თანამედროვე სამყაროში ჩვეული გახდა ყველაფრის ტექნიკური მნიშვნელობის დარქმევა, რაც ჩვენს გარშემოა. გამრავლების მექანიზმი… ასე „მონათლეს“მეცნიერებმა ახალი სიცოცხლის დაბადების სასწაული.
სასწაული, რომელშიც ნებისმიერი კომპონენტი იმდენად ჰარმონიული, მრავალფეროვანი და ამავდროულად შეუცვლელია, რომ ზოგჯერ მხოლოდ გაოცება შეიძლება. მრავალი ათასწლეულის მანძილზე კაცობრიობა აწუხებს კვერცხისა და ქათმის პრიმატის საკითხს და ბუნებას დიდი ხანია აქვს პასუხი ყველა კითხვაზე. რაციონალიზმი და გადაწყვეტილებების მრავალფეროვნება ცალკეული სახეობის სტაბილურობის შესანარჩუნებლად და ამავდროულად ველურ ბუნებაში სხვადასხვა თვისებების შეძენისას შეუდარებელია.
სიცოცხლის გენეტიკური საფუძველი
ერთ-ერთი ასეთი მოწყობილობაა თაობების მონაცვლეობა. ცხოველთა და მცენარეთა სახეობების მრავალფეროვნება მიიღწევა გენეტიკური მასალის სხვადასხვა კომბინაციების შექმნით. თაობათა მონაცვლეობა არის სახეობების კონსერვაციის განსაკუთრებული ფორმა ცვალებად გარემო პირობებში, რომელიც ძირითადად გვხვდება ბევრ მცენარესა და ქვედა უხერხემლოებში. იგი წარმოადგენს სექსუალური და ასექსუალური რეპროდუქციის ცვლილებას.
რა განაპირობებს გამრავლების ამა თუ იმ მეთოდის გაშვებას და რა მიზნებს მისდევს ისინი? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად საჭიროა უფრო ღრმად გავიგოთ, რა არის სექსუალური და ასექსუალური რეპროდუქცია და რით განსხვავდება ისინი, რა უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები მოაქვს მათ ბიოლოგიურ სახეობებს.
სექსუალური რეპროდუქცია
სქესობრივი გამრავლების პროცესი გულისხმობს ორი ინდივიდის ახალი ცხოვრების შექმნაში მონაწილეობას, რომლებიც, თითოეული თავისთავად, დნმ-ის სპირალური ორმაგი ჯაჭვის ქრომოსომების ინდივიდუალური ნაკრების მატარებელია. გენეტიკური მასალის ეს უნიკალური ნაკრები გამოიხატება ამ ინდივიდში და მხოლოდ მასში გარკვეული თვისებების არსებობით, რომლებსაც იგი ნაწილობრივ გადასცემს თავის შთამომავლობას.
როდესაც ორი ინდივიდი მონაწილეობს სქესობრივი გამრავლების პროცესში, რომელთაგან თითოეული სახეობის პოტენციურ მემკვიდრეს აძლევს ქრომოსომების ნახევარ კომპლექტს, მომავალ თაობას ექნება ორივე მშობლის ორგანიზმის მახასიათებლები. სწორედ ამიტომ შეინიშნება თაობათა მონაცვლეობა როგორც მარტივი, ისე რთული ცხოვრების ფორმებში, რომლებიც მრავლდებიან სქესობრივი გამრავლების გზით.
რა წვლილი შეაქვს სქესობრივ რეპროდუქციას სახეობის გენოფონდში
თუნდაც შედარებით მცირე პოპულაციაში, გენეტიკური მასალის კომბინაციების ნაკრები შეიძლება იყოს უსასრულოდ ფართო. ამ ტიპის რეპროდუქცია ახორციელებს სახეობების პოპულაციის გენეტიკურ ფონზე მრავალფეროვნების დანერგვის პოლიტიკას. მრავალფეროვნება შეიძლება მიღწეული იქნას აგრეთვე დადგენილი პოპულაციის ფარგლებში მოცემული სახეობის ახალი ეგზემპლარების გამოყენებით, რომლებიც განსხვავებულია.გზები შეიძლება შეაღწიონ გარედან. ან, მაგალითად, მცენარეებში ან ზოგიერთ კოელენტერატებში, ჩანასახოვანი უჯრედების ხარჯზე „სახლში მიტანით“ქარის, წყლის ან მწერების გამოყენებით.
