Partenogenesis alami sebagai metode reproduksi merupakan ciri khasnya. Partenogenesis

Sebagian besar perwakilan hewan dan tumbuhan dibagi menjadi laki-laki dan perempuan. Akibat percampuran materi genetik orang tua, keturunannya mempunyai peluang lebih besar untuk bertahan hidup dan beradaptasi dengan kondisi yang selalu berubah. lingkungan. Namun, ada juga jalan kembali. Kadang-kadang betina, ketika bereproduksi, mengatur dirinya sendiri, bisa dikatakan, tanpa “ayah”. Kami tidak akan menjelaskan semua metode reproduksi organisme secara aseksual, tetapi kami akan fokus pada salah satu metode reproduksi seksual - partenogenesis. Apa itu? Jenis fenomena apa yang ada? Kami akan membicarakan hal ini di artikel.

Dua dek atau satu

Untuk menjelaskan perbedaan pembelahan sel aseksual (mitosis) dan seksual (meiosis), kita akan menggunakan asosiasi dengan permainan kartu. Kumpulan gen semua organisme inti (eukariotik) terdiri dari dua tumpukan kartu - satu diterima dari ibu, yang lain dari ayah (kumpulan diploid). Kartu dek berpasangan adalah alel dari gen yang sama. Pergeseran materi genetik inilah yang memungkinkan terjadinya evolusi dan meningkatkan peluang keberhasilan adaptasi organisme terhadap lingkungan. Selama mitosis (pembelahan sederhana), kumpulan kromosom keturunan benar-benar identik dengan sel induk. Selama meiosis produk akhir pembelahan akan menghasilkan sel kelamin (gamet) dengan set kromosom setengah haploid - masing-masing dengan satu setumpuk kartu, dan dengan “punggung” yang berbeda.

Dua orang tua atau satu

Selama reproduksi seksual, gamet betina dan jantan bergabung dan membentuk zigot (embrio) dengan satu set kromosom diploid lengkap (satu set dari ayah, yang lain dari ibu), karakteristik organisme tertentu. Namun dalam beberapa kasus, zigot terbentuk tanpa partisipasi salah satu orang tuanya. Partenogenesis adalah metode reproduksi organisme ketika gamet betina membentuk embrio tanpa pembuahan, tanpa peleburan dengan gamet jantan. Istilah ini berasal dari kata Yunani "parthenos" - "perawan" dan "genesis" - "kelahiran, perkembangan". Di alam, reproduksi partenogenetik tidak begitu umum dan disebut alami. Apa itu partenogenesis buatan? Ini adalah pembelahan sel telur yang disebabkan oleh berbagai agen dan biasanya memerlukan pembuahan.

Jenis partenogenesis

Klasifikasi partenogenesis didasarkan pada berbagai kriteria perbandingan.

Saya bisa melakukannya sendiri, saya bisa melakukannya dengan pasangan

Ketika kriteria yang diambil adalah kehadiran di lingkaran kehidupan tubuh bentuk yang berbeda reproduksi, maka tiga jenis partenogenesis diklasifikasikan: obligat, siklik dan fakultatif. Wajib, atau partenogenesis konstan, adalah reproduksi yang unik pada organisme tertentu. Siklik adalah yang bergantian dengan seksual yang sebenarnya. Apa itu partenogenesis fakultatif? Ini merupakan cara cadangan untuk meninggalkan keturunan atau menjadi pengecualian bagi spesies ini.

Partenogenesis pada lebah

Partenogenesis fakultatif, lengkap dan meiosis dapat diilustrasikan dengan menggunakan contoh lebah yang terkenal. Di awal musim semi Ratu menetas dari kepompong dan terbang kawin ketika dia dibuahi oleh banyak pejantan (drone). Tetapi sperma mereka terakumulasi dalam spermatheca ratu lebah, dan dengan bantuan inilah ia akan membuahi sel telur yang ia hasilkan sepanjang hidupnya. Atau tidak. Ketika telur melewati saluran telur betina, saluran sperma membuka dan membuahinya - betina muncul dari embrio diploid, dan apakah dia menjadi ratu atau lebah pekerja bergantung pada apa yang diberikan lebah pekerja kepada larva. Jika vas deferens tidak terbuka, sel telur akan tetap tidak dibuahi dan akan berkembang menjadi drone jantan haploid. Siklus serupa terjadi pada kutu daun dan semut.

