NEPOHLAVNÁ REPRODUKCIA: VLASTNOSTI A TYPY - BIOLÓGIE - 2026

Nepohlavné rozmnožovanie je definovaná ako násobok individuálne schopné spôsobiť semená bez hnojenia. Dcérske organizmy sa preto skladajú z klonov rodičov.

Deti produkované asexuálnymi reprodukčnými udalosťami sa považujú za identické kópie svojich rodičov. Je však potrebné si uvedomiť, že kópia genetického materiálu podlieha zmenám nazývaným „mutácie“.

Zdroj: pixabay.com

Assexuálna reprodukcia prevláda v jednobunkových organizmoch, ako sú baktérie a protisty. Vo väčšine prípadov jedna kmeňová bunka vedie k vzniku dvoch dcérskych buniek, v prípade, že sa to nazýva binárne štiepenie.

Aj keď sú zvieratá zvyčajne spojené so sexuálnou reprodukciou a rastliny s asexuálnou reprodukciou, je to zlý vzťah a v oboch líniách nájdeme dva základné modely reprodukcie.

Existujú rôzne mechanizmy, pomocou ktorých sa organizmus môže reprodukovať asexuálne. U zvierat sú hlavnými typmi fragmentácia, pučanie a parenogenéza.

V prípade rastlín sa nepohlavná rozmnožovanie vyznačuje tým, že je veľmi rozmanitá, pretože tieto organizmy majú veľkú plasticitu. Môžu sa množiť odrezkami, odnožami, odrezkami a dokonca aj po častiach listov a koreňov.

Asexuálna reprodukcia má množstvo výhod. Je rýchly a efektívny a umožňuje kolonizáciu prostredí v relatívne krátkom čase. Navyše nemusíte tráviť čas a energiu bojovaním za sexuálnych partnerov alebo so zložitými a komplikovanými tancujúcimi námahami.

Jeho hlavnou nevýhodou je však nedostatočná genetická variabilita, ktorá je nevyhnutnou podmienkou pre fungovanie mechanizmov zodpovedných za biologický vývoj.

Nedostatok variability druhu môže viesť k jeho zániku, ak musia čeliť nepriaznivým podmienkam, či už ide o škodcov alebo extrémne podnebie. Asexuálna reprodukcia sa preto chápe ako alternatívna adaptácia v reakcii na podmienky, ktoré si vyžadujú jednotné populácie.

Všeobecné charakteristiky

K sexuálnej reprodukcii dochádza, keď jednotlivec vytvára nové organizmy zo somatických štruktúr. Potomkovia sú geneticky identickí s rodičmi vo všetkých aspektoch genómu, s výnimkou oblastí, ktoré prešli somatickými mutáciami.

Rôzne pojmy sa používajú na označenie produkcie nových jedincov začínajúcich zo somatického tkaniva alebo buniek. V literatúre je sexuálna reprodukcia synonymom klonálnej reprodukcie.

Pre zvieratá sa často používa výraz agamická reprodukcia (z anglickej agametickej reprodukcie), zatiaľ čo v rastlinách sa bežne používa výraz vegetatívna reprodukcia.

Sexuálnou reprodukciou sa počas ich života reprodukuje veľké množstvo organizmov. V závislosti od skupiny a podmienok prostredia môže organizmus reprodukovať výlučne asexuálne alebo ho striedať s prípadmi sexuálnej reprodukcie.

Nepohlavná reprodukcia u zvierat (druhy)

U zvierat potomstvo môže pochádzať od jedného rodiča prostredníctvom mitotických delení (asexuálna reprodukcia) alebo môže nastať oplodnením dvoch gamét od dvoch rôznych jedincov (sexuálna reprodukcia).

Rôzne skupiny zvierat sa môžu rozmnožovať asexuálne, najmä skupiny bezstavovcov. Najdôležitejšie druhy asexuálnej reprodukcie u zvierat sú tieto:

reprodukcie púčiky

Pučanie spočíva v tvorbe hrče alebo výtoku od rodičov. Táto štruktúra sa nazýva žĺtok a dá vzniknúť novému organizmu.

Tento proces sa vyskytuje u niektorých cnidariánov (medúzy a príbuzných) a prekrýva, kde sa potomstvo môže produkovať výčnelkami na tele rodičov. Jednotlivec môže vyrásť a stať sa nezávislým alebo sa pripojiť k rodičovi a vytvoriť kolóniu.

Tam sú kolónie cnidarians, slávny skalný koraly, ktoré môžu trvať viac ako meter. Tieto štruktúry sú tvorené jedincami, ktoré vznikajú pučiacimi udalosťami, ktorých gemmuly zostali spojené. Hydra sú známe svojou schopnosťou asexuálnej reprodukcie pučaním.

