Karakteristik reproduksi jenis, jenis, pada tumbuhan, pada hewan



itu reproduksi seksual adalah penggandaan individu dari dua orang tua dari jenis kelamin yang berbeda: laki-laki dan perempuan - kecuali ketika kita merujuk pada reproduksi seksual pada bakteri atau protozoa, di mana tidak ada perbedaan jenis kelamin. Ini adalah proses yang didistribusikan secara luas dalam organisme eukariotik.

Setiap individu yang berpartisipasi dalam reproduksi seksual menghasilkan jenis sel khusus garis kuman: sperma dan ovula. Ini berasal dari jenis pembelahan sel khusus, yang disebut meiosis. Peristiwa ini adalah perbedaan penting antara reproduksi aseksual dan seksual.

Prosesnya dimulai dengan penyatuan dua gamet yang menimbulkan zigot. Selanjutnya, zigot memunculkan individu baru dengan karakteristik kedua orang tua mereka dan dengan karakter unik tertentu.

Karena di mana-mana proses, kami menyimpulkan bahwa reproduksi seksual mengandaikan serangkaian keuntungan sehubungan dengan aseksual. Namun, kemungkinan kerugian reproduksi seksual lebih jelas: waktu dan energi yang diinvestasikan dalam pencarian pasangan, persaingan untuk perempuan, biaya produksi gamet yang tidak dibuahi, antara lain..

Biaya tampaknya sangat tinggi, sehingga mereka harus memiliki keunggulan substansial yang membantu untuk memberikan kompensasi. Manfaat reproduksi seksual telah menjadi subjek kontroversi dan perdebatan di antara para ahli biologi evolusi.

Satu hipotesis menyatakan bahwa reproduksi seksual bermanfaat karena menghasilkan varietas yang, pada saat perubahan lingkungan, dapat menguntungkan bagi spesies. Faktanya, produksi variabilitas genetik adalah salah satu keuntungan yang dikaitkan dengan seks.

Di sisi lain, beberapa peneliti mengusulkan bahwa reproduksi seksual, khususnya rekombinasi, telah dipilih sebagai mekanisme untuk perbaikan DNA. Namun, prevalensi seks meski biayanya masih belum diketahui..

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 Gametos
  • 3 Reproduksi seksual pada hewan
    • 3.1 Struktur yang terkait dengan reproduksi
    • 3.2 Porifera
    • 3.3 Cnidaria
    • 3.4 Acelomorph dan cacing pipih
    • 3,5 Moluska dan annelida
    • 3.6 Arthropoda
    • 3.7 Echinodermata
    • 3.8 Cordado
  • 4 Partenogenesis pada hewan
  • 5 Reproduksi seksual pada tanaman
    • 5.1 Bunga
    • 5.2 Penyerbukan
    • 5.3 Pemupukan, biji dan buah
  • 6 Reproduksi seksual pada bakteri
    • 6.1 Konjugasi
    • 6.2 Transformasi
    • 6.3 Transduksi
  • 7 Perspektif evolusi
    • 7.1 Biaya seks
    • 7.2 Manfaat seks
    • 7.3 Pemilihan seksual
  • 8 Referensi

Karakteristik umum

Seks adalah fenomena kompleks yang sangat bervariasi di antara taksa eukariotik. Secara umum, kita dapat memahaminya sebagai proses yang melibatkan tiga langkah: penyatuan dua inti haploid, fenomena rekombinasi yang menghasilkan genotipe baru dan pembelahan sel diploid untuk membentuk inti haploid.

Dari sudut pandang ini, seks pada eukariota tergantung pada siklus hidup, di mana sel diploid harus dibagi dengan meiosis. Proses pembelahan meiosis ini bertugas mendistribusikan materi genetik gamet masa depan.

Meiosis bertujuan untuk memisahkan kromosom homolog, sedemikian rupa sehingga setiap gamet memiliki setengah dari kromosom somatik. Selain mengurangi beban genetik, pada meiosis pertukaran bahan antara kromatid non-saudara juga terjadi menghasilkan kombinasi yang sama sekali baru..

Gametos

Gamet adalah sel-sel kelamin organisme yang dihasilkan oleh meiosis dan mengandung setengah dari beban genetik, yaitu, mereka haploid.

Gamet bervariasi dalam tanaman dan hewan, dan diklasifikasikan ke dalam tiga kategori dasar tergantung pada ukuran dan mobilitas relatif dalam: isogami, anisogami dan oogami.

Isogami adalah cara reproduksi seksual di mana gamet yang bergabung untuk memunculkan individu baru, identik dalam ukuran, mobilitas, dan struktur. Isogami diwakili terutama pada tanaman.

