التكاثر الجنسي: الخصائص والأنواع والنباتات والحيوانات - مادة الاحياء - 2026

في التكاثر الجنسي هو تكاثر الأفراد من أبوين من جنسين مختلفين: الذكور والإناث - إلا عند الإشارة إلى التكاثر الجنسي في البكتيريا أو الأوليات، حيث هناك من أي تمييز بسبب الجنس. إنها عملية موزعة على نطاق واسع في الكائنات حقيقية النواة.

ينتج كل فرد يشارك في التكاثر الجنسي نوعًا من خلايا الخط الجرثومي المتخصصة: الحيوانات المنوية والبويضات. تحدث هذه بسبب نوع من الانقسام الخلوي المتخصص يسمى الانقسام الاختزالي. هذا الحدث هو الفرق الحاسم بين التكاثر اللاجنسي والتكاثر الجنسي.

المصدر: بقلم Manojiritty ، من ويكيميديا ​​كومنز

تبدأ العملية باتحاد اثنين من الأمشاج التي تؤدي إلى ظهور الزيجوت. في وقت لاحق ، تؤدي البيضة الملقحة إلى ظهور فرد جديد بخصائص كلا الوالدين وبخصائص فريدة معينة.

نظرًا لوجود هذه العملية في كل مكان ، نستنتج أن التكاثر الجنسي ينطوي على سلسلة من المزايا على التكاثر اللاجنسي. ومع ذلك ، فإن العيوب المحتملة للتكاثر الجنسي أكثر وضوحًا: الوقت والطاقة المستثمران في البحث عن رفقاء ، والمنافسة على الإناث ، وتكلفة إنتاج الأمشاج غير المخصبة ، من بين أمور أخرى.

يبدو أن التكاليف مرتفعة للغاية ، لذا يجب أن تتمتع بمزايا كبيرة للمساعدة في تعويضها. كانت فوائد التكاثر الجنسي موضوعًا للجدل والنقاش بين علماء الأحياء التطورية.

تشير إحدى الفرضيات إلى أن التكاثر الجنسي مفيد لأنه ينتج أنواعًا يمكن أن تكون مفيدة للأنواع في أوقات التغيرات البيئية. في الواقع ، يعد إنتاج التباين الجيني أحد المزايا المنسوبة إلى الجنس.

من ناحية أخرى ، يقترح بعض الباحثين أن التكاثر الجنسي ، وبالتحديد إعادة التركيب ، قد تم اختياره كآلية لإصلاح الحمض النووي. ومع ذلك ، فإن انتشار الجنس ، على الرغم من تكاليفه ، لا يزال غير معروف.

الخصائص العامة

الجنس ظاهرة معقدة تختلف بشكل كبير بين الأصناف حقيقية النواة. بشكل عام ، يمكننا أن نفهمها كعملية تتضمن ثلاث خطوات: اندماج نواتين فرديتين ، وظاهرة إعادة التركيب التي تنتج أنماطًا وراثية جديدة ، وتقسيم الخلايا ثنائية الصبغة لتشكيل نوى أحادية العدد.

من وجهة النظر هذه ، يعتمد الجنس في حقيقيات النوى على دورة الحياة ، حيث يجب أن تنقسم الخلايا ثنائية الصبغيات عن طريق الانقسام الاختزالي. عملية التقسيم الانتصافي هذه مسؤولة عن توزيع المادة الجينية للأمشاج المستقبلية.

يهدف الانقسام الاختزالي إلى فصل الكروموسومات المتجانسة ، بحيث تحتوي كل مشيج على نصف الكروموسومات الجسدية. بالإضافة إلى تقليل الحمل الجيني ، يحدث أيضًا في الانقسام الاختزالي تبادل المواد بين الكروماتيدات غير الشقيقة ، مما ينتج عنه توليفات جديدة تمامًا.

جاميتس

الجاميطات هي الخلايا الجنسية للكائنات التي يتم إنشاؤها عن طريق الانقسام الاختزالي وتحتوي على نصف الحمل الجيني ، أي أنها أحادية العدد.

تختلف الجاميطات في كل من النباتات والحيوانات ، ويتم تصنيفها إلى ثلاث فئات أساسية اعتمادًا على حجمها وحركتها النسبية: isogamy ، anisogamy ، و oogamy.

