ძირითადი მასალა
სიცოცხლის სქესობრივი ციკლები
სიცოცხლის სქესობრივი ციკლების სახეები: დიპლოიდ-დომინანტური, ჰაპლოიდ-დომინანტური და თაობების ცვალებადობა.
შესავალი
ოდესმე არ გდომებიათ, საკუთარი თავის კლონი შეგექმნათ (მაგალითად, ორჯერ მეტი საქმის მოსასწრებად)? რადგანაც ადამიანი ხართ, უბრალოდ ორად ვერ გაიყოფით კიდევ ერთი თქვენი თავის წარმოსაქმნელად. აი, სხვა ორგანიზმი რომ იყოთ, მაგალითად ზღვის ვარსკვლავი ან კაქტუსი, საკუთარი თავის კლონირება ბევრად მარტივი იქნებოდა.
ზოგიერთ ზღვის ვარსკვლავს შეუძლია, „მოიძროს" ერთი ფეხი, რომლისგანაც შემდეგ გენეტიკურად იდენტური მეორე ვარსკვლავი გაიზრდება. კაქტუსების ზოგ სახეობასაც შეუძლია კლონების წარმოქმნა საკუთარი ტოტების ნაწილებიდან, რომლებიც მცენარეს სძვრება, დაბლა ეცემა, ფესვებს გაიდგამს და ახალ, გენეტიკურად იდენტურ კაქტუსს წარმოქმნისstart superscript, 1, end superscript.
ეს გზები უსქესო გამრავლებას მიეკუთვნება, რომელიც გულისხმობს მშობელი ორგანიზმის (მშობელი ზღვის ვარსკვლავის ან კაქტუსის) გენეტიკურად იდენტური შთამომავლობის წარმოქმნას. ამის საპირისპიროდ, მრავალი მცენარე, ცხოველი და სოკო სქესობრივად მრავლდება.
სქესობრივი გამრავლებისას ორი მშობლის სასქესო უჯრედები (გამეტები) ერთმანეთს ერწყმის განაყოფიერების პროცესში და ახალი, გენეტიკურად განსხვავებული ინდივიდი მიიღება. ზოგი ორგანიზმი, მათ შორის ზედა მაგალითში განხილული ზღვის ვარსკვლავები და კაქტუსები, ორივენაირად მრავლდება - უსქესოდაც და სქესობრივადაცstart superscript, 1, comma, 2, end superscript.
ყველა სქესობრივად გამრავლებადი სახეობის სიცოცხლის ციკლში აღინიშნება ისეთი მთავარი, საერთო თავისებურებები, როგორიცაა მეიოზი (დიპლოიდური უჯრედებიდან ჰაპლოიდურის წარმოქმნა) და განაყოფიერება (ჰაპლოიდური გამეტების შერწყმა და დიპლოიდური უჯრედის, ზიგოტას წარმოქმნა). ამ ძირითადი მსგავსებების მიღმა სიცოცხლის სქესობრივი ციკლი მრავალნაირი შეიძლება იყოს. ამ სტატიაში განვიხილავთ ამ ციკლის რამდენიმე სახესხვაობას, დაწყებული ადამიანებში მიმდინარედან, დამთავრებული გვიმრებითა და პურის ობის სოკოთი.
სქესობრივი სასიცოცხლო ციკლის სახეები
სქესობრივი სასიცოცხლო ციკლი გულისხმობს მეიოზსა და განაყოფიერების სტადიებს შორის ცვალებადობას. მეიოზის დროს დიპლოიდური უჯრედიდან ჰაპლოიდურები წარმოიქმნება, განაყოფიერებისას კი ორი ჰაპლოიდური უჯრედი (გამეტა) ერთმანეთს ერწყმის და დიპლოიდური ზიგოტა მიიღება. ხოლო ის, თუ რა მოხდება ამ ორ მოვლენას შორის, საკმაოდ განსხვავდება სახეობებს შორის - მაგალითად, თქვენსა და სოკოს ან მუხის ხეს შორის!
სქესობრივი სასიცოცხლო ციკლის სამი ძირითადი სახე არსებობს.
- დიპლოიდ-დომინანტური ციკლი გულისხმობს, რომ დიპლოიდური ეტაპი ყველაზე გამოხატულია ინდივიდის სიცოცხლის მანძილზე და ჰაპლოიდური უჯრედები მხოლოდ გამეტებია. ადამიანებისა და ცხოველების უმრავლესობის სასიცოცხლო ციკლი სწორედ ამ კატეგორიას მიეკუთვნება.
- ჰაპლოიდ-დომინანტურ ციკლში სიცოცხლის მანძილზე ყველაზე გამოხატულია მრავალუჯრედიანი (ან ზოგჯერ ერთუჯრედიანი, თუმცა უმეტესად მრავალუჯრედიანი) ჰაპლოიდური ეტაპი. ამ შემთხვევაში ერთუჯრედიანი ზიგოტაა ერთადერთი დიპლოიდური უჯრედი. სოკოებისა და ზოგი წყალმცენარის სიცოცხლის ციკლი ამ ჯგუფს მიეკუთვნება.
