Įvadas
Dauginimasis yra vienas pagrindinių gyvybės bruožų, užtikrinantis rūšių išlikimą. Šiame straipsnyje nagrinėsime vidinio ir išorinio apvaisinimo skirtumus gyvūnams, pateiksime pavyzdžių ir aptarsime, kaip šie procesai vyksta skirtinguose organizmuose, pradedant nuo žuvų ir varliagyvių, baigiant žinduoliais. Taip pat aptarsime augalų dauginimąsi ir žmogaus dauginimąsi, ląstelių dalijimosi reikšmę.
Kas yra apvaisinimas?
Apvaisinimas - tai procesas, kurio metu susilieja vyriška (spermatozoidas) ir moteriška (kiaušinėlis) lytinės ląstelės. Susijungus jų branduoliams, susidaro zigota - nauja ląstelė, iš kurios vystosi naujas organizmas. Zigotoje vyksta segmentacija, prasideda naujo organizmo vystymasis. Apvaisinimas gali būti vidinis arba išorinis.
Išorinis apvaisinimas
Esmė ir pavyzdžiai
Išorinis apvaisinimas vyksta ne patelės kūne. Patelė į vandenį išleidžia kiaušinėlius, o patinas - spermatozoidus. Apvaisinimas įvyksta išoriškai, kai lytinės ląstelės susitinka vandenyje. Šis būdas būdingas daugeliui vandens gyvūnų, pvz., žuvims ir varlėms. Apvaisinami ne visi kiaušinėliai, nes apvaisinimo tikimybė nedidelė ir priklauso nuo aplinkos sąlygų.
Žuvų dauginimasis
Žuvų dauginimasis yra sudėtingas ir įvairus procesas. Dažniausiai pasitaikantis būdas - ikrų dėjimas (nerštas). Patelė išleidžia ikrus, o patinas - pienius (spermos skystį) į vandenį. Apvaisinimas vyksta išoriškai. Žuvys dažnai migruoja į specialias neršto vietas, kurios pasižymi tinkama temperatūra, deguonies kiekiu, priedanga nuo plėšrūnų ir pakankamai maisto jaunikliams. Prieš nerštą žuvys demonstruoja specialų elgesį, pavyzdžiui, poravimosi šokius, teritorijos gynimą ar lizdų statybą. Kai kurios žuvys palieka ikrus likimo valiai, o kitos rūpinasi jais: saugo nuo plėšrūnų, vėdina, kad aprūpintų deguonimi, ir pašalina negyvus ikrus. Ikrų skaičius priklauso nuo rūšies ir dauginimosi strategijos.
Karpiai (Cyprinus carpio) neršia pavasarį, kai vandens temperatūra pakyla iki 18-20 °C. Patelės išleidžia ikrus ant vandens augalų, o patinai apvaisina juos.
Taip pat skaitykite: PGGD apžvalga
Ungurių nerštas vyksta Sargaso jūroje, už kelių tūkstančių kilometrų nuo jų nuolatinių buveinių. Ikrai dedami apie 400 m gylyje. Ungurių dauginimosi procesas ištirtas gana menkai, nes natūraliomis sąlygomis neįmanoma stebėti visų jo etapų. Sunkumai yra susiję su dideliu gyliu nerštavietėse. Tik žinoma, kad nerštas praeina maždaug 15 laipsnių vandens temperatūroje. Suaugusi apie 3 kg sverianti patelė gali dėti apie pusę milijono kiaušinėlių, kurių kiekvienas yra 1-1,5 mm dydžio.
Pirmajame etape žuvis turi pailgą lapų formą kūną, apie 8 mm ilgio. Ant visiškai skaidraus, plokščio kūno mažytės akys vos matomos. Pirmosiomis gyvenimo savaitėmis lerva nė iš tolo neprimena suaugusio plėšrūno, todėl ilgą laiką buvo laikoma atskira rūšimi. Maždaug po mėnesio jis pasiekia paviršinius vandens sluoksnius ir, nešamas šiltos Golfo srovės, iškeliauja į Europos krantus. „Stiklinės” formos ilgis yra daugiau nei 9 cm. Artėjant žemynui ungurys visiškai nustoja maitintis ir sumažėja 1-2 cm. Jo kūnas vis dar neturi pigmentacijos, bet įgauna serpantino formą. Šioje būsenoje jaunikliai pasiekia į jūrą įtekančias upes.
