Në procesin biologjik riprodhues, ekzistojnë dy lloje riprodhimi: riprodhimi seksual ose gjenerues dhe riprodhimi aseksual ose vegjetativ . Të dyja lejojnë vazhdimësinë e specieve, por e bëjnë këtë përmes mekanizmave shumë të ndryshëm qelizorë dhe gjenetikë, gjë që ka pasoja të drejtpërdrejta për diversitetin biologjik, shkallën e riprodhimit dhe aftësinë e organizmave për t'u përshtatur me mjedisin.
Një qenie e gjallë ose organizëm karakterizohet nga aftësia e saj për të kryer funksionet themelore të jetës, duke përfshirë riprodhimin , i cili i lejon asaj të prodhojë kopje të ngjashme të vetes, qoftë aseksualisht nga një prind i vetëm ose seksualisht nga të paktën dy prindër. Të kuptuarit e këtyre dallimeve është çelësi për të kuptuar se si evoluojnë popullatat dhe pse disa specie riprodhohen në një mënyrë ose në një tjetër në varësi të mjedisit të tyre.
Çfarë është lulëzimi?
Sythëzimi është një nga llojet e ndryshme të riprodhimit joseksual , në të cilin prodhimi i një qenieje të re ndodh nëpërmjet formimit të prominencave , të quajtura sytha, në trupin e organizmit mëmë, të cilat rriten dhe zhvillohen dhe mund të qëndrojnë të bashkangjitura me prindin ose të ndara prej tij.
Nga një perspektivë biologjike, sythëzimi është një ndarje e pabarabartë e trupit të prindit . Individi origjinal ruan pjesën më të madhe të citoplazmës dhe strukturës së tij, ndërsa sythi fillon si një fryrje e vogël që përmban qeliza me të njëjtin material gjenetik si organizmi prind. Me kalimin e kohës, ky syth rritet në madhësi, diferencohet dhe përfundimisht mund të zhvillohet në një organizëm të plotë.
Termi "supëzim" vjen nga fjala latine geminus , që do të thotë "binjak". Individi i ri është, në fakt, një "binjak gjenetik" i prindit, pasi të dy ndajnë të njëjtin informacion trashëgues sepse nuk ka shkëmbim të ADN-së me një organizëm tjetër. Megjithatë, pavarësisht kësaj ngjashmërie gjenetike, kushtet mjedisore mund të bëjnë që ata të zhvillojnë ndryshime në madhësi, formë ose gjendje fiziologjike.
Sythimi vërehet te organizmat njëqelizorë si disa maja dhe protozoa, si dhe te organizmat shumëqelizorë si disa bimë dhe kafshë jovertebrore (sfungjerë, hidra, korale dhe disa kandil deti). Prandaj, është një mekanizëm i përhapur në natyrë, veçanërisht te speciet që jetojnë të bashkangjitura në një substrat ose në mjedise ujore ku shkëmbimi i gametëve do të ishte më i kushtueshëm.
Riprodhimi aseksual
Ky lloj riprodhimi karakterizohet nga përfshirja e vetëm një individi prind . Riprodhimi ndodh, në shumicën e rasteve, nëpërmjet mitozës , ku ndarja qelizore rezulton në dy ose më shumë qeliza gjenetikisht identike.
Është një lloj riprodhimi në të cilin nuk ndodh fekondimi ; si pasojë, nuk ka shkëmbim të ADN-së midis individëve të ndryshëm. Qenia e re e gjallë në përgjithësi ruan karakteristikat e organizmit nga i cili ka origjinën. Për këtë arsye, ne flasim për pasardhës klonalë ose klone, domethënë, kopje gjenetike të organizmit mëmë.