Sebaliknya, anisogami terdiri dari penyatuan dua gamet yang berbeda dalam ukuran dan struktur. Jenis anisogami tertentu adalah oogami, di mana gamet jantan berukuran relatif kecil dan jumlahnya melimpah. Yang feminin jauh lebih mencolok dan diproduksi dalam jumlah yang lebih kecil.

Reproduksi seksual pada hewan

Di dunia hewan, reproduksi seksual adalah sebuah fenomena yang tersebar luas di anggota kelompok.

Hampir semua invertebrata dan vertebrata memiliki jenis kelamin dalam organisme terpisah - yaitu, kita dapat membedakan individu jantan dan betina dalam suatu spesies. Kondisi ini disebut dioica, sebuah istilah yang berasal dari akar Yunani "dua rumah"

Sebaliknya, ada beberapa spesies tertentu yang jenis kelaminnya kurang ada pada individu yang sama yang disebut monoes: "rumah". Hewan-hewan ini juga dikenal sebagai hermafrodit.

Perbedaan antara jenis kelamin tidak diberikan oleh karakteristik morfologis ukuran atau warna, tetapi oleh jenis gamet bahwa setiap jenis kelamin menghasilkan.

Betina menghasilkan ovula, ditandai dengan ukuran besar dan imobilitasnya. Sperma, di sisi lain, diproduksi oleh jantan dalam jumlah yang lebih besar, jauh lebih kecil dan memiliki struktur khusus untuk bergerak dan dapat membuahi ovula.

Selanjutnya kita akan menggambarkan tipikal organ seksual hewan dan kemudian kita akan merinci proses reproduksi pada masing-masing kelompok hewan.

Struktur yang terkait dengan reproduksi

Sel khusus untuk reproduksi seksual - ovula dan sperma - diproduksi di jaringan spesifik yang disebut gonad.

Pada pria, testis bertanggung jawab untuk produksi sperma, sedangkan gamet betina terbentuk di ovarium.

Gonad dianggap sebagai organ seks utama. Organ seksual tambahan hadir dalam kelompok besar metazoa yang bertanggung jawab untuk menerima dan memindahkan ovula dan sperma. Pada wanita kita menemukan vagina, saluran rahim atau saluran tuba dan rahim, sedangkan pada laki-laki ada penis.

Porifera

Porifera umumnya dikenal sebagai spons dan dapat mereproduksi baik secara seksual maupun aseksual. Pada sebagian besar spesies, produksi gamet jantan dan betina terjadi pada satu individu.

Choanocytes adalah jenis sel tertentu dari garis keturunan ini, yang dapat diubah menjadi sperma. Dalam kelompok lain gamet dapat berasal dari arkeit.

Banyak spesies yang vivipar, yang menunjukkan bahwa setelah fenomena pembuahan, zigot dipertahankan oleh organisme induk sampai pelepasan larva terjadi. Dalam spesies ini sperma dilepaskan ke dalam air dan diambil oleh spons lain.

Cnidaria

Cnidaria adalah organisme laut yang termasuk ubur-ubur dan terkait. Hewan-hewan ini memiliki dua morfologi: yang pertama adalah polip dan ditandai dengan gaya hidup sesil, sedangkan bentuk kedua adalah ubur-ubur yang mampu bergerak dan mengambang.

Secara umum, polip bereproduksi secara aseksual dengan proses tunas atau fisi. Ubur-ubur adalah dioica dan bereproduksi secara seksual. Siklus hidup dalam kelompok ini sangat bervariasi.

Acelomorph dan cacing pipih

Cacing pipih, seperti planaria, dikenal terutama karena kemampuan mereka untuk regenerasi dan menghasilkan banyak klon dari satu individu melalui aseksual.

Mayoritas hewan vermiform ini berumah tunggal. Meskipun demikian, mereka mencari pasangan untuk melakukan fertilisasi silang.

Sistem reproduksi pria mencakup beberapa testis dan struktur mirip papilla yang mirip dengan penis vertebrata kompleks.

Moluska dan annelida

Mayoritas moluska adalah dioic dan reproduksi mereka menimbulkan larva yang mampu berenang bebas disebut trocófera (sangat mirip dengan larva yang ada di annelids) dan bervariasi sesuai dengan spesies moluska..

Demikian pula, annelid memiliki jenis kelamin yang terpisah dan dalam beberapa memiliki gonad yang muncul sementara.

Arthropoda

Arthropoda adalah kelompok hewan yang sangat beragam, ditandai oleh kerangka luar yang terdiri dari kitin dan pelengkap yang diartikulasikan. Silsilah ini termasuk miriápodos, quelicerados, crustacea dan hexapods.