Trečioji stadija - suaugęs ungurys, gyvenantis gėlo vandens telkinyje 10-13 metų. Sulaukęs lytinės brandos ungurys išplaukią į jūrą neršti. Kadangi ungurys plėšrūnas ir medžioja tamsoje, tai ir žvejoti reikia naktį. Tam naudojama dugninė meškerė.
Varliagyvių dauginimasis
Beveik visų beuodegių ir daugumos uodegotųjų varliagyvių apvaisinimas yra išorinis. Patelė išleidžia ikrus į vandenį, o patinas apvaisina juos. Kūmučių, kaip ir kitų beuodegių varliagyvių, tai yra varlių ir rupūžių, apvaisinimas yra išorinis. Tuo jos skiriasi nuo tritonų, kurių apvaisinimas - vidinis. Patinui priviliojus patelę, pora kurį laiką plaukioja apsikabinusi. Vėliau sekliose, žolėmis apaugusiose vietose porcijomis išneršiami ikreliai. Jie pritvirtinami prie povandeninių augalų. Vienos patelės padėtų ikrelių skaičius priklauso nuo jos amžiaus ir dydžio. Paprastai patelė tą pačią vasarą išneršia 2-3 kartus. Tokiu būdu padidinama tikimybė populiacijai išlikti, nes skirtingu metu išsivystę buožgalviai pergyvena kintančias vandens telkinių sąlygas. Nustatyta, kad per visą vasarą viena patelė gali padėti 35-1236 kiaušinių. Esant palankioms sąlygoms kiaušiniai išsivysto per 5-7 dienas. Augantys buožgalviai didžiąją laiko dalį praleidžia besimaitindami. Prieš prasidedant metamorfozei jie užauga iki 3,8-4,8 cm.
Vidinis apvaisinimas
Esmė ir pavyzdžiai
Vidinio apvaisinimo metu patinas suleidžia savo spermatozoidus tiesiai į patelės kūną. Tai užtikrina didesnę apvaisinimo tikimybę, ypač sausumos gyvūnams, kurių lytinės ląstelės atvirame ore greitai išdžiūtų. Vidinio apvaisinimo pavyzdžiai: žinduoliai, ropliai, paukščiai, kai kurie varliagyviai (pvz., bekojai).
Taip pat skaitykite: Globos namų atsiliepimai: pagalba ar žiaurumas?
Žinduolių apvaisinimas
Žinduoliams būdingas vidinis apvaisinimas. Patinas suleidžia spermą į patelės lytinius takus, kur įvyksta apvaisinimas. Apvaisinta kiaušialąstė (zigota) vystosi patelės gimdoje.
Drugelių apvaisinimas
Kaip ir dauguma gyvūnų, drugeliai naudoja vidinį apvaisinimą. Patinas suleidžia savo spermatozoidus tiesiai į patelės kūną. Spermatozoidams susiliejus su kiaušinėliais, įvyksta apsivaisinimas.
Segmentacija po apvaisinimo
Zigotos dalijimasis
Po apvaisinimo prasideda zigotos segmentacija. Pirmąją savaitę po apvaisinimo vyksta gemalo užuomazgos segmentacija ir kelionė implantacijos vietos link. Maždaug po 24-30 val. nuo apvaisinimo zigota pasidalija į dvi dukterines ląsteles, vadinamas blastomerais. Toliau blastomerai mitoziškai dalijasi, dukterinių ląstelių sparčiai daugėja, bet jos neužauga iki motininių ląstelių dydžio. Toks dalijimasis vadinamas segmentacija, arba skilimu. Taip skylanti gemalo užuomazga apie 3 paras keliauja kiaušintakiu gimdos link. Žmogaus segmentacija yra visiška, t. y. skyla visa gemalo užuomazgos masė. Pirmųjų blastomerų skilimas užtrunka iki 24 val., vėlesnių - 12-18 val. Apie trečiąją parą žmogaus gemalo užuomazga būna sudaryta iš 12-16 blastomerų. Tokia ląstelių sankaupa primena avietę ir vadinama morule.
