Oplodnenie alebo vnútorné hnojenie je proces, pri pohlavnom rozmnožovaní, kde samčie gaméty (spermia) sú uvoľnené z reprodukčného orgánu muža do reprodukčného orgánu ženy, v ktorej fúzie gamét a tvorba nastáva zygota.
Niektorí autori sa domnievajú, že vnútorné oplodnenie sa začína, keď samec počas kopulácie uvoľňuje gamety vo vnútri samice a končí tvorbou zygoty, ktorá je bunkou, ktorá je výsledkom fúzie pohlavných buniek alebo syngamie.
Hnojenie vajíčkových buniek, sexuálna reprodukcia. Program vzdelávania genomiky
Aj keď všetky živočíšne druhy viviparous majú interné oplodnenie (výlučne), tento proces sa vyskytuje aj u niektorých oviparous a ovoviviparous druhov, a nie vždy koreluje s prítomnosťou kopulačných alebo rušivých orgánov.
Pre zvieratá, ktorých rozmnožovanie je charakterizované vnútorným oplodnením, predstavuje tento proces výhodnú adaptáciu na rôzne podmienky prostredia (ktoré v mnohých prípadoch môžu byť nepriaznivé), ktorým gaméty čelia počas vonkajšieho oplodnenia, okrem zabezpečenia väčšieho množstva reprodukčný úspech.
Sexuálna reprodukcia s vnútorným oplodnením (Obrázok od meineresterampe na www.pixabay.com)
Dobrým príkladom zvierat s vnútorným oplodnením okrem cicavcov, medzi ktoré patrí človek, sú vtáky, ktoré sa napriek tomu, že sú ovipárnymi zvieratami, pripájajú k svojim kloakom, takže spermie samca dosahujú vajíčkové bunky samice vo vnútri ženy.
Proces vnútorného hnojenia
Počas sexuálnej reprodukcie dvoch zvierat dochádza k vnútornému oplodneniu, keď samec uloží svoje spermie vo vnútri dutiny samice, v ktorej sa vyskytuje syngamia alebo fúzia pohlavných buniek, ktoré vedú k vzniku zygoty. že sa potom vytvorí embryo a neskôr dieťa.
Aj keď to nie je zahrnuté v opise procesu, vnútorné oplodnenie znamená, že predtým sa u dvoch zvierat, ktoré sa množia, uskutočnila gametogenéza, to znamená tvorba spermií v reprodukčnom orgáne samca a vajíčka alebo oocells v samičom reprodukčnom orgáne.
Aby sa uskutočnilo vnútorné oplodnenie, potom je potrebné, aby muž prišiel do kontaktu so ženou, pre ktorú zvyčajne existujú rôzne stratégie párenia, ktorých úspech závisí mnohokrát od rôznych hormonálnych a / alebo environmentálnych signálov.
Sexuálna reprodukcia s vnútorným oplodnením (Obrázok Murad Swaleh na www.pixabay.com)
Nie všetky druhy s vnútorným oplodnením majú špecializované kopulačné orgány, ale v tých, ktoré existujú, je to zvyčajne penis s retrakčnou kapacitou a vulva, ktorý má špecifické úpravy na prijímanie mužských orgánov u každého druhu.
V závislosti od typu zvieraťa môže vývoj pohlavných buniek vyvrcholiť počas kopulácie, ako je to v prípade ľudí, u ktorých spermie vyžadujú na dokončenie svojho pohlavného traktu špecifické signály a faktory nájdené v reprodukčnom trakte samice. zrenia.
V iných prípadoch si oocely tiež vyžadujú prítomnosť spermií v ženskom reprodukčnom systéme, aby sa "aktivovali" alebo "pripravili" na príchod spermií.
Akonáhle pohyblivé spermie splynú s vaječnou bunkou vo vnútri samice, „prenikne“ do membrán, ktoré ju zvyčajne zakrývajú a chránia, a uvoľňuje cytosolický obsah vo vnútri vajíčka. Nasledujúci obrázok ukazuje, ako sa ľudské spermie dostanú do vajíčka.
Následne sa jadro haploidných spermií (s polovicou chromozomálneho náboja samca) fúzuje s haploidným jadrom oocellu (s polovicou chromozomálneho náboja ženy), čím sa vytvorí diploidná štruktúra nazývaná „zygota“. ktorý kombinuje genetický materiál oboch rodičov.
výhoda
Párenie holubov
Na rozdiel od vonkajšieho oplodnenia si vnútorný proces oplodnenia nezaslúži produkciu a uvoľňovanie obrovského množstva pohlavných buniek, najmä od samcov, čo znamená metabolickú výhodu, pretože na gametogenézu je pridelených menej zdrojov.
