V moderním světě se stalo zvykem nazývat vše, co nás obklopuje, technicky. Mechanismus reprodukce … Tak vědci "pokřtili" zázrak zrození nového života.
Zázrak, ve kterém je jakákoliv složka tak harmonická, různorodá a zároveň nenahraditelná, že se člověk někdy může jen divit. Po mnoho tisíciletí si lidstvo lámalo hlavu nad otázkou prvenství vajec a slepice a příroda už dávno měla odpověď na všechny otázky. Racionalismus a diverzita řešení při udržování stability jednotlivého druhu a zároveň získávání rozmanitých rysů ve volné přírodě nemají obdoby.
Genetický základ života
Jedním z těchto zařízení je střídání generací. Rozmanitosti živočišných a rostlinných druhů se dosahuje vytvářením různých kombinací genetického materiálu. Střídání generací je zvláštní forma ochrany druhů v měnících se podmínkách prostředí, vyskytující se především u mnoha rostlin a nižších bezobratlých. Představuje změnu pohlavního a nepohlavního rozmnožování.
Co způsobuje spuštění té či oné metody reprodukce a jaké cíle sledují? K zodpovězení této otázky je nutné hlouběji pochopit, co je pohlavní a nepohlavní rozmnožování a jak se liší, jaké výhody a nevýhody přináší pro biologický druh.
Sexuální reprodukce
Proces sexuální reprodukce zahrnuje účast na vytvoření nového života dvou jedinců, z nichž každý je sám o sobě nositelem své individuální sady chromozomů ve spirálovitém dvouvláknu DNA. Tento jedinečný soubor genetického materiálu je vyjádřen přítomností určitých vlastností v této jedinci a pouze v ní, které částečně předává svým potomkům.
Když se procesu sexuální reprodukce účastní dva jedinci, z nichž každý dává potenciálnímu nástupci druhu svou poloviční sadu chromozomů, bude mít další generace vlastnosti obou rodičovských organismů. Proto je pozorováno střídání generací u jednoduchých i složitých forem života, které se rozmnožují pohlavním rozmnožováním.
Jaký přínos má sexuální reprodukce pro genofond druhu
I v rámci relativně malé populace může být soubor kombinací genetického materiálu nekonečně široký. Tento typ reprodukce sleduje politiku zavádění diverzity do genetického pozadí populace druhů. Diverzity lze dosáhnout také použitím nových exemplářů daného druhu, které jsou odlišné, v rámci zavedené populace.cesty mohou proniknout zvenčí. Nebo, jako například u rostlin nebo některých koelenterátů, na úkor zárodečných buněk „s doručením domů“pomocí větru, vody nebo hmyzu.
Důležitým bodem v sexuální reprodukci je naznačit možnost účasti na ní u převážně zdravých a nejsilnějších jedinců. Tento typ reprodukce tedy umožňuje provádění přirozeného výběru, což přispívá k možnosti fixace vlastností, které fungují ve prospěch tohoto druhu.
Asexuální rozmnožování jako vzorec pro násobitel počtu jedinců
Střídání generací je systém používaný k rozmnožování a udržování druhu, ve kterém hraje důležitou roli nepohlavní rozmnožování. Mezi jeho výhody lze bezpečně zaznamenat schopnost rychle zvýšit velikost populace, když nastanou podmínky prostředí příznivé pro daný biologický druh. Zachování a posílení genetického fondu populace prostřednictvím mnohonásobného klonování již existujících genových kombinací, což výrazně zvyšuje šanci druhu na účast těchto kombinací na další sexuální reprodukci.
Střídání fenotypů v různých královstvích
Střídání generací u řas závisí na teplotním pozadí, chemickém složení vody (zejména na koncentraci soli v ní), délce denní světelné periody, intenzitě osvětlení a změně ročních období. Všechny tyto faktory regulují produkci určitých reprodukčních buněk. Některé rostliny produkují spory, základ nepohlavníchrozmnožování a nazývají se sporofyty. Rostliny, které produkují gamety pro sexuální reprodukci (pohlavní buňka s jedinou sadou chromozomů v jádře) pro reprodukci, se nazývají gametofyty. Existují řasy, které produkují oba typy zárodečných buněk (gamety a spory), a proto se nazývají gametosporofyty. Řasy všech těchto typů se od sebe mohou lišit jak morfologicky, tak biologicky. Takže červená řasa Porphyra Tenera ve formě sporofytu vypadá jako vlákna rozvětvená v jedné řadě, pronikající do substrátu, kterým mohou být vápenaté horniny nebo lastury měkkýšů.
