara fizikal mengikat dua bakteria dan membolehkan mereka bertukar DNA.

Oleh kerana bakteria tidak mempunyai dimorfisme seksual, kita tidak boleh membicarakan lelaki dan wanita. Namun, hanya satu jenis yang dapat menghasilkan pili, dan mereka mempunyai serpihan DNA khas yang disebut faktor F, untuk "kesuburan." Faktor F mempunyai gen untuk pengeluaran pili.

DNA yang terlibat dalam pertukaran bukan sebahagian daripada kromosom bakteria tunggal. Sebaliknya itu adalah bahagian bulat terpencil yang disebut plasmid, yang mempunyai sistem replikasi tersendiri.

Transformasi

Selain konjugasi, ada proses lain di mana bakteria dapat memperoleh DNA tambahan dan dicirikan dengan lebih sederhana daripada konjugasi. Salah satunya adalah transformasi, yang terdiri daripada mengambil DNA telanjang dari persekitaran luaran. Fragmen DNA eksogen ini dapat disatukan ke dalam kromosom bakteria.

Mekanisme transformasi memasuki konsep pembiakan seksual. Walaupun bakteria mengambil DNA percuma, bahan genetik ini harus berasal dari organisma lain - contohnya bakteria yang mati dan melepaskan DNAnya ke persekitaran.

Transduksi

Mekanisme ketiga dan terakhir yang diketahui dalam bakteria untuk mendapatkan DNA asing adalah transduksi. Ini menunjukkan penyertaan virus yang menjangkiti bakteria: bakteriofag.

Dalam transduksi, virus mengambil sebahagian DNA bakteria dan apabila menjangkiti bakteria, perbezaan dapat menyebarkan fragmen ini kepadanya. Sebilangan pengarang menggunakan istilah "kejadian parasexual" untuk merujuk kepada ketiga-tiga mekanisme ini.

Perspektif evolusi

Keberadaan pembiakan seksual dalam organisma adalah fakta yang luar biasa. Oleh itu, salah satu persoalan terbesar dalam biologi evolusi adalah mengapa seks tersebar di banyak keturunan jika ia adalah aktiviti yang sangat mahal - dan dalam beberapa kes bahkan berbahaya.

Diduga bahawa kekuatan selektif yang menghasilkan pembiakan seksual pada eukariota adalah kekuatan yang sama yang mengekalkan proses paraseksual yang dijelaskan untuk bakteria.

Kos seks

Berdasarkan evolusi, istilah "kejayaan" merujuk kepada kemampuan seseorang individu untuk meneruskan gen mereka ke generasi berikutnya. Secara paradoks, seks adalah proses yang tidak sepenuhnya memenuhi definisi ini, kerana serangkaian kos yang berkaitan dengan pembiakan.

Pembiakan seksual melibatkan mencari pasangan dan dalam kebanyakan kes tugas ini tidak remeh. Sebilangan besar masa dan tenaga mesti dilaburkan dalam usaha ini yang akan menentukan kejayaan keturunan - dari segi mencari "pasangan yang ideal."

Haiwan-haiwan tersebut memperlihatkan serangkaian ritual untuk memikat calon pasangannya dan dalam beberapa kes mereka harus berjuang untuk memperlihatkan kehidupan mereka sendiri untuk mencapai persaingan.

Walaupun pada peringkat sel, seks itu mahal, kerana pembahagian oleh meiosis memerlukan lebih lama daripada mitosis. Jadi mengapa kebanyakan eukariota membiak secara seksual?

Terdapat dua teori asas. Salah satunya berkaitan dengan peleburan sel sebagai mekanisme untuk transmisi mendatar unsur genetik "egois", sementara teori kedua mengusulkan penggabungan semula sebagai mekanisme pembaikan DNA. Di bawah ini kami akan menerangkan kebaikan dan keburukan setiap teori:

Faedah seks

Untuk menjawab soalan ini, kita mesti memberi tumpuan kepada kemungkinan faedah pembiakan seksual pada eukariota pertama.

Gabungan gamet untuk membentuk zigot membawa kepada gabungan dua genom yang berbeza yang mampu mengimbangi kemungkinan gen yang cacat dalam satu genom dengan salinan normal yang lain.

Sebagai contoh, pada manusia, kita mewarisi satu salinan dari setiap ibu bapa. Sekiranya kita mewarisi gen yang cacat dari ibu kita, gen normal dari bapa kita dapat mengimbanginya (dalam kes yang patologi atau penyakit hanya muncul sebagai resesif homozigot).

Teori kedua - tidak intuitif seperti yang pertama - mencadangkan meiosis bertindak sebagai mekanisme pembaikan dalam DNA. Kerosakan bahan genetik adalah masalah yang mesti dihadapi oleh semua organisma. Walau bagaimanapun, terdapat organisma yang hanya membiak secara aseksual dan DNA mereka tidak mengalami kerosakan.

Hipotesis lain menyatakan bahawa seks mungkin telah berkembang sebagai penyesuaian parasit antara unsur genetik yang mementingkan diri sendiri, agar dapat disebarkan ke keturunan genetik yang lain. Mekanisme serupa telah dibuktikan di E. coli.

Walaupun ada penjelasan yang mungkin, evolusi seks adalah subjek perdebatan yang hangat di kalangan ahli biologi evolusi.

Pemilihan seksual

Pemilihan seksual adalah konsep yang diperkenalkan oleh Charles Darwin yang hanya berlaku untuk populasi pembiakan seksual. Ini digunakan untuk menjelaskan keberadaan perilaku, struktur, dan atribut lain yang keberadaannya tidak dapat dipahami oleh pemilihan semula jadi.

Sebagai contoh, bulu burung merak yang sangat berwarna dan agak "berlebihan" tidak memberikan faedah langsung kepada individu, kerana ia menjadikannya lebih mudah dilihat oleh pemangsa yang berpotensi. Tambahan pula, ia hanya terdapat pada lelaki.

Rujukan

1. Colegrave, N. (2012). Kejayaan evolusi seks: Siri Sains & Masyarakat mengenai Seks dan Sains. Laporan EMBO, 13 (9), 774-778.
2. Crow, JF (1994). Kelebihan pembiakan seksual. Genetik perkembangan, 15 (3), 205-213.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analisis evolusi. Dewan Prentice.
4. Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). Asal Pembiakan Seksual Eukariotik. Perspektif Pelabuhan Cold Spring dalam Biologi, 6 (3), a016154.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip bersepadu zoologi. New York: McGraw-Hill.
6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Evolusi watak seksual utama pada haiwan. Akhbar Universiti Oxford.
7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Pembiakan seksual pada haiwan dan tumbuhan. Springer-Verlag GmbH.