التكاثر اللاجنسي: الخصائص والأنواع (الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة)

يتم تعريف التكاثر اللاجنسي على أنه تكاثر فرد قادر على تكوين نسل دون الحاجة إلى الإخصاب. لذلك ، تتكون الكائنات الحية من الحيوانات المستنسخة من الأصل.

من المفترض أن الأطفال المولودين من أحداث التكاثر اللاجنسي نسخ متطابقة من والديهم. ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن نسخة المادة الوراثية تخضع لتغييرات تسمى "الطفرات".

التكاثر اللاجنسي هو السائد في الكائنات أحادية الخلية ، مثل البكتيريا والبروتينات. في معظم الحالات ، تؤدي الخلايا الجذعية إلى إنشاء خليتين ابنتيتين ، في حدث يسمى الانشطار الثنائي.

على الرغم من أن الحيوانات ترتبط عادةً بالتكاثر الجنسي والنباتات مع التكاثر اللاجنسي ، إلا أنها علاقة خاطئة وفي كلا السلالتين نجد النموذجين الأساسيين للتكاثر.

هناك آليات مختلفة يمكن أن يتكاثر بها الكائن الحي بطريقة غير جنسية. في الحيوانات ، الأنواع الرئيسية هي التفتت والبراعم وتولد الأجنة.

في حالة النباتات ، يتميز التكاثر اللاجنسي بالتنوع الشديد ، حيث تتمتع هذه الكائنات بمرونة كبيرة. يمكن أن تتكاثر ، عن طريق قصاصات ، جذمور ، حصص وحتى عن طريق أجزاء من الأوراق والجذور.

يمثل التكاثر اللاجنسي سلسلة من المزايا. إنه سريع وفعال ، مما يسمح باستعمار البيئات في وقت قصير نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، فهي لا تحتاج إلى إنفاق الوقت والجهد في الكفاح من أجل الشركاء الجنسيين أو الرقصات في ملاعب معقدة ومعقدة.

ومع ذلك ، فإن عيبه الرئيسي هو الافتقار إلى التباين الوراثي ، وهو شرط لا بد منه لكي تعمل الآليات المسؤولة عن التطور البيولوجي.

يمكن أن يؤدي عدم وجود تباين في أحد الأنواع إلى انقراض نفس الشيء في حالة اضطرارها إلى مواجهة ظروف غير مواتية ، أو طاعون الاتصال أو الظروف المناخية القاسية. لذلك ، يتم فهم التكاثر اللاجنسي على أنه تكيف بديل استجابة للظروف التي تتطلب تجمعات سكانية موحدة.

الخصائص العامة

يحدث التكاثر الجنسي عندما ينتج الفرد كائنات جديدة من بنى جسدية. المتحدرون من أصل جيني متطابقين من الناحية الوراثية في جميع جوانب الجينوم ، باستثناء المناطق التي شهدت طفرات جسدية.

تُستخدم مصطلحات مختلفة للإشارة إلى إنتاج أفراد جدد يبدأون من الأنسجة أو الخلايا الجسدية. في الأدب ، التكاثر الجنسي مرادف للتكاثر النسيلي.

بالنسبة للحيوانات ، يستخدم مصطلح التكاثر agametic (من التكاثر agametic باللغة الإنجليزية) بشكل شائع ، بينما في النباتات من الشائع استخدام تعبير التكاثر النباتي.

تتكاثر كمية هائلة من الكائنات الحية طوال حياتها من خلال التكاثر الجنسي. اعتمادًا على المجموعة والظروف البيئية ، يمكن للكائن الحي أن يتكاثر بشكل حصري من خلال المسار اللاجنسي أو أن يتناوب مع أحداث التكاثر الجنسي.

التكاثر اللاجنسي في الحيوانات (الأنواع)

في الحيوانات ، يمكن أن يأتي النسل من أحد الوالدين من خلال الانقسامات الانقسامية (التكاثر اللاجنسي) أو يمكن أن يحدث من خلال تلقيح اثنين من الأمشاج من شخصين مختلفين (التكاثر الجنسي).