Keuntungan biologis

Terlepas dari keuntungan reproduksi seksual yang tidak dapat disangkal, partenogenesis juga memiliki kelebihan. Jika kondisi lingkungan mendukung dan tersedia makanan yang cukup, maka metode reproduksi ini, ketika setiap individu meninggalkan keturunan, memberikan keuntungan yang dinyatakan dalam kecepatan kolonisasi biotop tertentu. Ketika kondisi lingkungan berubah ke arah yang tidak menguntungkan, kuantitas dapat dikorbankan, tetapi kualitas keturunan dapat ditingkatkan dengan beralih ke reproduksi seksual. Inilah yang dimaksud dengan partenogenesis fakultatif. Ini merupakan ciri khas arthropoda, amfibi, reptil dan burung.

Ibu hiu yang kesepian

Jarang terjadi partenogenesis menjadi keajaiban nyata. Misalnya, dalam kasus hiu, hanya satu metode reproduksi yang diketahui - secara seksual. Namun pada tahun 2001, seekor hiu martil dari Kebun Binatang Nebraska di AS tiba-tiba melahirkan seekor bayi hiu, meskipun ia telah tinggal sendirian di akuarium selama bertahun-tahun. Peristiwa ini membingungkan para ahli biologi. Memungkinkan untuk memperjelas situasi kematian karena kecelakaan bayi hiu yang disengat ikan pari beracun. Analisis genetik menunjukkan bahwa anak tersebut dilahirkan melalui partenogenesis sejati. Rupanya, tubuh induk hiu mengaktifkan mekanisme yang tidak diketahui sains untuk melestarikan spesies di batas wilayah jelajahnya. Atau mungkin induk hiu itu sangat kesepian.

Bersaing dengan Tuhan

Topik tentang konsepsi perawan yang tak bernoda tidak pernah lepas dari media selama bertahun-tahun. Mungkinkah kisah kelahiran Yesus oleh Perawan Maria merupakan salah satu contoh partenogenesis pada manusia? Para ahli genetika dengan tegas dan tegas mengatakan: “Tidak!” Lagi pula, jika ini adalah reproduksi partenogenetik, Yesus pastilah... seorang gadis. Dan secara umum, partenogenesis alami pada mamalia, termasuk manusia - sebagai kelompok filogenetik tertinggi - mustahil dilakukan. Dan itulah kenapa. Pada mamalia, perkembangan banyak sifat dikaitkan dengan gen terpaut seks (penanda seks). Artinya masuknya gen tertentu bergantung pada kualitas materi genetik baik ibu maupun ayah. Tentu saja, jika spesialis rekayasa genetika tidak turun tangan.

Para spesialis Jepanglah yang, setelah melakukan lebih dari 600 percobaan, 24 di antaranya berakhir dengan kehamilan, dan hanya 2 di antaranya saat melahirkan, dan hanya satu anak yang selamat, pada tahun 2004 menerima seekor tikus sebagai hasil dari “dikandung tanpa noda” dari seekor tikus. ibu tikus.

Pastinya Anda masing-masing mengetahui kisah yang digambarkan dalam Kitab Suci. Maria, sebagai orang pilihan Tuhan, melahirkan seorang anak yang dikandung tanpa noda ke dunia. Sulit untuk mengatakan apakah ini benar-benar terjadi atau hanya hasil imajinasi liar para penulis pada masa itu. Namun perlu diketahui bahwa kelahiran dari perawan cukup umum di dunia kita. Apa itu partenogenesis dan apa esensinya?

Dunia yang menakjubkan

Mungkin salah satu misteri terbesar alam semesta kita adalah asal usul kehidupan. Dari mana asalnya dan siapa pencipta segala sesuatu masih menjadi misteri yang tersegel. Namun siapa pun pencipta kita, dia telah melakukan pekerjaan luar biasa dalam memastikan bahwa kehidupan di planet biru tidak pernah habis. Berbagai bentuk yang menghuni Bumi mampu mereproduksi jenisnya sendiri dengan berbagai cara, terkadang sangat tidak terduga.

