Význam sexuálnej reprodukcie

Téma „Rozmnožovanie a sexualita“ je fascinujúca a často tabuizovaná. Sex bol hnacou silou sveta už dávno pred ľudstvom. Je neodmysliteľnou súčasťou každodenného života a kľúčovým prvkom vzniku života. Hoci prvé organizmy využívali nepohlavné rozmnožovanie, sexuálna reprodukcia sa stala dominantnou u evolučne mladších druhov.

Prečo evolúcia uprednostnila tento spôsob rozmnožovania, hoci sa v mnohých ohľadoch javí ako menej efektívny? Asexuálne tvory nemusia strácať čas a energiu hľadaním partnera či dvorením. Nepotrebujú pestrofarebné perá, parohy ani luxusné autá.

Cieľom tejto práce je informovať o rozdieloch v spôsoboch rozmnožovania rastlín, živočíchov a človeka. V našej práci nájdete aj zaujímavosti zo sveta rastlín a živočíchov. Zároveň chceme poukázať na rapídne znižovanie veku, v ktorom mladí ľudia začínajú s aktívnym pohlavným životom.

Charakteristika a delenie rozmnožovania

Rozmnožovanie (tokogónia, reprodukcia) je proces vytvárania nových jedincov (potomkov) existujúcimi jedincami (rodičom alebo rodičmi) u všetkých živých organizmov. Umožňuje zachovanie druhu a kontinuitu života. Je základom ontogenézy - individuálneho vývinu jedinca.

Rozlišujeme dva hlavné spôsoby rozmnožovania:

• Nepohlavné rozmnožovanie (vegetatívne, asexuálne, monogónia): Pri tomto type rozmnožovania sa netvoria pohlavné bunky. Základom nového jedinca sú telové (somatické) bunky rodičovského organizmu. Dcérske jedince vznikajú rozdelením rodičovského organizmu alebo z jeho diploidných somatických buniek. Nový organizmus je geneticky identický s pôvodným.
• Pohlavné rozmnožovanie (sexuálne, generatívne, digénne, amfigónia): Pri tomto type rozmnožovania sa v pohlavných žľazách (gonádach) tvoria špecializované pohlavné bunky - gaméty. Môžu byť nerozlíšené (izogaméty) alebo rozlíšené (anizogaméty) na samičie pohlavné bunky (vajíčka - ovum) a samčie pohlavné bunky (spermie). Splynutím pohlavných buniek (haploidných) v procese oplodnenia, ktorému predchádza kopulácia (pohlavné spojenie), vzniká diploidná zygota - základ nového jedinca.

Pohlavné (generatívne) rozmnožovanie je charakteristické pre vyššie a kvitnúce rastliny, ktoré sa vyznačujú striedaním pohlavnej a nepohlavnej generácie. Toto striedanie generácií nazývame rodozmena.

Nepohlavné rozmnožovanie rastlín

Pri nepohlavnom rozmnožovaní vzniká nová rastlina z časti tela materskej rastliny, teda z buniek, ktoré vznikli mitotickým delením a majú rovnakú genetickú informáciu.

Formy vegetatívneho rozmnožovania rastlín:

• Rozmnožovanie bunkovým delením: Typické pre sinice a jednobunkové riasy.
• Schizogónia: Rodič sa rozpadne na viacero častí alebo spór (huby, riasy).
• Krčkovité delenie: Z materskej bunky vznikne výrastok, ktorý sa krčkovito delí (kvasinky).
• Tvorba spór: Oddelenie jednotlivých buniek, z ktorých vzniknú noví jedinci (huby, mnohobunkové riasy).
• Fragmentácia stielky: Rozdelenie na niekoľko častí (typické pre mnohobunkové riasy).
• Tvorba výtrusov: Výtrusy sú zvyčajne jednobunkové útvary špecializované na nepohlavné rozmnožovanie. Vznikajú vo výtrusniciach mitotickým delením buniek.
• Špecializované útvary vyšších rastlín:
  • Rozmnožovacie cibuľky (cesnak, cibuľa, tulipán).
  • Hľuzy (zemiaky, georgína).
  • Pakorene (paprade, mäta, kosatce).
  • Poplazy (stolóny), šľahúne (jahody, pýr).
• Rozmnožovanie odrezkami.
• Partogenéza: Semená vznikajú z neoplodnenej vajíčkovej bunky (jastrabník).