V prípade nosičov (špongií) je pučanie pomerne bežný spôsob reprodukcie. Špongie môžu vytvárať drahokamy, aby odolali nepriaznivým podmienkam prostredia. Špongie však vykazujú aj sexuálnu reprodukciu.

roztrieštenia

Zvieratá môžu rozdeliť svoje telá v procese fragmentácie, kde kus môže viesť k vzniku nového jednotlivca. Tento proces je sprevádzaný regeneráciou, pri ktorej sa bunky pôvodnej rodičovskej časti delia, aby sa vytvorilo celé telo.

Tento jav sa vyskytuje v rôznych líniách bezstavovcov, ako sú napríklad špongie, cnidariáni, annelids, polychaetes a plášťovce.

Regeneračné procesy samy osebe by sa nemali zamieňať s udalosťami asexuálnej reprodukcie. Napríklad špongie, ktoré stratia jednu zo zbraní, môžu regenerovať nové. Neznamená to však rozmnožovanie, pretože nevedie k zvýšeniu počtu jednotlivcov.

U hviezdice rodu Linckia je možné, že nový jedinec pochádza z ramena. Organizmus s piatimi ramenami tak môže viesť k vzniku piatich nových jedincov.

Planarians (Turbellarians) sú vermiformné organizmy so schopnosťou reprodukcie sexuálne aj asexuálne. Bežnou skúsenosťou v laboratóriách biológie je roztrieštiť planariána, aby sa pozorovalo, ako sa z každého kusu regeneruje nový organizmus.

Parenogenéza bezstavovcov

V niektorých skupinách bezstavovcov, ako je hmyz a kôrovce, je vajíčko schopné vyvinúť úplného jedinca bez potreby oplodnenia spermiou. Tento jav sa nazýva parenogenéza a je u zvierat rozšírený.

Najjasnejším príkladom sú hymenopterány, konkrétne včely. Tento hmyz môže viesť k vzniku samcov, zvaných dronov, prostredníctvom parenogenézy. Keďže jednotlivci pochádzajú z nekvaseného vajíčka, sú haploidní (majú iba polovičnú genetickú záťaž).

Vošky - ďalšia skupina hmyzu - môžu viesť k vzniku nových jedincov procesmi parenogenézy alebo sexuálnou reprodukciou.

V prípade kôrovcov Daphnia samica produkuje rôzne druhy vajec v závislosti od podmienok prostredia. Vajcia sa môžu oplodniť a spôsobiť vznik diploidného jedinca alebo sa môžu vyvíjať parenogenézou. Prvý prípad súvisí s nepriaznivými podmienkami prostredia, zatiaľ čo parthenogenéza sa vyskytuje v prosperujúcich prostrediach

V laboratóriu sa parenogenéza môže vyvolať použitím chemikálií alebo fyzikálnych stimulov. U niektorých ostnokožcov a obojživelníkov bol tento proces úspešne vykonaný a nazýva sa experimentálna parenogenéza. Rovnakým spôsobom existuje baktéria rodu Wolbachia schopná vyvolať tento proces.

Parenogenéza na stavovcoch

Fenomén parenogenézy sa týka aj stavovcov. V rôznych rodoch rýb, obojživelníkov a plazov sa vyskytuje zložitejšia forma tohto procesu, ktorá spočíva v duplikácii sady chromozómov, čo vedie k diploidným zygotám bez účasti samcov.

Približne 15 druhov jašteríc je známych svojou jedinečnou schopnosťou rozmnožovania sa pomocou parenogenézy.

Aj keď títo plazy priamo nepotrebujú partnera na počatie (v skutočnosti týmto druhom chýbajú muži), vyžadujú sexuálne stimuly z falošných kopírov a súdnych stretnutí s inými jedincami.

Androgenéza a gynogenéza

V procese androgenézy sa jadro z oocytov degeneruje a je nahradené jadrom od otca prostredníctvom jadrovej fúzie z dvoch spermií. Aj keď sa vyskytuje u niektorých živočíšnych druhov, ako je napríklad hmyz z palíc, nepovažuje sa to za obvyklý postup v tomto kráľovstve.

Na druhej strane gynogenéza spočíva v produkcii nových organizmov diploidnými oocytmi (ženské pohlavné bunky), ktoré nepodstúpili rozdelenie ich genetického materiálu meiózou.

Pamätajte, že naše pohlavné bunky majú iba polovicu chromozómov a keď dôjde k oplodneniu, obnoví sa počet chromozómov.

