V modernom svete sa stalo zvykom nazývať všetko, čo nás obklopuje, technickými výrazmi. Mechanizmus rozmnožovania … Takto vedci "pokrstili" zázrak zrodenia nového života.
Zázrak, v ktorom je akákoľvek zložka tak harmonická, rôznorodá a zároveň nenahraditeľná, že sa človek niekedy môže len čudovať. Po mnoho tisícročí si ľudstvo lámalo hlavu nad otázkou prvenstva vajec a kurčiat a príroda už dávno mala odpoveď na všetky otázky. Racionalizmus a rôznorodosť riešení pri udržiavaní stability jednotlivého druhu a zároveň osvojovaní si rôznorodosti čŕt vo voľnej prírode nemajú obdobu.
Genetický základ života
Jedným z týchto zariadení je striedanie generácií. Rozmanitosť živočíšnych a rastlinných druhov sa dosahuje vytváraním rôznych kombinácií genetického materiálu. Striedanie generácií je špeciálna forma ochrany druhov v meniacich sa podmienkach prostredia, ktorá sa vyskytuje najmä u mnohých rastlín a nižších bezstavovcov. Predstavuje zmenu sexuálneho a nepohlavného rozmnožovania.
Čo spôsobuje spustenie tej či onej metódy reprodukcie a aké ciele sledujú? Na zodpovedanie tejto otázky je potrebné hlbšie pochopiť, čo je pohlavné a nepohlavné rozmnožovanie a ako sa líšia, aké výhody a nevýhody prinášajú pre biologický druh.
Sexuálna reprodukcia
Proces sexuálnej reprodukcie zahŕňa účasť na vytvorení nového života dvoch jedincov, z ktorých každý je nositeľom svojej individuálnej sady chromozómov v špirálovom dvojvlákne DNA. Tento jedinečný súbor genetického materiálu je vyjadrený prítomnosťou určitých vlastností v tomto jedincovi a iba v nej, ktoré čiastočne prenáša na svoje potomstvo.
Keď sa procesu sexuálneho rozmnožovania zúčastňujú dvaja jedinci, z ktorých každý dáva potenciálnemu nástupcovi druhu svoju polovičnú sadu chromozómov, ďalšia generácia bude mať vlastnosti oboch rodičovských organizmov. Preto sa striedanie generácií pozoruje v jednoduchých aj zložitých formách života, ktoré sa rozmnožujú sexuálnym rozmnožovaním.
Aký prínos má sexuálna reprodukcia ku genofondu druhu
Dokonca aj v rámci relatívne malej populácie môže byť súbor kombinácií genetického materiálu nekonečne široký. Tento typ reprodukcie sleduje politiku zavádzania diverzity do genetického pozadia populácie druhov. Diverzitu možno dosiahnuť aj použitím nových exemplárov daného druhu, ktoré sú odlišné, v rámci etablovanej populácie.spôsoby môžu preniknúť zvonku. Alebo, ako napríklad v rastlinách alebo niektorých koelenterátoch, na úkor zárodočných buniek „s dodaním domov“pomocou vetra, vody alebo hmyzu.
Dôležitým bodom pri sexuálnej reprodukcii je naznačiť možnosť účasti na nej prevažne zdravých a najsilnejších jedincov. Tento typ reprodukcie teda umožňuje implementáciu prirodzeného výberu, čo prispieva k možnosti fixácie vlastností, ktoré fungujú v prospech tohto druhu.
Asexuálna reprodukcia ako vzorec pre násobiteľ počtu jedincov
Striedanie generácií je systém používaný na zveľaďovanie a udržiavanie druhu, v ktorom hrá dôležitú úlohu nepohlavné rozmnožovanie. Z jeho výhod možno bezpečne poznamenať schopnosť rýchlo zvýšiť veľkosť populácie, keď nastanú podmienky prostredia priaznivé pre daný biologický druh. Zachovanie a zlepšenie genetického fondu populácie prostredníctvom viacnásobného klonovania už existujúcich génových kombinácií, čo výrazne zvyšuje šancu druhu na účasť týchto kombinácií v ďalšej sexuálnej reprodukcii.
Striedanie fenotypov v rôznych kráľovstvách
Striedanie generácií u rias závisí od teplotného pozadia, chemického zloženia vody (najmä koncentrácie soli v nej), dĺžky dennej svetelnej periódy, intenzity osvetlenia a zmeny ročných období. Všetky tieto faktory regulujú produkciu určitých reprodukčných buniek. Niektoré rastliny produkujú spóry, základ nepohlavnýchreprodukciu a nazývajú sa sporofyty. Rastliny, ktoré produkujú gaméty na pohlavné rozmnožovanie (pohlavná bunka s jednou sadou chromozómov v jadre) na rozmnožovanie, sa nazývajú gametofyty. Existujú riasy, ktoré produkujú oba typy zárodočných buniek (gaméty a spóry), a preto sa nazývajú gametosporofyty. Riasy všetkých týchto typov sa môžu navzájom líšiť morfologicky aj biologicky. Takže červená riasa Porphyra Tenera vo forme sporofytu vyzerá ako vlákna rozvetvené v jednom rade, prenikajúce do substrátu, ktorým môžu byť vápenaté horniny alebo lastúry mäkkýšov.