Umumnya jenis kelamin dipisahkan, organ-organ khusus reproduksi muncul berpasangan. Sebagian besar spesies memiliki fertilisasi internal. Mereka bisa ovipar, ovovivipar atau vivipar.

Echinodermata

Echinodermata termasuk bintang laut, teripang, landak laut, dan sekutu. Meskipun ada beberapa spesies hermafrodit, sebagian besar ditandai dengan memiliki jenis kelamin yang terpisah. Gonad adalah struktur besar, salurannya sederhana dan tidak ada organ kopulatoris yang rumit.

Pemupukan terjadi secara eksternal dan larva bilateral berkembang yang dapat bergerak bebas dalam tubuh air. Beberapa spesies memiliki perkembangan langsung.

Cordado

Sebagian besar jenis kelamin dipisahkan. Dalam kelompok ini kami menemukan organ yang lebih kompleks untuk reproduksi. Setiap jenis kelamin memiliki gonad dengan saluran yang mengarahkan produk-produk ini ke saluran pembuangan atau ke lubang khusus yang terletak di dekat anus. Bergantung pada kelompoknya, pemupukan bisa eksternal atau internal.

Partenogenesis pada hewan

Parthenogenesis adalah sebuah fenomena yang secara luas diwakili dalam kerajaan hewan, terutama dalam invertebrata dan dalam beberapa vertebrata, yang memungkinkan generasi individu baru dengan orangtua tunggal. Meskipun merupakan bentuk reproduksi aseksual, jenis partenogenesis tertentu dianggap jenis reproduksi seksual.

Pada partenogenesis meiotik, ovula dibentuk oleh meiosis dan bisa dibuahi oleh sperma dari pria..

Dalam beberapa kasus, ovula harus diaktifkan oleh gamet jantan. Dalam hal ini tidak ada fusi kedua nuklei, karena materi genetik dari sperma dibuang.

Namun, pada beberapa spesies ovula dapat berkembang secara spontan tanpa perlu proses aktivasi.

Reproduksi seksual pada tanaman

Serupa dengan kasus hewan, tumbuhan dapat mengalami reproduksi seksual. Ini terdiri dari penyatuan dua gamet haploid yang akan memunculkan individu baru dengan karakteristik genetik yang unik.

Tanaman dapat memiliki organ jantan dan betina dalam satu individu atau mereka dapat dipisahkan. Dalam mentimun dan dalam susu jenis kelamin dipisahkan, sedangkan di mawar dan petunia adalah jenis kelamin bersama.

Bunga

Organ yang bertanggung jawab atas proses reproduksi seksual adalah bunga. Struktur khusus ini memiliki daerah yang tidak secara langsung berpartisipasi dalam reproduksi: kelopak dan mahkota, dan struktur yang aktif secara seksual: androceo dan gynoecium.

Androceo adalah organ reproduksi pria yang terdiri dari benang sari, yang pada gilirannya dibagi menjadi filamen dan antera. Wilayah terakhir ini bertanggung jawab atas produksi butiran serbuk sari.

Ginekium adalah organ bunga betina dan terdiri dari unit yang disebut karpel. Strukturnya mirip dengan "drop" yang memanjang dan dibagi menjadi stigma, gaya dan akhirnya ovarium.

Penyerbukan

Proses reproduksi seksual pada tanaman terjadi terutama melalui penyerbukan, yang melibatkan pengangkutan butiran serbuk sari dari antera ke stigma..

Penyerbukan dapat terjadi pada bunga yang sama (butiran serbuk sari pergi ke organ betina dari tanaman yang sama) atau dapat disilangkan, di mana butir serbuk sari membuahi individu yang berbeda.

Pada sebagian besar tanaman perlu intervensi hewan untuk melakukan penyerbukan. Ini bisa berupa invertebrata, seperti lebah atau serangga lain atau vertebrata seperti burung dan kelelawar. Pabrik menawarkan sebagai hadiah kepada penyerbuk nektar dan ini bertanggung jawab untuk menyebarkan serbuk sari.

Struktur bunga yang tidak secara langsung berpartisipasi dalam reproduksi adalah mahkota dan kelopak. Ini merupakan daun yang dimodifikasi, dalam banyak kasus warna mencolok dan cerah, yang bertanggung jawab untuk menarik secara visual atau kimiawi ke penyerbuk potensial.

Demikian juga, beberapa tanaman tidak memerlukan penyerbuk hewan dan menggunakan angin atau air untuk penyebaran serbuk sari.