Aby sa mohla vyskytnúť gynogenéza, je potrebná stimulácia zo spermií samcov. Potomkom gynogenézy sú samičky identické s matkou. Táto dráha je známa aj ako pseudogamia.

Nepohlavná rozmnožovanie rastlín (druhy)

V rastlinách existuje široké spektrum spôsobov reprodukcie. Sú to vysoko plastické organizmy a nie je neobvyklé nájsť rastliny, ktoré sa dokážu reprodukovať sexuálne a asexuálne.

Zistilo sa však, že mnoho druhov uprednostňuje asexuálnu cestu rozmnožovania, aj keď ich predkovia tak robili sexuálne.

V prípade asexuálnej reprodukcie môžu rastliny generovať potomstvo rôznymi spôsobmi, od vývoja nefertilizovanej vaječnej bunky po získanie kompletného organizmu fragmentom rodiča.

Rovnako ako v prípade zvierat, k sexuálnej reprodukcii dochádza pri udalostiach bunkového delenia mitózou, ktoré vedú k identickým bunkám. Ďalej uvádzame najrelevantnejšie typy vegetatívnej reprodukcie:

stolony

Niektoré rastliny sú schopné sa rozmnožovať na štíhlych podlhovastých stonkách, ktoré pochádzajú z povrchu pôdy. Tieto štruktúry sú známe ako stolony a vytvárajú korene v odstupoch. Korene môžu vytvárať vzpriamené stonky, ktoré sa nakoniec vyvinú do nezávislých jednotlivcov.

Vynikajúcim príkladom sú jahody alebo druhy jahôd (Fragaria ananassa), ktoré sú schopné vytvárať rôzne štruktúry vrátane listov, koreňov a stoniek každého uzla stolonu.

odnože

V prípade stolonov a odnoží môžu axilárne puky rastlín generovať špecializovaný výhonok na asexuálnu reprodukciu. Materská rastlina predstavuje rezervný zdroj výhonkov.

Oddenky sú donekonečna rastúce stonky, ktoré rastú pod zemou alebo nadol vodorovne. Rovnako ako stolony, aj oni produkujú dobrodružné korene, ktoré vytvoria novú rastlinu identickú s materskou.

Tento typ vegetatívnej rozmnožovania je dôležitý v skupine tráv (kde odnože vedú k tvorbe púčikov, ktoré spôsobujú stonky s listami a kvetmi), ozdobných trvaliek, pasienkov, trstín a bambusov.

výstrižky

Rezne sú kúsky stonky, z ktorej pochádza nová rastlina. Aby sa táto udalosť vyskytla, musí byť stonka zakopaná do zeme, aby sa zabránilo vysychaniu, a môže sa liečiť hormónmi, ktoré stimulujú rast náhodných koreňov.

V iných prípadoch sa kúsok kmeňa umiestni do vody na stimuláciu tvorby koreňov. Po presune do vhodného prostredia sa môže vyvinúť nový jedinec.

štepy

Rastliny sa môžu množiť vložením púčika do predtým vyrobenej rozštepu v stonke dreviny, ktorá má korene.

Keď je postup úspešný, rana sa uzavrie a stonka je životaschopná. Hovorí sa, že rastlina sa „chytila“.

Listy a korene

Existujú niektoré druhy, v ktorých môžu byť listy použité ako štruktúry na vegetatívnu reprodukciu. Druhy známe ako „materská rastlina“ (Kalanchoe daigremontiana) môžu vytvárať rastliny oddelené od meristematického tkaniva umiestneného na okraji ich listov.

Tieto malé rastliny rastú pripevnené k listom, až kým nie sú dostatočne zrelé, aby sa oddelili od svojej matky. Keď dcérska rastlina padá na zem, zakorení sa.

U čerešní, jabĺk a malín môže dôjsť k rozmnožovaniu cez korene. Tieto podzemné štruktúry produkujú výhonky, ktoré môžu pochádzať z nových jedincov.

Existujú extrémne prípady, ako je napríklad púpava. Ak sa niekto pokúsi vytiahnuť rastlinu zo zeme a roztrieštiť jej korene, môže každý z kúskov viesť k vzniku novej rastliny.

sporuláciu

Sporulácia sa vyskytuje v širokej škále rastlinných organizmov vrátane machov a paprade. Tento proces spočíva vo vytvorení významného počtu spór, ktoré sú schopné odolávať nepriaznivým podmienkam prostredia.