Morulės transformacija į blastocistą
Morulėje blastomerai tankėja, keičiasi jų forma, susidaro tarpląstelinės jungtys. Pradeda išsiskirti dviejų tipų blastomerai: išoriniai, kurie dalijasi greičiau ir plokštėja, apgaubia vidinius. Apie ketvirtąją parą morulė patenka į gimdos ertmę. Pro skaidriąją sritį pradeda skverbtis ir tarp blastomerų (jų iš viso 32-58) kauptis skystis - iš morulės susidaro pūslytė, vadinama blastocista. Jos plona siena, sudaryta iš išorinių ląstelių, vadinama trofoblastu. Viduje lieka blastocistos ertmė ir vidinių ląstelių masė, arba embrioblastas, prigludęs prie trofoblasto. Iš embrioblasto vėliau formuojasi gemalas, amnionas, trynio maišas, o iš trofoblasto - chorionas ir placenta. Iki implantacijos (apie dvi paras) blastocista laisvai migruoja gimdos ertmėje.
Šeštąją parą trofoblasto ląstelės pradeda gaminti į tripsiną panašų fermentą, kuris ištirpdo gabalėlį skaidriosios srities. Pro susidariusią angą blastocista „išsirita“. Išsilaisvinusios blastocistos apimtys ryškiai padidėja. Ji prilimpa prie gimdos gleivinės tuo poliumi, kuriame yra embrioblastas. Blastocistos išsilaisvinimu iš skaidriosios srities ir prilipimu prie gimdos gleivinės prasideda implantacija.
Taip pat skaitykite: Nauja gyvūnų laikymo redakcija
Implantacija ir tolesnis vystymasis
Antrąją savaitę vyksta gemalo užuomazgos implantacija ir toliau tęsiasi jos segmentacija. Implantacija - tai blastocistos įsiskverbimas ir panirimas į funkcinį gimdos gleivinės sluoksnį. Normaliai šis procesas vyksta užpakalinėje ar priekinėje gimdos dugno ar kūno sienelėje, kuomet gleivinė yra sekrecijos fazėje. Apie 7-ąją parą blastocista pradeda skverbtis ir nirti į gimdos gleivinę. Skverbdamasis į gimdos gleivinę, blastocistos trofoblastas pasidalija į du sluoksnius: citotrofoblastą ir sinciciotrofoblastą. Sinciciotrofoblastas gamina proteolizinius fermentus, ardančius gleivinės audinius, rezorbuoja suardytus produktus, fagocituoja ląstelių liekanas, pradeda sekretuoti žmogaus chorioninį gonadotropiną.
Kol vyksta implantacija, tęsiasi segmentacija. Buvęs kamuoliuko formos embrioblastas 7-ąją dieną suplokštėja ir pasidalija į du lapelius: viršutinį - epiblastą ir apatinį - hipoblastą. Netrukus tarp epiblasto ląstelių atsiranda ertmė, kurioje kaupiasi skystis. Ši ertmė persitvarko ir virsta antriniu (galutiniu) amnionu. Iš hipoblasto kilusios plokščiosios ląstelės apriboja didelį pirminį trynio maišą. Antrosios savaitės pabaigoje pirminis trynio maišas suplyšta ar supliukšta. Iš išorės apsuptas negemaline mezoderma, jis apie 14-ąją parą virsta daug mažesniu antriniu (galutiniu) trynio maišu. Taigi embrioblastas virsta dvilapiu gemaliniu disku, o blastocista - dvilape blastocista. Susidarius dvilapei blastocistai, baigiasi žmogaus gemalo segmentacija.