Partenogenesis

Apa itu partenogenesis? Inilah kemampuan perempuan untuk melahirkan generasi baru tanpa partisipasi pasangan seksual – laki-laki. Ini tidak berarti bahwa laki-laki tidak dibutuhkan sama sekali; mereka tentu saja penting. Partenogenesis bukanlah sebuah metode reproduksi aseksual, seperti pada beberapa tanaman (tunas, misalnya). Tetapi jika betina karena alasan tertentu tidak dapat menemukan pasangan untuk kawin dan pembuahan sel telur tidak terjadi, ia masih dapat menghasilkan keturunan yang utuh tanpa partisipasinya. Kemampuan ini memberikan spesies tersebut kelangsungan hidup yang sangat baik. Ketika jumlahnya berkurang, betina dapat mengisi kembali populasinya dalam waktu singkat dan melanjutkan perlombaan. Inilah inti dari partenogenesis.

Ciri penting lainnya dari reproduksi tersebut adalah pengaturan rasio jumlah betina dan jantan. Jadi misalnya pada lebah, muncul drone (jantan) dari telur yang tidak dibuahi, dan dari telur yang dibuahi muncul pekerja yang semuanya betina.

Jenis partenogenesis

Apa itu partenogenesis dan bagaimana hal itu dapat terjadi pada hewan tertentu? Pada beberapa spesies, ini dianggap sebagai metode reproduksi utama (wajib). Untuk bentuk lain, bersifat siklis, yaitu keturunan muncul secara berkala dari telur yang tidak dibuahi, tetapi lebih sering dengan partisipasi pejantan. Metode reproduksi fakultatif atau darurat memastikan kelangsungan hidup spesies dalam kondisi kehidupan yang paling sulit; inilah inti partenogenesis bagi mereka. Kasus-kasus ini merupakan pengecualian, karena biasanya hewan tersebut menganut reproduksi biseksual.

Partenogenesis pada hewan

Apa itu partenogenesis? Ini adalah proses di mana sel telur induk, yang tidak dibuahi, mulai berkembang untuk kemudian berubah menjadi dewasa. Makhluk hidup. Partenogenesis dapat bervariasi secara signifikan jenis yang berbeda. Jadi, misalnya, reproduksi melalui partenogenesis pada lebah sangat berbeda dengan reproduksi serangga lain, misalnya semut.

Pengetahuan tentang apa itu partenogenesis dan bagaimana hal itu terjadi telah memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perkembangan ilmu pengetahuan dan mendorong munculnya tren tertentu dalam industri. Jadi, para ilmuwan mempelajari hal itu ulat sutera partenogenesis dimulai setelah paparan suhu tertentu. Hal ini secara signifikan mempercepat proses perkembangbiakan serangga ini.

Inti dari partenogenesis sudah diketahui oleh peternak lebah dan produsen sutra, banyak invertebrata yang menggunakan metode ini. Beberapa spesies kadal dan ikan sering melakukan hal ini; proses ini diketahui oleh perwakilan dunia tumbuhan; bahkan ada kalkun partenogenetik.

Perwakilan ilmu pengetahuan bekerja tanpa lelah untuk mempelajari fitur ini. Banyak upaya telah dilakukan untuk menginduksi partenogenesis pada hewan berdarah panas. Sayangnya, tidak mungkin memberikan contoh, karena dalam beberapa kasus pertumbuhan sel dan perkembangan embrio terjadi, tetapi lebih awal Babak final itu tidak pernah membuahkan hasil. Ada juga minat yang besar dari sisi medis. Sebuah survei dilakukan, setelah itu diketahui bahwa mayoritas pasangan menikah yang tidak dapat memiliki bayi akan dengan senang hati memutuskan konsepsi sempurna tersebut. Siapa tahu, mungkin lama kelamaan tabir kerahasiaan akan tersingkap. Dan keajaiban akan menjadi kenyataan - partenogenesis akan mampu memberikan kehidupan pada bayi manusia.