Isogamy هو شكل من أشكال التكاثر الجنسي حيث تكون الأمشاج التي تندمج لتكوين فرد جديد متطابقة في الحجم والتنقل والبنية. يتم تمثيل Isogamy بشكل رئيسي في النباتات.

في المقابل ، يتألف التباين من اتحاد اثنين من الأمشاج التي تختلف في الحجم والبنية. نوع معين من تباين الزوجات هو الزوجة ، حيث تكون الأمشاج الذكرية صغيرة الحجم نسبيًا ووفرة في العدد. الإناث أكثر وضوحًا ويتم إنتاجهن بأعداد أقل.

التكاثر الجنسي في الحيوانات

في مملكة الحيوان ، يعتبر التكاثر الجنسي ظاهرة منتشرة على نطاق واسع بين أعضاء المجموعة.

تمتلك جميع اللافقاريات والفقاريات تقريبًا الأجناس في كائنات منفصلة - أي يمكننا التمييز بين الذكر والأنثى في النوع. تسمى هذه الحالة ثنائية المسكن ، وهي مصطلح مشتق من الجذور اليونانية "منزلين"

في المقابل ، هناك بعض الأنواع الأقل عددًا التي يوجد جنسها في نفس الفرد يسمى monoecious: "منزل". تُعرف هذه الحيوانات أيضًا باسم خنثى.

لا يتم التمييز بين الجنسين من خلال الخصائص المورفولوجية للحجم أو اللون ، ولكن من خلال نوع الأمشاج التي ينتجها كل جنس.

تنتج الإناث البويضات ، وتتميز بحجمها الكبير وثباتها. من ناحية أخرى ، يتم إنتاج الحيوانات المنوية من قبل الذكور بكميات أكبر ، فهي أصغر بكثير ولها هياكل خاصة لتحريك وتخصيب البويضة.

بعد ذلك سوف نصف الأعضاء التناسلية النموذجية للحيوانات ثم سنقوم بتفصيل عملية التكاثر في كل مجموعة حيوانية.

الهياكل المرتبطة بالتكاثر

يتم إنتاج الخلايا المتخصصة للتكاثر الجنسي - البويضات والحيوانات المنوية - في أنسجة معينة تسمى الغدد التناسلية.

في الذكور ، تكون الخصيتان مسؤولتان عن إنتاج الحيوانات المنوية ، بينما تتشكل الأمشاج الأنثوية في المبايض.

تعتبر الغدد التناسلية هي الأعضاء التناسلية الأولية. توجد الأعضاء التناسلية الملحقة في مجموعة مهمة من الميتازوان المسؤولة عن تلقي ونقل البويضات والحيوانات المنوية. في الإناث نجد المهبل وأنابيب الرحم أو قناتي فالوب والرحم ، بينما في الذكور يوجد القضيب.

مخمور

تُعرف أدوات البورفير باسم الإسفنج ويمكنها التكاثر جنسيًا ولاجنسيًا. في معظم الأنواع ، يحدث إنتاج الأمشاج من الذكور والإناث في فرد واحد.

الخلايا المنتمية هي نوع معين من الخلايا في هذا النسب ، والتي يمكن أن تتحول إلى حيوانات منوية. في مجموعات أخرى يمكن اشتقاق الأمشاج من الخلايا البدئية.

العديد من الأنواع ولود ، مما يشير إلى أنه بعد ظاهرة الإخصاب يتم الاحتفاظ بالزيجوت من قبل الكائن الأبوي حتى يحدث إطلاق اليرقة. في هذه الأنواع ، يتم إطلاق الحيوانات المنوية في الماء ويتم امتصاصها بواسطة إسفنجة أخرى.

الكائنات المجوفة

الكائنات المجوفة هي كائنات بحرية تشمل قناديل البحر وما شابه. هذه الحيوانات لها شكلين: الأول هو الورم الحميدي ويتميز بنمط حياة لاطئ ، والثاني هو قنديل البحر القادر على الحركة والطفو.

تتكاثر الأورام الحميدة بشكل لاجنسي عن طريق عمليات التبرعم أو الانشطار. قنديل البحر ثنائي المسكن ويتكاثر جنسيا. دورة الحياة في هذه المجموعة متغيرة للغاية.