Gastruliacija ir gemalinių lapelių susidarymas
Trečiąją savaitę vyksta gastruliacija - procesas, kurio metu susidaro trys gemaliniai lapeliai: išorinis - ektoderma, vidinis - endoderma ir vidurinis - mezoderma, iš kurių formuojasi visi gemalo audiniai ir organai. Gemalinių lapelių formavimosi šaltinis - epiblastas. Savaitės pradžioje uodeginiame epiblasto gale susiformuoja pirmykštė linija. Galvinis jos galas pasibaigia sustorėjimu, vadinamu Henzeno (Hensen), arba pirmykščiu, mazgu. Linija ir mazgas pradeda įdubti. Taip iš linijos susidaro pirmykštė vaga, o iš mazgo - pirmykštė duobė. Gemalinė endoderma ir chorda yra kilusios iš ląstelių, įsimovusių pro pirmykštės vagos priekinį galą ir pirmykštę duobę. Dalis šių ląstelių invaginuoja iki pat hipoblasto, įsiterpia tarp jo ląstelių, nustumia jį į gemalinio disko kraštus ir sudaro gemalinę endodermą. Kitos ląstelės migruoja tiesiai į galvinį disko galą ir formuoja stuburo stygos ataugą, kuri po sudėtingų persitvarkymų virsta stuburo styga, arba chorda. Chorda - gemalinio disko ašis. Gemalui augant, ji nyksta (liekanų būna tik tarpslankstelinių diskų branduoliuose). Pro pirmykštę vagą įsimovusios ląstelės migruoja po epiblastu kraniolateraline kryptimi. Jos formuoja gemalinę mezodermą. Epiblasto ląstelės, nepraėjusios pro pirmykštę duobę ir vagą, duoda pradžią gemalinei ektodermai. Taigi dvilapis diskas virsta trilapiu gemaliniu disku.
Neuruliacija ir somitogenezė
Trečiosios savaitės pabaigoje ektodermoje prasideda neuruliacija, o mezodermoje - somitogenezė ir vaskuliogenezė. Neuruliacija - tai neuroektodermos (nervinio vamzdžio ir skiauterės) susidarymas, kurį stimuliuoja chorda. Pastaroji skatina virš jos esančios ektodermos ląsteles aukštėti ir sutankėti. Taip ektodermoje susidaro nervinė plokštelė. Ji pradeda įlinkti, susidaro nervinė vaga, jos šonuose - klostės. Klostėms suaugus susidaro nervinis vamzdis - galvos ir nugaros smegenų užuomazga.
Abipus chordos išsidėsčiusi mezoderma susiskirsto į paašinę, tarpinę ir šoninę. Paašinę mezodermą sudaro segmentuoti somitomerai ir somitai. Pirmieji somitomerai atsiranda 3-iosios savaitės pabaigoje abipus chordos galvinio galo.
Augalų dauginimasis
Žiedinių augalų dauginimasis
Žiediniai augalai yra labiausiai klestinti augalų grupė, pasižyminti tikrais žiedais ir sėklomis su tvirta apsaugine danga. Šios savybės leidžia jiems daugintis lytiškai net ir sausoje aplinkoje. Lytiškai besidauginantys žiediniai augalai subrandina vyriškas ir moteriškas gametas, apsikeičia jomis tarp žiedų, sulieja gametas, kad susidarytų zigota, ir duoda sėklų, kurios apsaugo gemalą nuo išdžiūvimo ir aprūpina naują augalą maisto medžiagomis bei išplatina sėklas naujuose plotuose.
Žiedo sandara
Visų žiedų sandara iš esmės panaši. Žiede ant trumpo žiedkočio viena virš kitos prisitvirtinusios struktūros yra išsidėsčiusios spirale arba atskirais apskritimais. Žiedo vyriškoji dalis yra kuokeliai, kurių gali būti nuo keleto iki šimto. Kiekvieną kuokelį sudaro dvi dalys - dulkinė ir kotelis. Žiedinių augalų žiedadulkėse yra dvi vyriškosios gametos. Žiedadulkės vystosi dulkinių dulkializdžiuose. Dulkializdžių vidinio sluoksnio ląstelės dalijasi mejozės būdu ir iš kiekvienos susidaro po keturias ląsteles, kurios virsta žiedadulkėmis. Žiedadulkei bręstant, susidaro storas išorinis apvalkalėlis, viduje saugantis vyriškas gametas. Kai visos žiedadulkės subręsta, dulkinė praplyšta ir jos išbyra. Piestelė yra moteriškoji žiedo dalis, kurioje susidaro moteriškosios gametos. Piestelė sudaryta iš mezginės, liemenėlio ir purkos. Purka yra ta piestelės dalis, kuri surenka žiedadulkes. Mezginė primena tuščiavidurį maišelį, saugantį moteriškąsias gametas nuo išdžiūvimo. Mezginėje yra vienas ar daugiau sėklapradžių, o kiekviename sėklapradyje mejozės būdu susidaro po vieną gametą. Skirtingi augalai pagal pateiktą pagrindinį modelį išaugina labai įvairios išvaizdos žiedus, turinčius prisitaikymo savybių, susijusių su apdulkinimo būdu.