Pohlavné rozmnožovanie rastlín

Pri pohlavnom rozmnožovaní sú dôležité samčie a samičie reprodukčné orgány.

• Samičie reprodukčné orgány: Plodolisty (gyneceum) - zrastaním vytvárajú piestik, ktorý sa člení na bliznu, čnelku a semenník.
• Samčie reprodukčné orgány: Tyčinky (androeceum) - členia sa na peľnicu a nitku.

Rastlina schopná produkovať samičie aj samčie pohlavné bunky sa nazýva jednodomá. Ak každý jedinec produkuje len jeden typ pohlavných buniek, hovoríme, že je dvojdomý.

Dozrievanie peľového zrna (vznik samčieho gametofytu)

Peľové zrná vznikajú v peľnici po redukčnom delení. Vzniknuté bunky majú haploidné jadro, ktoré sa mitoticky rozdelí na dve haploidné jadrá: vegetatívne (vyživovacie) a generatívne (rozmnožovacie). Neskôr sa generatívne jadro ešte raz rozdelí a vznikajú dve tzv. spermatické jadrá, ktoré sa zúčastnia oplodnenia ako samčie pohlavné bunky (gaméty).

Dozrievanie vajíčka (vznik samičieho gametofytu)

Vajíčka vznikajú u semenných rastlín na plodolistoch. U nahosemenných rastlín tvoria plodolisty vreteno a šupiny s nekrytými vajíčkami. U krytosemenných rastlín plodolisty zrastajú a tvoria piestik. Vajíčko pokrývajú obaly (integumenty) s otvorom - mikropylou, ktorý umožňuje prienik spermií. Vo vnútri vajíčka sa nachádza pletivo nucelus, ktorého jedna bunka - materská bunka sa zväčšuje a redukčne delí. Vytvorené haploidné bunky tvoria samičiu megasporu - nezrelý zárodočný miešok. U väčšiny rastlín tri z týchto buniek zanikajú a zostane len jedna, ktorá sa ďalej vyvíja.

Vývin zárodočného mieška u nahosemenných rastlín

U nahosemenných rastlín sa jadro zostávajúcej spóry mnohonásobne mitoticky delí a vzniká veľký počet haploidných jadier. Po vytvorení bunkových priehradok vzniká zásobné pletivo - primárny endosperm. V ňom sa postupne diferencuje jeden alebo viac zárodočníkov (archegónium) s vajcovou bunkou (oosféra). Tento útvar je zrelý zárodočný miešok.

Vývin zárodočného mieška u krytosemenných rastlín

U krytosemenných rastlín sa zostávajúca spóra mitoticky delí 3-krát, vytvorí sa bunka s ôsmimi haploidnými jadrami. Tieto sa usporiadajú: tri na mikropylárnom konci (jedno sa mení na vajcovú bunku - oosféru, dve sú synergidy), tri na opačnom póle (protistojné bunky - antipódy) a dve jadrá v strede sa spoja a vytvoria diploidné centrálne jadro zárodočného mieška.

Opelenie a oplodnenie

Najskôr prebieha opelenie, pri ktorom sa peľ zachytáva na vajíčka (nahosemenné rastliny) alebo na bliznu piestika (krytosemenné), kde začne klíčiť. Spôsoby opelenia sú:

• Vzduchom
• Vodou
• Pomocou iných živočíchov

Spôsob opelenia, keď peľ z jednej rastliny opelí inú rastlinu toho istého druhu, nazývame cudzoopelivosť. Spôsob, keď sa rastliny opelia samy, sa nazýva samoopelenie. Špecifickým prípadom samoopelenia je kryptogamia (skrytoopelivosť), pri ktorej dochádza k opeleniu ešte v púčiku.

