ASEXUELLE FORTPFLANZUNG: EIGENSCHAFTEN UND TYPEN - BIOLOGIE - 2024

Die asexuelle Fortpflanzung ist definiert als die Vermehrung eines Individuums, das Samen ohne Befruchtung verursachen kann. Daher bestehen Tochterorganismen aus Klonen des Elternteils.

Kinder, die durch asexuelle Fortpflanzungsereignisse hervorgerufen werden, gelten als identische Kopien ihrer Eltern. Es muss jedoch beachtet werden, dass die Kopie des genetischen Materials Änderungen unterliegt, die als "Mutationen" bezeichnet werden.

Quelle: pixabay.com

Die asexuelle Fortpflanzung ist bei einzelligen Organismen wie Bakterien und Protisten vorherrschend. In den meisten Fällen entstehen aus einer Stammzelle zwei Tochterzellen, was als binäre Spaltung bezeichnet wird.

Obwohl Tiere normalerweise mit sexueller Fortpflanzung und Pflanzen mit asexueller Fortpflanzung assoziiert sind, handelt es sich um eine falsche Beziehung, und in beiden Abstammungslinien finden wir die beiden Grundmodelle der Fortpflanzung.

Es gibt verschiedene Mechanismen, mit denen sich ein Organismus ungeschlechtlich fortpflanzen kann. Bei Tieren sind die Haupttypen Fragmentierung, Knospung und Parthenogenese.

Bei Pflanzen ist die asexuelle Fortpflanzung durch eine große Vielfalt gekennzeichnet, da diese Organismen eine hohe Plastizität aufweisen. Sie können sich durch Stecklinge, Rhizome, Stecklinge und sogar durch Teile von Blättern und Wurzeln vermehren.

Die asexuelle Fortpflanzung hat eine Reihe von Vorteilen. Es ist schnell und effizient und ermöglicht die Besiedlung von Umgebungen in relativ kurzer Zeit. Außerdem müssen Sie keine Zeit und Energie aufwenden, um für Sexualpartner oder komplexe und aufwändige Werbetänze zu kämpfen.

Der Hauptnachteil ist jedoch das Fehlen einer genetischen Variabilität, die eine unabdingbare Voraussetzung für die Mechanismen ist, die für die Wirkung der biologischen Evolution verantwortlich sind.

Die mangelnde Variabilität einer Art kann zu ihrem Aussterben führen, wenn sie ungünstigen Bedingungen ausgesetzt sein muss, sei es Schädlingen oder extremen Klimazonen. Daher wird asexuelle Fortpflanzung als alternative Anpassung an Bedingungen verstanden, die einheitliche Populationen erfordern.

Allgemeine Charakteristiken

Sexuelle Fortpflanzung tritt auf, wenn ein Individuum aus somatischen Strukturen neue Organismen produziert. Die Nachkommen sind in allen Aspekten des Genoms genetisch identisch mit den Eltern, außer in Regionen, in denen somatische Mutationen aufgetreten sind.

Verschiedene Begriffe beziehen sich auf die Produktion neuer Individuen ausgehend von somatischem Gewebe oder Zellen. In der Literatur ist sexuelle Reproduktion gleichbedeutend mit klonaler Reproduktion.

Für Tiere wird häufig der Begriff agamische Reproduktion (aus der englischen agametischen Reproduktion) verwendet, während in Pflanzen häufig der Ausdruck vegetative Reproduktion verwendet wird.

Eine große Anzahl von Organismen vermehrt sich während ihres gesamten Lebens durch sexuelle Fortpflanzung. Abhängig von der Gruppe und den Umgebungsbedingungen kann sich der Organismus ausschließlich ungeschlechtlich fortpflanzen oder ihn mit sexuellen Fortpflanzungsereignissen abwechseln.

Asexuelle Fortpflanzung bei Tieren (Typen)

Bei Tieren können Nachkommen durch mitotische Teilung (asexuelle Fortpflanzung) von einem einzigen Elternteil stammen oder durch Befruchtung von zwei Gameten von zwei verschiedenen Individuen (sexuelle Fortpflanzung).