يمكن لمجموعات مختلفة من الحيوانات أن تتكاثر بلا جنس ، وفي الغالب مجموعات اللافقاريات. فيما يلي أهم أنواع التكاثر اللاجنسي في الحيوانات:

التزهير

تتكون مهدها من تشكيل انتفاخ أو إخلاء قادم من الفرد الوالدي. هذا الهيكل يسمى صفار البيض وسوف يؤدي إلى كائن حي جديد.

تحدث هذه العملية في بعض الأبناء (قنديل البحر وما يتصل به) وتونيكات حيث يمكن إنتاج النسل بواسطة نتوءات جسم الوالدين. يمكن للفرد أن ينمو ويصبح مستقلاً أو أن يرتبط بوالده / والدتها لتشكيل مستعمرة.

هناك مستعمرات من المخربين ، والشعاب المرجانية الصخرية الشهيرة ، والتي يمكن أن تمتد لأكثر من متر. تتشكل هذه الهياكل من الأفراد الذين شكلتهم الأحداث الناشئة ، التي ظلت أحجارها متصلة بها. Hydras معروفة لقدرتها على التكاثر اللاجنسي من خلال مهدها.

في حالة البورفيرا (الإسفنج) ، تعد مهدها طريقة شائعة إلى حد ما للتكاثر. يمكن أن تشكل الإسفنج الأحجار الكريمة لتحمل الفترات مع الظروف البيئية غير المواتية. ومع ذلك ، فإن الإسفنج لديها أيضا التكاثر الجنسي.

تجزئة

يمكن أن تقسم الحيوانات جسمها في عملية تجزئة ، حيث يمكن أن تنشأ قطعة فرد جديد. هذه العملية مصحوبة بتجديد ، حيث يتم تقسيم خلايا الجزء الأصلي من الوالد لتكوين جسم كامل.

تحدث هذه الظاهرة في سلالات مختلفة من اللافقاريات ، مثل الإسفنج والكنيداريان والحليديات والداء متعدد التشونيتات والتونيكات.

لا ينبغي الخلط بين عمليات التجديد في حد ذاتها وأحداث التكاثر اللاجنسي. على سبيل المثال ، عندما تخسر الإسفنج ذراعًا واحدًا ، فيمكنها تجديد ذراع جديد. ومع ذلك ، فإنه لا يعني التكاثر لأنه لا يؤدي إلى زيادة في عدد الأفراد.

في نجم البحر من جنس Linckia ، من الممكن أن يكون فردًا جديدًا قد نشأ من ذراع. وهكذا ، فإن الكائن الحي ذو الخمسة أذرع يمكن أن يؤدي إلى خمسة أفراد جدد.

Planarians (Turbelarios) هي كائنات حية ذات قدرة على التكاثر الجنسي وغير الجنسي. تجربة شائعة في مختبرات البيولوجيا هي تجزئة بلاناريا في ملاحظة كيفية تجديد كائن حي جديد من كل قطعة.

التوالد في اللافقاريات

في بعض مجموعات اللافقاريات ، مثل الحشرات والقشريات ، تكون البويضات قادرة على تطوير فرد كامل ، دون الحاجة إلى إخصاب الحيوانات المنوية. وتسمى هذه الظاهرة التوالد وتنتشر على نطاق واسع في الحيوانات.

أوضح مثال على ذلك هو غشاء البكارة ، وخاصة النحل. يمكن أن تنشأ هذه الحشرات من الذكور ، وتسمى الطائرات بدون طيار ، عن طريق التوالد. بما أن الأفراد يأتون من بيضة غير مخصبة ، فإنهم يفرعونها (لديهم نصف الحمل الوراثي فقط).

يمكن أن تنشأ الأفد - مجموعة أخرى من الحشرات - عن أفراد جدد من خلال عمليات التوالد أو من خلال التكاثر الجنسي.