Sporofyty tohoto druhu žijí ve velkých hloubkách, preferují slabé osvětlení. Jedinci podílející se na produkci buněk pro sexuální reprodukci (gametofyty) žijí ve formě desek v zóně přílivu a odlivu v mělkých hloubkách za intenzivního osvětlení. Červené řasy, které jsou více organizované, vykazují nejrozmanitější a nejsložitější vývojové cykly, ve kterých během životního cyklu dochází ke změně různých forem existence organismů stejného druhu - heteromorfní vývoj.
Pro koho je charakteristické rozmnožování prostřednictvím gametosporofytů
Gametosporofyty jsou typické pro mnoho druhů zelených, hnědých a červených řas. Střídání generací je u nich pozorováno při produkci reprodukčních buněk obou typů: spor a gamet, vyskytujících se v různých časech a v důsledku změn podmínek prostředí. Konzistence mezi projevy znaků ve fenotypu a odpovídajícímizměny v prostředí – hlavní evoluční faktor, který poskytuje hnací formu výběru.
Střídání generací u rostlin a zvířat: jaké jsou podobnosti dvou různých království
Klasifikace, která rozděluje živý svět na 4 království, výrazně zjednodušuje vnímání biologické vědy v raných fázích jejího studia. Při hlubším průběhu je však zřejmé, že ve stávající klasifikaci existuje mnoho přechodných případů. Střídání generací v koelenterátech je tedy zvláště zajímavé povahy. V životním cyklu mají generace sexuální a asexuální reprodukce odlišný vzhled, vedou radikálně odlišný životní styl, žijí na různých místech a jinak se stravují. V metagenezi dochází ke střídání forem života: polypů a medúz. Polypy připojené k substrátu vedou sedavý způsob života. Polypy se vyznačují nepohlavním rozmnožováním pučením z mateřského organismu nových dceřiných jedinců identických genetickým složením, kteří také tráví svůj život ve formě polypů. Výživa se provádí filtrací masy vody, jejíž proudem jsou přiváděny mikroskopické organické částice, které slouží jako potrava pro tělo.
Polypy mohou organizovat velké komunity. Podobně střídání generací u coelenterátů vytváří na dlouhou dobu koloniální formy polypů v podobě korálových útesů. Když nastanou určité podmínky, které jsou pro každý druh individuální (změna teploty, časulet, změny podmořských proudů, fáze měsíce, doba migrací atd.), polypy pupen malé medúzy. Medúzy jsou pohyblivé, snadno se pohybují ve vodním sloupci a jsou predátory ve způsobu krmení. Medúzy, které vyrůstají až do věku sexuální připravenosti, pokračují v cyklu vývoje druhu prostřednictvím sexuální reprodukce. Z oplodněných buněk se vyvinou pohyblivé larvy, které se usadí na dně, přichytí se k substrátu, ztratí pohyblivost a vyrostou v polyp. Střídání generací je životní cyklus druhu, který se neustále uzavírá, vrací se do původního stadia, ale s jinou sadou chromozomů, a proto s odlišnými znaky.
Mechy se také rozmnožují sexuálně
Střídání generací je pozorováno u vyšších rostlin, včetně mechů. Charakteristickým rysem životního cyklu tohoto rostlinného oddílu je skutečnost, že dominantní životní formou je námi pozorovaný gametofyt v podobě zelené vytrvalé rostliny s listovitými výrůstky a oddenky. Střídání generací u mechů zajišťuje sporofyt, což je nepohlavní stadium vývojového cyklu, představované malou schránkou na stopce s výtrusy, spojenou s gametofytem tlapkami, přes které dochází k fyziologickému zásobení výtrusy. Sporofyt má krátkou životnost a nemůže sám zakořenit. Vysychá po zrání a vyrážce spór.
Proč v biologii 1+1=3
Na základě výše uvedeného můžeme dojít k závěru, že oba způsoby reprodukce mají svůj vlastní evoluční význam. Střídání generací je proceszajištění upevnění potřebných vlastností a odmítnutí nepotřebných, projevujících se ve fenotypu, v důsledku přirozeného výběru. Pouze v případě nepohlavní reprodukce budou spontánní mutace „vystaveny soudu“přirozeného výběru a v případě sexuální reprodukce se kromě mutací objeví ve fenotypu znaky obou rodičovských jedinců.
Proč v evoluční biologii, když mluvíme o sexuální reprodukci, součet dvou jednotek není roven dvěma (1+1≠2)? Protože v důsledku oplodnění dítě dostává sadu genů, která není identická s žádným rodičem. Jedinec nebude nositelem mateřského nebo otcovského genu, ale bude se vyvíjet na základě informací, které přišly od rodičů. Ta bude nositelkou třetího, jedinečného a nenapodobitelného genotypu, a tak biologové řeší matematický příklad trochu jinak. Právě to zajišťuje střídání generací u rostlin a savců, kde se s každým novým znovuzrozením genetického materiálu stává složitější, elegantnější a dokonalejší!