სქესობრივი რეპროდუქციის მნიშვნელოვანი პუნქტია უპირატესად ჯანმრთელი და ძლიერი ინდივიდების მასში მონაწილეობის შესაძლებლობა. ამრიგად, ამ ტიპის გამრავლება იძლევა ბუნებრივი გადარჩევის განხორციელების საშუალებას, რაც ხელს უწყობს იმ თვისებების დაფიქსირების შესაძლებლობას, რომლებიც მოქმედებს ამ სახეობის სასარგებლოდ.
ასექსუალური გამრავლება, როგორც ინდივიდების რაოდენობის გამრავლების ფორმულა
თაობათა მონაცვლეობა არის სისტემა, რომელიც გამოიყენება სახეობების გაზრდისა და შესანარჩუნებლად, რომელშიც ასექსუალური გამრავლება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. მისი უპირატესობებიდან შეიძლება უსაფრთხოდ აღინიშნოს პოპულაციის რაოდენობის სწრაფი გაზრდის უნარი, როდესაც ხდება მოცემული ბიოლოგიური სახეობისთვის ხელსაყრელი გარემო პირობები. პოპულაციის გენეტიკური ფონდის შენარჩუნება და გაძლიერება უკვე არსებული გენების კომბინაციების მრავალჯერადი კლონირების გზით, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის სახეობის შანსს ამ კომბინაციების შემდგომ სქესობრივ რეპროდუქციაში მონაწილეობის მისაღებად.
ფენოტიპების მონაცვლეობა სხვადასხვა სამეფოებში
წყალმცენარეებში თაობების მონაცვლეობა დამოკიდებულია ტემპერატურულ ფონზე, წყლის ქიმიურ შემადგენლობაზე (განსაკუთრებით მასში მარილის კონცენტრაციაზე), ყოველდღიური სინათლის პერიოდის ხანგრძლივობაზე, განათების ინტენსივობაზე და სეზონების ცვლილებაზე.. ყველა ეს ფაქტორი არეგულირებს გარკვეული რეპროდუქციული უჯრედების წარმოებას. ზოგიერთი მცენარე აწარმოებს სპორებს, რომლებიც ასექსუალურიაგამრავლება და მათ უწოდებენ სპოროფიტებს. მცენარეებს, რომლებიც წარმოქმნიან გამეტებს სქესობრივი გამრავლებისთვის (სქესობრივი უჯრედი ბირთვში ქრომოსომების ერთი ნაკრებით) გამრავლებისთვის უწოდებენ გამეტოფიტებს. არსებობს წყალმცენარეები, რომლებიც წარმოქმნიან ორივე ტიპის ჩანასახოვან უჯრედებს (გამეტები და სპორები) და მათ შესაბამისად უწოდებენ გამეტოსპოროფიტებს. ყველა ამ ტიპის წყალმცენარეები შეიძლება განსხვავდებოდეს ერთმანეთისგან როგორც მორფოლოგიურად, ასევე ბიოლოგიურად. ასე რომ, წითელი წყალმცენარე Porphyra Tenera სპოროფიტის სახით ჰგავს ძაფებს, რომლებიც განშტოებულია ერთ რიგში, რომელიც აღწევს სუბსტრატში, რომელიც შეიძლება იყოს კირქოვანი ქანები ან მოლუსკის ჭურვი.