Partenogenesis (dari kata Yunani parthenos - perawan dan genesis - asal) adalah perkembangan suatu organisme hanya dari satu sel telur tanpa pembuahan. Ada berbagai bentuk partenogenesis pada hewan dan tumbuhan.

Pada abad ke-18 Ilmuwan Swiss C. Bonnet menjelaskan fenomena yang menakjubkan: Kutu daun yang terkenal di musim panas biasanya hanya diwakili oleh betina tak bersayap yang melahirkan anak. Hanya di musim gugur jantan muncul di antara kutu daun. Telur yang dibuahi dan bertahan di musim dingin akan menghasilkan betina bersayap. Mereka tersebar di antara tanaman pangan dan membentuk koloni baru betina partenogenetik tak bersayap. Siklus perkembangan serupa telah dijelaskan pada banyak serangga, serta pada krustasea kecil - daphnia dan hewan air mikroskopis - rotifera. Pada beberapa spesies rotifera dan serangga, jantan sama sekali tidak ditemukan - proses seksual sama sekali tidak ada pada mereka; semuanya diwakili oleh betina partenogenetik.

Pada tumbuhan, partenogenesis ditemukan kemudian - pertama di tumbuhan terkenal Australia Alhornea. Ini adalah tanaman dioecious: pada beberapa spesimen, bunga berkembang dengan benang sari, pada spesimen lain - dengan putik. Di Kew Botanic Gardens dekat London, hanya tanaman betina dengan bunga putik yang tumbuh. Yang mengejutkan para ahli botani, pada tahun 1839 mereka tiba-tiba menghasilkan panen benih yang melimpah. Ternyata partenogenesis lebih sering terjadi pada tumbuhan dibandingkan pada hewan. Pada tumbuhan disebut apomiksis. Banyak perwakilan dari Compositae dan Poaceae, Rosaceae, cruciferous dan keluarga lainnya (misalnya, banyak varietas raspberry, dandelion biasa) bersifat apomiktik.

Ada partenogenesis somatik dan generatif. Dalam kasus pertama, sel telur berkembang dari sel diploid tubuh, dengan satu set kromosom ganda, dalam kasus kedua, dari sel yang telah mengalami meiosis, yaitu dengan jumlah kromosom dibelah dua. Partenogenesis generatif umum terjadi pada serangga: lebah, misalnya, berkembang dari telur yang tidak dibuahi. Terkadang jumlah kromosom berlipat ganda selama perkembangan embrio.

Bentuk khusus partenogenesis adalah ginogenesis dan androgenesis. Selama ginogenesis, sel telur dirangsang untuk berkembang oleh sperma individu jantan, bahkan dari spesies yang berbeda. Kemudian sperma larut tanpa bekas di sitoplasma sel telur, yang memulai perkembangan. Akibatnya, muncul populasi berjenis kelamin tunggal yang hanya terdiri dari perempuan. Ginogenesis telah dijelaskan pada ikan mollyfish tropis kecil, ikan mas crucian perak kita (telurnya berkembang ketika distimulasi oleh sperma ikan mas, ikan kecil, dan ikan pemijahan lainnya secara bersamaan, dalam hal ini, ketika zigot terfragmentasi, DNA pihak ayah dihancurkan tanpa mempengaruhi karakteristik keturunannya), serta pada beberapa salamander. Hal ini dapat diinduksi secara artifisial dengan memaparkan sel telur yang matang ke sperma yang dibunuh oleh iradiasi sinar-X. Secara alami, keturunannya menghasilkan salinan genetik yang sama persis dengan betinanya.

Sebaliknya, selama androgenesis, inti sel telur tidak berkembang. Perkembangan suatu organisme terjadi karena dua inti spermatozoa yang menyatu yang masuk ke dalamnya (secara alami, hanya satu jantan yang dihasilkan pada keturunannya). Ilmuwan Soviet B.L. Astaurov memperoleh ulat sutera jantan androgenetik dengan membuahi telur dengan sperma jantan normal, yang intinya dibunuh oleh iradiasi atau suhu tinggi. Bersama dengan V. A. Strunnikov, ia mengembangkan metode untuk memperoleh keturunan androgenetik dari ulat sutera secara artifisial, yang memiliki dampak besar signifikansi praktis, karena ulat jantan menghasilkan lebih banyak sutra saat membentuk kepompong dibandingkan ulat betina.