Ekziston një larmi e gjerë bimësh që mund të riprodhohen seksualisht ose joseksualisht, nëpërmjet sythave, rrënjëve nëntokësore ose kërcejve zvarritës. Në këto raste, një specie e vetme mund të alternojë midis të dy llojeve të riprodhimit: riprodhimi joseksual për t'u shumuar me shpejtësi kur kushtet janë të favorshme dhe riprodhimi seksual për të gjeneruar ndryshueshmëri gjenetike kur mjedisi është më i ndryshueshëm.
Organizma të tjerë, siç janë yjet e detit, mund të rigjenerohen pasi humbasin një pjesë të trupit të tyre, dhe shumë të tjerë mund të shumohen në numër të madh duke u ndarë në mënyrë aseksuale disa herë. Tek shumë jovertebrorë detarë, rigjenerimi, fragmentimi dhe lulëzimi kombinohen si strategji riprodhuese dhe mbijetese.
Përveç lulëzimit, riprodhimi aseksual përfshin procese të tjera të rëndësishme, të tilla si ndarja binare (tipike për prokariotë si bakteret dhe arkeat), sporulimi (i pranishëm në kërpudha, disa bimë dhe baktere), fragmentimi dhe partenogjeneza , ndër të tjera. Të gjitha ndajnë një karakteristikë themelore: një individ i vetëm është i mjaftueshëm për të prodhuar pasardhës të rinj, pa pasur nevojë për një partner.
Riprodhimi seksual
Riprodhimi seksual karakterizohet nga pjesëmarrja e dy qelizave që burojnë nga mejoza që bashkohen nëpërmjet fekondimit. Këto qeliza seksuale, ose gametet (përgjithësisht një vezë dhe një spermë te kafshët, ose gametet mashkullore dhe femërore te bimët), përmbajnë gjysmën e numrit të kromozomeve të individit të rritur.
Dy prindër duhet të marrin pjesë, duke transmetuar ADN-në e tyre te pasardhësit e tyre. Si pasojë, ekzistojnë dallime gjenetike midis prindërve dhe pasardhësve, si dhe midis vetë pasardhësve. Ky ndryshim është për shkak të kombinimit të gjeneve që ndodh gjatë mejozës (përmes rekombinimit gjenetik) dhe bashkimit të rastësishëm të gametëve gjatë fekondimit.
Riprodhimi seksual, pavarësisht se kërkon më shumë energji dhe kohë (gjetja e një partneri, prodhimi i gametëve, njohja, fekondimi, zhvillimi embrional), ka një avantazh të madh: gjeneron diversitet gjenetik . Ky diversitet rrit mundësinë që, brenda një popullate, të ketë individë me karakteristika që i lejojnë ata të mbijetojnë dhe të riprodhohen në kushte mjedisore në ndryshim ose përballë sëmundjeve të reja.
Në disa organizma, siç është maja, ekziston aftësia për të alternuar midis riprodhimit joseksual (me anë të sythave) dhe riprodhimit seksual, varësisht nga kushtet mjedisore. Në mjedise të pasura me lëndë ushqyese, ato kanë tendencë të përdorin riprodhimin joseksual për shkak të shpejtësisë së tij, ndërsa në situata stresi ose mungese, ato mund të aktivizojnë mekanizmat seksualë për të rritur ndryshueshmërinë gjenetike.
Si ndodh lulëzimi?
Riprodhimi aseksual është riprodhimi që ndodh pa bashkëveprim midis dy anëtarëve të të njëjtit lloj. Qelizat ndahen duke përdorur mitozën, ku çdo kromozom kopjohet përpara se të ndahet bërthama, me çdo qelizë të re që merr të njëjtin informacion gjenetik. Në rastin e organizmave njëqelizorë, një fryrje e quajtur syth formohet në një pjesë të membranës plazmatike . Bërthama e qelizës mëmë ndahet dhe një nga bërthamat bijë migron në syth. Në kushte të favorshme, sythi mund të prodhojë një syth tjetër përpara se të ndahet përfundimisht nga qeliza mëmë.