- თაობების მონაცვლეობა კი გულისხმობს, რომ ორივე, ჰაპლოოდური და დიპლოიდური, სტადიები მრავალუჯრედიანია, თუმცა სახეობების მიხედვით განსხვავდება მათი დომინირება. ამ კატეგორიას მიეკუთვნება მცენარეები და ზოგი წყალმცენარე.
მოდით, უფრო კარგად გავერკვიოთ ამაში სიცოცხლის ციკლის თითოეული სახის მაგალითის განხილვით.
დიპლოიდ-დომინანტური სასიცოცხლო ციკლი
თითქმის ყველა ცხოველს დიპლოიდ-დომინანტური სასიცოცხლო ციკლი აქვს, რომელშიც ჰაპლოიდური უჯრედები მხოლოდ გამეტებია. ცხოველის ჩანასახის განვითარების ადრეულ ეტაპზე სპეციალური დიპლოიდური უჯრედები, ჩანასახოვანი, ანუ გერმინაციული, უჯრედები წარმოიქმნება გონადებში (სასქესო ჯირკვლები - სათესლეები და საკვერცხეები). ჩანასახოვანი უჯრედები მიტოზით იყოფა და რაოდენობაში მრავლდება, მაგრამ ზოგი მათგანი მეიოზს იწყებს და ჰაპლოიდურ გამეტებს (კვერცხუჯრედებს ან სპერმატოზოიდებს) წარმოქმნის. განაყოფიერების დროს ორი, როგორც წესი სხვადასვა ინდივიდის გამეტა ერთმანეთს ერწყმის და დიპლოიდური მდგომარეობა აღდგება.
ჰაპლოიდ-დომინანტური სასიცოცხლო ციკლი
სოკოების უმრავლესობასა და ზოგ უმარტივესს (ერთუჯრედიანი ეუკარიოტები) ჰაპლოიდ-დომინანტური სასიცოცხლო ციკლი აქვს, რომელშიც ორგანიზმის 'სხეული" - ანუ მწიფე, ეკოლოგიურად მნიშვნელოვანი ფორმა - ჰაპლოიდურია.
ჰაპლოიდ-დომინანტური ციკლის მქონე სოკოს მაგალითია პურის შავი ობის სოკო, რომლის სქესობრივი ციკლიც ქვედა დიაგრამაზეა წარმოდგენილი. ამ სოკოს სქესობრივი გამრავლებისას, ორი შეწყვილებადი ინდივიდის ჰიფები (მრავალუჯრედიანი, ძაფისებური, ჰაპლოიდური სტრუქტურები) თავიდან ერთმანეთისკენ იზრდება.
ჰიფების შეერთებისას წარმოიქმნება სტრუქტურა ზიგოსპორანგიუმი. ზიგოსპორანგიუმი მრავალ, ორი მშობლისგან მიღებულ ჰაპლოიდურ ბირთვს შეიცავს ერთ უჯრედში. ჰაპლოიდური ბირთვები ერწყმის ერთმანეთს და დიპლოიდური წარმოიქმნება, რაც ზიგოტის ტოლფასია. ასეთი ბირთვის შემცველ უჯრედს ზიგოსპორა ეწოდება.
ზიგოსპორა მოსვენების მდგომარეობაში შეიძლება იმყოფებოდეს ხანგრძლივად, მაგრამ ხელსაყრელ პირობებში დიპლოიდური ბირთვები მეიოზით იყოფა და ჰაპლოიდურებს წარმოქმნის. ეს ბირთვები თითო-თითო უჯრედში, სპორებში ნაწილდებაstart superscript, 4, end superscript. მეიოზის გზით წარმოქმნის გამო, თითოეულ სპორას გენეტიკური მასალის უნიკალური კომბინაცია აქვს. სპორები აღმოცენდებიან და მიტოზით იყოფიან ახალი, მრავალუჯრედიანი ჰაპლოიდური სოკოს წარმოსაქმნელად.
თაობათა მონაცვლეობა
სასიცოცხლო ციკლის მესამე სახე, თაობათა მონაცვლეობა, ჰაპლოიდ-დომინანტურისა და დიპლოიდ-დომინანტურის ნარევია. იგი ზოგ წყალმცენარესა და ყველა მცნარეში გვხვდება. ამ სახეობებს ორივე მრავალუჯრედიანი ეტაპი აქვთ სიცოცხლის მანძილზე, ჰაპლოიდურიც და დიპლოიდურიც.
ჰაპლოიდურ მრავალუჯრედიან მცენარეებს (და წყალმცენარეებს) გამეტოფიტები ეწოდებათ, რადგან ისინი გამეტებს სპეციალური უჯრედებიდან ქმნიან. ამ შემთხვევაში მეიოზი გამეტების წარმოსაქმნელად საჭირო არ არის, რადგან ორგანიზმი ისედაც ჰაპლოიდურია. ჰაპლოიდური გამეტების შერწყმისას განაყოფიერების პროცესში დიპლოიდური ზიგოტა წარმოიქმნება.
