Հիմնական նյութ

Դասընթաց․ (9-րդ դասարան. կենսաբանություն) > Բաժին 1

Դաս 2: Բջջի բաժանում

Սեռական կենսափուլեր

Սեռական կենսափուլերի տեսակները՝ դիպլոիդ-դոմինանտ, հալպոիդ-դոմինանտ և սերունդների հերթափոխ։

Ներածություն

Երբևէ ցանկացե՞լ ես կլոնավորել ինքդ քեզ (օրինակ՝ օրական 2 անգամ ավելի շատ գործողություններ հասցնելու համար)։ Դու չես կարող պարզապես կիսվել և առաջացնել քո կրկնօրինակին, քանի որ դու մարդ ես։ Բայց եթե մենք այլ տեսակի օրգանիզմ լինեիր, օրինակ՝ ծովաստղ կամ կակտուս, ապա սեփական կլոնների առաջացումը այդքան էլ բարդ չէր լինի քեզ համար։

Որոշ ծովաստղերից կարող են ավելի շատ գենետիկորեն նույնական կլոններ առաջանալ, քանի որ եթե դրանք կտրեն իրենց վերջույթներից մեկը, ապա այն կվերաճի՝ առաջացնելով մի նոր ամբողջական օրգանիզմ։ Նույն կերպ որոշ կակտուսներ կարող են կլոնավորվել իրենց ճյուղի որոշակի հատվածը պարզապես հողի մեջ նետելով։ Այդ հատվածից կառաջանան արմատներ, որից էլ կզարգանա նոր, գենետիկորեն նույնական կակտուս

^{1}

Բազմացման այս եղանակները անսեռ բազմացման օրինակներ են, որոնց արդյունքում առաջացած սերունդը գենետիկորեն նույնական է իր ծնողական ձևին (այս դեպքում՝ նախնական ծովաստղին կամ կակտուսին)։ Ի տարբերություն դրան՝ շատ բույսեր, կենդանիներ և սնկեր առաջացնում են սերունդ սեռական բազմացման եղանակով։

Սեռական բազմացման ընթացքում երկու ծնողների սեռական բջիջները (գամետները) միաձուլվում են բեղմանվորում կոչվող գործընթացի արդյունքում՝ հանգեցնելով նոր, գենետիկերեն տարբեր առանձնյակի առաջացման։ Որոշ օրգանիզմներ, ինչպես օրինակ՝ վերոբերյալ ծովաստղն ու կակտուսը կարող են իրականում բազմանալ և՛ սեռական, և՛ անսեռ եղանակներով։

Սեռական բազմացման եղանակով վերարտադրվող բոլոր տեսակները իրենց կյանքի ցիկլում ունեն որոշ առանցքային ընդհանրություններ, ինչպես օրինակ՝ մեյոզը (դիպլոիդ բջջից հապլոիդ բջիջների առաջացումը) և բեղմնավորումը (հապլոիդ գամետների միաձուլումը, որի արդյունքում առաջանում է զիգոտ կոչվող դիպլոիդ բջիջ)։ Այս հիմնական տարրերի կողքին, այնումենայնիվ, տարբեր կենդանի օրգանիզմների սեռական կյանքի ցիկլում կարող են լինել նաև տարբերություններ։ Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք սեռական կյանքի ցիկլի զանազան տարբերակները, որոնք գործում են տարբեր օրգանիզմների մոտ՝ մարդկանցից մինչև պտերներ և խմորասնկեր։

Հապլոիդ բջիջը ունի քրոմոսոմների միայն 1 ամբողջական հավաքակազմ։ Մարդու սերմնաբջիջն ու ձվաբջիջը հապլոիդ բջիջներ են։

Դիպլոիդ բջիջը պարունակում է քրոմոսոմների 2 ամբողջական հավաքակազմ։ Մարդու օրգանիզմի բջիջների հիմնական մասը, բացի սերմնաբջջից և ձվաբջջից, դիպլոիդ են։