Pemupukan, biji dan buah

Prosesnya dimulai dengan kedatangan butiran serbuk sari ke stigma bunga. Perjalanan ini seperti itu sampai mereka menemukan ovarium.

Pemupukan ganda adalah khas tanaman berbunga dan unik di antara semua organisme. Fenomena tersebut terjadi sebagai berikut: inti sperma melekat pada telur dan inti sperma lainnya menyatu dengan embrio diploid sporofit..

Hasil dari peristiwa fekundasi yang tidak biasa ini adalah endosperma trioploid yang akan bertindak sebagai jaringan nutrisi untuk perkembangan organisme. Setelah keberhasilan pematangan sel telur terjadi, mereka ditransformasikan menjadi biji. Buahnya, di sisi lain, dibentuk oleh ovarium yang matang.

Buah dapat diklasifikasikan sebagai sederhana jika berasal dari ovarium dewasa dan ditambahkan jika berkembang dari beberapa ovarium, seperti stroberi, misalnya.

Reproduksi seksual pada bakteri

Bakteri dikenal terutama karena kemampuannya untuk bereproduksi secara aseksual.

Dalam garis keturunan prokariotik ini seorang individu dapat membaginya menjadi dua melalui proses yang disebut pembelahan biner. Namun, ada sejumlah mekanisme pada bakteri yang mengingatkan pada reproduksi seksual karena ada pertukaran materi genetik.

Sampai pertengahan 1940-an diperkirakan bahwa bakteri bereproduksi secara eksklusif dengan rute aseksual. Namun, peneliti Joshua Lederberg dan Edward Tatum menyangkal keyakinan itu melalui percobaan yang cerdik menggunakan bakteri sebagai model E. coli dengan kebutuhan makanan yang berbeda.

Percobaan terdiri dari strain A yang tumbuh di media minimal dengan metionin dan biotin, dan strain B yang hanya tumbuh di lingkungan dengan treonin, leusin, dan tiamin. Dengan kata lain, setiap strain memiliki mutasi yang mencegahnya mensintesis senyawa ini, oleh karena itu mereka harus disintesis dalam media kultur..

Ketika koloni-koloni saling berhubungan selama beberapa jam, individu-individu tersebut memperoleh kemampuan untuk mensintesis nutrisi yang sebelumnya tidak dapat mereka peroleh. Dengan demikian, Lederberg dan Tatum menunjukkan bahwa ada proses pertukaran DNA yang mirip dengan reproduksi seksual dan mereka menyebutnya konjugasi.

Konjugasi

Proses konjugasi terjadi melalui struktur yang mirip dengan jembatan, yang disebut pili seksual, yang secara fisik menghubungkan dua bakteri dan memungkinkan Anda untuk bertukar DNA.

Karena bakteri tidak memiliki dimorfisme seksual, kita tidak dapat berbicara tentang jantan dan betina. Namun, hanya satu jenis yang dapat menghasilkan pili, dan mereka memiliki fragmen khusus DNA yang disebut faktor F, untuk "kesuburan." Faktor F memiliki gen untuk produksi pili.

DNA yang berpartisipasi dalam pertukaran bukanlah bagian dari kromosom bakteri tunggal. Sebaliknya itu adalah bagian melingkar yang terisolasi yang disebut plasmid, yang memiliki sistem replikasi sendiri.

Transformasi

Selain konjugasi, ada proses lain di mana bakteri dapat memperoleh DNA tambahan dan ditandai dengan lebih sederhana daripada konjugasi. Salah satunya adalah transformasi, yang terdiri dari pengambilan DNA telanjang dari lingkungan eksternal. Fragmen DNA eksogen ini dapat diintegrasikan ke dalam kromosom bakteri.

Mekanisme transformasi masuk ke dalam konsep reproduksi seksual. Meskipun bakteri mengambil DNA gratis, materi genetik ini harus berasal dari organisme lain - misalnya bakteri yang mati dan melepaskan DNA-nya ke lingkungan.

Transduksi

Mekanisme ketiga dan terakhir yang diketahui pada bakteri untuk mendapatkan DNA eksternal adalah transduksi. Ini melibatkan partisipasi virus yang menginfeksi bakteri: bakteriofag.

Dalam transduksi virus mengambil sebagian dari DNA bakteri dan ketika kebetulan menginfeksi bakteri yang berbeda, ia dapat meneruskan fragmen ini kepadanya. Beberapa penulis menggunakan istilah "peristiwa seksual" untuk merujuk pada tiga mekanisme ini.