Oplodnenie:

• U nahosemenných rastlín: Splynie spermatické jadro s vajcovou bunkou (oosférou) a vytvorí sa diploidná zygota. Vajíčkové obaly sa menia na osemenie a primárny endosperm slúži na výživu. Samičia šištička sa mení na drevnatú šišku a semenná šupina na krídlo.
• U krytosemenných rastlín: Splynie jedno spermatické jadro s vajcovou bunkou - vzniká zygota. Druhé spermatické jadro sa spojí s centrálnym jadrom zárodočného mieška a vznikne triploidné pletivo - sekundárny endosperm. Vajíčkové obaly sa menia na osemenie, steny semenníka na oplodie (perikarp) a piestik sa premení na plod.

Semená a plody

Semená a plody sú výsledkom procesu opelenia a oplodnenia. Vznikajú premenou semenníka alebo piestika.

Plody vzniknuté len z piestika nazývame pravé plody.

• Suché plody:
  • Pukavé: struk (hrach), šešuľa (kapusta), šešuľka (chren), tobolka (mak), mechúrik (záružlie).
  • Nepukavé: nažka (slnečnica, javor, orech, lieska), zrno (pšenica).
• Dužinaté plody: kôstkovica (čerešňa), bobuľa (rajčiak, ríbezľa), malvica (jabloň).

Zaujímavosti z rastlinnej ríše

• Orchidea: Patrí do čeľade vstavačovité (Orchidaceae). Názov tejto čeľade vznikol z gréckeho slova orchis, čo v preklade znamená mužský semenník. Orchidey majú peľové zrnká spojené do peľových zhlukov - polínií. Veľa druhov orchideí tvarom kvetu pripomína samičku opeľovača, čím láka samčeka. Na lákanie hmyzu používa orchidea aj vylučovanie feromónov. Orchidea rodu Paphiopedilum má hlboké vrecko s jedným východom, v ktorom sa zachytí hmyz, a kým sa mu podarí vyletieť, nalepí sa naň veľké množstvo polínií.
• Rhizanthella slateri: Špecifický spôsob oplodnenia má tento podzemný druh žijúci v Austrálii, ktorý je závislý na mravcoch.
• Symbióza s hubou: Orchidea má veľmi malé semená, preto pri klíčení je závislá na symbióze s mykoríznou hubou. Huba rozkladá organický materiál a poskytuje živiny semenu.
• Extrémy v rastlinnej ríši:
  • Najväčšie semená v rastlinnej ríši má palma Lodoicea seychellarum. Dosahujú dĺžku 40 cm a hmotnosť 20 kg.
  • Najmenší kvet má Wolffia (0,5 mm) a najväčší Rafflesia (1 m).
  • Spóry machu Aloina brevirostris dokážu prekonávať obrovské vzdialenosti. Boli prenesené z Ázie do Fínska, kde vyklíčili.
  • Lupína arktická má najväčšiu dlhovekosť. Jej semená zmrznuté v ľade boli klíčivé po vyše 10 000 rokoch.

Rozmnožovanie živočíchov

Rozlišujeme dva typy rozmnožovania živočíchov:

• Pohlavné rozmnožovanie (sexuálne, generatívne)
• Nepohlavné rozmnožovanie (asexuálne, vegetatívne, monogónia)

Systém rozmnožovania živočíchov

• Jednobunkovce:
  • Prvoky: rozmnožujú sa pohlavne (kopuláciou) aj nepohlavne (delením a rozpadom).
  • Nálevníky: rozmnožujú sa konjugáciou (prechodné spájanie dvoch jedincov, ktoré si navzájom vymieňajú jedno jadro vzniknuté meiózou).
• Mnohobunkovce:
  • Dvojlistovce:
    • Hubky: rozmnožujú sa nepohlavne - vonkajším a vnútorným pučaním.
    • Pŕhlivce: vo fylogenéze sa prvýkrát diferencujú osobitne pohlavné žľazy - gonády.
  • Trojlistovce:
    • Ploskavce
    • Hlístovce
    • Mäkkýše: sú hermafroditi aj gonochoristi.
    • Obrúčkavce: zväčša oddeleného pohlavia, obojpohlavnosť je zriedkavejšia. Rozmnožujú sa pohlavne aj nepohlavne (niektoré morské druhy rozpadom alebo pučaním).
    • Článkonožce
    • Pogonofóry
  • Vývojová vetva prvoúste (Protostomia)
  • Vývojová vetva druhoúste (Deuterostomia):
    • Ostnatokožce
    • Chordáty