في قشور دافنيا الأنثى تنتج أنواع مختلفة من البيض اعتمادا على الظروف البيئية. يمكن تخصيب البيض وتؤدي إلى فرد ثنائي الصبغة أو تتطور عن طريق التوالد. ترتبط الحالة الأولى بظروف بيئية غير مواتية ، بينما يحدث التوالد في البيئات المزدهرة

في المختبر ، من الممكن تحفيز التوالد من خلال تطبيق المواد الكيميائية أو المحفزات الفيزيائية. تم تنفيذ هذه العملية بنجاح في بعض حالات تشنج الجلد والبرمائيات ، وتسمى التوالد التناسلي التجريبي. وبالمثل ، هناك بكتيريا من جنس Wolbachia قادرة على تحفيز هذه العملية.

التوالد في الفقاريات

تمتد ظاهرة التوالد إلى نسب الفقاريات. في العديد من الأجناس من الأسماك والبرمائيات والزواحف ، يحدث شكل أكثر تعقيدًا من هذه العملية ، يتضمن ازدواجية لعبة كروموسوم ، مما يؤدي إلى ظهور زيجوتيس ثنائية الصبغيات دون مشاركة ذيل ذكر.

يُعرف حوالي 15 نوعًا من السحالي لقدرتها الحصرية على التكاثر عن طريق التوالد.

على الرغم من أن هذه الزواحف لا تحتاج إلى شريك مباشر لتصورها (في الواقع ، تفتقر هذه الأنواع إلى الذكور) ، إلا أنها تتطلب محفزات جنسية من الجماع الزائف وجلسات المغازلة مع أفراد آخرين.

الأندروجين و تكوين الأجنة

في عملية الذكورة ، تتحلل نواة البويضات ويتم استبدالها بنواة الأب من خلال الاندماج النووي من خليتين من الحيوانات المنوية. على الرغم من حدوثه في بعض الأنواع الحيوانية ، مثل الحشرات العصية على سبيل المثال ، إلا أنها لا تعتبر عملية شائعة في تلك المملكة.

من ناحية أخرى ، يتكون التوليد من إنتاج كائنات حية جديدة بواسطة البويضات (الخلايا الجنسية الأنثوية) التي لم تخضع لتقسيم المواد الوراثية عن طريق الانقسام الاختزالي.

تذكر أن خلايا الجنس لدينا تحتوي فقط على نصف الكروموسومات وعندما يحدث الإخصاب تتم استعادة عدد الكروموسومات.

لحدوث التكاثر ، يكون التحفيز من الحيوانات المنوية للذكور ضروريًا. إن النسل الناتج من التكاثر النسائي هو إناث مماثلة لأمهن. يُعرف هذا المسار أيضًا باسم الزائفة.

التكاثر اللاجنسي في النباتات (أنواع)

في النباتات هناك مجموعة واسعة من وسائط التكاثر. إنها كائنات بلاستيكية عالية وليس من غير المألوف إيجاد نباتات يمكن أن تتكاثر عن طريق الاتصال الجنسي وغير الجنسي.

ومع ذلك ، فقد وجد أن العديد من الأنواع تفضل مسار التكاثر اللاجنسي ، على الرغم من أن أسلافهم فعلوا ذلك جنسيًا.

في حالة التكاثر اللاجنسي ، يمكن للنباتات أن تولد نسلًا بطرق مختلفة ، من تطور البويضات دون التخصيب إلى الحصول على كائن حي كامل بواسطة جزء من الوالد.

كما هو الحال في الحيوانات ، يحدث التكاثر الجنسي بسبب أحداث انقسام الخلايا عن طريق الانقسام ، والتي تؤدي إلى خلايا متطابقة. بعد ذلك ، سنناقش أكثر أنواع التكاثر الخضري صلة:

أرآدها

بعض النباتات قادرة على التكاثر بواسطة سيقان رفيعة وطويلة تنشأ على طول سطح التربة. تُعرف هذه الهياكل باسم stolons وتولد جذور على فترات متباعدة. يمكن للجذور توليد ساق منتصب تتطور بمرور الوقت في الأفراد المستقلين.