Verschiedene Tiergruppen können sich ungeschlechtlich vermehren, vorwiegend Gruppen von Wirbellosen. Die wichtigsten Arten der asexuellen Fortpflanzung bei Tieren sind folgende:

Gemmation

Das Knospen besteht aus der Bildung einer Ausbuchtung oder einem Ausfluss aus dem elterlichen Individuum. Diese Struktur wird Eigelb genannt und wird einen neuen Organismus hervorbringen.

Dieser Prozess tritt bei bestimmten Nesseltieren (Quallen und verwandten) und Manteltieren auf, bei denen Nachkommen durch Vorsprünge am Körper der Eltern erzeugt werden können. Das Individuum kann erwachsen werden und unabhängig werden oder sich an seine Eltern binden, um eine Kolonie zu bilden.

Es gibt Kolonien von Nesseltieren, die berühmten felsigen Korallen, die sich über mehr als einen Meter erstrecken können. Diese Strukturen bestehen aus Individuen, die durch aufkeimende Ereignisse gebildet wurden und deren Gemmules verbunden blieben. Hydras sind bekannt für ihre Fähigkeit, sich durch Knospen ungeschlechtlich zu vermehren.

Im Fall von Poriferen (Schwämmen) ist das Knospen eine ziemlich häufige Art der Fortpflanzung. Schwämme können Gemmules bilden, um Zeiten ungünstiger Umgebungsbedingungen standzuhalten. Schwämme zeigen jedoch auch sexuelle Fortpflanzung.

Zersplitterung

Tiere können ihren Körper in einem Fragmentierungsprozess teilen, bei dem ein Stück ein neues Individuum hervorbringen kann. Dieser Prozess wird von einer Regeneration begleitet, bei der sich die Zellen des ursprünglichen elterlichen Teils teilen, um einen vollständigen Körper zu erzeugen.

Dieses Phänomen tritt in verschiedenen Abstammungslinien von Wirbellosen auf, wie Schwämmen, Nesseltieren, Anneliden, Polychaeten und Manteltieren.

Regenerationsprozesse an sich sollten nicht mit asexuellen Fortpflanzungsereignissen verwechselt werden. Zum Beispiel können Schwämme, wenn sie einen der Arme verlieren, einen neuen regenerieren. Dies impliziert jedoch keine Reproduktion, da es nicht zu einer Erhöhung der Anzahl von Individuen führt.

Bei Seesternen der Gattung Linckia ist es möglich, dass ein neues Individuum aus einem Arm stammt. So kann ein Organismus mit fünf Armen fünf neue Individuen hervorbringen.

Planarier (Turbellarier) sind vermiforme Organismen mit der Fähigkeit, sich sowohl sexuell als auch asexuell zu vermehren. Eine häufige Erfahrung in Biologielabors besteht darin, einen Planar zu fragmentieren, um zu beobachten, wie sich aus jedem Stück ein neuer Organismus regeneriert.

Parthenogenese bei Wirbellosen

In einigen Gruppen von Wirbellosen wie Insekten und Krebstieren kann eine Eizelle ein vollständiges Individuum entwickeln, ohne dass sie von einem Sperma befruchtet werden muss. Dieses Phänomen wird Parthenogenese genannt und ist bei Tieren weit verbreitet.

Das deutlichste Beispiel ist das der Hymenopteren, insbesondere der Bienen. Diese Insekten können durch Parthenogenese Männchen, sogenannte Drohnen, hervorbringen. Da Individuen aus einem unbefruchteten Ei stammen, sind sie haploide (sie haben nur die Hälfte der genetischen Belastung).

Blattläuse - eine andere Gruppe von Insekten - können durch Parthenogenese oder durch sexuelle Fortpflanzung neue Individuen hervorbringen.

In der Krebstier-Daphnie produziert das Weibchen je nach Umgebungsbedingungen verschiedene Arten von Eiern. Die Eier können befruchtet werden und ein diploides Individuum hervorbringen oder sich durch Parthenogenese entwickeln. Der erste Fall ist mit ungünstigen Umweltbedingungen verbunden, während die Parthenogenese in prosperierenden Umgebungen stattfindet

Im Labor kann die Parthenogenese durch die Anwendung von Chemikalien oder physikalischen Reizen induziert werden. Bei bestimmten Stachelhäutern und Amphibien wurde dieser Prozess erfolgreich durchgeführt und wird als experimentelle Parthenogenese bezeichnet. Ebenso gibt es ein Bakterium der Gattung Wolbachia, das den Prozess induzieren kann.