Žiedadulkių patekimas ant purkos
Apdulkinimas - tai žiedadulkių pernešimas nuo vieno augalo kuokelio ant kito augalo purkos. Daugelis augalų yra apdulkinami vabzdžių arba vėjo. Kryžminio apdulkinimo atveju vieno augalo žiedadulkės pernešamos ant kito augalo purkos. Tačiau augalai gali formuoti tiek vyriškas, tiek moteriškas gametas ir to paties augalo žiedadulkės gali apdulkinti savo purką - tai vadinama savidulka.
Gametų susiliejimas
Kai spermis susilieja su kiaušialąste, esančia gemaliniame maišelyje, įvyksta apvaisinimas. Kad žiedadulkė nuo purkos viršūnėlės galėtų patekti į gemalinį maišelyje, ji sudygsta išleisdama ploną vamzdelį, vadinamą dulkiadaigiu. Zigota sparčiai vystosi, kol susidaro gemalas, kuris turi būti apsaugotas nuo išdžiūvimo. Augalo gemalas turi audinių, iš kurių susiformuos šaknys, stiebas ir lapeliai, kai tik sėkla ims dygti. Dygimo procesas paprastai nevyksta, kol ji dar būna prisitvirtinusi motininiame augale. Sakoma, jog gemalas yra ramybės būsenos. Žiediniai augalai išaugina sėklas, kurios apsaugo gemalus. Sėklos dažnai turi maisto medžiagų atsargų, kurios kaupiamos audinyje, vadinamame endospermu. Sėklos išsivysto iš sėklapradžių.
Sėklų išplitimas
Nuo augalo ant žemės paviršiaus nukritusios sėklos galėtų sudygti. Iš jų išaugti nauji augalai, kurie konkuruotų su motininiu augalu, ir tai galbūt jiems neišeitų į gera, todėl augalai linkę platinti savo sėklas naujuose plotuose. Visi organizmai palieka palikuonių, kurie galų gale konkuruos su savo tėvais dėl maisto, vandens ir gyvybinės erdvės.
Gyvūnų dauginimosi būdai
Daugybė skirtingų būdų, kuriais gyvūnai dauginasi, gali būti suskirstyti į lytinį ir nelytinį dauginimąsi. Dauginantis nelytiškai, yra tik vienas tėvas, o dauginantis lytiškai - du tėvai.
Nelytinis dauginimasis
Nelytiniam dauginimuisi reikia tik vieno organizmo. Nelytiniam dauginimuisi nereikia lytinių ląstelių, pvz., spermatozoidų ir kiaušialąsčių - palikuonis turi tuos pačius požymius kaip ir vienintelis tėvas. Taip pasidauginęs organizmas palieka tikslias savo kopijas. Tėvo prisitaikymas išgyventi yra be pakitimų perduodamas palikuoniui ir tai gali būti pranašumas, jei aplinka nekinta. Nelytiniam dauginimuisi nereikia eikvoti energijos partneriui susirasti. Įmanoma labai greitai palikti daugybę palikuonių. Tai leidžia organizmams veiksmingai išnaudoti palankias aplinkybes.
Gyvūnai dauginasi įvairiai ir kai kurie jų derina nelytinį ir lytinį dauginimąsi. Duobagyviai, pvz., hidros, dauginasi pumpuruodami. Pumpuruojant naujas individas atsiranda kaip tėvinio organizmo išauga (pumpuras). Kiti duobagyviai turi dvi diploidines kartas. Obelia - tai į hidrą panašių polipų kolonija. Polipo stadijos duobagyviai yra sėslūs ir pumpuravimo būdu gamina diploidinius medūzoidus. gamina haploidines kiaušialąstes ir spermatozoidus. Rūšį išplatina judrūs medūzoidai. Daug plokščiųjų kirmėlių gali dalytis pusiau ir iš kiekvienos pusės regeneruoja vienas individas. Regeneracijos lydimą fragmentaciją taip pat matome pinčių ir dygiaodžių tarpe.