Սեռական կյանքի ցիկլի տեսակները

Սեռական կյանքի ցիկլերում ներառված է մեյոզի և բեղմնավորման հաջորդականությունը։ Մեյոզի արդյունքում են դիպլոիդ բջջից առաջանում հապլոիդ բջիջներ, և բեղմնավորման արդյունքում է երկու հապլոիդ բջջների (գամետներ) միաձուլման արդյունքում առաջանում դիպլոիդ զիգոտը։ Բայց այն ինչ իրականանում է այս երկու գործընթացների միջև տարբեր օրգանիզմների (ինչպես օրինակ՝ սնկի և ծխնու) շրջանում կարող է շատ տարբերվել։

Սեռական կյանքի ցիկլերի 3 տարատեսակներ կան։

Դիպլոիդ-գերիշխող կյանքի ցիկլում ամենահաճախը հանդիպում է բազմաբջիջ, դիպլոիդ փուլը, և միակ հապլոիդ բջիջները գամետներն են։ Մարդկանց և կենդանիների հիմնական մասի կյանքի ցիկլն այսպիսին է։
Հապլոիդ-գերիշխող կյանքի ցիկլում ամենահաճախը հանդիպում է բազմաբջիջ (կամ երբեմն նաև միաբջիջ) հապլոիդ փուլը։ Այս օրգանիզմները հիմնականում բազմաբջիջ են։ Կյանքի ցիկլի այս տեսակում միաբջիջ զիգոտը միակ դիպլոիդ բջիջն է։ Սնկերի և որոշ ջրիմուռների կյանքի ցիկլն այսպիսին է։
Սերունդների հերթափոխում և՛ հապլոիդ, և՛ դիպլոիդ փուլերը բազմաբջիջ են, չնայած տվյալ տեսակի օրգանիզմների կյանքի որոշ փուլերում կարող է գերիշխել դրանցից յուրաքանչյուրը։ Բույսերի և որոշ ջրիմուռների կյանքի ցիկլն այսպիսին է։

Արի՛ ավելի հստաեցնենք այս մտքերը՝ յուրաքանչյուր տեսակի կյանքի ցիկլից օրինակներ ուսումնասիրելով։

Դիպլոիդ-գերիշխող կյանքի ցիկլ

Գրեթե բոլոր կենդանիների կյանքի ցիկլը դիպլոիդ-գերիշխող է, որի պարագայում օրգանիզմի կյանքի ցիկլում միակ հապլիդ բջիջները գամետներն են։ Կենդանու սաղմի զարգացման վաղ փուլերում սեռական գոնադներից (սերմարան և ձվարան) առաջանում են հատուկ դիպլոիդ բջիջներ՝ գոնոցիտներ։ Գոնոցիտները կարող են բաժանվել միտոզով՝ առաջացնելով ավելի շատ գոնոցիտներ։ Բայց դրանց որոշ մասը մեյոզի միջոցով առաջացնում է հապլոիդ գամետներ (սերմնաբջիջներ և ձվաբջիջներ)։ Բեղմնավորումը ներառում է 2 գամետների (սովորաբար տարբեր օրգանիզմների) միաձուլումը՝ վերականգնելով կյանքի ցիկլի դիպլոիդ փուլը։

Շատ տեսակներում արտահայտված է սեռերի տարբերակումը, այսինքն կան առանձին իգական և արական օրգանիզմներ։ Այս տեսակներում գամտները պետք է տրամադրեն տարբեր սեռերի 2 օրգանիզմներ։ Բայց, որոշ կենդանիներ հերմաֆրոդիտ են, ինչը նշանակում է, որ դրանք կարող են ունենալ և՛ իգական, և՛ արական սեռական օրգաններ և կարող են արտադրել 2 տեսակի գամետներն էլ։

Միաժամանակյա հերմաֆրոդիտները (օրգանիզմներ, որոնք ունեն և՛ իգական, և՛ արական վերարտադրողական օրգաններ) կարող են ինքնաբեղմնավորվել՝ զիգոտի առաջացման համար տրամադրելով և՛ սերմաբջիջ, և՛ ձվաբջիջ։ Օրինակ՝ բանանի տզրուկները միաժամանակյա հերմաֆրոդիտներ են և եթե զուգընկեր չգտնեն, կարող են ինքնաբեղմնավորվել։

Նկարը ձևափոխվել է՝ "Sexual reproduction: Figure 1," ըստ OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).