Acelomorphs والديدان المفلطحة

تُعرف الديدان المفلطحة ، مثل المستورقات ، في المقام الأول بقدرتها على التجدد وإنتاج العديد من الحيوانات المستنسخة اللاجنسي من فرد واحد.

معظم هذه الحيوانات الدودية أحادية النوع. ومع ذلك ، فهم يبحثون عن شريك لإجراء الإخصاب المتبادل.

يشتمل الجهاز التناسلي الذكري على عدة خصيتين وبنية تشبه الحليمة مشابهة لقضيب الفقاريات المعقدة.

الرخويات والحلقيات

معظم الرخويات ثنائية المسكن ويؤدي تكاثرها إلى ظهور يرقة تسبح بحرية تسمى trocófera (تشبه إلى حد بعيد اليرقات الموجودة في الحلقيات) وتتنوع وفقًا لأنواع الرخويات.

وبالمثل ، فإن الأجناس الحلقية لها جنسان منفصلان وفي بعض الحالات يكون لديهم غدد تناسلية تظهر مؤقتًا.

مفصليات الأرجل

مفصليات الأرجل هي مجموعة متنوعة للغاية من الحيوانات ، تتميز بهيكل خارجي يتكون من الكيتين والملاحق المفصلية. يشمل هذا النسب عددًا من myriapods ، و chelicerates ، والقشريات ، و hexapods.

يتم فصل الجنسين بشكل عام ، وتظهر الأعضاء المتخصصة في الإنجاب في أزواج. معظم الأنواع لديها إخصاب داخلي. يمكن أن تكون بويضات أو بويضات أو ولود.

شوكيات الجلد

تشمل شوكيات الجلد نجم البحر وخيار البحر وقنافذ البحر وما شابه. على الرغم من وجود بعض أنواع الخنثى ، إلا أن معظمها يتميز بوجود جنسين منفصلين. الغدد التناسلية هي هياكل كبيرة ، والقنوات بسيطة ، ولا توجد أعضاء جماعية متقنة.

يحدث الإخصاب خارجيًا وتتطور يرقة ثنائية يمكنها التحرك بحرية في جسم الماء. بعض الأنواع لها تطور مباشر.

الحبليات

معظم الجنسين منفصلون. في هذه المجموعة نجد أعضاء أكثر تعقيدًا للتكاثر. لكل جنس مناسل ذات قنوات توجه منتجاتها إلى مجرور أو فتحة خاصة تقع بالقرب من فتحة الشرج. اعتمادًا على المجموعة ، يمكن أن يكون الإخصاب خارجيًا أو داخليًا.

التوالد العذري في الحيوانات

التوالد العذري ظاهرة منتشرة على نطاق واسع في المملكة الحيوانية ، وخاصة في اللافقاريات وبعض الفقاريات ، مما يسمح بتوليد فرد جديد مع والد واحد. على الرغم من أنه شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي ، إلا أن أنواعًا معينة من التوالد العذري تعتبر أنواعًا من التكاثر الجنسي.

في التوالد العذري الانتصافي ، تتشكل البويضة عن طريق الانقسام الاختزالي ويمكن أو لا يتم تخصيبها بواسطة الحيوانات المنوية من الذكر.

في بعض الحالات ، يجب تنشيط البيض بواسطة الأمشاج الذكرية. في هذه الحالة ، لا يوجد اندماج لكلا النوى ، حيث يتم التخلص من المادة الوراثية من الحيوانات المنوية.

ومع ذلك ، في بعض الأنواع يمكن أن تتطور البويضة تلقائيًا دون الحاجة إلى عملية التنشيط.

التكاثر الجنسي في النباتات

على غرار حالة الحيوانات ، يمكن أن تخضع النباتات للتكاثر الجنسي. يتكون من اتحاد اثنين من الأمشاج الفردية التي ستؤدي إلى ظهور فرد جديد بخصائص وراثية فريدة.

يمكن أن يحتوي النبات على الأعضاء الذكرية والأنثوية في فرد واحد أو يمكن فصلهما. في الخيار والحليب يتم فصل الجنسين ، بينما في الورود وبتونيا يكون الجنسان معًا.