Nepohlavné rozmnožovanie je typické pre jednobunkovce (prvoky). Pri jednobunkovcoch je vždy spojené s mitotickým delením jadra a rozdelením cytoplazmy. Materský jedinec sa rozdeľuje pozdĺžne (bičíkovce) alebo priečne (nálevníky) na dva rovnaké dcérske jedince alebo na viac nových jedincov. U mnohobunkovcov je nepohlavné rozmnožovanie zriedkavé a rozšírené len v skupinách s vysokou schopnosťou regenerácie (hubky, pŕhlivce). Nové jedince vznikajú delením a pučaním zo skupiny buniek rodičovského organizmu.

Pri pohlavnom rozmnožovaní sa tvoria v pohlavných žľazách (gonádach) špecializované pohlavné bunky - gaméty. Pohlavné bunky sú vždy haploidné, ich splynutím vzniká diploidná zygota, ktorá je základom nového jedinca.

Výhody a nevýhody pohlavného rozmnožovania

Výhody:

• Rôznorodosť potomstva: Umožňuje jedincom rovnakého druhu rozdiferencovať životné nároky v rôznorodom prostredí, čo znižuje konkurenciu a umožňuje obsadenie širšieho priestoru. Jednotliví jedinci populácie reagujú na rovnaké faktory prostredia odlišne, čím sa znižuje riziko špecifickej citlivosti celej populácie na patogény.
• Diploidný stav genómu: Prítomnosť druhej funkčnej kópie génu chráni jedinca pred účinkami mutácií.

Nevýhody:

• Pomalosť: V porovnaní s nepohlavným rozmnožovaním je pomalšie, pretože jedince sa môžu rozmnožovať až po dosiahnutí pohlavnej dospelosti.
• Menší počet potomkov: Často produkuje menší počet jedincov v porovnaní s nepohlavným rozmnožovaním.
• Zriedenie vlastného genetického materiálu: Ak bol genetický materiál osvedčený ako výhodný, jeho kombináciou s iným dochádza k jeho zriedeniu.
• Potreba zložitejšieho aparátu: Vyžaduje si zložitejší reprodukčný aparát, čo môže robiť jedince zraniteľnejšími.

Sexuálne praktiky živočíchov

• Hady: Páriace sa hady sú veľmi pevne spojené. Pohlavné údy samcov sú často dvojité so zúbkami a háčikmi, čo vyžaduje opatrné a pomalé oddeľovanie po pohlavnom styku, aby sa predišlo vážnym poraneniam. Anakonda privádza na svet až 80 mláďat, ktoré sa vyvíjajú v jej tele bez maternice.
• Netopiere: Niektoré druhy dokážu uchovávať spermie čerstvé až 198 dní, dlhšie než ktorýkoľvek iný cicavec, aby sa mláďatá narodili v optimálnom čase.
• Šimpanzy: Majú veľké semenníky v pomere k veľkosti tela, čo je spojené s konkurenciou spermií, keď sa samica pári s viacerými samcami.

Význam sexuálnej reprodukcie z evolučného hľadiska

Hoci sa sexuálna reprodukcia javí ako náročnejšia a menej efektívna ako nepohlavná, evolúcia ju zachovala pre jej výhody. Jednou z hlavných hypotéz je genetická diverzita. Pohlavné rozmnožovanie produkuje geneticky odlišných potomkov, čo zvyšuje adaptabilitu druhu na meniace sa prostredie a znižuje riziko šírenia chorôb.

Najnovšie výskumy naznačujú, že sex môže zvyšovať odolnosť buniek proti stresu. Štúdie na organizmoch ako Paramecium tetraurelia poukazujú na to, že stresové podmienky bunky lepšie znášajú v dňoch, keď sa pripravujú na pohlavnú reprodukciu.

tags: #vyznam #sova #sexualna #reprodukcia