Pretože kontakt a fúzia pohlavných buniek sa vyskytuje v uzavretom priestore, pri podmienkach konštantného pH, slanosti a teploty, môže vnútorné oplodnenie znamenať výhodu pre úspech alebo prežitie potomstva, najmä pre tie živočíšne druhy s väčšia rodičovská starostlivosť.
Gestácia (Obrázok redgular na www.pixabay.com)
Okrem toho je pravdepodobnosť kontaktu medzi reprodukčnými samčími a samičími pohlavnými bunkami oveľa vyššia v uzavretej dutine samice ako vo vodnom prostredí, kde dochádza k vonkajšiemu oplodneniu (ktoré je typické pre vodné živočíchy, ako sú ryby). a obojživelníky).
nevýhody
Jednou z hlavných nevýhod procesu oplodnenia alebo vnútorného oplodnenia je to, že počet vyprodukovaných potomkov je nižší, čo je zrejmé z hľadiska nosnosti ženy, v rámci ktorej špecializovaných štruktúr sa proces uskutočňuje. syngamie a počiatočný vývoj potomstva.
Podobne a na rozdiel od toho, čo sa deje pri vonkajšom oplodnení, tento proces vyžaduje väčšie úsilie rodičov, aby našli partnera, pretože kontakt medzi mužom a ženou je nevyhnutný.
Ďalšou z nevýhod, ktoré možno poukázať na vnútorné oplodnenie, je to, že najväčšiu účasť majú ženy, pretože výživa potomstva v placente (viviparous), starostlivosť o vajíčka v hniezde (oviparous) ) alebo zabezpečenie vývoja vajíčok v jeho interiéri až do vyliahnutia mláďat (ovoviviparous).
Rodičovská starostlivosť (Obrázok od gilbertobal na www.pixabay.com)
Nevýhodou môže byť aj rozsiahla požiadavka väčšej starostlivosti o rodičov v mnohých vnútorne oplodnených druhoch, pretože potomkovia často nie sú schopní starať sa o seba dosť dlho po narodení.
Príklady vnútorného hnojenia
Všetky cicavce, pokiaľ sú živé (z tých, ktorých potomkovia sa vyvíjajú vo vnútri matky a rodia sa nažive), majú vnútorné oplodnenie. Príklady týchto zvierat sú:
- Ľudská bytosť
- veľryby a delfíny
- Mačky a psy (všetky mačky a psovité zvieratá)
- veveričky, myši, potkany, králiky, morčatá a iné hlodavce
- Kravy, ošípané a kone
- Slony, nosorožci a žirafy
- Medzi inými
Rodičovská starostlivosť (Obrázok Holger Detje na www.pixabay.com)
Niektoré ovipariové a ovoviviparné zvieratá však majú aj vnútorné oplodnenie a spomedzi nich najvýznamnejšia skupina je vtákov a plazov. Hoci u vodných živočíchov prevláda vonkajšie hnojenie, niektoré druhy rýb a obojživelníkov sa vyznačujú vnútorným hnojením.
Hlavné rozdiely medzi týmito skupinami zvierat s vnútorným oplodnením spočívajú v „metóde“, pretože nie všetky druhy majú na tento účel špecializované kopulačné orgány (napríklad ľudské orgány).
Sexuálna reprodukcia s vnútorným oplodnením (Obrázok Elsemargriet na www.pixabay.com)
Sexuálne bunky všetkých vtákov a niektorých druhov plazov prichádzajú do styku vďaka „fúzii“ ich kloakov, zatiaľ čo u iných druhov zvierat samce produkujú určitý druh kontajnerov nazývaných „spermatophores“, ktoré sa plnia spermiami a že sa ukladajú v kloka samíc, kde dochádza k vnútornému oplodneniu.
V rastlinách
Interné hnojenie je tiež typické pre väčšinu suchozemských rastlín. V kvitnúcich rastlinách klíčí peľové zrno na stigme, čím vytvára vedenie vo vnútri štýlu, ktorý umožňuje vyprázdňovanie mikropórov v blízkosti vajíčka (vo vaječníku).
Tieto mikropóry sú schopné fúzovať s vajíčkami obsiahnutými vo vaječníku, a tak produkujú zygota, ktorá vedie k vzniku embrya, ktoré bude „zapuzdrené“ v semene.
Referencie
- Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, a Garrison, C. (2001). Integrované princípy zoológie (zväzok 15). New York: McGraw-Hill.
- Kardong, KV (2002). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, vývoj (č. QL805 K35 2006). New York: McGraw-Hill.
- Moore, KL, Persaud, TVN a Torchia, MG (2018). The Human-E-Book: Klinicky orientovaná embryológia. Elsevier Health Sciences.
- Nabors, MW (2004). Úvod do botaniky (č. 580 N117i). Pearson.
- Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biológia (9. vydanie). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.