V sodobnem svetu je postalo običajno, da vse, kar nas obdaja, imenujemo s tehničnimi izrazi. Mehanizem razmnoževanja … Tako so znanstveniki "krstili" čudež rojstva novega življenja.
Čudež, v katerem je vsaka komponenta tako harmonična, raznolika in hkrati nenadomestljiva, da je včasih človek lahko samo presenečen. Človeštvo se že več tisočletij sprašuje nad vprašanjem prvenstva jajc in piščanca, narava pa ima že dolgo odgovor na vsa vprašanja. Racionalizem in raznovrstnost rešitev pri ohranjanju stabilnosti posamezne vrste in hkrati pridobivanju različnih lastnosti v prostoživečih živalih sta brez para.
Genetska osnova življenja
Ena od teh naprav je menjava generacij. Raznolikost živalskih in rastlinskih vrst se doseže z ustvarjanjem različnih kombinacij genskega materiala. Izmenjava generacij je posebna oblika ohranjanja vrst v spreminjajočih se okoljskih razmerah, ki jo najdemo predvsem pri številnih rastlinah in nižjih nevretenčarjih. Predstavlja spremembo spolnega in nespolnega razmnoževanja.
Kaj povzroča uvedbo ene ali drugačne metode razmnoževanja in kakšne cilje zasledujejo? Za odgovor na to vprašanje je treba globlje razumeti, kaj sta spolno in nespolno razmnoževanje in v čem se razlikujeta, kakšne prednosti in slabosti prinašata biološki vrsti.
Spolna reprodukcija
Proces spolne reprodukcije vključuje sodelovanje pri ustvarjanju novega življenja dveh posameznikov, ki sta vsak zase nosilca svojega posameznega niza kromosomov v spiralni dvojni verigi DNK. Ta edinstven niz genetskega materiala se izraža v prisotnosti pri tem posamezniku in samo v njej določenih lastnosti, ki jih delno prenese na svoje potomce.
Ko v procesu spolnega razmnoževanja sodelujeta dva posameznika, od katerih vsak daje potencialnemu nasledniku vrste svoj polovični nabor kromosomov, bo naslednja generacija imela značilnosti obeh starševskih organizmov. Zato se menjavanje generacij opazi tako pri preprostih kot pri zapletenih življenjskih oblikah, ki se razmnožujejo s spolnim razmnoževanjem.
Kako spolno razmnoževanje prispeva k genskemu skladu vrste
Tudi znotraj relativno majhne populacije je lahko nabor kombinacij genskega materiala neskončno širok. Ta vrsta razmnoževanja sledi politiki uvajanja raznolikosti v genetsko ozadje populacije vrste. Raznolikost je mogoče doseči tudi z uporabo znotraj ustaljene populacije novih osebkov določene vrste, ki so različni.načini lahko prodrejo od zunaj. Ali, kot na primer pri rastlinah ali nekaterih koelenteratih, na račun zarodnih celic "z dostavo na dom" z uporabo vetra, vode ali žuželk.
Pomembna točka pri spolni reprodukciji je navedba možnosti sodelovanja v njej pretežno zdravih in najmočnejših posameznikov. Tako ta vrsta razmnoževanja omogoča izvajanje naravne selekcije, ki prispeva k možnosti fiksiranja lastnosti, ki delujejo v korist te vrste.
Aspolno razmnoževanje kot formula za množitelj števila posameznikov
Izmenjava generacij je sistem, ki se uporablja za povečanje in vzdrževanje vrste, pri katerem ima nespolno razmnoževanje pomembno vlogo. Od njegovih prednosti je mogoče varno omeniti sposobnost hitrega povečanja velikosti populacije, ko se pojavijo okoljske razmere, ugodne za dano biološko vrsto. Ohranjanje in krepitev genetskega sklada populacije z večkratnim kloniranjem že obstoječih genskih kombinacij, kar bistveno poveča možnost vrste za sodelovanje teh kombinacij pri nadaljnjem spolnem razmnoževanju.
Izmenjava fenotipov v različnih kraljestvih
Izmenjava generacij v algah je odvisna od temperaturnega ozadja, kemične sestave vode (zlasti koncentracije soli v njej), trajanja dnevne svetlobe, intenzivnosti osvetlitve in menjave letnih časov. Vsi ti dejavniki uravnavajo proizvodnjo določenih reproduktivnih celic. Nekatere rastline proizvajajo spore, ki so osnova aseksualnostirazmnoževanje in se imenujejo sporofiti. Rastline, ki proizvajajo gamete za spolno razmnoževanje (spolna celica z enim samim nizom kromosomov v jedru) za razmnoževanje, se imenujejo gametofiti. Obstajajo alge, ki proizvajajo obe vrsti zarodnih celic (gamete in spore), zato jih imenujemo gametosporofiti. Alge vseh teh vrst se lahko med seboj razlikujejo tako morfološko kot biološko. Tako je rdeča alga Porphyra Tenera v obliki sporofita videti kot niti, ki se razvejajo v eni vrsti in prodirajo v substrat, ki je lahko apnenčaste kamnine ali školjke mehkužcev.