Perspektif evolusi

Di mana-mana reproduksi seksual dalam organisme adalah fakta yang menonjol. Oleh karena itu, salah satu pertanyaan terbesar dalam biologi evolusi adalah mengapa seks tersebar dalam banyak garis keturunan jika itu adalah kegiatan yang mahal energi - dan dalam beberapa kasus bahkan berbahaya.

Diduga bahwa kekuatan selektif yang berasal dari reproduksi seksual dalam eukariota adalah sama yang mempertahankan proses parasexual yang dijelaskan untuk bakteri..

Biaya seks

Dalam terang evolusi, istilah "sukses" mengacu pada kemampuan individu untuk mewariskan gen mereka ke generasi berikutnya. Paradoksnya, seks adalah proses yang tidak sepenuhnya memenuhi definisi ini, karena serangkaian biaya yang terkait dengan reproduksi.

Reproduksi seksual melibatkan menemukan pasangan dan dalam banyak kasus tugas ini tidak mudah. Anda harus menginvestasikan sejumlah besar waktu dan energi dalam pekerjaan ini yang akan menentukan keberhasilan keturunannya - dalam hal menemukan "pasangan ideal".

Hewan-hewan menampilkan serangkaian ritual untuk merayu pasangan potensial mereka dan dalam beberapa kasus mereka harus berjuang mengekspos kehidupan mereka sendiri untuk bersanggama.

Bahkan pada tingkat sel, seks itu mahal, karena pembelahan dengan meiosis membutuhkan waktu lebih lama daripada mitosis. Jadi, mengapa kebanyakan eukariota berkembang biak secara seksual?

Ada dua teori mendasar. Salah satunya terkait dengan fusi sel sebagai mekanisme untuk transmisi horizontal elemen genetik "egois", sedangkan teori kedua mengusulkan rekombinasi sebagai mekanisme perbaikan DNA. Selanjutnya kita akan menjelaskan pro dan kontra dari masing-masing teori:

Manfaat seks

Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus fokus pada kemungkinan manfaat reproduksi seksual pada eukariota pertama.

Penggabungan gamet untuk membentuk zigot mengarah pada kombinasi dua genom berbeda yang mampu mengimbangi kemungkinan gen yang rusak dari satu genom dengan salinan normal gen lainnya..

Pada manusia, misalnya, kita mewarisi salinan setiap orangtua. Jika kita mewarisi gen yang cacat dari ibu kita, gen normal ayah kita dapat memberikan kompensasi (dalam kasus seperti itu patologi atau penyakit hanya muncul sebagai resesif homozigot).

Teori kedua - tidak seintuitif teori pertama - mengusulkan bahwa meiosis bertindak sebagai mekanisme perbaikan dalam DNA. Kerusakan bahan genetik adalah masalah yang harus dihadapi semua organisme. Namun, ada organisme yang hanya bereproduksi secara aseksual dan DNA mereka tidak terlalu rusak.

Hipotesis lain menyatakan bahwa seks dapat berevolusi sebagai adaptasi parasit di antara unsur-unsur genetik yang egois, agar dapat didistribusikan ke garis keturunan genetik lainnya. Mekanisme serupa telah dibuktikan dalam E. coli.

Meskipun ada penjelasan yang mungkin, evolusi seks adalah subjek perdebatan yang sulit di antara para ahli biologi evolusi.

Seleksi seksual

Seleksi seksual adalah konsep yang diperkenalkan oleh Charles Darwin yang hanya berlaku untuk populasi dengan reproduksi seksual. Ini digunakan untuk menjelaskan keberadaan perilaku, struktur dan atribut lainnya yang keberadaannya tidak dapat dipahami oleh seleksi alam.

Sebagai contoh, bulu yang sangat berwarna dan sampai batas tertentu "dibesar-besarkan" dari burung merak tidak membawa manfaat langsung kepada individu, karena itu membuatnya lebih terlihat oleh predator yang mungkin. Selain itu, hanya ada pada laki-laki.

Referensi

  1. Colegrave, N. (2012). Keberhasilan evolusi seks: Science & Society Series on Sex and Science. Laporan EMBO, 13(9), 774-778.
  2. Crow, J. F. (1994). Keuntungan reproduksi seksual. Genetika perkembangan, 15(3), 205-213.
  3. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Analisis evolusi. Prentice Hall.
  4. Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). Asal-usul Reproduksi Seksual Eukariotik. Perspektif Cold Spring Harbor dalam Biologi, 6(3), a016154.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Prinsip-prinsip zoologi yang terintegrasi. New York: McGraw-Hill.
  6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Evolusi karakter seksual utama pada hewan. Oxford University Press.
  7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Reproduksi seksual pada hewan dan tumbuhan. Springer-Verlag GmbH.