Në nivelin njëqelizor, është një proces i mitozës asimetrike që ndodh në disa organizma njëqelizorë, siç janë majat. Një organizëm njëqelizor përbëhet nga një qelizë e vetme. Shembuj të organizmave njëqelizorë përfshijnë bakteret, algat mikroskopike, disa kërpudha dhe protozoarë. Çuditërisht, organizmat njëqelizorë përfaqësojnë shumicën dërrmuese të gjallesave që banojnë aktualisht në Tokë, si për sa i përket numrit të individëve ashtu edhe gamës së habitateve që kolonizojnë.
Maja, ose fermenti, i referohet çdo organizmi të ndryshëm eukariotik të klasifikuar si kërpudha, qofshin askomicete mikroskopike apo bazidiomicete , me një formë kryesisht njëqelizore në ciklin e tyre jetësor. Ato karakterizohen përgjithësisht nga riprodhimi aseksual përmes sythimit ose ndarjes binare dhe duke pasur faza seksuale që nuk janë të bashkangjitura në një sporokarp (trup frutorë). Në këto mikroorganizma, vendimi për të përdorur riprodhimin aseksual ose seksual varet nga sinjalet kimike dhe mjedisore, të tilla si prania e lëndëve ushqyese ose feromoneve të prodhuara nga qelizat e tjera.
Mitoza është vetë ndarja qelizore dhe prodhon dy qeliza bija gjenetikisht identike . Mund të ndodhë në qelizat e organizmave eukariotikë haploidë dhe diploidë. Ky proces siguron që materiali gjenetik të shpërndahet në mënyrë të barabartë midis qelizave që rezultojnë, duke ruajtur të njëjtin numër kromozomësh si qeliza mëmë.
Prandaj, është një proces i riprodhimit të qelizave që përbëhet kryesisht nga ndarja gjatësore e kromozomeve dhe ndarja e bërthamës dhe citoplazmës; si rezultat, formohen dy qeliza bija me të njëjtin numër kromozomesh dhe të njëjtin informacion gjenetik si qeliza mëmë. Në lulëzim, pas kësaj mitoze, bërthama që do të migrojë në syth pozicionohet strategjikisht në fryrjen që po formohet.
Sythëzimi është një proces në të cilin bërthama ndahet dhe citoplazma ndahet, por bërthama që rezulton migron drejt membranës qelizore, duke formuar një strukturë të ngjashme me syth të rrethuar nga citoplazma, duke krijuar kështu dy qeliza me madhësi të ndryshme. Qeliza mëmë ruan një vëllim më të madh, ndërsa qeliza bijë fillon më e vogël, megjithëse plotësisht e aftë të rritet dhe të ndahet në mënyrë të pavarur kur kushtet janë të përshtatshme.
Sythëzimi është një proces i zakonshëm te sfungjerët, knidarët dhe briozoarët . Disa lloje shtazësh mund të kenë sythëzimin e brendshëm: sytha që mbijetojnë në kushte të pafavorshme falë një mbulese mbrojtëse. Në rastin e sfungjerëve të ujërave të ëmbla, sythat kanë një kapsulë mbrojtëse që përmban substanca rezervë . Kur vjen pranvera, kapsula mbrojtëse humbet dhe sfungjeri i ri del nga sythi. Te briozoarët e ujërave të ëmbla, prodhohet një shtresë kitine dhe kalciumi, dhe ato nuk kanë nevojë për substanca rezervë sepse janë në gjendje letargjie.
Tek kafshë të tilla si hidrat, polipet e meduzave dhe koralet, sythat formohen në sipërfaqen e trupit të prindit, rriten dhe, në shumë raste, shkëputen, duke dhënë kështu individë të pavarur. Tek speciet e tjera, disa individë të prodhuar nga sythimi mbeten të bashkangjitur, duke formuar koloni komplekse në të cilat të gjithë ndajnë të njëjtin material gjenetik, por mund të kryejnë funksione të specializuara brenda grupit.
