Pohlavné rozmnožovanie
z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Pohlavné rozmnožovanie alebo sexuálne rozmnožovanie alebo generatívne rozmnožovanie je rozmnožovanie, pri ktorom vzniká dcérsky organizmus, ktorý zvyčajne nesie konbináciu genetického materiálu dvoch iných (rodičovských) organizmov. Pri pohlavnom rozmnožovaní väčšinou vzniká organizmus s novou, unikátnou genetickou výbavou, ktorá nikdy nie je úplne totožná s genetickou výbavou rodičov. Pohlavné rozmnožovanie výrazne urýchľuje priebeh evolúcie.
V prípade pohlavného rozmnožovania je často nevyhnutné splynutie dvoch špecializovaných buniek - gamét. Ich splynutím vzniká zygota, oplodnené vajíčko, ktoré sa ďalej mitoticky delí a stáva sa z neho embryo. Gaméty zvyčajne nesú polovičnú (haploidnú) sadu chromozómov. Splynutím dvoch gamét vzniká opäť úplná (diploidná) chromozómová sada. Keďže pri bežnom delení buniek je väčšinou genetická výbava materských a dcérskych buniek rovnaká, pohlavné bunky vznikajú iným spôsobom ako telové (somatické) bunky a to redukčným delením - meiózou. Existujú aj prípady, pri ktorých pohlavné bunky nevznikajú meiózou, pretože jedinec má vo všetkých somatických bunkách polovičnú sadu chromozómov (napr. gametofyt machu, alebo samec včely).
Pri izogamii sú gaméty rovnakej veľkosti a tvaru. Naopak pri oogamii je samičia pohlavná bunka vajíčko výrazne väčšia a tvarovo odlišná ako samčia pohlavná bunka spermia.
Obsah |
[upraviť] Prokaryoty
U prokariotických organizmov - organizmov bez pravého jadra, napríklad baktérií - ešte nemožno hovoriť o pohlavnom rozmnožovaní v pravom zmysle slova. V drvivej väčšine prípadov sa baktérie rozmnožujú nepohlavne, jednoduchým delením a u mnohých druhov pohlavný cyklus nebol nikdy pozorovaný. Zriedkavo môže dôjsť k prenosu genetického materiálu medzi dvoma prokaryotickými bunkami. Existujú tri spôsoby takéhoto prenosu: konjugácia, transdukcia a transformácia. Vo všetkých troch prípadoch však ide iba o jednosmerný prenos DNA z jednej bunky do druhej. Keďže u prokaryotov nie je možné redukčné delenie (meióza), genóm akceptora sa stáva nadpriemerne veľký a objavuje sa tendencia rýchlo ho obnoviť na pôvodnú veľkosť. Len zriedkavo sa zdvojený genóm prenáša aj na potomstvo, ktoré vzniká ďalším delením bunky.
[upraviť] Eukaryoty
U eukaryotických organizmov vo väčšine prípadov poznáme pohlavné aj nepohlavné rozmnožovanie. Nepohlavné rozmnožovanie sa často odohráva v stálych, nemenných podmienkach a pri zhoršených podmienkach prechádzajú organizmy k pohlavnému rozmnožovaniu. U stavovcov však už výrazne prevláda pohlavné rozmnožovanie a cicavce sa takmer výlučne rozmnožujú pohlavne; len veľmi zriedkavo u nich dochádza k polyembryonii, rozdeleniu zygoty na dve alebo viac geneticky totožných buniek, z ktorých sa potom vyvinú jednovaječné dvojčatá, trojčatá, atď. U niektorých organizmov meióza predchádza bezprostredne vzniku gamét, u iných, napríklad u bazídiových húb meióza nasleduje krátko po vzniku zygoty.
[upraviť] Prvoky
Prvoky sú jednobunkové organizmy a takmer celý život prežívajú buď v haploidnom, alebo v diploidnom stave. Netvoria pohlavné bunky v pravom zmysle slova. Ich rozmnožovanie je väčšinou nepohlavné, delením, vyskytujú sa však aj tri typy pohlavného rozmnožovania: gametogamia, gamontogamia a autogamia. Zvláštnym prípadom gamontogamie je konjugácia, rozšírená u nálevníkov (Ciliophora).
[upraviť] Rastliny a huby
Rastliny sú vo veľkej väčšine prípadov schopné pohlavného rozmnožovania, výnimku tvoria cyanobaktérie (sinice), u ktorých bol pohlavný cyklus dokázaný zatiaľ len experimentálne. Avšak vzhľadom na to, že sinice sa zaraďujú k prokaryotom možno o rastlinách všeobecne povedať, že sa môžu rozmnožovať nepohlavne aj pohlavne. U mnohých nižších rastlín, machorastov, rias a húb je typické striedanie pohlavnej a nepohlavnej generácie, tzv. rodozmena. Za rodozmenu možno považovať aj pohlavné rozmnožovanie cievnatých rastlín, pričom fáza nepohlavnej generácie (gametofytu) je u nich silne potlačená a gametofyt, ktorý bol u machorastov tvorený miliónmi buniek ich u semenných rastlín obsahuje iba niekoľko málo. Len gametofyt dokáže vytvárať haploidné pohlavné bunky - gaméty.
Samičia pohlavná bunka u rastlín sa nazýva oosféra, samčie bunky sú spermatozoidy alebo spermie. U nekvitnúcich rastlín je oplodnenie viazané na vodné prostredie, v ktorom spermatozoidy priplávajú k vajcovej bunke a oplodnia ju. Suchozemské semenné rastliny sú odkázané na prenos samčích pohlavných buniek k samičím vetrom alebo živočíchmi. Semenné rastliny majú vajíčko mnohobunkové a predstavuje v podstate samičí gametofyt. Samotná samičia generatívna bunka oosféra sa vytvára až vo vnútri vajíčka. U nahosemenných rastlín sa peľové zrnko zachytáva na vajíčku a dovnútra vnikne za pomoci tzv. polinačnej kvapky. Tento jav sa nazýva opelenie. U krytosemenných rastlín sa za opelenie považuje prenos peľového zrnka na bliznu. Po oplodnení vzniká zygota, z ktorej u nekvitnúcich rastlín vyrastá rovno pohlavná generácie - sporofyt a u kvitnúcich vzniká zárodok - embryo, z ktorého za vhodných podmienok vyrastie nová rastlina.
Pokiaľ je rastlina schopná produkovať samičie aj samčie pohlavné bunky, nazýva sa jednodomá. Pokiaľ každý jedinec produkuje len jeden typ pohlavných buniek, hovoríme, že je dvojdomý.
[upraviť] Živočíchy
Všetky živočíchy, od tých najprimitívnejších až po najvyspelejšie sú pravdepodobne schopné pohlavného rozmnožovania, aj keď nie u všetkých bol pozorovaný celý cyklus. Pohlavné bunky sa tvoria v špeciálnych žľazách - gonádach. Samičie pohlavné bunky sa nazývajú vajcové bunky (vajíčka) a samčie spermie. Vajcové bunky živočíchov sú spravidla oblé a nepohyblivé (výnimku tvoria napr. hubky) a vždy bez bičíka. Aby sa po oplodnení vajcová bunka mohla deliť až do chvíle, kedy bude nový organizmus schopný prijímať potravu, väčšinou majú vajcové bunky zásoby žĺtka, ktoré sú rôzne veľké. Spermie sú spravidla menšie ako vajíčka, sú s bičíkmi alebo bez nich a nenesú žĺtok.
Oplodnenie poznáme vonkajšie a vnútorné. Vonkajšie môže prebehnúť iba vo vode a je charakteristické pre mnohé vodné živočíchy, napríklad väčšinu rýb, ale aj obojživelníkov. Ak oplodnenie nastáva vo vnútri tela samice (resp. obojpohlavného organizmu), hovoríme o vnútornom oplodnení. Aby sa dosiahlo vnútorné oplodnenie, živočíchy niekedy majú vyvinuté špeciálne orgány, tzv. kopulačné orgány a oplodneniu predchádza pohlavný styk. Pokiaľ jedince nemajú kopulačné orgány ale oplodnenie je vnútorné, môžu si dva jedince medzi sebou predať spermie vzájomným priložením vývodov gonád, kloaky, alebo samec odovzdá samici semenný vak (spermatofor).
Vývin jedinca môže byť priamy alebo nepriamy. Pri nepriamom vývine vzniká z vajíčka tvarovo aj funkčne odlišný jedinec neschopný pohlavného rozmnožovania - larva. Larválnych štádií môže byť aj viac. Pri priamom vývine sa jedinec hneď po vyliahnutí alebo narodení podobá na dospelého jedinca a má aj všetky orgánové sústavy ako dospelec. Takýto jedinec sa nazýva mláďa.
Pokiaľ sú jedince jendého druhu schopné produkovať samčie aj samičie pohlavné bunky, nazývajú sa hermafroditi. Väčšinou ich ale jeden jedinec neprodukuje v rovnakom čase, aby nedošlo k samooplodneniu. Pokiaľ jedince produkujú iba samčie alebo iba samičie pohlavné bunky, nazývajú sa gonochoristi. Ak sa samec a samica výrazne od seba líšia aj v iných znakoch, ako je stavba pohlavných orgánov, hovoríme o pohlavnom dimorfizme.
[upraviť] Čas pohlavného rozmnožovania
Na rozdiel od nepohlavného spôsobu reprodukcie, ktoré môže prebiehať už od štádia zygoty, pohlavné rozmnožovanie je umožnené až v tom štádiu ontogenézy, ktoré sa nazýva dospelosť. Ani dospelosť jedinca však nie je zárukou, že jeho pohlavné rozmnožovanie je hocikedy umožnené. Niektoré jedince sa rozmnožujú len raz za život a potom odumierajú (jednoročné rastliny, úhory a iné), niektoré sa rozmnožujú raz za niekoľko rokov, iné majú jedno alebo viac pohlavných rozmnožovaní za vegetačné obdobie.
Vyššie rastliny a vyššie živočíchy sa pohlavne rozmnožujú len za priaznivých vonkajších podmienok (v podmienkach ekologického optima). Jednobunkové organizmy, najmä baktérie sa naopak za priaznivých podmienok rozmnožujú nepohlavne a pri zhoršených podmienkach prechádzajú na pohlavný cyklus. Náhodným krížením sa snažia nájsť vhodnú konbináciu génov, ktorá by im nepriaznivé podmienky umožnila prekonať. Keď sa podmienky stabilizujú, rozmnožovanie je opäť hlavne nepohlavné.
[upraviť] Výhody a nevýhody
Výhodou pohlavného rozmnožovania je rôznorodosť vzniknutého potomstva, ktorá je dôležitá z dvoch dôvodov. Jednak umožňuje jedincom rovnakého druhu rozdiferencovať svoje životné nároky v rôznorodom prostredí, takže si teoreticky nemusia toľko konkurovať a môžu obsadiť širšiu ekologickú niku, jednak spôsobuje, že jednotliví jedinci populácie reagujú na rovnaké faktory prostredia odlišne. Je napríklad len minimálná šanca, že by sa našiel patogén, voči ktorému bude špecificky citlivá celá populácia na rozdiel od populácie klonov, kde sa toto môže stať celkom ľahko.
Nevýhodou pohlavného rozmnožovania je jeho relatívna pomalosť v porovnaní s nepohlavným. Jedince sa môžu pohlavne rozmnožovať až po dosiahnutí pohlavnej dospelosti, ktorá nastane až za nejakú dobu od ich počatia. Pohlavné rozmnožovanie často tiež vyprodukuje menší počet jedincov v porovnaní s nepohlavným.