Partenogenesis lebih sering terjadi pada hewan tingkat rendah. Pada orang yang lebih terorganisir, kadang-kadang dimungkinkan untuk menginduksinya secara artifisial, melalui pengaruh beberapa faktor pada sel telur yang tidak dibuahi. Penyakit ini pertama kali disebabkan pada tahun 1885 oleh ahli zoologi Rusia A. A. Tikhomirov dari ulat sutera.

Namun demikian, pada hewan tingkat tinggi, perkembangan partenogenetik seringkali tidak selesai dan embrio yang sedang berkembang akhirnya mati. Tetapi beberapa spesies dan ras vertebrata lebih mampu melakukan partenogenesis. Misalnya, spesies kadal partenogenetik telah diketahui. DI DALAM Akhir-akhir ini Jenis kalkun dikembangkan yang telurnya yang tidak dibuahi kemungkinan besar akan berkembang hingga sempurna. Anehnya, dalam hal ini keturunannya adalah laki-laki (biasanya partenogenesis menghasilkan perempuan). Teka-teki ini mudah dipecahkan: jika, misalnya, seseorang dan lalat buah memiliki satu set kromosom seks pada jenis kelamin betina XX (dua kromosom X), dan pada jantan XY (kromosom X dan Y), pada burung memilikinya. sebaliknya - laki-laki memiliki dua kromosom identik ZZ, dan perempuan memiliki kromosom berbeda (WZ). Setengah dari telur yang tidak dibuahi memiliki satu kromosom W, setengahnya lagi memiliki kromosom Z (lihat Meiosis). Pada sel telur partenogenetik yang sedang berkembang, jumlah kromosom menjadi dua kali lipat. Namun kombinasi WW tidak dapat bertahan, dan embrio tersebut mati, namun kombinasi ZZ menghasilkan kalkun yang benar-benar normal.

Pemupukan , peleburan sel reproduksi pria (sperma) dengan wanita (sel telur, sel telur), yang mengarah pada pembentukan zigot - organisme bersel tunggal baru. Arti biologis dari pembuahan adalah penyatuan bahan inti gamet jantan dan betina, yang mengarah pada penyatuan gen ayah dan ibu, pemulihan set kromosom diploid, serta aktivasi sel telur, yaitu rangsangan. perkembangan embrioniknya. Penyatuan sel telur dengan sperma biasanya terjadi di bagian tuba fallopi yang melebar berbentuk corong selama 12 jam pertama setelah ovulasi. Cairan mani (sperma), yang masuk ke dalam vagina wanita saat melakukan hubungan seksual (coitus), biasanya mengandung 60 hingga 150 juta sperma, yang berkat gerakan dengan kecepatan 2 - 3 mm per menit, kontraksi rahim seperti gelombang yang konstan dan saluran tuba dan lingkungan basa, setelah 1 - 2 menit setelah hubungan seksual mereka mencapai rahim, dan setelah 2 - 3 jam - bagian ujung saluran tuba, tempat biasanya terjadi peleburan dengan sel telur.

Ada monospermik (satu sperma menembus sel telur) dan polispermik (dua atau lebih sperma menembus sel telur, tetapi hanya satu inti sperma yang menyatu dengan inti sel telur). Terjaganya aktivitas sperma selama melewati saluran genital wanita difasilitasi oleh lingkungan saluran serviks rahim yang sedikit basa, yang dipenuhi sumbat lendir. Selama orgasme selama hubungan seksual, sumbat lendir dari saluran serviks didorong keluar sebagian dan kemudian ditarik kembali ke dalamnya, sehingga memfasilitasi masuknya sperma lebih cepat dari vagina (di mana biasanya pada wanita sehat lingkungannya sedikit asam) ke dalam vagina. lingkungan yang menguntungkan pada serviks dan rongga rahim. Perjalanan sperma melalui sumbat lendir saluran serviks juga difasilitasi oleh peningkatan tajam permeabilitas lendir pada hari-hari ovulasi. Pada hari-hari sisa siklus menstruasi, sumbat lendir memiliki permeabilitas yang jauh lebih rendah terhadap sperma.