الوردة

العضو المسؤول عن عمليات التكاثر الجنسي هي الزهور. تحتوي هذه الهياكل المتخصصة على مناطق لا تشارك بشكل مباشر في التكاثر: الكأس والكورولا ، والبنى النشطة جنسيًا: الأندروسيوم والجينيسيوم.

الأندريسيوم هو العضو التناسلي الذكري المكون من سداة ، والتي بدورها تنقسم إلى خيوط وأخرى. هذه المنطقة الأخيرة مسؤولة عن إنتاج حبوب اللقاح.

الجينيسيوم هو عضو الزهرة الأنثوي ويتكون من وحدات تسمى الكاربيل. يشبه الهيكل "القطرة" الممدودة وتنقسم إلى وصمة العار والأسلوب وأخيرًا المبيض.

التلقيح

تحدث عملية التكاثر الجنسي في النباتات بشكل رئيسي من خلال التلقيح ، والذي يتكون من نقل حبوب اللقاح من العضو الآخر إلى وصمة العار.

يمكن أن يحدث التلقيح في نفس الزهرة (تذهب حبوب اللقاح إلى العضو الأنثوي من نفس النبات) أو يمكن أن يكون عبر ، حيث تخصب حبوب اللقاح فردًا مختلفًا.

في معظم النباتات ، يكون تدخل الحيوان ضروريًا لإجراء التلقيح. يمكن أن تكون هذه اللافقاريات مثل النحل أو غيرها من الحشرات أو الفقاريات مثل الطيور والخفافيش. يقدم النبات الملقح الرحيق كمكافأة وهم مسؤولون عن تشتيت حبوب اللقاح.

الهياكل الزهرية التي لا تشارك بشكل مباشر في التكاثر هي الكورولا والكأس. هذه أوراق معدلة ، في كثير من الحالات بألوان زاهية ونابضة بالحياة ، وهي مسؤولة عن جذب الملقحات المحتملة بصريًا أو كيميائيًا.

وبالمثل ، لا تتطلب بعض النباتات الملقحات الحيوانية وتستخدم الرياح أو الماء لتفريق حبوب اللقاح.

التسميد والبذور والفواكه

تبدأ العملية بوصول حبوب اللقاح إلى وصمة الزهرة. هذه تنتقل حسب الأسلوب حتى تجد المبيض.

يعتبر الإخصاب المزدوج نموذجيًا للنباتات المزهرة وفريدًا بين جميع الكائنات الحية. تحدث هذه الظاهرة على النحو التالي: نواة الحيوان المنوي تتحد مع البويضة ونواة أخرى من الحيوانات المنوية تندمج في جنين ثنائي الصبغيات من البوغ.

نتيجة حدث الإخصاب غير المعتاد هذا هو السويداء ثلاثي الصبغيات الذي سيعمل كنسيج مغذي لتطور الكائن الحي. بمجرد حدوث النضج الناجح للبويضات ، فإنها تتحول إلى بذور. من ناحية أخرى ، تتكون الفاكهة من المبيض الناضج.

يمكن تصنيف الثمرة على أنها بسيطة إذا كانت تأتي من مبيض ناضج ويمكن إضافتها إذا نمت من عدة مبايض مثل الفراولة على سبيل المثال.

التكاثر الجنسي في البكتيريا

تُعرف البكتيريا في المقام الأول بقدرتها على التكاثر اللاجنسي.

في هذا النسب بدائية النواة ، يمكن للفرد أن ينقسم إلى قسمين من خلال عملية تسمى الانشطار الثنائي. ومع ذلك ، هناك سلسلة من الآليات في البكتيريا تذكرنا بالتكاثر الجنسي حيث يوجد تبادل للمواد الجينية.

حتى منتصف الأربعينيات من القرن الماضي ، كان يُعتقد أن البكتيريا تتكاثر بشكل لاجنسي حصريًا. ومع ذلك ، فقد دحض الباحثان جوشوا ليدربيرج وإدوارد تاتوم هذا الاعتقاد من خلال تجربة بارعة باستخدام بكتيريا الإشريكية القولونية ذات المتطلبات الغذائية المختلفة كنموذج.