ამ სახეობის სპოროფიტები ცხოვრობენ დიდ სიღრმეზე, ურჩევნიათ დაბალი განათება. სქესობრივი გამრავლებისთვის უჯრედების წარმოქმნაში ჩართული ინდივიდები (გამეტოფიტები) ცხოვრობენ ფირფიტების სახით ღვარცოფისა და დინების ზონაში არაღრმა სიღრმეზე ინტენსიური განათების ქვეშ. წითელი წყალმცენარეები, როგორც უფრო მაღალ ორგანიზებულნი, აჩვენებენ განვითარების ყველაზე მრავალფეროვან და რთულ ციკლებს, რომლებშიც სასიცოცხლო ციკლის განმავლობაში ხდება ერთი და იმავე სახეობის ორგანიზმების არსებობის სხვადასხვა ფორმების ცვლილება - ჰეტერომორფული განვითარება.
ვის ახასიათებს გამრავლება გამეტოსპოროფიტების მეშვეობით
გამეტოსპოროფიტები დამახასიათებელია მწვანე, ყავისფერი და წითელი წყალმცენარეების მრავალი სახეობისთვის. მათში თაობათა მონაცვლეობა შეინიშნება ორივე ტიპის რეპროდუქციული უჯრედების წარმოქმნაში: სპორები და გამეტები, რომლებიც წარმოიქმნება სხვადასხვა დროს და გარემო პირობების ცვლილების გამო. თანმიმდევრულობა ფენოტიპში ნიშან-თვისებების გამოვლინებებსა და შესაბამისს შორისცვლილებები გარემოში - მთავარი ევოლუციური ფაქტორი, რომელიც უზრუნველყოფს შერჩევის მამოძრავებელ ფორმას.
თაობათა მონაცვლეობა მცენარეებსა და ცხოველებში: რა მსგავსება აქვთ ორ სხვადასხვა სამეფოს
კლასიფიკაცია, რომელიც ყოფს ცოცხალ სამყაროს 4 სამეფოდ, მნიშვნელოვნად ამარტივებს ბიოლოგიური მეცნიერების აღქმას მისი შესწავლის ადრეულ ეტაპებზე. თუმცა, უფრო სიღრმისეული კურსით, ცხადი ხდება, რომ არსებულ კლასიფიკაციაში არის მრავალი შუალედური შემთხვევა. ამგვარად, თაობათა მონაცვლეობა კოელტერატებში განსაკუთრებით საინტერესო ხასიათს ატარებს. სასიცოცხლო ციკლში სქესობრივი და ასექსუალური გამრავლების თაობებს განსხვავებული გარეგნობა აქვთ, რადიკალურად განსხვავებულ ცხოვრების წესს უტარებენ, სხვადასხვა ადგილას ცხოვრობენ და განსხვავებულად იკვებებიან. მეტაგენეზის დროს ხდება სიცოცხლის ფორმების მონაცვლეობა: პოლიპები და მედუზა. სუბსტრატზე მიმაგრებული პოლიპები უსიცოცხლო ცხოვრების წესს უტარებენ. პოლიპებს ახასიათებთ ასექსუალური გამრავლება დედის ორგანიზმიდან გენეტიკური შემადგენლობით იდენტური ახალი ქალიშვილი ინდივიდების გამოსვლით, რომლებიც ასევე ატარებენ სიცოცხლეს პოლიპების სახით. კვება ხდება წყლის მასების გაფილტვრით, რომლის დენით შემოდის მიკროსკოპული ორგანული ნაწილაკები, რომლებიც ორგანიზმს საკვებად ემსახურება.
