If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Dacă sunteţi în spatele unui filtru de web, vă rugăm să vă asiguraţi că domeniile *. kastatic.org şi *. kasandbox.org sunt deblocate.

Conţinutul principal

Cicluri de viață sexuată

Tipuri de cicluri de viață sexuată: dominant diploid, dominant haploid și alternanța generațiilor.

Introducere

Ți-ai dori vreodată să te poți clona (de exemplu, pentru a face de două ori mai multe într-o zi)? Pentru că ești o ființă umană, nu te poți pur și simplu diviza în două pentru a te multiplica. Dacă însă ai fi un alt tip de organism - să zicem o stea de mare, sau poate un cactus - n-ar fi mare lucru să te clonezi.
Unele stele de mare pot crea mai multe stele de mare identice genetic rupându-și pur și simplu un braț, care apoi va crește reformând un animal complet. Similar, unii cactuși se pot clona singuri lăsând să cadă fragmente din ramuri, care prind rădăcini și se dezvoltă în cactuși1 noi, identici genetic.
Aceste strategii de reproducere sunt exemple de reproducere asexuată, care produce descendenți identici genetic cu părintele (și anume cu steaua de mare originală sau cactusul). Prin comparație, multe plante, animale și ciuperci produc descendenți prin reproducerea sexuată.
În reproducerea sexuată, celulele sexuale (gameți) provenite de la doi părinți se combină în procesul de fertilizare, ducând la formarea de noi indivizi, distincți din punct de vedere genetic. Unele organisme, inclusiv stelele de mare și cactușii din exemplul de mai sus, se pot reproduce fie sexuat, fie asexuat1,2.
Toate speciile cu reproducere sexuată au în comun anumite caracteristici cheie ale ciclului de viață, cum este meioza (producerea de celule haploide din celule diploide) și fertilizarea (fuziunea gameților haploizi pentru a forma o celulă diploidă numită zigot). Totuși, dincolo de aceste elemente de bază, pot exista multe variații în ciclurile de viață sexuată. În acest articol, vom analiza câteva tipuri de cicluri de viață sexuată folosite de diverse organisme, de la oameni la ferigi și la mucegaiul de pâine.

Tipuri de cicluri de viață sexuată

Ciclurile vieții sexuate implică o alternanță între meioză și fertilizare. Meioza este procesul prin care o celulă diploidă duce la apariția celulelor haploide și fertilizarea este procesul în care două celule haploide (gameți) fuzionează pentru a forma un zigot diploid. Însă ce se întâmplă între aceste două evenimente poate varia mult între diferite organisme — să zicem, între tine și o ciupercă sau un stejar!
Există trei categorii principale de cicluri de viață sexuată.
  • Într-un ciclu de viață dominant diploid, stadiul diploid multicelular este cel mai evident stadiu al vieții, iar singurele celule haploide sunt gameții. Oameni și majoritatea animalelor au acest ciclu de viață.
  • Într-un ciclu de viață dominant haploid, stadiu haploid multicelular (sau uneori unicelular) este cel mai evident stadiu al vieții și este adesea multicelular. În acest tip de ciclu de viață, zigotul unicelular este singura celulă diploidă. Ciupercile și unele alge prezintă acest tip de ciclu de viață.
  • În alternanța generațiilor, atât stadiile haploide cât și cele diploide sunt multicelulare, deși pot fi dominante în grade diferite la diverse specii. Plantele și unele alge au acest tip de ciclu de viață.
Hai să înțelegem mai bine aceste idei, analizând câte un exemplu pentru fiecare tip de ciclu de viață.

Ciclul de viață dominant diploid

Aproape toate animalele au un ciclu de viață dominant diploid, în care singurele celule haploide sunt gameții. În primele faze ale dezvoltării unui embrion de animal, în gonade (testicule și ovare) se produc celule germinale, niște celule diploide speciale. Celulele germinale se pot divide prin mitoză pentru a produce mai multe celule germinale, dar unele dintre acestea sunt trec prin meioză, formând gameți haploizi (spermatozoizi și ovule). Fertilizarea implică fuziunea a doi gameți, de obicei de la indivizi diferiți, revenind la starea diploidă.
Imagine modificată de la „Sexual reproduction: Figure 1”, de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).

