Концепцията за възпроизвеждане
Възпроизвеждане - способността на организмите да произвеждат себеподобни, едно от основните свойства на всички живи същества. Способността за възпроизвеждане често се оценява като отличителна черта на живите.
Безполовото размножаване е форма на размножаване, която не е свързана с обмен на генетична информация между индивидите – полов процес.
Безполовото размножаване е най-старият и прост метод за размножаване и е широко разпространено при едноклетъчните организми (бактерии, синьо-зелени бактерии, хлорела, амеба, реснички). Този метод има своите предимства: няма нужда да търсите партньор, а полезните наследствени промени остават почти завинаги. Въпреки това, с този метод на възпроизвеждане, променливостта, необходима за естествения подбор, се постига само чрез случайни мутации и следователно се извършва много бавно. Все пак трябва да се отбележи, че способността на даден вид да се възпроизвежда само безполово не изключва възможността за полов процес, но само когато тези събития са разделени във времето.
Най-често срещаният начин за размножаване на едноклетъчните организми е разделянето на две части, с образуването на два отделни индивида.
Сред многоклетъчните организми почти всички растения и гъби имат способността да се размножават безполово - изключение е например велвичията. Безполовото размножаване на тези организми става вегетативно или чрез спори.
Сред животните способността за безполово възпроизвеждане е по-разпространена при по-ниските форми, но липсва при по-напредналите. Единственият метод за безполово размножаване при животните е вегетативният.
Има широко разпространено погрешно схващане, че индивидите, получени в резултат на безполово размножаване, са винагигенетично идентичен с родителския организъм (с изключение на мутации). Най-яркият контрапример е възпроизвеждането чрез спори в растенията, тъй като по време на спорулацията настъпва редуциращо клетъчно делене, в резултат на което спорите съдържат само половината от генетичната информация, налична в спорофитните клетки.
По време на сексуалното размножаване се образуват гамети или зародишни клетки. За разлика от обикновените клетки, тези клетки имат хаплоиден (единичен) набор от хромозоми. Според сходството-разликата на получените гамети се разграничават няколко вида образуване на гамети:
- Изогамия - гамети с еднакъв размер и структура, с флагели;
- Анизогамия - гамети с различни размери, но с подобна структура, с флагели;
- оогамия - гамети с различна големина и структура. Малките мъжки гамети с флагела се наричат сперматозоиди, а големите женски гамети без флагела се наричат яйцеклетки.
Когато две гамети се сливат (в случай на оогамия е необходимо сливане на различни видове гамети), се образува зигота, която вече има диплоиден (двоен) набор от хромозоми. Зиготата се развива в дъщерен организъм, чиито клетки съдържат генетична информация от двата родителски индивида.
Животно, което има мъжки и женски полови жлези, се нарича хермафродит. Хермафродитизмът е широко разпространен сред низшите животни и в по-малка степен сред висшите. Подобна характеристика при растенията се нарича еднодомна (за разлика от двудомна) и се свързва с цялостното еволюционно развитие на вида в по-малка степен, отколкото при животните.
Има следните видове безполово размножаване:
Делението е характерно предимно за едноклетъчните организми. По правило се осъществява чрез просто клетъчно делене на две. В някои протозои (например фораминифери)разделяне на повече клетки. Във всички случаи получените клетки са напълно идентични с оригинала. Изключителната простота на този метод на възпроизвеждане, свързана с относителната простота на организацията на едноклетъчните организми, дава възможност за много бързо размножаване. Организмът, който се възпроизвежда без полов път, е способен да се самовъзпроизвежда безкрайно, докато не настъпи спонтанна промяна в генетичния материал - мутация. Ако тази мутация е благоприятна, тя ще бъде запазена в потомството на мутиралата клетка, което ще бъде нов клетъчен клонинг.
Често безполовото размножаване на бактериите се предшества от образуването на спори. Бактериалните спори са пасивни клетки с намален метаболизъм, заобиколени от многослойна мембрана, устойчиви на изсушаване и други неблагоприятни условия, които причиняват смъртта на обикновените клетки. Спорообразуването служи както за оцеляване при такива условия, така и за разпространение на бактерии: веднъж попаднали в подходяща среда, спората покълва, превръщайки се във вегетативна (деляща се) клетка.
Безполовото размножаване с помощта на едноклетъчни спори също е характерно за различни гъби и водорасли. Спорите в този случай се образуват чрез митоза (митоспори), а понякога (особено при гъбите) в големи количества; при покълването те възпроизвеждат майчиния организъм. В много организми, както и във всички висши растения, се образуват спори от различен вид, а именно мейоспори, които се образуват чрез мейоза. Те съдържат хаплоиден набор от хромозоми и дават началото на поколение, което обикновено не прилича на майката и се размножава по полов път. По този начин образуването на мейоспори е свързано с редуването на поколенията - асексуални (даващи спори) и сексуални.
Друг вариант на безполово размножаване се осъществява чрез отделяне от тялото на частта му, състояща се от по-голям или по-малък бройклетки. Те се развиват във възрастни. Пример за това е пъпкуването на гъбите и кишечнополовите растения или размножаването на растения чрез издънки, резници, луковици или грудки. Тази форма на безполово размножаване обикновено се нарича вегетативно размножаване. По принцип той е подобен на процеса на регенерация.
Безполовото размножаване, възпроизвеждащо индивиди, идентични с оригиналния организъм, не допринася за появата на организми с нови варианти на черти и по този начин ограничава способността на видовете да се адаптират към новите условия на околната среда. Средството за преодоляване на това ограничение беше преходът към сексуално размножаване.
Ефективността на комбинирането на генетичен материал в потомство, получено в резултат на сексуално размножаване, се улеснява от:
- случайна среща на две гамети;
- произволно подреждане и дивергенция към полюсите на делене на хомоложни хромозоми по време на мейозата;
- кросинговър между хроматидите.
Такава форма на сексуално размножаване като партеногенезата не включва сливане на гамети. Но тъй като организмът се развива от зародишна клетка (овоцит), партеногенезата все още се счита за сексуално размножаване.
В много групи еукариоти е настъпило вторично изчезване на сексуалното размножаване или се случва много рядко. По-специално, отделът на дейтеромицетите (гъбите) съчетава обширна група от филогенетични аскомицети и базидиомицети, които са загубили половия си процес. До 1888 г. се приемаше, че сред сухоземните висши растения половото размножаване е напълно загубено при захарната тръстика. Загубата на сексуално размножаване в която и да е група метазои не е описана. Въпреки това са известни много видове (нисши ракообразни - дафния, някои видове червеи), които при благоприятни условия могат да се размножават партеногенетично в продължение на десетки години.и стотици поколения. Например, някои видове ротифери се размножават само партеногенетично в продължение на милиони години, като дори образуват нови видове в процеса.
В редица полиплоидни организми с нечетен брой набори от хромозоми, сексуалното размножаване играе малка роля в поддържането на генетичната променливост в популацията поради образуването на небалансирани набори от хромозоми в гаметите и в потомството.
Способността за комбиниране на генетичен материал по време на половото размножаване е от голямо значение за селекцията на моделни и икономически важни организми.