تكونت التجربة من سلالة A تنمو في وسط ضئيل مع الميثيونين والبيوتين ، وسلالة B التي نمت فقط في البيئات التي تحتوي على ثريونين وليوسين وثيامين. بعبارة أخرى ، تحمل كل سلالة طفرة منعتها من تخليق هذه المركبات ، لذلك كان لابد من تصنيعها في وسط المزرعة.

عندما كانت المستعمرات على اتصال لبضع ساعات ، اكتسب الأفراد القدرة على تصنيع العناصر الغذائية التي لم يتمكنوا من ذلك في السابق. وهكذا ، أوضح ليدربيرج وتاتوم أن هناك عملية تبادل الحمض النووي مشابهة للتكاثر الجنسي وسميت ذلك الاقتران.

اقتران

تحدث عملية الاقتران من خلال بنية تشبه الجسر تسمى الشعرة الجنسية ، والتي تربط جسديًا بكتيريا معًا وتسمح لهما بتبادل الحمض النووي.

نظرًا لأن البكتيريا ليس لديها ازدواج الشكل الجنسي ، لا يمكننا التحدث عن الذكور والإناث. ومع ذلك ، يمكن لنوع واحد فقط إنتاج الشعير ، وله أجزاء خاصة من الحمض النووي تسمى العامل F ، من أجل "الخصوبة". يمتلك العامل F الجينات لإنتاج الشعير.

الحمض النووي المتضمن في التبادل ليس جزءًا من كروموسوم بكتيري واحد. بدلا من ذلك هو جزء دائري معزول يسمى البلازميد ، والذي له نظام النسخ المتماثل الخاص به.

تحويل

بالإضافة إلى الاقتران ، هناك عمليات أخرى حيث يمكن للبكتيريا الحصول على DNA إضافي وتتميز بأنها أبسط من الاقتران. واحد منهم هو التحول ، والذي يتكون من أخذ الحمض النووي العاري من البيئة الخارجية. يمكن دمج جزء الحمض النووي الخارجي هذا في الكروموسوم البكتيري.

تدخل آلية التحول في مفهوم التكاثر الجنسي. على الرغم من أن البكتيريا أخذت الحمض النووي الحر ، إلا أن هذه المادة الوراثية يجب أن تأتي من كائن حي آخر - على سبيل المثال بكتيريا ماتت وأطلقت الحمض النووي الخاص بها في البيئة.

التوضيح

الآلية الثالثة والأخيرة في البكتيريا للحصول على الحمض النووي الغريب هي التنبيغ. هذا يعني مشاركة فيروس يصيب البكتيريا: العاثيات.

في عملية التنبيغ ، يأخذ الفيروس جزءًا من الحمض النووي البكتيري وعندما يصيب بكتيريا ، يمكن للفرق أن يمرر هذا الجزء إليها. يستخدم بعض المؤلفين مصطلح "الأحداث المتطفلة جنسيًا" للإشارة إلى هذه الآليات الثلاث.

منظور تطوري

إن انتشار التكاثر الجنسي في الكائنات الحية في كل مكان هو حقيقة رائعة. لذلك ، فإن أحد أكبر الأسئلة في علم الأحياء التطوري هو لماذا ينتشر الجنس عبر العديد من السلالات إذا كان نشاطًا مكلفًا للغاية - وفي بعض الحالات خطير.

يُشتبه في أن القوى الانتقائية التي أدت إلى التكاثر الجنسي في حقيقيات النوى هي نفسها التي تحافظ على عمليات التطفل الجنسي الموصوفة للبكتيريا.

تكاليف الجنس

في ضوء التطور ، يشير مصطلح "النجاح" إلى قدرة الفرد على نقل جيناته إلى الجيل التالي. ومن المفارقات أن الجنس عملية لا تلبي تمامًا هذا التعريف ، نظرًا لسلسلة من التكاليف المرتبطة بالتكاثر.

ينطوي التكاثر الجنسي على إيجاد رفيقة وفي معظم الحالات لا تكون هذه المهمة تافهة. يجب استثمار قدر هائل من الوقت والطاقة في هذا المسعى الذي سيحدد نجاح النسل - من حيث العثور على "الرفيق المثالي".

تعرض الحيوانات سلسلة من الطقوس لجذب زملائها المحتملين وفي بعض الحالات يجب عليهم الكفاح لفضح حياتهم لتحقيق الجماع.