Parthenogenese bei Wirbeltieren

Das Phänomen der Parthenogenese erstreckt sich auf die Wirbeltierlinie. In verschiedenen Gattungen von Fischen, Amphibien und Reptilien tritt eine komplexere Form dieses Prozesses auf, bei der der Chromosomensatz dupliziert wird, was zu diploiden Zygoten ohne Beteiligung eines männlichen Gameten führt.

Ungefähr 15 Arten von Eidechsen sind für ihre einzigartige Fähigkeit bekannt, sich durch Parthenogenese zu vermehren.

Obwohl diese Reptilien keinen direkten Partner für die Empfängnis benötigen (tatsächlich fehlen diesen Arten Männchen), benötigen sie sexuelle Reize durch falsche Kopulation und Werbesitzungen mit anderen Individuen.

Androgenese und Gynogenese

Bei der Androgenese degeneriert der Kern der Eizelle und wird durch Kernfusion von zwei Spermien durch den Kern des Vaters ersetzt. Obwohl es bei einigen Tierarten vorkommt, wie zum Beispiel bei Stabheuschrecken, wird es in diesem Königreich nicht als üblicher Prozess angesehen.

Andererseits besteht die Gynogenese in der Produktion neuer Organismen durch diploide Eizellen (weibliche Geschlechtszellen), die ihr genetisches Material nicht durch Meiose geteilt haben.

Denken Sie daran, dass unsere Geschlechtszellen nur die Hälfte der Chromosomen haben und bei Befruchtung die Anzahl der Chromosomen wiederhergestellt wird.

Damit eine Gynogenese stattfinden kann, ist eine Stimulation durch das Sperma des Mannes erforderlich. Das Nachkommenprodukt der Gynogenese sind Frauen, die mit ihrer Mutter identisch sind. Dieser Weg wird auch als Pseudogamie bezeichnet.

Asexuelle Fortpflanzung in Pflanzen (Typen)

In Pflanzen gibt es ein breites Spektrum an Fortpflanzungsarten. Sie sind hochplastische Organismen und es ist nicht ungewöhnlich, Pflanzen zu finden, die sich sexuell und asexuell vermehren können.

Es wurde jedoch festgestellt, dass viele Arten den asexuellen Fortpflanzungsweg bevorzugen, obwohl ihre Vorfahren dies sexuell taten.

Bei der asexuellen Fortpflanzung können Pflanzen auf unterschiedliche Weise Nachkommen erzeugen, von der Entwicklung einer unbefruchteten Eizelle bis zur Gewinnung eines vollständigen Organismus durch ein Fragment des Elternteils.

Wie bei Tieren erfolgt die sexuelle Fortpflanzung durch Ereignisse der Zellteilung durch Mitose, die zu identischen Zellen führen. Im Folgenden werden die wichtigsten Arten der vegetativen Vermehrung erörtert:

Stolonen

Einige Pflanzen können sich auf schlanken, langgestreckten Stielen vermehren, die entlang der Bodenoberfläche entstehen. Diese Strukturen sind als Stolonen bekannt und erzeugen in Abständen Wurzeln. Die Wurzeln können aufrechte Stängel erzeugen, die sich schließlich zu unabhängigen Individuen entwickeln.

Ein herausragendes Beispiel ist die Erdbeer- oder Erdbeerart (Fragaria ananassa), die in der Lage ist, verschiedene Strukturen zu erzeugen, einschließlich Blätter, Wurzeln und Stängel jedes Knotens eines Stolons.

Rhizome

Sowohl bei Stolonen als auch bei Rhizomen können die Achselknospen von Pflanzen einen speziellen Spross für die asexuelle Fortpflanzung erzeugen. Die Mutterpflanze stellt eine Reservequelle für die Triebe dar.

Rhizome sind unbegrenzt wachsende Stängel, die horizontal unter der Erde oder darüber wachsen. Wie Stolonen produzieren sie zufällige Wurzeln, die eine neue Pflanze erzeugen, die mit der Mutter identisch ist.