ეს ზიგოტა მრავალჯერ გაიყოფა მიტოზით და დიპლოიდურ, მრავალუჯრედიან მცენარეს, სპოროფიტს, წარმოქმნის. სპოროფიტის სპეციალიზებული უჯრედები მეიოზით იყოფა და ჰაპოლოიდური სპორები მიიღება. ისინი შემდეგ მრავალუჯრედიან გამეტოფიტებად ყალიბდება.
ყველა სქესობრივად გამრავლებადი ორგანიზმში გვხვდება თაობათა მონაცვლეობის რაღაც სახე, თუმცაღა სპოროფიტებისა და გამეტოფიტების შედარებითი ზომა და მათ შორის დამოკიდებულება განსხვავდება სახეობებში.
მცენარეებში, მაგალითად ხავსში, გამეტოფიტი თავისუფლად მცხოვრები, შედარებით დიდი მცენარეა, სპოროფიტი კი პატარა და გამეტოფიტზე დამოკიდებული. სხვა მცენარეებში, მაგალითად, გვრიმებში, გამეტოფიტებიცა და სპოროფიტებიც თავისუფლად მცხოვრებნი არიან, თუმცაღა სპოროფიტი ბევრად დიდია და სწორედ ისაა, რასაც გვიმრას ვუწოდებთ.
თესლოვან მცენარეებში, მაგალითად მაგნოლიის ხეებსა და გვირილებში, სპოროფიტი გამეტოფიტზე ბევრად დიდია: რასაც „მცენარეს" ვუწოდებთ, თითქმის მთლიანად სპოროფიტული ქსოვილითაა აგებული. გამეტოფიტი სულ რამდენიმე უჯრედისგან შედგება და, მდედრობითი გამეტოფიტის შემთხვევაში, მთლიანად სპოროფიტში მდებარეობს (ყვავილში).
რატომაა სქესობრივი გამრავლება ფართოდ გავრცელებული?
ერთი მხრივ, უსქესო გამრავლება, რომელშიც მშობლის გენეტიკური კლონი შთამომავლობა წარმოიშვება, უფრო მარტივი და ეფექტური ჩანს, ვიდრე სქესობრივი. ბოლოს და ბოლოს, თუ მშობელი ორგანიზმი მშვენივრად ეგუება თავის საარსებო გარემოს, იმავე გენების მქონე შთამომავალიც ხომ შეძლებს მასში ცხოვრებას? ამასთანავე, უსქესო გამრავლებას მარტო ერთი ინდივიდი სჭირდება და მეწყვილის პოვნის პრობლემაც გადაიჭრება - მარტო მყოფ, იზოლირებულ ორგანიზმს თავადაც შეუძლია გამრავლდეს.
ამის მიუხედავად, სრულიად უსქესოდ მხოლოდ რამდენიმე მრავალუჯრედიანი ორგანიზმი თუ მრავლდება. მაშ, რატომაა სქესობრივი გამრავლება ასე გავრცელებული? ამ კითხვაზე ბევრს კამათობდნენ მეცნიერები და ზუსტ პასუხზე დღემდე ვერ თანხმდებიან. ზოგადად, ითვლება, რომ სქესობივი გამრავლება ევოლუციურ უპირატესობას სძენს ინდივიდს - და შესაბამისად, დღევანდელ ორგანიზმებში ძლიერაა გავრცელებული - რადგან იგი ზრდის გენეტიკურ ცვალებადობას და ქმნის გენთა ახალ კომბინაციებს. სქესობრივ სასიცოცხლო ციკლებში გენეტიკური ცვალებადობის საფუძველია: კროსინგოვერი მეიოზში, ჰომოლოგიური ქრომოსომების შემთხვევითი გადანაწილება და განაყოფიერება.
რატომაა გენეტიკური მრავალფეროვნება კარგი? მაგალითისთვის, ავიღოთ შემთხვევა, როცა პოპულაციის საარსებო გარემო იცვლება, მაგალითად, მასში ახალი პათოგენის ან მტაცებლის შემოსვლით. სქესობრივი გამრავლების წყალობით მუდმივად წარმოიქმნება გენთა ვარიანტების ახალი, შემთხვევითი კომბინაციები. ეს ზრდის ალბათობას, რომ სქესობრივად გამრავლებადი პოპულაციის ერთ ან მეტ წევრს ზუსტად ის კომბინაცია ექნება, რომელიც ახალ გარემოში გადარჩენას უზრუნველჰყოფს (მაგ. პათოგენის მიმართ მდგრადობას, ანუ რეზისტენტობას, ან მტაცებლისგან თავის დაღწევას).
თაობების შემდეგ გენის სასარგებლო ვარიანტები მთელ პოპულაციაში გავრცელდება და საშუალებას მისცემს მას, გადარჩეს ახალ პირობებში.
გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?
პოსტები ჯერ არ არის.