Spóry sú malé prvky, ktoré sa ľahko rozptyľujú buď zvieratami alebo vetrom. Keď dosiahnu priaznivú zónu, spóra sa vyvinie v jedincovi, ktorý sa rovná tej, ktorá ju vytvorila.

rezne

Propaguly sú hromadením buniek, ktoré sú typické pre machorasty a paprade, ale vyskytujú sa aj v niektorých vyšších rastlinách, ako sú hľuzy a trávy. Tieto štruktúry pochádzajú z talu a sú to malé puky so schopnosťou šírenia.

Parenogenéza a apomixa

V botanike sa tiež často používa v termíne parthenogenéza. Aj keď sa používa v užšom zmysle na opis udalosti „gametofytickej apomixie“. V tomto prípade je sporofyt (semeno) produkovaný bunkou vajíčka, ktorá nepodlieha redukcii.

Apoxymýza je prítomná v približne 400 druhoch angiospermov, zatiaľ čo iné rastliny to môžu robiť fakultatívne. Parenogenéza teda opisuje iba časť asexuálnej reprodukcie v rastlinách. Preto sa navrhuje vyhnúť sa používaniu tohto pojmu na rastliny.

Niektorí autori (pozri De Meeûs a kol. 2007) majú tendenciu deliť apomixu od vegetatívnej reprodukcie. Okrem toho klasifikujú apomixis ako už opísaný gametofyt a pochádzajúci zo sporofytov, kde sa embryo vyvíja z jadrových buniek alebo iného somatického tkaniva vaječníkov, ktoré nepodliehajú gametofytickej fáze.

Výhody asexuálnej reprodukcie v rastlinách

Vo všeobecnosti asexuálna reprodukcia umožňuje rastline rozmnožovať sa v identických kópiách, ktoré sú dobre prispôsobené danému prostrediu.

Asexuálna reprodukcia v strieborných farbách je navyše rýchlym a efektívnym mechanizmom. Preto sa používa ako stratégia, keď sa organizmus nachádza v oblastiach, kde prostredie nie je veľmi vhodné na množenie semenami.

Napríklad rastliny nachádzajúce sa vo vyprahnutom prostredí v Patagónii, ako sú koróny, sa rozmnožujú týmto spôsobom a zaberajú veľké plochy pôdy.

Na druhej strane poľnohospodári využili tento druh rozmnožovania na maximum. Môžu si vybrať odrodu a rozmnožovať ju asexuálne, aby získali klony. Takto získajú genetickú uniformitu a umožnia im udržať si niektoré požadované vlastnosti.

Asexuálna reprodukcia v mikroorganizmoch (typy)

Asexuálna reprodukcia je veľmi častá u jednobunkových organizmov. V prokaryotických líniách, napríklad baktériách, sú najvýznamnejšie binárne štiepenie, pučanie, fragmentácia a viacnásobné štiepenie. Na druhej strane v jednobunkových eukaryotických organizmoch dochádza k binárnemu deleniu a sporulácii.

Binárne štiepenie v baktériách

Binárne štiepenie je proces delenia genetického materiálu, po ktorom nasleduje spravodlivé rozdelenie vnútra bunky, aby sa získali dva organizmy identické s rodičom a navzájom identické.

Binárne štiepenie začína, keď sú baktérie v prostredí, kde je dostatok živín a prostredie prispieva k rozmnožovaniu. V bunke potom dochádza k miernemu predĺženiu.

Neskôr sa začína replikácia genetického materiálu. V baktériách je DNA organizovaná na kruhovom chromozóme a nie je ohraničená membránou, ako je viditeľné a výrazné jadro v eukaryotoch.

V období delenia je genetický materiál distribuovaný na opačné strany deliacej sa bunky. V tomto okamihu začína syntéza polysacharidov, ktoré tvoria bakteriálnu stenu, potom v strede dôjde k vytvoreniu septa a bunka sa nakoniec úplne oddelí.

V niektorých prípadoch môžu baktérie začať deliť a duplikovať svoj genetický materiál. Bunky sa však nikdy neoddeľujú. Príkladom toho sú zhluky kokov, ako sú napríklad diplococci.

Binárne štiepenie v eukaryotoch

V jednobunkových eukaryotoch, ako napríklad v prípade Trypanosoma, sa vyskytuje podobný typ reprodukcie: jedna bunka vedie k vzniku dvoch dcérskych buniek podobnej veľkosti.

V dôsledku prítomnosti skutočného bunkového jadra sa tento proces stáva zložitejším a komplikovanejším. Aby sa mohlo jadro deliť, musí nastať proces mitózy, po ktorom nasleduje cytokinéza, ktorá zahŕňa rozdelenie cytoplazmy.