Llojet e lulëzimit dhe llojet e tjera të riprodhimit aseksual
Ekzistojnë disa lloje të riprodhimit joseksual. Këto përfshijnë lulëzimin , ku pasardhësit rriten në trupin e prindit (siç bëjnë bimët e bananes, për shembull). Një lloj tjetër janë gemulat, ku organizmi prind lëshon një masë qelizash të specializuara që zhvillohen në një individ të ri.
Në kontekstin më të gjerë të riprodhimit aseksual, gjejmë gjithashtu:
- Ndarje binare: Tipike për organizmat prokariotikë si bakteret dhe arkeat. Përbëhet nga dyfishimi i materialit gjenetik dhe ndarja simetrike e qelizës mëmë në dy qeliza bija me të njëjtën madhësi.
- Sporulimi: I pranishëm në pothuajse të gjitha kërpudhat, disa bimë (si fierët) dhe disa baktere të caktuara. Ato formojnë spore rezistente të rrethuara nga një mur i trashë që u lejon atyre të mbijetojnë në mjedise armiqësore dhe të mbijnë kur kushtet përmirësohen.
- Fragmentimi dhe rigjenerimi: Organizmi ndahet në disa fragmente, secila prej të cilave mund të rigjenerohet në një individ të plotë. Kjo ndodh, për shembull, te krimbat e sheshtë dhe te yjet e detit.
- Partenogjeneza: Një mekanizëm me anë të të cilit një individ i ri zhvillohet nga qelizat seksuale femërore të pafertilizuara. Ndodh te disa jovertebrorë (insekte, rotiferë, krimba të sheshtë) dhe te disa lloje vertebrorësh si peshqit, amfibët dhe disa zvarranikë.
Edhe pse të gjitha këto mekanizma prodhojnë pasardhës gjenetikisht të ngjashëm me prindin, lulëzimi dallohet për thjeshtësinë e tij strukturore dhe për lejimin, në shumë raste, të formimit të kolonive , siç vërehet te disa knidarë dhe sfungjerë. Për më tepër, lulëzimi mund të ndodhë nga jashtë ose nga brenda (për shembull, gemulat te sfungjerët), duke ofruar avantazhe të ndryshme në varësi të habitatit dhe ciklit jetësor të specieve.
Riprodhimi aseksual në bimë
Kjo ndodh te bimët kur një pjesë e tyre ndahet (kërcelli, dega, sythi, zhardhoku, rizoma, etj.) dhe zhvillohet veçmas në një bimë të re. Është jashtëzakonisht e përhapur dhe ka shumë forma të larmishme. Këto përfshijnë:
- Shartime: Një fragment kërcelli nga një bimë (shartesë) futet në kërcellin ose trungun e të njëjtës specie ose të një specieje tjetër, por të pajtueshme. Përdoret zakonisht në pemët frutore ose speciet zbukuruese për shumëfishoni varietetet me interes dhe përmirësojnë prodhimin.
- Piketat: Përhapja me anë të prerjeve përfshin prerjen e një fragmenti të kërcellit me sytha dhe varrosjen e tij. Pastaj prisni derisa të mbijnë rrënjët. Kjo prodhon një bimë të re, një metodë e përdorur gjerësisht për shkurret dhe bimët zbukuruese.
- Prerja ose segmentet: Kërcejtë përgatiten në enë me ujë ose tokë të lagësht, ku formojnë rrënjë të reja, pas të cilave mund të mbillen. Kjo është një metodë shumë e zakonshme përhapjeje për bimët e shtëpisë dhe speciet që rrënjosen lehtë.
- Kultura e indeve: Kultivimi kryhet në një mjedis pa mikroorganizma duke përdorur tretësira ushqyese dhe hormone bimore, të cilat nxisin rritjen e rrënjëve, kërcejve dhe gjetheve nga një fragment bimor. Kjo teknikë lejon shumëzoni mijëra bimë identike nga një kopje e vetme.