Diese Art der vegetativen Vermehrung ist wichtig in der Gruppe der Gräser (wo Rhizome zur Bildung von Knospen führen, aus denen Stängel mit Blättern und Blüten entstehen), Zierstauden, Weiden, Schilf und Bambus.

Stecklinge

Stecklinge sind Teile eines Stiels, aus denen eine neue Pflanze stammt. Damit dieses Ereignis eintritt, muss der Stamm in den Boden eingegraben werden, um ein Austrocknen zu vermeiden. Er kann mit Hormonen behandelt werden, die das Wachstum von Adventivwurzeln stimulieren.

In anderen Fällen wird das Stängelstück in Wasser gelegt, um die Wurzelbildung zu stimulieren. Nachdem es in eine geeignete Umgebung übertragen wurde, kann sich ein neues Individuum entwickeln.

Transplantate

Pflanzen können sich vermehren, indem sie eine Knospe in eine zuvor hergestellte Spalte in einem Stamm einer Holzpflanze mit Wurzeln einführen.

Wenn der Eingriff erfolgreich ist, wird die Wunde geschlossen und der Stiel ist lebensfähig. Umgangssprachlich heißt es, die Pflanze habe "gefangen".

Blätter und Wurzeln

Es gibt einige Arten, bei denen die Blätter als Strukturen für die vegetative Vermehrung verwendet werden können. Die im Volksmund als "Mutterschaftspflanze" bekannte Art (Kalanchoe daigremontiana) kann Pflanzen erzeugen, die vom meristematischen Gewebe am Rand ihrer Blätter getrennt sind.

Diese kleinen Pflanzen wachsen an den Blättern, bis sie reif genug sind, um sich von ihrer Mutter zu trennen. Wenn die Tochterpflanze zu Boden fällt, wurzelt sie.

Bei Kirschen, Äpfeln und Himbeeren kann die Fortpflanzung über die Wurzeln erfolgen. Diese unterirdischen Strukturen produzieren Triebe, die neue Individuen hervorbringen können.

Es gibt extreme Fälle wie den Löwenzahn. Wenn jemand versucht, die Pflanze aus dem Boden zu ziehen und ihre Wurzeln zu zersplittern, kann aus jedem Stück eine neue Pflanze entstehen.

Sporulation

Die Sporulation tritt in einer Vielzahl von Pflanzenorganismen auf, einschließlich Moosen und Farnen. Der Prozess besteht aus der Bildung einer signifikanten Anzahl von Sporen, die widrigen Umweltbedingungen standhalten können.

Sporen sind kleine Elemente, die sich entweder von Tieren oder vom Wind leicht verteilen lassen. Wenn sie eine günstige Zone erreichen, entwickelt sich die Spore in einem Individuum, das demjenigen entspricht, aus dem sie stammt.

Propagula

Propagula sind Ansammlungen von Zellen, die typisch für Bryophyten und Farne sind, aber auch in bestimmten höheren Pflanzen wie Knollen und Gräsern vorkommen. Diese Strukturen stammen aus dem Thallus und sind kleine Knospen mit der Fähigkeit, sich auszubreiten.

Parthenogenese und Apomixis

In der Botanik wird es auch häufig im Begriff Parthenogenese verwendet. Obwohl es im engeren Sinne verwendet wird, um ein Ereignis der "gametophytischen Apomixis" zu beschreiben. In diesem Fall wird ein Sporophyt (der Samen) von einer Zelle einer Eizelle produziert, die keine Reduktion erfährt.

Apoxymyse ist in ungefähr 400 Arten von Angiospermen vorhanden, während andere Pflanzen dies fakultativ tun können. Die Parthenogenese beschreibt also nur einen Teil der asexuellen Fortpflanzung in Pflanzen. Daher wird empfohlen, die Verwendung des Begriffs für Pflanzen zu vermeiden.

Einige Autoren (siehe De Meeûs et al. 2007) neigen dazu, Apomixis von vegetativer Reproduktion zu trennen. Darüber hinaus klassifizieren sie die Apomixis als die bereits beschriebene gametophytische, und sie stammt vom Sporophyten, bei dem sich der Embryo aus einer Kernzelle oder einem anderen somatischen Gewebe des Eierstocks entwickelt, das keine gametophytische Phase durchläuft.