Sporofiti te vrste živijo na velikih globinah, raje imajo šibko svetlobo. Posamezniki, ki sodelujejo pri tvorbi celic za spolno razmnoževanje (gametofiti), živijo v obliki plošč v območju osekov in osek na majhni globini pod intenzivno osvetlitvijo. Rdeče alge, ki so bolj organizirane, izkazujejo najrazličnejše in najkompleksnejše razvojne cikle, v katerih se med življenjskim ciklom spreminjajo različne oblike obstoja organizmov iste vrste – heteromorfni razvoj.
Za katerega je značilno razmnoževanje prek gametosporfitov
Gametosporofiti so značilni za številne vrste zelenih, rjavih in rdečih alg. Pri njih opazimo menjavo generacij pri nastajanju reproduktivnih celic obeh vrst: spor in gamet, ki se pojavljajo ob različnih časih in zaradi sprememb okoljskih razmer. Skladnost med manifestacijami lastnosti v fenotipu in ustreznimispremembe v okolju - glavni evolucijski dejavnik, ki zagotavlja gonilno obliko selekcije.
Izmenjava generacij v rastlinah in živalih: kakšne so podobnosti dveh različnih kraljestev
Klasifikacija, ki deli živi svet na 4 kraljestva, močno poenostavi dojemanje biološke znanosti v zgodnjih fazah njenega preučevanja. Vendar pa z bolj poglobljenim potekom postane jasno, da je v obstoječi klasifikaciji veliko vmesnih primerov. Tako je menjavanje generacij pri čežičastih rastlinah še posebej zanimivo. V življenjskem ciklu imajo generacije spolnega in nespolnega razmnoževanja drugačen videz, vodijo radikalno drugačen življenjski slog, živijo na različnih mestih in se različno prehranjujejo. V metagenezi se spreminjajo življenjske oblike: polipi in meduze. Polipi, pritrjeni na substrat, vodijo sedeči način življenja. Za polipe je značilno nespolno razmnoževanje z brstenjem iz materinega organizma novih hčerinskih osebkov, enakih po genetski sestavi, ki svoje življenje preživijo tudi v obliki polipov. Prehrana se izvaja s filtriranjem vodnih mas, s tokom katere se prinesejo mikroskopski organski delci, ki služijo kot hrana za telo.
Polipi lahko organizirajo ogromne skupnosti. Podobno menjavanje generacij pri kelenteratih dolgo časa ustvarja kolonialne oblike polipov v obliki koralnih grebenov. Ko nastopijo določeni pogoji, ki so za vsako vrsto individualni (sprememba temperature, časaleta, spremembe podvodnih tokov, lunine faze, časa selitev ipd.), polipi brstijo majhne meduze. Meduze so mobilne, zlahka se premikajo v vodnem stolpcu in so plenilci v načinu prehranjevanja. Meduze, ki odraščajo do starosti spolne pripravljenosti, nadaljujejo cikel razvoja vrste s spolnim razmnoževanjem. Iz oplojenih celic se razvijejo gibljive ličinke, ki se usedejo na dno, se pritrdijo na substrat, izgubijo gibljivost in zrastejo v polip. Izmenjava generacij je življenjski cikel, ki ga preživi vrsta, ki se vedno znova zapira in se vrača v prvotno fazo, vendar z drugačnim naborom kromosomov in zato z različnimi značaji.
Mahovi se razmnožujejo tudi spolno
Izmenjava generacij je opažena pri višjih rastlinah, vključno z mahovi. Značilnost življenjskega cikla te rastlinske delitve je dejstvo, da je prevladujoča življenjska oblika gametofit v obliki zelene trajnice z listnatimi izrastki in rizoidi, ki jih opazimo. Za menjavo generacij pri mahovih skrbi sporofit, ki je nespolna stopnja razvojnega cikla, ki ga predstavlja majhna škatlica na peclju s trosami, ki je z nogami povezana z gametofitom, skozi katero poteka fiziološka oskrba spor. Sporofit ima kratko življenjsko dobo in se sam ne more ukoreniniti. Po zorenju se izsuši in izpuščajo spore.
Zakaj v biologiji 1+1=3
Ob zgoraj navedenem lahko sklepamo, da imata oba načina razmnoževanja svoj evolucijski pomen. Menjava generacij je proceszagotavljanje utrjevanja potrebnih lastnosti in zavrnitve nepotrebnih, ki se kažejo v fenotipu, zaradi naravne selekcije. Samo v primeru nespolnega razmnoževanja bodo spontane mutacije "podvržene presoji" naravne selekcije, v primeru spolnega razmnoževanja pa se bodo v fenotipu poleg mutacij pojavili znaki obeh starševskih osebkov.
Zakaj v evolucijski biologiji, ko govorimo o spolnem razmnoževanju, vsota dveh enot ni enaka dvema (1+1≠2)? Ker zaradi oploditve otrok prejme nabor genov, ki ni enak nobenemu od staršev. Posameznik ne bo nosil materinega ali očetovega gena, ampak se bo razvijal na podlagi informacij, ki so jih dobili od staršev. Ona bo nosilka tretjega, edinstvenega in neponovljivega genotipa, zato biologi matematični primer rešujejo nekoliko drugače. To je tisto, kar zagotavlja menjavanje generacij pri rastlinah in sesalcih, kjer z vsakim novim ponovnim rojstvom genskega materiala postane bolj kompleksen, eleganten in popoln!