Հապլոիդ-գերիշխող կյանքի ցիկլ

Սնկերի հիմնական մասի և որոշ պորտիստների (միաբջիջ կորիզավոր օրգանիզմներ) կյանքի ցիկլը հապլոիդ-գերիշխող է, որի պարագայում տվյալ օրգանիզմի <<մարմինը>> (հասուն, էկոլոգիապես կարևոր փուլը) հապլոիդ է։

Հապլոիդ-գերիշխող կյանքի ցիկլով սնկի օրինակ է սև հացի խմորասունկը, որի սեռական կյանքի ցիկլը ցուցադրված է ստորև տրամագրում։ Խմորասնկի սեռական բազմացման ընթացքում երկու համատեղելի առանձնյակների հիֆերը (բազմաբջիջ, թելանման հապլոիդ կառուցվածքներ) սկզբում կաճեն միմյանց ընդառաջ։

Երբ հիֆերը հանդիպեն, դրանք կձևավորեն զիգոսպորանգիում կոչվող կառուցվածք։ Վերջինս պարունակում է 1 բջիջ, որում առկա են ծնողներից ստացած մի քանի հապլոիդ կորիզներ։ Հապլոիդ կորիզները միաձուլվում են՝ առաջացնելով դիպլոիդ կորիզներ, որոնք համանման են զիգոտներին։ Այն բջիջը, որը պարունակում է նշված կորիզները կոչվում է զիգոսպոր։

Նկարը ձևափոխվել է "Sexual reproduction: Figure 2," ըստ OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).

Զիգոսպորները երկար ժամանակ կարող են պասիվ, նիրհած վիճակում մնալ, սակայն համապատասխան պայմանների դեպքում, դրանց դիպլոիդ կորիզը մեյոզով կբաժանվի՝ առաջացնելով հապլոիդ կորիզներ, որոնք կարձակվեն առանձին բջիջներով և կկոչվեն սպորներ

^{4}

։ Քանի որ դրանք առաջացել են մեյոզի արդյունքում, յուրաքանչյուր սպոր ունի գենետիկական նյութի յուրահատուկ համակցում։ Սպորները ծիլ են տալիս և բաժանվում միտոզով՝ առաջացնելով նոր, բազմաբջիջ, հապլոիդ սնկեր։

Սերունդների հերթափոխում

Կյանքի ցիկլի երրորդ տարատեսակը՝ սերունդների հերթափոխումը, հապլոիդ-գերիշխող և դիպլոիդ-գերիշխող հակադրությունների խառուրդն է։ Այսպիսի կյանքի ցիկլ ունեն բոլոր բույսերն ու որոշ ջրիմուռներ։ Այս կենսափուլով տեսակները ունեն կյանքի և՛ հապլոիդ, և՛ դիպլոիդ շրջաններ։

Հապլոիդ միաբջիջ բույսերը (կամ ջրիմուռները) կոչվում են գամետոֆիտներ, քանի որ դրանք մասնագիտացված բջիջների միջոցով արտադրում են գամետներ։ Այս դեպքում գամետները մեյոզի միջոցով չեն առաջանում, քանի որ օրգանիզմը ինքնին հապլոիդ է։ Հապլոիդ գամետների բեղմնավորման արդյունքում առաջանում է դիպլոիդ զիգոտ։

Զիգոտը անընդհատ կբաժանվի միտոզով՝ առաջացնելով բազմաբջիջ բույս, որը կոչվում է սպորոֆիտ։ Վերջինիս մասնագիտացված բջիջները մեյոզի միջոցով կառաջացնեն հապլոիդ սպորներ։ Սպորները այնուհետև կզարգանան առաջացնելով միաբջիջ գամետոֆիտներ։

Նկարը ձևափոխվել է՝ "Sexual reproduction: Figure 3," ըստ OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).