Vorteile der asexuellen Fortpflanzung in Pflanzen

Im Allgemeinen ermöglicht die asexuelle Fortpflanzung der Pflanze, sich in identischen Kopien zu vermehren, die gut an diese spezielle Umgebung angepasst sind.

Darüber hinaus ist die asexuelle Fortpflanzung in Silber ein schneller und effizienter Mechanismus. Aus diesem Grund wird es als Strategie verwendet, wenn sich der Organismus in Gebieten befindet, in denen die Umgebung für die Vermehrung durch Samen nicht sehr geeignet ist.

Beispielsweise vermehren sich Pflanzen in trockenen Umgebungen in Patagonien wie Chorionen auf diese Weise und nehmen große Bodenflächen ein.

Auf der anderen Seite haben die Landwirte diese Art der Vermehrung optimal genutzt. Sie können eine Sorte auswählen und ungeschlechtlich reproduzieren, um Klone zu erhalten. Auf diese Weise erhalten sie eine genetische Einheitlichkeit und können einige gewünschte Eigenschaften beibehalten.

Asexuelle Fortpflanzung in Mikroorganismen (Typen)

Asexuelle Fortpflanzung ist bei einzelligen Organismen sehr häufig. In prokaryotischen Linien, zum Beispiel Bakterien, sind binäre Spaltung, Knospung, Fragmentierung und Mehrfachspaltung die bekanntesten. Andererseits gibt es in einzelligen eukaryotischen Organismen eine binäre Teilung und Sporulation.

Binäre Spaltung in Bakterien

Die binäre Spaltung ist ein Prozess der Teilung des genetischen Materials, gefolgt von einer gerechten Teilung des Zellinneren, um zwei Organismen zu erhalten, die mit dem Elternteil identisch und miteinander identisch sind.

Die binäre Spaltung beginnt, wenn sich die Bakterien in einer Umgebung befinden, in der genügend Nährstoffe vorhanden sind und die Umgebung der Fortpflanzung förderlich ist. Die Zelle erfährt dann ein leichtes Dehnungsereignis.

Später beginnt die Replikation des genetischen Materials. In Bakterien ist DNA auf einem kreisförmigen Chromosom organisiert und nicht durch eine Membran begrenzt, wie der auffällige und charakteristische Kern in Eukaryoten.

In der Zeit der Teilung wird genetisches Material auf gegenüberliegende Seiten der sich teilenden Zelle verteilt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Synthese der Polysaccharide, die die Bakterienwand bilden, dann bildet sich in der Mitte ein Septum und die Zelle trennt sich schließlich vollständig.

In einigen Fällen können Bakterien beginnen, ihr genetisches Material zu teilen und zu duplizieren. Die Zellen trennen sich jedoch nie. Beispiele hierfür sind die Kokkencluster wie Diplokokken.

Binäre Spaltung in Eukaryoten

Bei einzelligen Eukaryoten wie beispielsweise Trypanosoma tritt eine ähnliche Art der Reproduktion auf: Aus einer Zelle entstehen zwei Tochterzellen ähnlicher Größe.

Aufgrund des Vorhandenseins eines echten Zellkerns wird dieser Prozess komplexer und aufwändiger. Es muss ein Mitoseprozess stattfinden, damit sich der Kern teilt, gefolgt von einer Zytokinese, die die Teilung des Zytoplasmas umfasst.

Mehrfachspaltung

Obwohl die binäre Spaltung die häufigste Fortpflanzungsmethode ist, können einige Arten wie Bdellovibrio ¸ mehrere Spaltungen erfahren. Das Ergebnis dieses Prozesses sind mehrere Tochterzellen und nicht mehr zwei, wie in der binären Spaltung erwähnt.

Gemmation

Es ist ein Prozess ähnlich dem für Tiere erwähnten, jedoch auf eine einzelne Zelle hochgerechnet. Das Knospen von Bakterien beginnt mit einer kleinen Knospe, die sich von der Elternzelle unterscheidet. Diese Ausbuchtung durchläuft einen Wachstumsprozess, bis sie sich allmählich von den Bakterien trennt, aus denen sie stammt.

Das Knospen führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des in der Zelle enthaltenen Materials.