- Avokat: Përbëhet nga varrosja e një pjese të bimës dhe pritja që ajo të lëshojë rrënjë. Pastaj ajo pritet dhe transplantohet; përdoret, për shembull, në hardhitë e rrushit dhe në disa bimë ngjitëse.
- Sporulimi: lloj riprodhimi me anë të sporeve, i zakonshëm te fierët, myshqet dhe bimë të tjera që nuk prodhojnë fara.
Në shumë bimë, lulëzimi ndodh nëpërmjet sythave sqetullorë ose terminalë që mund të japin lastarë të rinj dhe, në disa raste, bimë të tëra nëse ndahen dhe rrënjosen. Një shembull i zakonshëm është ai i disa sukulentëve dhe kaktusëve, lastarët anësorë të të cilëve mund të zhvillohen në bimë të reja nëse vendosen në një substrat të përshtatshëm.
Shembuj të tjerë të bimëve që riprodhohen në mënyrë aseksuale (ose me anë të zgjerimit të sythave, mbirjes ose strukturave të modifikuara) përfshijnë tulipanët, zambakët, patatet dhe luleshtrydhet . Tek patatet, zhardhokët ruajnë rezerva dhe mbijnë në bimë të reja; tek luleshtrydhet, stolonët zvarritës gjenerojnë bimë të reja duke u rrënjosur në pika të ndryshme të tokës.
Avantazhet dhe disavantazhet e riprodhimit aseksual
Riprodhimi aseksual është më efektiv për organizmat që qëndrojnë në një vend dhe nuk lëvizin për të gjetur partnerë, ose që jetojnë në mjedise relativisht të qëndrueshme . Është metoda e përdorur nga shumë organizma të thjeshtë, siç janë bakteret, kërpudhat e shumta, protozoarët dhe bimët që kolonizojnë me shpejtësi një mjedis specifik.
Megjithatë, riprodhimi aseksual nuk çon në ndryshime të rëndësishme gjenetike midis organizmave, që do të thotë se grupe të tëra mund të zhduken nga sëmundjet ose ndryshimet e papritura mjedisore. Meqenëse ato ndajnë të njëjtin gjenotip, nëse një kërcënim prek një individ, ka shumë të ngjarë të prekë shumicën e kloneve të tij në të njëjtën mënyrë.
avantazh
Ndër avantazhet biologjike që sjell janë ndarja e shpejtë dhe thjeshtësia e saj, pasi organizmat nuk kanë nevojë të prodhojnë qeliza seksuale ose të shpenzojnë energji për operacionet para fekondimit (kërkimi i një partneri, njohja, takimi i gametëve, etj.).
Në këtë mënyrë, një individ i vetëm mund të krijojë një numër të madh pasardhësish përmes mjeteve të tilla si formimi joseksual i sporeve, ndarja tërthore ose lulëzimi, duke lehtësuar kolonizimin e shpejtë të territoreve të reja . Në mjedise që mbeten të qëndrueshme për periudha të gjata, kjo strategji mund të jetë jashtëzakonisht efektive për të zënë hapësirën e disponueshme dhe për të shfrytëzuar burimet.
Në rastin specifik të lulëzimit, një avantazh tjetër është se, te shumë kafshë dhe bimë, pasardhësit mund të qëndrojnë të lidhur me prindin, duke formuar koloni që i sjellin dobi njëra-tjetrës: ata ndajnë lëndë ushqyese, mbrojtje dhe, ndonjëherë, funksione të specializuara (për shembull, te koralet dhe disa knidarë kolonialë).
disavantazhet
Megjithatë, ka disavantazhin kryesor të prodhimit të pasardhësve pa ndryshueshmëri gjenetike - klone - pasi të gjithë janë gjenotipikisht identikë me prindin e tyre dhe me njëri-tjetrin. Përzgjedhja natyrore nuk mund të "zgjedhë" individët më të përshtatur (meqenëse të gjithë janë përshtatur në mënyrë të barabartë brenda një mjedisi të caktuar), dhe këta individë të klonuar mund të mos jenë në gjendje të mbijetojnë në një mjedis në ndryshim dhe armiqësor sepse u mungon informacioni gjenetik i nevojshëm për t'u përshtatur me këtë ndryshim.