Չնայած սեռական եղանակով բազմացող բոլոր բույսերը ունեն սերունդների հերթափոխման որևէ եղանակ, դրանց սպորոֆիտների և գամետոֆիտների հարաբերական չափերը և դրանց միջև գործող հարաբերությունները տարբեր տեսակների մոտ տարբեր են։

Մամուռների նման բույսերում գամետոֆիտը ազատ ապրող, հարաբերականորեն մեծ բույս է, մինչդեռ սպորոֆիտը փոքր է և կախված է գամետոֆիտներից։ Այլ բույսերի, ինչպես օրինակ՝ պտերների և՛ գամետոֆիտը, և՛ սպորոֆիտը ազատ ապրող են, բայց սպորոֆիտը ավելի մեծ չափսեր ունի։ Իրականում այն ինչ տեսնում և ճանաչում ենք որպես պտեր հենց հանդիսանում է դրա սպորոֆիտը։

Սերմնավոր բույսերի, ինչպես օրինակ՝ մագնոլիա ծառերի և երիցուկների, սպորոֆիտները ավելի մեծ են, քան գամետոֆիտները։ Այն, ինչ տեսնում և ճանաչում ենք որպես բույս իրականում գրեթե ամբողջապես սպորոֆիտի հյուսվածք է։ Գամետոֆիտը դրա միայն մի քանի բջիջներն են, իսկ իգական գամետոֆիտը ամբողջապես կազմված է սպորոֆիտից (ծաղկի ներսում)։

Ինչու՞ է սեռական բազմացումը տարածված

Ինչ որ առումով, անսեռ բազմացումը, որի արդյունքում առաջացող սերունդները ծնողական առանձյակների գենետիկական պատճեններն են, ավելի պարզ և արդյունավետ համակարգ է թվում, քան սեռական բազմացումը։ Ի վերջո, եթե ծնողական օրգանիզմը որևէ բնակմիջավայրում հաջող ապրում է, ապա սերնդին փոխանցվող գեները ևս պետք է հարմարեցնեն դրան իր միջավայրին։ Ի հավելումն, անսեռ բազմացման համար անհրաժեշտ է միայն մեկ առանձնյակ (և բացառվում է երկրորդ առանձնյակին գտնելու և զուգավորելու խնդիրը), ինչը հնարավոր է դարձնում նաև մեկուսացած առանձնյակների վերարտադրումը։

Չնայած այս ամենին, միայն մի քանի բազմաբջիջ օրգանիզմներ են բազմանում անսեռ եղանակով։ Այդ դեպքում, ինչու՞ է սեռական բազմացումը այսքան տարածված։ Այս հարցը շատ է քննարկվել, և դրա պատասխանի շուրջ դեռ տարաձայնություններ կան։ Ընդհանուր առմամբ ընդունված է ասել, որ սեռական բազմացումը հանգեցնում է էվոլյուցիոն առավելության (այդ իսկ պատճառով էլ այսքան տարածված է այսօր գոյություն ունեցող կենդանիների շրջանում) , քանի որ այն մեծացնում է գենետիկ բազմազանությունը՝ վերակազմավորելով գեների տարբերակներն ու առաջացնելով նոր համակցումներ։ Սեռական կենսափուլում բազմազանություն առաջացնող գործընթացներն են․ մեյոզի ընթացքում տրամախաչումը, հոմոլոգ քրոմոսոմների պատահական բաշխումն ու բեղմնավորումը։