Banyak sperma yang terdapat di saluran genital wanita mampu mempertahankan kemampuan membuahi selama 48 - 72 jam (bahkan terkadang hingga 4 - 5 hari). Telur yang berovulasi tetap dapat bertahan selama kurang lebih 24 jam. Mengingat hal ini, waktu yang paling menguntungkan untuk pembuahan adalah periode pecahnya folikel matang yang diikuti dengan kelahiran sel telur, serta hari ke-2 - ke-3 setelah ovulasi. Segera setelah pembuahan, zigot mulai terfragmentasi dan membentuk embrio.

Partenogenesis(dari bahasa Yunani παρθενος - perawan dan γενεσις - kelahiran, pada tumbuhan - apomiksis) - yang disebut “reproduksi perawan”, salah satu bentuk reproduksi seksual organisme, di mana sel reproduksi wanita (telur) berkembang menjadi organisme dewasa tanpa pembuahan. Meskipun reproduksi partenogenetik tidak melibatkan peleburan gamet jantan dan betina, partenogenesis masih dianggap reproduksi seksual, karena organisme berkembang dari sel germinal. Dipercaya bahwa partenogenesis muncul selama evolusi organisme dalam bentuk dioecious.

Dalam kasus di mana spesies partenogenetik diwakili (selalu atau berkala) hanya oleh betina, salah satu keunggulan biologis utama partenogenesis terdiri dari percepatan laju reproduksi suatu spesies, karena semua individu dari spesies yang serupa mampu meninggalkan keturunan. Metode reproduksi ini digunakan oleh beberapa hewan (walaupun organisme yang relatif primitif lebih sering menggunakannya). Dalam kasus dimana betina berkembang dari telur yang telah dibuahi, dan jantan dari telur yang tidak dibuahi, partenogenesis berkontribusi pada pengaturan rasio jenis kelamin numerik (misalnya, pada lebah). Seringkali spesies dan ras partenogenetik bersifat poliploid dan muncul sebagai hasil hibridisasi jauh, menunjukkan heterosis dan viabilitas yang tinggi dalam hal ini. Partenogenesis harus diklasifikasikan sebagai reproduksi seksual dan harus dibedakan dari reproduksi aseksual, yang selalu dilakukan dengan bantuan organ dan sel somatik (reproduksi dengan pembelahan, tunas, dll).

Dalam reproduksi seksual, keturunan dihasilkan melalui peleburan materi genetik dari inti haploid. Biasanya inti ini terkandung dalam sel germinal khusus - gamet; Selama pembuahan, gamet menyatu membentuk zigot diploid, yang selama perkembangannya menghasilkan organisme dewasa. Gamet bersifat haploid - mengandung satu set kromosom yang dihasilkan dari meiosis; mereka berfungsi sebagai penghubung antara generasi ini dan generasi berikutnya (selama reproduksi seksual tumbuhan berbunga, bukan sel, tetapi inti yang bergabung, tetapi biasanya inti ini juga disebut gamet).

Meiosis - tahap penting siklus hidup, termasuk reproduksi seksual, karena hal ini menyebabkan berkurangnya separuh jumlah materi genetik. Oleh karena itu, dalam rangkaian generasi yang bereproduksi secara seksual, jumlah ini tetap konstan, meskipun selama pembuahan jumlahnya meningkat dua kali lipat. Selama meiosis, sebagai akibat dari divergensi acak kromosom (distribusi independen) dan pertukaran materi genetik antara kromosom homolog (crossing over), kombinasi gen baru muncul dalam satu gamet, dan pengocokan tersebut meningkatkan keragaman genetik. Peleburan inti haploid yang terkandung dalam gamet disebut pembuahan atau syngamy; itu mengarah pada pembentukan zigot diploid, yaitu sel yang mengandung satu set kromosom dari setiap orang tua. Kombinasi dua set kromosom dalam zigot (rekombinasi genetik) adalah dasar genetik variabilitas intraspesifik. Zigot tumbuh dan berkembang menjadi organisme dewasa generasi berikutnya. Jadi, selama reproduksi seksual dalam siklus hidup, terjadi pergantian fase diploid dan haploid, dan pada organisme yang berbeda fase-fase ini mengambil bentuk yang berbeda.