Prandaj, kjo specie mund të zhduket nëse nuk ka një individ që mbart një kombinim gjenetik të favorshëm për shkak të mutacioneve spontane. Edhe pse mutacioni gjeneron njëfarë ndryshueshmërie edhe në popullatat aseksuale, ky ndryshim është më i vogël dhe grumbullohet më ngadalë sesa në popullatat që riprodhohen seksualisht.
Një aspekt tjetër i rëndësishëm është se riprodhimi aseksual nuk lejon rirregullimin e gjeneve që ndodh gjatë mejozës dhe fekondimit, një mekanizëm që në riprodhimin seksual mund të eliminojë kombinimet e pafavorshme dhe të favorizojë kombinime të reja të dobishme.
Shembuj të lulëzimit
Tek disa kafshë shumëqelizore, siç janë knidarët, sfungjerët dhe tunikatët, ndarja qelizore ndodh nëpërmjet sythimit. Sythat burojnë në trupin e organizmit mëmë dhe më pas shkëputen për t'u zhvilluar në organizma të rinj identikë me prindin. Ky proces, i njohur si sythim, është analog me procesin e riprodhimit vegjetativ tek bimët.
Disa shembuj të shquar të organizmave që riprodhohen me anë të sythave janë:
- Sfungjerët e ujit. Ato formojnë sytha të jashtëm ose të brendshëm (gemula) që u lejojnë atyre të mbijetojnë në kushte të pafavorshme dhe të shpërndahen në vende të reja në mjedisin ujor.
- Lloje të caktuara të kërpudhave maja. Në to, sytha të vegjël formohen në sipërfaqen e qelizës amë, rriten dhe përfundimisht ndahen si qeliza të pavarura.
- Disa lloje të kandil deti. Gjatë ciklit të tyre jetësor, polipet mund të prodhojnë kandil deti duke mugulluar, duke gjeneruar kështu fazën riprodhuese të lëvizshme.
- Hydras. Këta knidarianë të ujërave të ëmbla gjenerojnë fryrje të vogla që rriten dhe bëhen të pavarura si individë të rinj.
- Koralet. Përmes sythimit, një polip mund të krijojë shumë të tjerë, të cilët qëndrojnë së bashku dhe formojnë koloni që, me kalimin e kohës, mund të krijojnë shkëmbinj nënujorë koralorë.
Shembuj të lulëzimit vërehen edhe në organizmat njëqelizorë, siç janë disa baktere dhe disa protiste (për shembull, disa dinoflagjelatë), duke demonstruar se ky mekanizëm ka origjinën në mënyrë të pavarur në disa grupe evolucionare për shkak të efektivitetit të tij në dyfishimin e individëve kur mjedisi është i favorshëm.
Sythimi, në bashkëpunim me mekanizma të tjerë aseksualë, përfaqëson një strategji shumë efikase për zgjerimin e shpejtë dhe masiv të një specie, megjithëse me koston e ndryshueshmërisë së reduktuar gjenetike. Në të kundërt, riprodhimi seksual, ndërsa kërkon më shumë energji, siguron diversitetin gjenetik të nevojshëm që popullatat të përshtaten me ndryshimet afatgjata mjedisore. Një kuptim i plotë i të dy llojeve të riprodhimit lejon një kuptim më të mirë të dinamikës së popullatave natyrore, funksionimit të ekosistemeve dhe, në rastin e mikroorganizmave të tillë si majat, madje edhe të proceseve me interes biomjekësor dhe bioteknologjik.