Ciclul de viață dominant haploid

Cele mai multe ciuperci și unele protozoare (eucariote unicelulare) au un ciclu de viață dominant haploid, în care „corpul” organismului — adică forma adultă, importantă din punct de vedere ecologic — este haploidă.
Un exemplu de ciupercă cu un ciclu de viață dominant haploid este mucegaiul negru de pâine, al cărui ciclu reproductiv este prezentat în diagrama de mai jos. În reproducerea sexuată a acestui mucegai, hife (structuri haploide multicelulare, asemănătoare fibrelor) de la doi indivizi compatibili cresc mai întâi una spre cealaltă.
În punctul unde se întâlnesc hifele, se formează o structură numită zigosporange. Un zigosporange conține mai mulți nuclei haploizi de la cei doi părinți într-o singură celulă. Nucleii haploizi se combină pentru a forma nuclei diploizi, care sunt echivalenți cu zigoții. Celula care conține nucleii se numește zigospor.
Imagine modificată de la „Sexual reproduction: Figure 2”, de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).
Zigosporul poate rămâne inactiv pentru perioade lungi de timp, dar, în condițiile potrivite, nucleii diploizi trec prin meioză pentru a crea nuclei haploizi, care sunt apoi eliberați în celule singulare numite spori4. Pentru că s-au format prin meioză, fiecare spor are o combinație unică de material genetic. Sporii germinează și se divid prin mitoză pentru a face ciuperci haploide noi, multicelulare.

Alternanța generațiilor

Al treilea tip de ciclu de viață, alternanța generațiilor, este un amestec al extremelor dominante haploid și dominante diploid. Acest ciclu de viață se întâlnește la unele alge și la toate plantele. Speciile cu alternanță a generațiilor au stadii multicelulare atât haploide, cât și diploide.
Plantele multicelulare haploide (sau algele) se numesc gametofiți, pentru că creează gameți folosind celule specializate. Meioza nu este implicată direct în crearea gameților în acest caz, deoarece organismul este deja un haploid. Fertilizarea între gameții haploizi formează un zigot diploid.
Zigotul va trece prin mai multe runde de mitoză și va da naștere la o plantă multicelulară diploidă numită sporofit. Celulele specializate ale sporofitului vor trece prin meioză și vor produce spori haploizi. Sporii se vor transforma apoi în gametofiți multicelulari.
Imagine modificată de la „Sexual reproduction: Figure 3”, de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).
Deși toate plantele cu reproducere sexuată trec printr-o versiune de alternanță a generațiilor, dimensiunile relative ale sporofitului și gametofitului, precum și relația dintre aceștia variază între specii.
La plante precum mușchiul, gametofitul este o plantă autonomă, relativ mare, în timp ce sporofitul este mic și dependent de gametofit. La alte plante, cum ar fi ferigile, atât gametofitul, cât și sporofitul sunt liberi; totuși, sporofitul este mult mai mare și este ceea ce considerăm în mod normal a fi o ferigă.
La plantele cu semințe, cum ar fi arborii de magnolie și margaretele, sporofitul este mult mai mare decât gametofitul: ceea ce considerăm a fi „planta” este aproape în întregime țesut sporofit. Gametofitul este alcătuit din doar câteva celule, iar în cazul gametofitului femelă, este conținut complet în interiorul sporofitului (în interiorul unei flori).

De ce este larg răspândită reproducerea sexuată?

Într-un fel, reproducerea asexuată, prin care de formează descendenți care sunt clone genetice ale părinților, pare a fi un sistem mai simplu și mai eficient decât reproducerea sexuată. La urma la urmelor, dacă părintele trăiește cu succes într-un anumit habitat, nu ar trebui să aibă succes și urmașii cu aceleași gene? În plus, reproducerea asexuată necesită doar un singur individ, eliminând problema de a găsi un partener și făcând posibilă reproducerea unui organism izolat.
În ciuda acestui fapt, puține organisme multicelulare sunt complet asexuate. Atunci, de ce este reproducerea sexuată atât de răspândită? Această întrebare a fost dezbătută cu înverșunare și încă există dezacorduri cu privire la răspunsul exact. Cu toate acestea, se crede în general că reproducerea sexuată oferă un avantaj evolutiv – și de accea este atât de răspândită în prezent în rândul organismelor vii – deoarece crește variația genetică, rearanjând variantele genetice pentru a crea combinații noi. Procesele care generează variație genetică în toate ciclurile de vieță sexuată sunt: încrucișarea din meioză, combinarea aleatoare a cromozomilor omologi și fertilizarea.
De ce este această variație genetică un lucru bun? Să luăm de exemplu cazul în care mediul unei populații se schimbă, posibil prin introducerea unui nou agent patogen sau prădător. Reproducerea sexuată produce combinații mereu noi, aleatoare, de variante genetice. Astfel, este mai probabil ca unul sau mai mulți membri ai unei populații cu reproducere sexuată să producă o combinație care să permită supraviețuirea în noile condiții (d.e., una care oferă rezistență la agentul patogen sau care permite scăparea de prădător).
De-a lungul generațiilor, variantele genetice benefice se pot răspândi în cadrul populației, permițând grupului să supraviețuiască în noile condiții.