Sporofyty tohto druhu žijú vo veľkých hĺbkach, preferujú slabé osvetlenie. Jedince podieľajúce sa na produkcii buniek na pohlavné rozmnožovanie (gametofyty) žijú vo forme dosiek v zóne prílivu a odlivu v malých hĺbkach pri intenzívnom osvetlení. Červené riasy, ktoré sú viac organizované, vykazujú najrozmanitejšie a najzložitejšie vývojové cykly, v ktorých počas životného cyklu dochádza k zmene rôznych foriem existencie organizmov toho istého druhu - heteromorfný vývoj.
Pre koho je charakteristické rozmnožovanie prostredníctvom gametosporofytov
Gametosporofyty sú typické pre mnohé druhy zelených, hnedých a červených rias. Striedanie generácií sa u nich pozoruje pri produkcii reprodukčných buniek oboch typov: spór a gamét, vyskytujúcich sa v rôznych časoch a v dôsledku zmien podmienok prostredia. Súlad medzi prejavmi znakov vo fenotype a zodpovedajúcimizmeny v prostredí – hlavný evolučný faktor, ktorý poskytuje hnaciu formu výberu.
Striedanie generácií u rastlín a zvierat: aké sú podobnosti dvoch rôznych kráľovstiev
Klasifikácia, ktorá rozdeľuje živý svet na 4 kráľovstvá, výrazne zjednodušuje vnímanie biologickej vedy v raných fázach jej štúdia. Pri hlbšom priebehu je však zrejmé, že v existujúcej klasifikácii existuje veľa prechodných prípadov. Striedanie generácií v koelenterátoch má teda obzvlášť zaujímavý charakter. V životnom cykle majú generácie sexuálnej a nepohlavnej reprodukcie odlišný vzhľad, vedú radikálne odlišný životný štýl, žijú na rôznych miestach a inak sa stravujú. V metagenéze dochádza k striedaniu foriem života: polypy a medúzy. Polypy pripojené k substrátu vedú sedavý životný štýl. Polypy sa vyznačujú nepohlavným rozmnožovaním pučaním z materského organizmu nových dcérskych jedincov identických genetickým zložením, ktoré tiež trávia svoj život vo forme polypov. Výživa prebieha filtrovaním masy vody, ktorej prúdom sú privádzané mikroskopické organické častice, ktoré slúžia ako potrava pre telo.
Polypy dokážu organizovať obrovské komunity. Podobne striedanie generácií u coelenterátov vytvára na dlhý čas koloniálne formy polypov v podobe koralových útesov. Keď nastanú určité podmienky, ktoré sú pre každý druh individuálne (zmena teploty, časurokov, zmeny podmorských prúdov, fáza mesiaca, čas migrácií a pod.), polypy púčik malé medúzy. Medúzy sú mobilné, ľahko sa pohybujú vo vodnom stĺpci a sú predátormi v spôsobe kŕmenia. Medúzy vyrastajúce do veku sexuálnej pripravenosti pokračujú v cykle vývoja druhu prostredníctvom sexuálnej reprodukcie. Z oplodnených buniek sa vyvinú pohyblivé larvy, ktoré sa usadia na dne, prichytia sa k substrátu, stratia pohyblivosť a vyrastú do polypu. Striedanie generácií je životný cyklus druhu, ktorý sa vždy uzatvára, vracia sa do pôvodného štádia, ale s inou sadou chromozómov, a teda s odlišnými znakmi.
Machy sa rozmnožujú aj sexuálne
Striedanie generácií je pozorované u vyšších rastlín vrátane machov. Charakteristickým znakom životného cyklu tohto rastlinného oddelenia je skutočnosť, že dominantnou formou života je gametofyt v podobe zelenej trvácej rastliny s listovitými výrastkami a rizoidmi, ktoré pozorujeme. Striedanie generácií v machoch zabezpečuje sporofyt, čo je nepohlavné štádium vývojového cyklu, reprezentované malou schránkou na stopke s výtrusmi, spojenými s gametofytom nôžkami, cez ktoré dochádza k fyziologickému zásobovaniu výtrusmi. Sporofyt má krátku životnosť a nedokáže sa sám zakoreniť. Vysychá po dozretí a vyrážke spór.
Prečo v biológii 1+1=3
Na základe vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že oba spôsoby rozmnožovania majú svoj vlastný evolučný význam. Striedanie generácií je proceszabezpečenie konsolidácie potrebných vlastností a odmietnutie nepotrebných, prejavujúcich sa vo fenotype, v dôsledku prirodzeného výberu. Len v prípade nepohlavného rozmnožovania budú prirodzenému výberu “predložené na posúdenie” spontánne mutácie a v prípade sexuálneho rozmnožovania sa vo fenotype objavia okrem mutácií aj znaky oboch rodičovských jedincov.
Prečo v evolučnej biológii, keď hovoríme o sexuálnej reprodukcii, súčet dvoch jednotiek sa nerovná dvom (1+1≠2)? Pretože v dôsledku oplodnenia dieťa dostane súbor génov, ktorý nie je identický so žiadnym rodičom. Jedinec nebude niesť materský alebo otcovský gén, ale bude sa vyvíjať na základe informácií, ktoré prišli od rodičov. Tá bude nositeľkou tretieho, jedinečného a nenapodobiteľného genotypu, biológovia preto riešia matematický príklad trochu inak. Práve to zabezpečuje striedanie generácií u rastlín a cicavcov, kde sa s každým novým znovuzrodením genetického materiálu stáva komplexnejším, elegantnejším a dokonalejším!