Իսկ ինչու՞ է գենետիկական բազմազանությունը այսքան դրական բան համարվում։ Որպես օրինակ արի դիտարկենք այն դեպքը, երբ պոպուլյացիայի բնակմիջավայրը փոխվում է, հավանաբար նոր ախտածնի կամ գիշատչի հայտնվելու պատճառով։ Սեռական բազմացման արդյունքում շարունակաբար առաջանում են գեների նոր, պատահական համակցված տարբերակներ։ Այս պարագայում ավելի հավանական է, որ սեռական եղանակով բազմացող պոպուլյացիայի մեկ կամ մի քանի անդամները կկրեն գեն, որը թույլ կտա դրանց գոյատևել այդ նոր պայմաններում (օրինակ՝ գեն, որը ախտածնի նկատմամբ դիմացկունություն է ապահավում, կամ թույլ է տալիս արագ փախչել գիշատչից)։

Սերնդեսերունդ օգտագար գենը կարող է տարածվել պոպուլյացիայում՝ որպես խումբ թույլ տալով դրան գոյատևել նոր պայմաններում։

Մեջբերում

Այս հոդվածը քաղված է հետևյալ հոդվածից.

“Սեռական բազմացում," ըստ OpenStax College, Biology (CC BY 3.0). Բնօրինակը կարող եք անվճար ներբեռնել այստեղ՝ http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85.
“Բազմացման եղանակներ,” ըստ OpenStax College, Biology (CC BY 3.0). Բնօրինակը արող եք անվճար ներբեռնել այստեղ՝ http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85.

Մշակված հոդվածի արտոնագրի համարն է՝ CC BY-NC-SA 4.0

Օգտագործված գրականություն

Lamb, A. and Johnson, L. (2002). Cactus (Cactaceae). In Eduscapes. Retrieved from http://eduscapes.com/nature/cactus/index1.htm.
Starfish. (2015, October 13). Retrieved October 15, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Starfish.
Hermaphrodite. (2016, July 23). Retrieved July 24, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Hermaphrodite#Simultaneous_hermaphrodites.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Fungi. In Campbell biology (10th ed.). San Francisco, CA: Pearson, 658.

Հավելյալ հղումներ

Alternation of generations. (2015, September 4). Retrieved September 15, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Alternation_of_generations.

Biological life cycle. (2015, September 5). Retrieved September 15, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Biological_life_cycle.

Gilbert, S. F. (2000). Plant life cycles. In Developmental biology (6th ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9980/.

Gonad. (2015, August 23). Retrieved October 15, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Gonad.

Hermaphrodite. (2016, July 23). Retrieved July 24, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Hermaphrodite.

Lamb, A. and Johnson, L. (2002). Cactus (Cactaceae). In Eduscapes. Retrieved from http://eduscapes.com/nature/cactus/index1.htm.

Purves, W. K., Sadava, D. E., Orians, G. H., and Heller, H.C. (2004). Chromosomes, the cell cycle, and cell division. In Life: the science of biology (7th ed., pp. 164-186). Sunderland, MA: Sinauer Associates.

Purves, W. K., Sadava, D. E., Orians, G. H., and Heller, H.C. (2004). Fungi: recyclers, pathogens, parasites, and plant partners. In Life: the science of biology (7th ed., pp. 603-618). Sunderland, MA: Sinauer Associates.

Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B., and Singer, S. R. (2014). How cells divide. In Biology (10th ed., AP ed., pp. 187-206). New York, NY: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Fungi. In Campbell biology (10th ed., pp. 648-666). San Francisco, CA: Pearson.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Meiosis and sexual life cycles. In Campbell biology (10th ed., pp. 252-266). San Francisco, CA: Pearson.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Protists. In Campbell biology (10th ed., pp. 587-611). San Francisco, CA: Pearson.

Reproduction. (2015, August 28). Retrieved October 15, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Reproduction.

Sexual reproduction. (2015, October 2). Retrieved October 15, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Sexual_reproduction.

Starfish. (2015, October 13). Retrieved October 15, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Starfish.

Zygospore. (2013, April 12). Retrieved October 15, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Zygospore.

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Մուտք գործել

Դասակարգել ըստ

Առայժմ հրապարակումներ չկան։

Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: