CINSEL ÜREME: ÖZELLIKLERI, TÜRLERI, BITKILERI, HAYVANLARI - BIYOLOJI - 2025

Eşeyli üreme orada bakteri veya protozoanların cinsel üreme, atıfta hariç - erkek ve kadın: Farklı cinsiyetten iki ebeveynlerden bireylerin çoğalması olduğunu olduğunu seks hiçbir ayrım. Ökaryotik organizmalarda yaygın olarak dağıtılan bir süreçtir.

Eşeyli üremeye katılan her birey, bir tür özel tohum hattı hücresi üretir: sperm ve yumurta. Bunlara mayoz adı verilen özel bir hücre bölünmesi neden olur. Bu olay, aseksüel ve cinsel üreme arasındaki önemli farktır.

Kaynak: Manojiritty, Wikimedia Commons'tan

Süreç, bir zigota neden olan iki gametin birleşmesiyle başlar. Daha sonra zigot, her iki ebeveyninin özelliklerine ve belirli benzersiz özelliklere sahip yeni bir birey ortaya çıkarır.

Sürecin her yerde bulunmasından dolayı, cinsel üremenin eşeysiz üremeye göre bir dizi avantaj içerdiği sonucuna varıyoruz. Bununla birlikte, cinsel üremenin olası dezavantajları daha belirgindir: eş aramak için harcanan zaman ve enerji, dişiler için rekabet, döllenmemiş gamet üretmenin maliyeti ve diğerleri.

Maliyetler çok yüksek görünmektedir, bu nedenle bunu dengelemeye yardımcı olmak için önemli avantajlara sahip olmaları gerekir. Eşeyli üremenin faydaları, evrimci biyologlar arasında tartışma ve tartışma konusu olmuştur.

Bir hipotez, eşeyli üremenin, çevresel değişikliklerin olduğu zamanlarda türler için faydalı olabilecek çeşitler ürettiği için yararlı olduğunu öne sürüyor. Aslında, genetik değişkenliğin üretimi, cinsiyete atfedilen avantajlardan biridir.

Öte yandan, bazı araştırmacılar, cinsel üremenin, özellikle rekombinasyonun bir DNA onarım mekanizması olarak seçildiğini öne sürüyor. Ancak, maliyetlerine rağmen cinsiyetin yaygınlığı hala bilinmemektedir.

Genel özellikleri

Cinsiyet, ökaryotik taksonlar arasında büyük ölçüde değişen karmaşık bir fenomendir. Genel olarak, bunu üç adımı içeren bir süreç olarak anlayabiliriz: iki haploid çekirdeğin füzyonu, yeni genotipler üreten rekombinasyon fenomeni ve diploid hücrelerin haploid çekirdekleri oluşturmak için bölünmesi.

Bu bakış açısından ökaryotlarda cinsiyet, diploid hücrelerin mayoz bölünmesi gereken bir yaşam döngüsüne bağlıdır. Bu mayotik bölünme süreci, gelecekteki gametlerin genetik materyalini dağıtmaktan sorumludur.

Meiosis, her bir gamet somatik kromozomların yarısına sahip olacak şekilde homolog kromozomları ayırmayı amaçlamaktadır. Genetik yükün azaltılmasına ek olarak, mayoz bölünmede kardeş olmayan kromatitler arasında materyal değişimi de meydana gelir ve tamamen yeni kombinasyonlar üretir.

gametler

Gametler, mayoz tarafından üretilen ve genetik yükün yarısını içeren, yani haploid olan organizmaların cinsiyet hücreleridir.

Gametler hem bitkilerde hem de hayvanlarda farklılık gösterir ve boyutlarına ve göreceli hareketliliğine bağlı olarak üç temel kategoriye ayrılır: eş eşlilik, anizogami ve oogami.

İzogami, yeni bireye yol açmak için kaynaşan gametlerin boyut, hareketlilik ve yapı bakımından aynı olduğu bir cinsel üreme biçimidir. İzogami esas olarak bitkilerde temsil edilir.

Buna karşılık, anizogami, boyut ve yapı bakımından farklılık gösteren iki gametin birleşiminden oluşur. Belirli bir anizogami türü, erkek gametlerin nispeten küçük boyutta ve sayıca bol olduğu oogamidir. Dişiler çok daha dikkat çekicidir ve daha az sayıda üretilir.

Hayvanlarda cinsel üreme

Hayvanlar aleminde cinsel üreme, grup üyeleri arasında yaygın olarak dağıtılan bir olgudur.

Hemen hemen tüm omurgasızlar ve omurgalılar, cinsiyetleri ayrı organizmalarda barındırır - yani, bir türdeki bir erkek ve bir dişi bireyi ayırt edebiliriz. Bu duruma dioecious denir ve Yunanca "iki ev" köklerinden türetilen bir terim

Aksine, tek cins olarak adlandırılan aynı bireyde cinsiyetleri bulunan daha az sayıda tür vardır: "ev". Bu hayvanlar aynı zamanda hermafrodit olarak da bilinir.

Cinsiyetler arasındaki ayrım, boyut veya renklenmenin morfolojik özelliklerine göre değil, her cinsiyetin ürettiği gamet türlerine göre verilir.

Dişiler, büyüklükleri ve hareketsizlikleri ile karakterize edilen yumurtaları üretirler. Sperm ise erkekler tarafından daha büyük miktarda üretilir, çok daha küçüktür ve yumurtayı hareket ettirmek ve döllemek için özel yapıları vardır.

Daha sonra hayvanların tipik cinsel organlarını tanımlayacağız ve ardından her bir hayvan grubundaki üreme sürecini detaylandıracağız.

Üreme ile ilişkili yapılar

Eşeyli üreme için özelleşmiş hücreler - yumurta ve sperm - gonad adı verilen belirli dokularda üretilir.

Erkeklerde sperm üretiminden testisler sorumludur, yumurtalıklarda ise dişi gametler oluşur.

Gonadlar birincil cinsel organlar olarak kabul edilir. Aksesuar cinsel organlar, yumurta ve spermi almaktan ve transfer etmekten sorumlu olan önemli bir metazoan grubunda bulunur. Kadınlarda vajinayı, uterus tüplerini veya fallop tüplerini ve uterusu bulurken erkeklerde penis vardır.

Gözenekli

Poriferler genellikle sünger olarak bilinir ve hem cinsel hem de eşeysiz olarak çoğalabilirler. Çoğu türde, erkek ve dişi gamet üretimi tek bir bireyde gerçekleşir.

Koanositler, bu soydan spermlere dönüşebilen belirli bir hücre türüdür. Diğer gruplarda gametler arkeositlerden türetilebilir.

Birçok tür canlıdır, bu da döllenme olgusundan sonra zigotun, bir larva salınımı gerçekleşene kadar ebeveyn organizma tarafından tutulduğunu gösterir. Bu türlerde sperm suya salınır ve başka bir süngerle alınır.

Cnidarians

Cnidarians, denizanası ve benzerlerini içeren deniz organizmalarıdır. Bu hayvanların iki morfolojisi vardır: Birincisi poliptir ve sabit bir yaşam tarzı ile karakterize edilirken, ikincisi hareket edebilen ve yüzebilen denizanasıdır.

Polipler genellikle eşeysiz olarak tomurcuklanma veya bölünme süreçleri ile çoğalırlar. Denizanası ikievciklidir ve cinsel olarak çoğalır. Bu gruptaki yaşam döngüsü oldukça değişkendir.

Acelomorphs ve yassı kurtlar

Planaryanlar gibi yassı kurtlar, esas olarak tek bir bireyden eşeysiz olarak birden fazla klon oluşturma ve üretme yetenekleriyle bilinir.

Bu vermiform hayvanların çoğu monoecious. Ancak çapraz döllenmeyi yapacak bir partner arıyorlar.

Erkek üreme sistemi, birkaç testis ve karmaşık omurgalıların penislerine benzer papilla benzeri bir yapı içerir.

Yumuşakçalar ve annelidler

Yumuşakçaların çoğu ikievcidir ve üremeleri, trokofera adı verilen (annelidlerde bulunan larvalara çok benzer) serbestçe yüzen bir larvaya yol açar ve yumuşakçaların türlerine göre değişir.

Benzer şekilde, annelidlerin ayrı cinsiyetleri vardır ve bazılarında geçici olarak ortaya çıkan gonadları vardır.

Eklembacaklılar

Eklembacaklılar, kitin ve eklemli uzantılardan oluşan bir dış iskeletle karakterize edilen son derece çeşitli bir hayvan grubudur. Bu soy, sayısız ayakları, şeliseratları, kabukluları ve altı ayakları içerir.

Cinsiyetler genellikle ayrılır, üremede uzmanlaşmış organlar çiftler halinde görünür. Türlerin çoğu iç döllenmeye sahiptir. Yumurtacı, yumurtalıklı veya canlı olabilirler.

Ekinodermler

Ekinodermler arasında denizyıldızı, deniz salatalıkları, deniz kestaneleri ve benzerleri bulunur. Bazı hermafrodit türleri olmasına rağmen, çoğu ayrı cinsiyetlere sahip olmaları ile karakterize edilir. Gonadlar büyük yapılardır, kanallar basittir ve ayrıntılı çiftleşme organları yoktur.

Döllenme dışarıdan gerçekleşir ve su içinde serbestçe hareket edebilen iki taraflı bir larva gelişir. Bazı türlerin doğrudan gelişimi vardır.

Akorlar

Cinsiyetlerin çoğu ayrıdır. Bu grupta üreme için daha karmaşık organlar buluyoruz. Her cinsiyet, bunların ürünlerini bir kloaca veya anüsün yakınında bulunan özel bir açıklığa yönlendiren kanallara sahip gonadlara sahiptir. Gruba bağlı olarak döllenme harici veya dahili olabilir.

Hayvanlarda partenogenez

Partenogenez, hayvanlar aleminde, özellikle omurgasızlarda ve bazı omurgalılarda yaygın olarak temsil edilen ve tek bir ebeveynle yeni bir bireyin üretilmesine izin veren bir olgudur. Bir eşeysiz üreme biçimi olmasına rağmen, belirli partenogenez türleri cinsel üreme türleri olarak kabul edilir.

Mayotik partenogenezde, bir yumurta mayozdan oluşur ve bir erkeğin spermiyle döllenebilir veya döllenmeyebilir.

Bazı durumlarda, yumurtaların erkek cinsiyet gametiyle aktive edilmesi gerekir. Bu durumda, spermin genetik materyali atıldığı için her iki çekirdeğin füzyonu yoktur.

Ancak bazı türlerde yumurta, aktivasyon sürecine ihtiyaç duymadan kendiliğinden gelişebilir.

Bitkilerde cinsel üreme

Hayvanların durumuna benzer şekilde, bitkiler eşeyli üremeye uğrayabilir. Benzersiz genetik özelliklere sahip yeni bir bireye yol açacak iki haploid gametin birleşiminden oluşur.

Bitki tek bir bireyde erkek ve dişi organlara sahip olabilir veya ayrılabilir. Salatalıkta ve sütte cinsiyetler ayrılırken güller ve petunyalarda cinsiyetler bir arada bulunur.

Çiçek

Cinsel üreme süreçlerinden sorumlu organ çiçeklerdir. Bu özelleşmiş yapıların üremeye doğrudan katılmayan bölgeleri vardır: kaliks ve korolla ve cinsel olarak aktif yapılar: androecium ve gynoecium.

Androecium, bir ercikten oluşan erkek üreme organıdır ve bu da bir filaman ve bir antere bölünmüştür. Bu son bölge, polen tanelerinin üretiminden sorumludur.

Gynoecium dişi çiçek organıdır ve karpel adı verilen birimlerden oluşur. Yapı uzun bir "damla" ya benzer ve damgalama, stil ve son olarak yumurtalık olarak ikiye ayrılır.

Tozlaşma

Bitkilerde eşeyli üreme süreci esas olarak polen tanelerinin anterden stigmaya taşınmasından oluşan tozlaşma yoluyla gerçekleşir.

Tozlaşma aynı çiçekte meydana gelebilir (polen taneleri aynı bitkinin dişi organına gider) veya polen tanelerinin farklı bir kişiyi döllediği yerde çapraz olabilir.

Çoğu bitkide tozlaşmayı gerçekleştirmek için bir hayvanın müdahalesi gereklidir. Bunlar, arılar gibi omurgasızlar veya diğer böcekler veya kuşlar ve yarasalar gibi omurgalılar olabilir. Bitki, tozlayıcıya ödül olarak nektarı sunar ve polenleri dağıtmakla görevlidir.

Doğrudan üremeye katılmayan çiçek yapıları korolla ve kalikstir. Bunlar, potansiyel tozlayıcıyı görsel veya kimyasal olarak çekmekten sorumlu olan, çoğu durumda parlak ve canlı renklere sahip değiştirilmiş yapraklardır.

Benzer şekilde, bazı bitkiler hayvan tozlaştırıcılarına ihtiyaç duymaz ve poleni dağıtmak için rüzgar veya su kullanır.

Gübreleme, tohumlar ve meyveler

Süreç, polen tanelerinin çiçeğin stigmasına ulaşmasıyla başlar. Bunlar yumurtalıkları bulana kadar stille seyahat ederler.

Çift döllenme, çiçekli bitkiler için tipiktir ve tüm organizmalar arasında benzersizdir. Bu fenomen şu şekilde gerçekleşir: bir sperm çekirdeği bir yumurta ile birleşir ve başka bir sperm çekirdeği sporofitin diploid bir embriyosuna kaynaşır.

Bu alışılmadık döllenme olayının sonucu, organizmanın gelişimi için besleyici bir doku görevi görecek bir trioploid endospermdir. Yumurtalar başarılı bir şekilde olgunlaştıktan sonra tohumlara dönüşürler. Meyve ise olgun yumurtalıklardan oluşur.

Meyve, olgun bir yumurtalıktan geliyorsa basit olarak sınıflandırılabilir ve örneğin çilek gibi birkaç yumurtalıktan gelişirse eklenebilir.

Bakterilerde cinsel üreme

Bakteriler öncelikle eşeysiz üreme yetenekleriyle bilinir.

Bu prokaryotik soyda bir birey, ikili bölünme adı verilen bir süreçle ikiye bölünebilir. Bununla birlikte, genetik materyal alışverişi olduğu için bakterilerde cinsel üremeyi anımsatan bir dizi mekanizma vardır.

1940'ların ortalarına kadar, bakterilerin yalnızca eşeysiz olarak çoğaldığı düşünülüyordu. Bununla birlikte, araştırmacılar Joshua Lederberg ve Edward Tatum, farklı beslenme gereksinimleri olan E. coli bakterilerini model olarak kullanan ustaca bir deneyle bu inancı çürüttü.

Deney, metiyonin ve biyotin ile minimal ortamda büyüyen bir A suşundan ve sadece treonin, lösin ve tiamin içeren ortamlarda büyüyen bir B suşundan oluşuyordu. Başka bir deyişle, her suş, bu bileşikleri sentezlemesini engelleyen bir mutasyon taşıyordu, bu nedenle kültür ortamında sentezlenmeleri gerekiyordu.

Koloniler birkaç saat temas halinde olduklarında, bireyler daha önce yapamadıkları besin maddelerini sentezleme yeteneğini kazandılar. Böylece Lederberg ve Tatum, eşeyli üremeye benzer bir DNA değişim süreci olduğunu gösterdiler ve buna eşlenik adını verdiler.

Birleşme

Konjugasyon süreci, iki bakteriyi fiziksel olarak birbirine bağlayan ve DNA alışverişi yapmalarına izin veren, cinsel pili adı verilen köprü benzeri bir yapı aracılığıyla gerçekleşir.

Bakterilerin cinsel dimorfizmi olmadığı için erkek ve dişilerden söz edemeyiz. Bununla birlikte, yalnızca bir tür pili üretebilir ve "doğurganlık" için faktör F olarak adlandırılan özel DNA parçalarına sahiptirler. Faktör F, pili üretimi için genlere sahiptir.

Değişimde yer alan DNA, tek bakteriyel kromozomun parçası değildir. Bunun yerine, kendi replikasyon sistemine sahip olan, plazmid adı verilen izole edilmiş dairesel bir kısımdır.

dönüşüm

Konjugasyona ek olarak, bakterilerin fazladan DNA elde edebildiği ve konjugasyondan daha basit olmasıyla karakterize edilen başka işlemler de vardır. Bunlardan biri, dış ortamdan çıplak DNA alınmasından oluşan dönüşümdür. Bu eksojen DNA parçası, bakteri kromozomuna entegre edilebilir.

Dönüşüm mekanizması, cinsel üreme kavramına girer. Bakteriler serbest DNA almasına rağmen, bu genetik materyalin başka bir organizmadan - örneğin ölen ve DNA'sını çevreye salan bir bakteriden - gelmesi gerekiyordu.

Transdüksiyon

Bakterilerde yabancı DNA elde etmek için bilinen üçüncü ve son mekanizma transdüksiyondur. Bu, bakterileri enfekte eden bir virüsün katılımı anlamına gelir: bakteriyofajlar.

Transdüksiyonda bir virüs, bakteriyel DNA'nın bir kısmını alır ve bir bakteriyi enfekte ettiğinde, bu fragmanı ona bir fark geçirebilir. Bazı yazarlar bu üç mekanizmaya atıfta bulunmak için "paraseksüel olaylar" terimini kullanırlar.

Evrimsel bakış açısı

Organizmalarda eşeyli üremenin her yerde bulunması dikkate değer bir gerçektir. Bu nedenle, evrimsel biyolojideki en büyük sorulardan biri, eğer enerjik olarak pahalı bir faaliyetse ve hatta bazı durumlarda tehlikeli olsa bile, seksin neden bu kadar çok soya yayıldığıdır.

Ökaryotlarda cinsel üremeden kaynaklanan seçici güçlerin, bakteriler için tanımlanan paraseksüel süreçleri sürdürenlerle aynı olduğundan şüpheleniliyor.

Seks maliyetleri

Evrimin ışığında "başarı" terimi, bir bireyin genlerini bir sonraki kuşağa geçirme yeteneğini ifade eder. Paradoksal olarak seks, üremeyle ilgili bir dizi maliyet olduğu için bu tanımı tam olarak karşılamayan bir süreçtir.

Cinsel üreme, bir eş bulmayı içerir ve çoğu durumda bu görev önemsiz değildir. Yavrunun başarısını belirleyecek olan bu çabaya - "ideal eşi" bulmak açısından muazzam miktarda zaman ve enerji harcanmalıdır.

Hayvanlar, potansiyel eşlerini etkilemek için bir dizi ritüel sergiler ve bazı durumlarda çiftleşmeyi başarmak için kendi hayatlarını açığa çıkarmak için mücadele etmeleri gerekir.

Hücresel düzeyde bile, mayoz bölünmesi mitozdan çok daha uzun sürdüğü için seks pahalıdır. Öyleyse neden çoğu ökaryot cinsel olarak çoğalır?

İki temel teori var. Bunlardan biri, "bencil" bir genetik öğenin yatay aktarımı için bir mekanizma olarak hücre füzyonuyla ilgilidir, ikinci teori ise bir DNA onarım mekanizması olarak rekombinasyonu önerir. Aşağıda her teorinin artılarını ve eksilerini açıklayacağız:

Cinsiyet faydaları

Bu soruyu cevaplamak için, ilk ökaryotlarda cinsel üremenin olası faydalarına odaklanmalıyız.

Bir zigot oluşturmak için gametlerin füzyonu, bir genomdaki olası kusurlu genleri diğerinin normal bir kopyası ile telafi edebilen iki farklı genomun bir kombinasyonuna yol açar.

Örneğin insanlarda, her ebeveynden bir kopya miras alırız. Annemizden kusurlu bir geni miras alırsak, babamızdan gelen normal gen bunu telafi edebilir (böyle bir durumda patoloji veya hastalık sadece homozigot resesif olarak ortaya çıkar).

Birincisi kadar sezgisel olmayan ikinci bir teori, mayozun DNA'da bir onarım mekanizması olarak davrandığını öne sürer. Genetik materyalin zarar görmesi, tüm organizmaların yüzleşmesi gereken bir sorundur. Bununla birlikte, yalnızca eşeysiz olarak çoğalan organizmalar vardır ve bunların DNA'ları özellikle zarar görmez.

Başka bir hipotez, cinsiyetin diğer genetik soylara dağıtılmak için bencil genetik unsurlar arasında asalak bir adaptasyon olarak evrimleşmiş olabileceğini belirtir. E. coli'de de benzer bir mekanizma kanıtlanmıştır.

Olası açıklamalar olsa da, cinsiyetin evrimi, evrimci biyologlar arasında hararetli bir tartışma konusudur.

Cinsel seçim

Cinsel seçilim, Charles Darwin tarafından ortaya atılan ve yalnızca cinsel olarak üreyen popülasyonlara uygulanabilen bir kavramdır. Varlığı doğal seleksiyonla kavranamayan davranışların, yapıların ve diğer özelliklerin varlığını açıklamak için kullanılır.

Örneğin, tavus kuşlarının çok renkli ve biraz "abartılı" tüyleri, potansiyel yırtıcılar tarafından daha görünür hale getirdiği için bireye doğrudan fayda sağlamaz. Dahası, sadece erkeklerde mevcuttur.

Referanslar

1. Colegrave, N. (2012). Cinsiyetin evrimsel başarısı: Seks ve Bilim Bilim ve Toplum Dizisi. EMBO Raporları, 13 (9), 774-778.
2. Karga, JF (1994). Cinsel üremenin avantajları. Gelişimsel genetik, 15 (3), 205-213.
3. Freeman, S. ve Herron, JC (2002). Evrimsel analiz. Prentice Hall.
4. Goodenough, U. ve Heitman, J. (2014). Ökaryotik Cinsel Üremenin Kökenleri. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6 (3), a016154.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC ve Garrison, C. (2001). Entegre zooloji ilkeleri. New York: McGraw-Hill.
6. Leonard, J. ve Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Hayvanlarda birincil cinsel karakterlerin evrimi. Oxford University Press.
7. Sawada, H., Inoue, N. ve Iwano, M. (2014). Hayvanlarda ve bitkilerde cinsel üreme. Springer-Verlag GmbH.