ومن الأمثلة الصارخة على ذلك أنواع الفراولة أو الفراولة ( Fragaria ananassa ) القادرة على توليد هياكل مختلفة ، بما في ذلك الأوراق والجذور والسيقان لكل عقدة من العقدة.

جذور

في حالة كل من stolons و rhizomes ، يمكن للبراعم الإبطية للنباتات أن تولد رمية متخصصة للتكاثر اللاجنسي. المصنع الأم يمثل مصدرا لاحتياطي تفشي المرض.

الجذور هي ساق لنمو غير محدد ينمو تحت الأرض - أو أعلى - أفقياً. مثل السترول ، فإنها تنتج جذور مغامر ، والتي سوف تولد نبتة جديدة مماثلة للنبات الأم.

هذا النوع من التكاثر الخضري مهم في مجموعة الأعشاب (حيث تؤدي الجذور إلى تكوين براعم تؤدي إلى الأوراق والأزهار) ونباتات الزينة الدائمة والمراعي والقصب والبامبو.

قصاصات

القطع هي أجزاء أو أجزاء من جذع ينشأ منها نبات جديد. لكي يحدث هذا الحدث ، يجب دفن الساق في التربة لمنع الجفاف ويمكن علاجه بالهرمونات التي تحفز نمو الجذور المغامرة.

في حالات أخرى ، يتم وضع قطعة الساق في الماء لتحفيز تكوين الجذور. بعد نقله إلى بيئة مناسبة ، يمكن للفرد الجديد أن يتطور.

ترقيع

يمكن استنساخ النباتات عن طريق إدخال برعم في شق تم صنعه مسبقًا على جذع نبات خشبي له جذور.

عندما ينجح الإجراء ، يتم إغلاق الجرح ، ويكون الجذع قابلاً للحياة. العامية يقال أن المصنع "تحول".

الأوراق والجذور

هناك بعض الأنواع في الأوراق التي يمكن استخدامها كإنشاءات للتكاثر الخضري. يمكن للأنواع المعروفة شعبياً باسم "نبات الولادة" ( Kalanchoe daigremontiana ) توليد نباتات منفصلة عن الأنسجة التريستية الموجودة على حافة أوراقها.

هذه النباتات الصغيرة تنمو مرتبطة بالأوراق ، حتى تنضج بشكل كافٍ وتفصل عن أمها. عند سقوطها على الأرض فإن نبات البنت متجذر.

في شجرة الكرز ، يمكن أن تحدث شجرة التفاح والتوت من خلال الجذور. هذه الهياكل الجوفية تنتج براعم قادرة على تكوين أفراد جدد.

هناك حالات متطرفة مثل الهندباء. إذا حاول شخص ما سحب النبات من الأرض وتفتيت جذوره ، يمكن أن تؤدي كل قطعة إلى مصنع جديد.

تبوغ

يحدث البقع في مجموعة واسعة من الكائنات الحية النباتية ، بما في ذلك الطحالب والسراخس. تتضمن العملية تشكيل عدد كبير من الجراثيم القادرة على تحمل الظروف البيئية المعاكسة.

جراثيم صغيرة ومشتتة بسهولة ، إما عن طريق الحيوانات أو الرياح. عندما تصل إلى منطقة مواتية ، تتطور البوغة في فرد يساوي الفرد الذي نشأها.

propagules

البروكولات هي تراكمات للخلايا ، وهي نموذجية للخلايا البريوفيت والسراخس ، ولكنها توجد أيضًا في بعض النباتات العليا مثل الدرنات والأعشاب. هذه الهياكل تأتي من الكأس ، وهي براعم صغيرة مع القدرة على الانتشار.

التوالد و apomixis

في علم النبات ، وعادة ما يتم تطبيقه أيضا في التوالد. على الرغم من أنه يستخدم بمعنى أكثر صرامة لوصف حدث "apomixis gametofitica". في هذه الحالة ، يتم إنتاج sporophyte (البذرة) بواسطة خلية من البيضة التي لا تخضع للاختزال.