Zersplitterung

Im Allgemeinen können sich Bakterien vom filamentösen Typ (zum Beispiel Nicardia sp.) Auf diesem Weg vermehren. Die Zellen des Filaments trennen sich und beginnen als neue Zellen zu wachsen.

Sporulation

Sporulation besteht aus der Erzeugung von Strukturen, die Sporen genannt werden. Dies sind hochresistente Strukturen, die aus einer Zelle bestehen.

Dieser Prozess hängt mit den Umweltbedingungen zusammen, die den Organismus umgeben. Wenn diese aufgrund von Nährstoffmangel oder extremem Klima ungünstig werden, wird im Allgemeinen eine Sporulation ausgelöst.

Unterschiede zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung

Bei Individuen, die sich ungeschlechtlich vermehren, bestehen die Nachkommen aus praktisch identischen Kopien ihrer Eltern, dh Klonen. Das Genom des einzigen Elternteils wird durch mitotische Zellteilungen kopiert, wobei die DNA kopiert und zu gleichen Teilen auf die beiden Tochterzellen übertragen wird.

Im Gegensatz dazu müssen zwei Personen unterschiedlichen Geschlechts teilnehmen, mit Ausnahme von Hermaphroditen, damit eine sexuelle Fortpflanzung stattfinden kann.

Jeder der Eltern trägt einen Gameten oder Geschlechtszellen, die durch meiotische Ereignisse erzeugt wurden. Die Nachkommen bestehen aus einzigartigen Kombinationen zwischen beiden Elternteilen. Mit anderen Worten, es gibt bemerkenswerte genetische Variationen.

Um die starken Unterschiede in der sexuellen Reproduktion zu verstehen, müssen wir uns während der Teilung auf die Chromosomen konzentrieren. Diese Strukturen können Fragmente miteinander austauschen, was zu einzigartigen Kombinationen führt. Wenn wir also Geschwister derselben Eltern beobachten, sind sie nicht miteinander identisch.

Vorteile der asexuellen gegenüber der sexuellen Fortpflanzung

Die asexuelle Fortpflanzung hat gegenüber der sexuellen Fortpflanzung mehrere Vorteile. Erstens wird bei den komplexen Werbetänzen oder Kämpfen für das für einige Arten typische Weibchen keine Zeit und Energie verschwendet, da nur ein Elternteil benötigt wird.

Zweitens verbrauchen viele Menschen, die sich sexuell fortpflanzen, viel Energie bei der Herstellung von Gameten, die niemals befruchtet werden. Auf diese Weise können Sie neue Umgebungen schnell und effizient besiedeln, ohne einen Partner finden zu müssen.

Theoretisch bieten die oben genannten asexuellen Fortpflanzungsmodelle Personen, die in einer stabilen Umgebung leben, im Vergleich zu sexuellen mehr Vorteile, da sie ihre Genotypen präzise verewigen können.

Verweise

1. Campbell, NA (2001). Biologie: Konzepte und Beziehungen. Pearson Ausbildung.
2. Curtis, H. & Schnek, A. (2006). Einladung zur Biologie. Panamerican Medical Ed.
3. T. De Meeûs, F. Prugnolle & P. ​​Agnew (2007). Asexuelle Fortpflanzung: Genetik und evolutionäre Aspekte. Cellular and Molecular Life Sciences, 64 (11), 1355 & ndash; 1372.
4. Engelkirk, PG, Duben-Engelkirk, JL & Burton, GRW (2011). Burtons Mikrobiologie für die Gesundheitswissenschaften. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Patil, U., Kulkarni, JS & Chincholkar, SB (2008). Grundlagen der Mikrobiologie. Nirali Prakashan, Pune.
6. Raven, PH, Evert, RF & Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (Vol. 2). Ich kehrte um.
7. Tabata, J., Ichiki, RT, Tanaka, H. & Kageyama, D. (2016). Sexuelle versus asexuelle Fortpflanzung: Deutliche Ergebnisse bei der relativen Häufigkeit parthenogenetischer Mealybugs nach der jüngsten Besiedlung. PLoS ONE, 11 (6), e0156587.
8. Yuan, Z. (2018). Mikrobielle Energieumwandlung. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.