Razmnoževanje je sposobnost organizmov, da razmnožujejo svoje vrste. Razmnoževanje je ena ključnih značilnosti vseh živih bitij, zato je treba razumeti biološki pomen oploditve. To vprašanje je zdaj raziskano na visoki ravni, od glavnih stopenj do molekularnih in genetskih mehanizmov.
Kaj je oploditev
Oploditev je naravni biološki proces zlitja dveh zarodnih celic: moške in ženske. Moške gamete se imenujejo spermatozoidi, ženske spolne celice pa jajčeca.
Naslednji korak po zlitju zarodnih celic je tvorba zigote, ki jo lahko štejemo za nov živi organizem. Zigota se začne deliti z mitozo, s čimer se poveča število njenih sestavnih celic. Zarodek se razvije iz zigote.
Obstaja veliko število vrst jajc in načinov drobljenja. Vsi so odvisni od taksonomske pripadnosti obravnavanega živega organizma, pa tudi od stopnje njegovega evolucijskega razvoja.
Kakšen je biološki pomen oploditve
Razmnoževanje je glavna prilagoditev za razmnoževanje. Prihodnost vrste je odvisna od reproduktivnih sposobnosti zadevne vrste, zato imajo različne živali in rastline svoje načine prilagajanja za izboljšanje kakovosti celotnega procesa.
Na primer, volkovi in levinje vedno zaščitijo svoje potomce pred morebitnimi plenilci. To poveča stopnjo preživetja mladičev in zagotavlja njihovo prilagodljivost življenjskim razmeram v prihodnosti. Ribe odložijo veliko število jajčec, ker je možnost zunanje oploditve v vodnem okolju precej majhna. Posledično se od tisoč potencialnih mladičev razvije le nekaj sto.
Biološki pomen oploditve je, da se dve zarodni celici iz različnih organizmov združita in tvorita zigoto, ki nosi genetske značilnosti obeh staršev. To pojasnjuje neskladnost sorodnikov med seboj. In to je dobro, saj je spreminjanje genskega sklada katere koli populacije evolucijski prilagoditveni mehanizem. Potomci iz generacije v generacijo postajajo boljši od svojih staršev. V pogojih postopnega spreminjanja okolja (podnebne spremembe, pojav novih zunanjih dejavnikov) so prilagodljive spretnosti vedno primerne.
In kakšen je biološki pomen oploditve na biokemični ravni? Poglejmo:
- To je končna tvorba jajca.
- To je določitev spola bodočega zarodka zaradi ustreznih genov, ki jih prinesejo moške spolne celice.
- Nazadnje, oploditev igra vlogopri obnovi diploidnega niza kromosomov, saj so zarodne celice posamezno haploidne.
Razmnoževanje cvetočih rastlin
Rastline imajo nekatere reproduktivne lastnosti v primerjavi z živalmi. Posebne pozornosti zahtevajo predstavniki kritosemenk, za katere je značilna dvojna oploditev (odkril jo je ruski znanstvenik Navašin leta 1898).
Strukture, ki določajo spol pri cvetočih rastlinah, so prašniki in pestiči. Cvetni prah, ki je sestavljen iz velikega števila zrn, dozori v prašnikih. Eno zrno vsebuje dve celici: vegetativno in generativno. Cvetno zrno je pokrito z dvema lupinama, zunanja pa ima vedno nekaj izrastkov in vdolbinic.
Pestič je hruškasta struktura, sestavljena iz stigme, sloga in jajčnika. V jajčniku se oblikuje ena ali več jajčnikov, v katerih bodo dozorele ženske zarodne celice.
Ko cvetni prah zadene stigmo pestiča, začne vegetativna celica tvoriti cvetni prah. Ta kanal je razmeroma dolg in se konča na mikropilu ovule. Hkrati se generativna celica z mitozo deli in tvorita dva spermatozoida, ki skozi cvetni prah vstopita v tkivo jajčne celice.
Zakaj dve spermi? Kako se biološki pomen oploditve pri rastlinah razlikuje od istega procesa pri živalih? Dejstvo je, da zarodno vrečko ovule predstavlja sedem celic, med katerimi je haploidženska gameta in diploidna centralna celica. Oba se bosta združila s prihajajočo semenčico in tvorila zigoto oziroma endosperm.
Biološki pomen dvojne oploditve v rastlinah
Nastajanje semen je pomembna značilnost razmnoževanja pri kritosemenkah. Za popolno zorenje v tleh potrebuje veliko količino hranil, ki bodo vključevala različne encime, ogljikove hidrate in druge organske/anorganske sestavine.
Endosperm pri kritosemenkah je triploiden, saj se je diploidna osrednja celica zarodne vrečke združila s haploidno semenčico. To je biološki pomen oploditve pri rastlinah: trojni niz kromosomov prispeva k visoki stopnji povečanja mase endospermskega tkiva. Posledično seme prejme veliko hranil in energijskih rezerv za kalitev.
Vrste semen
Odvisno od usode endosperma obstajata dve glavni vrsti semen:
- Semena enokotnih rastlin. Jasno kažejo dobro razvit endosperm, ki zavzema večji volumen. Kotiledon je zmanjšan in predstavljen v obliki ščita. Ta vrsta semena je značilna za vse predstavnike žit.
- Semena dvokaličnic. Tukaj je endosperm odsoten ali pa ostane v obliki majhnih kopičenja tkiva na obrobju. Prehransko funkcijo takšnih semen opravljata dva velika klična lista. Primeri rastlin: grah, fižol, paradižnik, kumare,krompir.
Sklepi
Seveda bi bilo napačno takšno oploditev imenovati dvojno, saj zdaj poznamo glavne značilnosti in funkcije tega procesa. Ko se osrednja celica zlije s semenčico, ne nastane zigota in nastali genetski niz postane trojni. Konec koncev, seme ni sestavljeno iz dveh neodvisnih zarodkov.
Vendar je biološki pomen dvojne oploditve res velik. Semena med kalitvijo zahtevajo veliko količino organskih in anorganskih snovi, ta problem pa rešujemo s tvorbo triploidnega endosperma.