يوجد Apoximisis في حوالي 400 نوع من كاسيات البذور ، بينما يمكن للنباتات الأخرى القيام بذلك بطريقة اختيارية. وهكذا ، يصف التوالد التناسلي جزءًا فقط من التكاثر اللاجنسي في النباتات. لذلك ، يقترح تجنب استخدام المصطلح للنباتات.

بعض المؤلفين (انظر De Mee Ms et al. ، 2007) عادة ما يفصلون بين apomixis والتكاثر الخضري. بالإضافة إلى ذلك ، يصنفون apomixis في المشيمة الموصوفة بالفعل ، ويأتون من البوغ ، حيث يتطور الجنين من خلية نووية أو غيرها من الأنسجة الجسدية للمبيض التي لا تعاني من الطور المشيمي.

مزايا التكاثر اللاجنسي في النباتات

بشكل عام ، يسمح التكاثر اللاجنسي للمصنع بإعادة إنتاج نفسه بنسخ متطابقة تتكيف بشكل جيد مع تلك البيئة المحددة.

بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر التكاثر اللاجنسي في الفضيات آلية سريعة وفعالة. لذلك ، يتم استخدامه كاستراتيجية عندما يكون الكائن في المناطق التي تكون فيها البيئات غير مناسبة لتكاثر البذور.

على سبيل المثال ، تتكاثر النباتات الموجودة في البيئات القاحلة في باتاغونيا ، مثل الكوريونات ، بهذه الطريقة ، وتحتل مساحات شاسعة من التربة في النهاية.

من ناحية أخرى ، حقق المزارعون أقصى استفادة من هذا النوع من التكاثر. يمكنك تحديد مجموعة متنوعة وإعادة إنتاجها بطريقة غير جنسية للحصول على الحيوانات المستنسخة. وبالتالي ، سوف يحصلون على التوحيد الوراثي ويسمح لهم بالاحتفاظ ببعض الخصائص المرغوبة.

التكاثر اللاجنسي في الكائنات الحية الدقيقة (الأنواع)

التكاثر اللاجنسي شائع جدًا في الكائنات أحادية الخلية. في الأنساب بدائية النواة ، على سبيل المثال البكتيريا ، فإن الأبرز هو الانشطار الثنائي ، البراعم ، التفتت والانشطار المتعدد. من ناحية أخرى ، في الكائنات حقيقية النواة أحادية الخلية هناك انقسام ثنائي و sporulation.

الانشطار الثنائي في البكتيريا

الانشطار الثنائي هو عملية تقسيم للمادة الوراثية ، يليها التقسيم العادل للداخل للخلية للحصول على كائنين متطابقين مع الوالد ومماثلين لبعضهما البعض.

يبدأ الانشطار الثنائي عندما تكون البكتريا في وسط حيث يوجد ما يكفي من المغذيات وتكون البيئة مواتية للتكاثر. ثم ، تواجه الخلية حدث استطالة طفيفة.

بعد ذلك يبدأ تكرار المادة الوراثية. في البكتيريا ، يتم تنظيم الحمض النووي على كروموسوم دائري ولا يتم تحديده بواسطة غشاء ، باعتباره النواة الواضحة والمميزة لنواة حقيقيات النوى.

في فترة تقسيم المواد الوراثية يتم توزيعها على جانبي الخلية في التقسيم. عند هذه النقطة يبدأ تخليق السكريات التي تشكل الجدار البكتيري ، ثم يتم تشكيل الحاجز في الوسط ، ثم تنفصل الخلية أخيرًا.

في بعض الحالات ، يمكن أن تبدأ البكتيريا في تقسيم وتكرار موادها الوراثية. ومع ذلك ، فإن الخلايا لا تتفكك. ومن الأمثلة على ذلك مجموعات جوز الهند ، مثل diplococci.

الانشطار الثنائي في حقيقيات النوى

في حقيقيات النوى أحادية الخلية ، مثل المثقبيات على سبيل المثال ، يحدث نوع مماثل من التكاثر: تؤدي الخلية إلى خليتين ابنتيتين من أحجام متشابهة.