Keletas plokščiųjų kirmėlių, apvaliųjų kirmėlių, vėžiagyvių, žieduotojų kimėlių, vabzdžių žuvų ir driežų rūšių sugeba daugintis partenogeneziškai. Partenogenezė - lytinio dauginimosi atmaina, kai individas išsivysto iš neapvaisintos kiaušialąstės. Bičių motinėlė gali dėti apvaisintus arba neapvaisintus kiaušinius.
Lytinis dauginimasis
Tačiau lyčių buvimas svarbus biologine prasme. Beveik visi organizmai gali daugintis lytiškai - netgi tie, kurie dauginasi ir nelytiniu būdu. Lytinis dauginimasis priklauso nuo tam tikrų ląstelių, vadinamų gametomis. Dvi gametos, paprastai po vieną iš tėvų, jungiasi tarpusavyje ir susidaro zigota. Kai kurie gyvūnai ir daugelis augalų yra hermafroditai. Tai reiškia, jog tame pačiame individe susidaro ir vyriškų, ir moteriškų gametų. Lytiniam dauginimuisi reikia dviejų tėvų: vieno kiaušialąstė yra apvaisinama kito spermatozoidu. Lytinio dauginimosi privalumas yra tas, kad gimę palikuonys nėra tiksli nė vieno iš jų kopija. Bet lytinis dauginimasis labiau priklauso nuo dviejų skirtingų gametų, o ne nuo dviejų skirtingų individų. Lytinis dauginimasis paprastai yra sudėtingesnis už nelytinį. Jam reikia gametų, ir dažniausiai būna mažiau palikuonių. Taigi kai kurie iš šių palikuonių bus geriau prisitaikę prie aplinkos negu kiti palikuonys ar tėvai. Po daugybės kartų tokie nedideli skirtumai gali susikaupti populiacijoje ir ši jau gerokai skirsis nuo kitų. Kartais, spaudžiama vienos rūšies individų gausos vienoje vietovėje, dalis populiacijos priverčiama užimti naujas vietoves.
Lytinio dauginimosi metu paprastai vieno iš tėvų kiaušialąstę apvaisina kito spermatozoidus. Netgi tarp sliekų vyksta kryžminis apvaisinimas. Todėl palikuonių genų rinkinys skiriasi nuo abiejų tėvų. Taip pat vyksta pakaitinis hermafroditizmas ir lyties pakeitimas. Kai kurioms koralinių rifų žuvų rūšims būdingi kamerai, kuriuos sudaro vienas patinas ir kelios patelės.
Dauginimosi organai yra pirminiai arba pridėtiniai. Lytiškai besidauginantys gyvūnai paprastai turi pirminius lytinius organus, kurie gamina lytines ląsteles, ir pridėtinius organus lytinėms ląstelėms saugoti ir pernešti. Gyvūnai lytines ląsteles paprastai gamina specializuotuose organuose, vadinamuose lytiniais organais, arba gonadomis. Išimtimi iš šios taisyklės pintys. Kitos lytinių liaukų ląstelės palaiko ir maitina besivystančias lytines ląsteles arba gamina hormonus, būtinus dauginimosi procesui. Dar yra papildomi organai - latakai ir kaupyklos, kurios padeda lytinėms ląstelėms susijungti. Lytinis susijungimas vadinamas kopuliacija. Jis padeda partneriui, paprastai - patelei, priimti spermą. Sliekai kopuliacijos organo neturi, tačiau kiti gyvūnai tarp papildomų dauginimosi organų paprastai turi ir kopuliacijai skirtą organą. Sausumos gyvūnų patinai paprastai turi penį, skirtą spermai įvesti į patelės makštį. Vandeny gyvenantys gyvūnai taip pat turi kitokius kopuliacijos organus. Omarai ir vėžiai turi pakitusias plaukiojamąsias kojas, sepijos ir aštuonkojai naudoja čiuptuvą, rykliai turi modifikuotą pilvo peleką, kuriuo perduoda patelei paketą su sperma. Iš sausumos gyvūnų paukščiai paprastai neturi nei penio, nei makšties. Jiems būdinga kloaka - vieta, į kurią suteka virškinimo, šlapimo ir dauginimosi sistemų produktai. Patinas perduoda spermą patelei prispausdamas savo kloakos angą prie jos angos.
#
tags: #vidini #ir #isorini #gyvunu #apvaisinima