პოლიპებს შეუძლიათ უზარმაზარი თემების ორგანიზება. ანალოგიურად, კოელენტერატებში თაობების მონაცვლეობა დიდი ხნის განმავლობაში ქმნის პოლიპების კოლონიალურ ფორმებს მარჯნის რიფების სახით. როდესაც ხდება გარკვეული პირობები, რომლებიც ინდივიდუალურია თითოეული სახეობისთვის (ტემპერატურის ცვლილება, დროწლები, წყალქვეშა დინების ცვლილებები, მთვარის ფაზა, მიგრაციის დრო და ა.შ.), პოლიპების კვირტი პატარა მედუზა. მედუზები მოძრავია, ადვილად მოძრაობენ წყლის სვეტში და მტაცებლები არიან მათი კვების გზით. სექსუალური მზაობის ასაკამდე იზრდებოდა, მედუზები აგრძელებენ სახეობების განვითარების ციკლს სქესობრივი გამრავლების გზით. მოძრავი ლარვები ვითარდება განაყოფიერებული უჯრედებიდან, რომლებიც ძირს დგებიან, ემაგრებიან სუბსტრატს, კარგავენ მობილურობას და იზრდებიან პოლიპად. თაობათა მონაცვლეობა არის სასიცოცხლო ციკლი, რომელსაც გადის სახეობა, რომელიც უცვლელად იხურება, უბრუნდება თავდაპირველ სტადიას, მაგრამ ქრომოსომების განსხვავებული ნაკრებით და, შესაბამისად, განსხვავებული ნიშნებით.
მოსები ასევე მრავლდებიან სქესობრივად
თაობათა ცვლა შეინიშნება მაღალ მცენარეებში, მათ შორის ხავსებში. ამ მცენარის განყოფილების სასიცოცხლო ციკლის დამახასიათებელი მახასიათებელია ის ფაქტი, რომ დომინანტური სასიცოცხლო ფორმაა გამეტოფიტი მწვანე მრავალწლოვანი მცენარის სახით ფოთლისმაგვარი გამონაზარდებითა და რიზოიდებით, რასაც ჩვენ ვაკვირდებით. ხავსებში თაობების მონაცვლეობას უზრუნველყოფს სპოროფიტი, რომელიც წარმოადგენს განვითარების ციკლის ასექსუალურ სტადიას, წარმოდგენილია ღეროზე სპორებით პატარა ყუთით, რომელიც დაკავშირებულია გამეტოფიტთან ფეხებით, რომლის მეშვეობითაც ხდება სპორების ფიზიოლოგიური მიწოდება. სპოროფიტს ხანმოკლე სიცოცხლე აქვს და თავისით ვერ იფეთქებს. შრება მომწიფების შემდეგ და სპორების გამონაყარი.
რატომ ბიოლოგიაში 1+1=3
ზემოხსენებულის მტკიცებით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ გამრავლების ორივე მეთოდს აქვს თავისი ევოლუციური მნიშვნელობა. თაობათა მონაცვლეობა პროცესიააუცილებელი ნიშან-თვისებების კონსოლიდაციის უზრუნველყოფა და ფენოტიპში გამოვლენილი არასაჭიროების უარყოფა ბუნებრივი გადარჩევის გამო. მხოლოდ ასექსუალური გამრავლების შემთხვევაში სპონტანური მუტაციები „დაექვემდებარება“ბუნებრივი გადარჩევის განაჩენს, ხოლო სქესობრივი გამრავლების შემთხვევაში, მუტაციების გარდა, ფენოტიპში გამოჩნდება ორივე მშობლის ნიშნები..
რატომ ევოლუციურ ბიოლოგიაში, როდესაც ვსაუბრობთ სქესობრივ გამრავლებაზე, ორი ერთეულის ჯამი არ უდრის ორს (1+1≠2)? რადგან განაყოფიერების შედეგად ბავშვი იღებს გენების ერთობლიობას, რომელიც არ არის არც ერთი მშობლის იდენტური. ინდივიდი არ ატარებს დედობრივ ან მამის გენს, მაგრამ განვითარდება მშობლებისგან მიღებული ინფორმაციის საფუძველზე. ის იქნება მესამე, უნიკალური და განუმეორებელი გენოტიპის მატარებელი, ამიტომ ბიოლოგები მათემატიკურ მაგალითს ცოტა სხვანაირად წყვეტენ. ეს არის ის, რაც უზრუნველყოფს თაობების მონაცვლეობას მცენარეებსა და ძუძუმწოვრებში, სადაც გენეტიკური მასალის ყოველი ახალი აღორძინება ხდება უფრო რთული, ელეგანტური და სრულყოფილი!