Gamet biasanya terdiri dari dua jenis, jantan dan betina, tetapi beberapa organisme primitif hanya menghasilkan satu jenis gamet. Pada organisme yang menghasilkan dua jenis gamet, masing-masing dapat diproduksi oleh tetua jantan dan betina, atau dapat juga individu yang sama mempunyai organ reproduksi jantan dan betina. Spesies yang memiliki individu jantan dan betina terpisah disebut dioecious; seperti kebanyakan hewan dan manusia. Di antara tumbuhan berbunga ada juga spesies dioecious; jika spesies berumah satu memiliki jantan dan bunga betina terbentuk pada tumbuhan yang sama, misalnya pada ketimun dan hazel, kemudian pada tumbuhan dioecious ada tumbuhan yang hanya berbunga jantan, dan ada yang hanya berbunga betina, seperti holly atau yew.

Partenogenesis

Partenogenesis merupakan salah satu modifikasi reproduksi seksual dimana gamet betina berkembang menjadi individu baru tanpa pembuahan oleh gamet jantan. Reproduksi partenogenetik terjadi pada dunia hewan dan tumbuhan dan memiliki keuntungan dalam meningkatkan laju reproduksi dalam beberapa kasus.

Perbedaan dibuat antara partenogenesis alami, metode reproduksi normal beberapa organisme di alam, dan partenogenesis buatan, yang secara eksperimental disebabkan oleh aksi berbagai rangsangan pada sel telur yang tidak dibuahi, yang biasanya memerlukan pembuahan. Klasifikasi partenogenesis:

Wajib - bila itu adalah satu-satunya cara reproduksi

Siklik - partenogenesis secara alami bergantian dengan metode reproduksi lain dalam siklus hidup (misalnya, pada daphnia dan rotifera).

Fakultatif - terjadi sebagai pengecualian atau sebagai metode reproduksi cadangan dalam bentuk yang biasanya biseksual.

Ada dua jenis partenogenesis - haploid dan diploid, bergantung pada jumlah kromosom pada gamet betina. Pada banyak serangga, termasuk semut, lebah, dan tawon, berbagai kasta organisme muncul dalam komunitas tertentu sebagai akibat dari partenogenesis haploid. Pada spesies ini, meiosis terjadi dan gamet haploid terbentuk. Beberapa telur dibuahi dan berkembang menjadi betina diploid, sedangkan telur yang tidak dibuahi berkembang menjadi jantan haploid yang subur. Misalnya, di lebah madu Ratu bertelur (2n = 32), yang berkembang untuk menghasilkan betina (ratu atau pekerja), dan telur yang tidak dibuahi (n = 16), yang menghasilkan jantan (drone), yang menghasilkan sperma melalui mitosis, bukan meiosis. Mekanisme reproduksi pada serangga sosial ini mempunyai makna adaptif, karena memungkinkan pengaturan jumlah keturunan setiap jenis. Pada kutu daun, partenogenesis diploid terjadi, di mana oosit betina menjalani bentuk meiosis khusus tanpa pemisahan kromosom - semua kromosom masuk ke dalam sel telur, dan badan kutub tidak menerima satu kromosom pun. Telur berkembang di dalam tubuh induknya, sehingga betina muda dilahirkan dalam bentuk sempurna, bukan menetas dari telur. Proses ini disebut viviparitas. Hal ini dapat berlanjut selama beberapa generasi, terutama di musim panas, hingga terjadi non-divergensi hampir sempurna pada salah satu sel, menghasilkan sel yang mengandung semua pasangan autosom dan satu kromosom X. Dari sel ini jantan berkembang secara partenogenetik. Jantan musim gugur dan betina partenogenetik ini menghasilkan gamet haploid melalui meiosis yang berpartisipasi dalam reproduksi seksual. Betina yang telah dibuahi bertelur diploid yang menahan musim dingin, dan pada musim semi mereka menetas menjadi betina yang bereproduksi secara partenogenetik dan melahirkan keturunan hidup. Beberapa generasi partenogenetik diikuti oleh generasi yang dihasilkan dari reproduksi seksual normal, yang memasukkan keragaman genetik ke dalam populasi melalui rekombinasi. Keuntungan utama yang diberikan partenogenesis pada kutu daun adalah pertumbuhan populasi yang cepat, karena semua anggota dewasanya mampu bertelur. Hal ini sangat penting terutama pada periode ketika kondisi lingkungan mendukung keberadaan populasi besar, yaitu. selama bulan-bulan musim panas.