حتى على المستوى الخلوي ، فإن الجنس مكلف ، لأن الانقسام عن طريق الانقسام الاختزالي يستغرق وقتًا أطول بكثير من الانقسام. فلماذا تتكاثر معظم حقيقيات النوى جنسيًا؟

هناك نوعان من النظريات الأساسية. يرتبط أحدهما بانصهار الخلية كآلية للانتقال الأفقي لعنصر وراثي "أناني" ، بينما تقترح النظرية الثانية إعادة التركيب كآلية لإصلاح الحمض النووي. أدناه سوف نصف إيجابيات وسلبيات كل نظرية:

الفوائد الجنسية

للإجابة على هذا السؤال ، يجب أن نركز على الفوائد المحتملة للتكاثر الجنسي في حقيقيات النوى الأولى.

يؤدي اندماج الأمشاج لتشكيل الزيجوت إلى مزيج من جينومين مختلفين قادرين على تعويض الجينات المعيبة المحتملة في جينوم واحد بنسخة طبيعية من الآخر.

في البشر ، على سبيل المثال ، نرث نسخة واحدة من كل والد. إذا ورثنا جينًا معيبًا من أمنا ، فيمكن للجين الطبيعي من والدنا أن يعوض عنه (في مثل هذه الحالة يكون المرض أو المرض مجرد متنحى متماثل الزيجوت).

تقترح نظرية ثانية - ليست بديهية مثل الأولى - أن الانقسام الاختزالي يعمل كآلية إصلاح في الحمض النووي. الأضرار التي تلحق بالمواد الجينية هي مشكلة يجب أن تواجهها جميع الكائنات الحية. ومع ذلك ، هناك كائنات حية تتكاثر فقط لاجنسيًا ولا يتضرر حمضها النووي بشكل خاص.

تنص فرضية أخرى على أن الجنس ربما يكون قد تطور كتكيف طفيلي بين العناصر الوراثية الأنانية ، من أجل توزيعه على السلالات الجينية الأخرى. تم إثبات آلية مماثلة في الإشريكية القولونية.

على الرغم من وجود تفسيرات محتملة ، فإن تطور الجنس هو موضوع نقاش ساخن بين علماء الأحياء التطورية.

الاختيار الجنسي

الاختيار الجنسي هو مفهوم قدمه تشارلز داروين ولا ينطبق إلا على السكان الذين يتكاثرون جنسيًا. يتم استخدامه لشرح وجود السلوكيات والهياكل والسمات الأخرى التي لا يمكن تصور وجودها عن طريق الانتقاء الطبيعي.

على سبيل المثال ، ريش الطاووس الملون جدًا والمبالغ فيه نوعًا ما لا يوفر فوائد مباشرة للفرد ، لأنه يجعله أكثر وضوحًا للحيوانات المفترسة المحتملة. علاوة على ذلك ، فهو موجود فقط في الذكور.

المراجع

1. كوليجراف ، ن. (2012). النجاح التطوري للجنس: سلسلة العلوم والمجتمع حول الجنس والعلوم. تقارير EMBO، 13 (9) ، 774-778.
2. كرو ، جيه إف (1994). مزايا التكاثر الجنسي. علم الوراثة التنموية، 15 (3) ، 205-213.
3. فريمان ، س. ، وهيرون ، جي سي (2002). التحليل التطوري. برنتيس هول.
4. Goodenough، U.، & Heitman، J. (2014). أصول التكاثر الجنسي حقيقية النواة. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء ، 6 (3) ، a016154.
5. هيكمان ، سي بي ، روبرتس ، إل إس ، لارسون ، إيه ، أوبر ، دبليو سي ، وجاريسون سي (2001). المبادئ المتكاملة لعلم الحيوان. نيويورك: ماكجرو هيل.
6. ليونارد ، ج ، وقرطبة أغيلار ، أ. (محرران). (2010). تطور الشخصيات الجنسية الأولية في الحيوانات. مطبعة جامعة أكسفورد.
7. سوادا ، هـ ، إينو ، إن ، وإيوانو ، م. (2014). التكاثر الجنسي في الحيوانات والنباتات. Springer-Verlag GmbH.