Viacnásobné štiepenie

Hoci binárne štiepenie je najbežnejšou reprodukčnou modalitou, niektoré druhy, ako napríklad Bdellovibrio ¸, sú schopné zažiť viacnásobné štiepenie. Výsledkom tohto procesu je viac dcérskych buniek a už nie dve, ako je uvedené v binárnom štiepení.

reprodukcie púčiky

Je to podobný proces, aký sa uvádza pre zvieratá, ale extrapoluje sa na jednu bunku. Bakteriálne pučanie začína malým púčikom, ktorý sa líši od rodičovskej bunky. Toto vydutie prechádza rastovým procesom, kým sa postupne neoddeľuje od baktérií, ktoré ho tvorili.

Výsledkom pučania je nerovnomerné rozdelenie materiálu obsiahnutého v bunke.

roztrieštenia

Všeobecne sa baktérie vláknitého typu (napríklad Nicardia sp.) Môžu reprodukovať touto cestou. Bunky vlákna sa separujú a začínajú rásť ako nové bunky.

sporuláciu

Sporulácia spočíva vo výrobe štruktúr nazývaných spóry. Sú to vysoko odolné štruktúry tvorené bunkou.

Tento proces súvisí s okolitými podmienkami, ktoré organizmus obklopujú, vo všeobecnosti, keď sa tieto podmienky stanú nepriaznivými z dôvodu nedostatku živín alebo extrémneho podnebia, spustí sa sporulácia.

Rozdiely medzi sexuálnou a asexuálnou reprodukciou

U jedincov, ktorí sa rozmnožujú asexuálne, pozostávajú potomkovia z prakticky identických kópií svojich rodičov, tj z klonov. Genom jediného rodiča je kopírovaný mitotickými bunkovými deleniami, kde je DNA kopírovaná a prenášaná v rovnakých častiach do obidvoch dcérskych buniek.

Naopak, aby došlo k sexuálnej reprodukcii, musia sa zúčastniť dvaja jedinci opačného pohlavia, s výnimkou hermafroditov.

Každý z rodičov bude mať gamétové alebo sexuálne bunky generované meiotickými udalosťami. Potomstvo pozostáva z jedinečných kombinácií medzi oboma rodičmi. Inými slovami, existuje výrazná genetická variácia.

Aby sme pochopili vysoké úrovne variácie sexuálnej reprodukcie, musíme sa počas delenia sústrediť na chromozómy. Tieto štruktúry sú schopné vzájomne si vymieňať fragmenty, čo vedie k jedinečným kombináciám. Preto, keď pozorujeme súrodencov od tých istých rodičov, nie sú si navzájom totožní.

Výhody asexuálnej versus sexuálnej reprodukcie

Nepohlavná reprodukcia má oproti sexuálnej reprodukcii niekoľko výhod. Po prvé, pri zložitých bojových tancoch alebo bojoch o samicu typickú pre niektoré druhy sa zbytočne nestráca čas a energia, pretože je potrebný iba jeden rodič.

Po druhé, mnoho jednotlivcov, ktorí sa sexuálne rozmnožujú, vynakladá veľa energie na výrobu gamét, ktoré sa nikdy neoplodňujú. To vám umožní kolonizovať nové prostredia rýchlo a efektívne bez potreby nájsť partnera.

Teoreticky vyššie uvedené modely asexuálnej reprodukcie dávajú jednotlivcom žijúcim v stabilnom prostredí viac výhod - v porovnaní so sexom -, pretože môžu presným spôsobom udržiavať svoje genotypy.

Referencie

1. Campbell, NA (2001). Biológia: Koncepty a vzťahy. Pearson Education.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka na biológiu. Panamerican Medical Ed.
3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Asexuálna reprodukcia: genetické a vývojové aspekty. Cellular and Molecular Life Sciences, 64 (11), 1355-1372.
4. Engelkirk, PG, Duben-Engelkirk, JL a Burton, GRW (2011). Burtonova mikrobiológia pre vedy o zdraví. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Patil, U., Kulkarni, JS a Chincholkar, SB (2008). Základy mikrobiológie. Nirali Prakashan, Pune.
6. Raven, PH, Evert, RF a Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (zväzok 2). Obrátil som sa.
7. Tabata, J., Ichiki, RT, Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Sexuálna versus assexuálna reprodukcia: zreteľné výsledky v relatívnom množstve parenogenetických mealybug po nedávnej kolonizácii. PLoS ONE, 11 (6), e0156587.
8. Yuan, Z. (2018). Konverzia mikrobiálnej energie. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.