Partenogenesis tersebar luas pada tumbuhan, dalam berbagai bentuk. Salah satunya, apomixis, adalah partenogenesis, yang mensimulasikan reproduksi seksual. Apomixis diamati pada beberapa tanaman berbunga di mana sel bakal biji diploid, atau sel nuselus, atau megaspora berkembang menjadi embrio fungsional tanpa partisipasi gamet jantan. Ovula yang tersisa membentuk benih, dan ovarium berkembang menjadi buah. Dalam kasus lain, diperlukan adanya butiran serbuk sari, yang merangsang partenogenesis, meskipun tidak berkecambah; butiran serbuk sari menginduksi perubahan hormonal yang diperlukan untuk perkembangan embrio, dan dalam praktiknya kasus seperti ini sulit dibedakan dari reproduksi seksual yang sebenarnya.

Pemupukan terjadi dengan cara yang unik pada tanaman berbunga. Setelah pembuahan, bakal biji menghasilkan benih yang berisi embrio dan persediaan nutrisi. Bagaimana persediaan unsur hara yang terbentuk di dalam benih?

Pada tumbuhan berbunga terjadi pembuahan ganda. Selama penyerbukan, butiran serbuk sari mendarat di kepala putik dan berkecambah membentuk tabung serbuk sari. Terbentuk dari sel vegetatif dan tumbuh dengan cepat hingga mencapai ovarium. Di ujung tabung serbuk sari terdapat dua sel sperma.

Berbeda dengan sperma yang bergerak tumbuhan tingkat rendah Sperma pada tumbuhan berbunga tidak bergerak dan hanya dapat menembus sel telur melalui tabung serbuk sari.

Tabung serbuk sari tumbuh menjadi bakal biji, ujungnya pecah, dan sperma memasuki kantung embrio. Salah satunya menyatu dengan telur. Sel diploid terbentuk - zigot. Sperma kedua menyatu dengan inti sekunder diploid kantung embrio. Akibatnya, sebuah sel terbentuk dengan tiga set kromosom, dari mana endosperma terbentuk melalui mitosis berulang - jaringan yang mengandung pasokan nutrisi.

Hermafroditisme

Konjugasi

Konjugasi (Latin “conjugatio” - koneksi) adalah suatu bentuk proses seksual tanpa partisipasi gamet. Ciri khas Escherichia coli (divisi Bakteri), slipper ciliata (tipe Protozoa), di mana dua individu bersel tunggal berkumpul dan bertukar materi genetik melalui jembatan sitoplasma.

Gambar.4

Akibat konjugasi, bakteri tidak menambah jumlah individu. Pada alga hijau Spirogyra, konjugasi terjadi secara berbeda: dua filamen multiseluler berdiri sejajar satu sama lain, membentuk jembatan sitoplasma yang berlawanan, di mana protoplas individu jantan secara fisiologis mengalir ke filamen betina. Akibatnya banyak zigot yang terbentuk.

Persetubuhan

Beberapa organisme bersel tunggal mengalami sejenis proses seksual yang disebut sanggama. Kopulasi (dari bahasa Latin "copulatio" - koneksi) adalah proses peleburan dua sel germinal.

Selama sanggama (pada protozoa), unsur seksual terbentuk dan fusi berpasangannya terjadi. Dalam hal ini, dua individu memperoleh perbedaan seksual dan bergabung sepenuhnya, membentuk zigot. Terjadi kombinasi dan rekombinasi materi keturunan, sehingga individu secara genetik berbeda dengan orang tuanya.