بسبب وجود نواة خلية حقيقية ، تصبح هذه العملية أكثر تعقيدًا وتفصيلًا. يجب أن تحدث عملية الانقسام من أجل انقسام النواة ، متبوعة بحركة خلوية تشتمل على تقسيم السيتوبلازم.

الانشطار المتعدد

على الرغم من أن الانشطار الثنائي هو أكثر الطرق التناسلية شيوعًا ، فإن بعض الأنواع ، مثل Bdellovibrio ¸ ، تكون قادرة على تجربة الانشطارات المتعددة. نتيجة هذه العملية هي خلايا ابنة متعددة ، وليس خليتين ، كما هو مذكور في الانشطار الثنائي.

التزهير

إنها عملية مشابهة لتلك المذكورة للحيوانات ، ولكنها تقرب من خلية واحدة. يبدأ مهدئ البكتيريا برعم صغير يختلف عن الخلية الأصل. يخضع هذا النتوء لعملية نمو حتى ينفصل تدريجياً عن البكتيريا التي نشأت.

في مهدها ينتج التوزيع غير المتساوي للمادة الموجودة في الخلية.

تجزئة

يمكن أن تتكاثر البكتيريا ذات النوع الخيطي عمومًا (على سبيل المثال Nicardia sp.) عن طريق هذا الطريق. تنفصل خلايا الشعيرة وتبدأ في النمو كخلايا جديدة.

تبوغ

Sporulation هو إنتاج هياكل تسمى الجراثيم. هذه هي هياكل مقاومة للغاية تتكون من خلية.

ترتبط هذه العملية بالظروف البيئية التي تحيط بالكائن الحي ، بشكل عام عندما تصبح غير مواتية بسبب ندرة المواد الغذائية أو المناخات القاسية ، يتم تشغيل البثور.

الاختلافات بين التكاثر الجنسي والجنسي

في الأفراد الذين يتكاثرون بدون جنس ، يتكون النسل من نسخ متطابقة تقريبًا من أسلافهم ، أي الحيوانات المستنسخة. يتم نسخ جينوم الوالد الوحيد بواسطة انقسامات الخلية الانقسامية ، حيث يتم نسخ الحمض النووي ونقله في أجزاء متساوية إلى خليتين ابنتين.

على النقيض من ذلك ، من أجل حدوث التكاثر الجنسي ، يجب أن يشارك شخصان من الجنس الآخر ، باستثناء الخرافات.

سيحمل كل من الوالدين خلايا المشاجرة أو الجنس التي تولدها أحداث فقر الدم. يتكون النسل من مجموعات فريدة بين الوالدين. بمعنى آخر ، هناك تباين جيني ملحوظ.

لفهم المستويات العالية للاختلاف في التكاثر الجنسي ، يجب أن نركزها على الكروموسومات أثناء الانقسام. هذه الهياكل قادرة على تبادل شظايا مع بعضها البعض ، مما أدى إلى مجموعات فريدة من نوعها. لذلك ، عندما نلاحظ أن الإخوة من نفس الآباء ليسوا متطابقين مع بعضهم البعض.

مزايا التكاثر اللاجنسي مقابل الجنسي

يفترض التكاثر اللاجنسي العديد من المزايا على الجنس. أولاً ، لا يتم إهدار الوقت والطاقة في رقصات الخطوبة المعقدة أو معارك الإناث المعتادة لبعض الأنواع ، حيث لا يلزم سوى ولي أمر واحد.

ثانياً ، يقضي الكثير من الأفراد الذين يتكاثرون جنسياً الكثير من الطاقة في إنتاج الأمشاج التي لا يتم تخصيبها أبدًا. هذا يسمح باستعمار بيئات جديدة بسرعة وفعالية دون الحاجة إلى الحصول على شريك.

من الناحية النظرية ، فإن نماذج التكاثر اللاجنسي المذكورة أعلاه تمنحهم مزايا أكثر - مقارنة بالنماذج الجنسية - للأفراد الذين يعيشون في بيئات مستقرة ، حيث يمكنهم إدامة أنماطهم الوراثية بطريقة دقيقة.