Sinh sản vô tính là đặc điểm của nhiều loài sinh vật, cả thực vật và động vật. Nó được tìm thấy trong virus, vi khuẩn, tảo, nấm, thực vật có mạch, động vật nguyên sinh, bọt biển, coelenterates, bryozoans và tunicates.
Hình thức sinh sản vô tính đơn giản nhất là đặc trưng của virus. Quá trình sinh sản của chúng liên kết với các phân tử axit nucleic, với khả năng tự nhân đôi của các phân tử này và dựa trên tính đặc hiệu của liên kết hydro tương đối yếu giữa các nucleotide.
Liên quan đến các sinh vật khác sinh sản vô tính, có sự phân biệt giữa sinh sản sinh dưỡng và sinh sản bằng bào tử.
Nhân giống sinh dưỡng là sinh sản trong đó một sinh vật mới phát triển từ một bộ phận tách khỏi cơ thể mẹ. Kiểu sinh sản này là đặc trưng của cả sinh vật đơn bào và đa bào, nhưng có những biểu hiện khác nhau ở chúng.
Ở sinh vật đơn bào, sinh sản sinh dưỡng được thể hiện bằng các hình thức như phân chia, phân hạch nhiều lần và nảy chồi. Phân chia bằng sự co thắt đơn giản với sự hình thành hai sinh vật con từ một sinh vật bố mẹ là đặc điểm của vi khuẩn và tảo xanh lam (vi khuẩn lam). Ngược lại, sự sinh sản bằng cách phân chia tảo nâu và xanh lục, cũng như các động vật đơn bào (sarcodes, roi và ciliates) xảy ra thông qua sự phân chia nhân của nhân, sau đó là sự co lại của tế bào chất.
Sinh sản bằng cách phân hạch nhiều lần (tâm thần phân liệt) liên quan đến việc phân chia nhân, sau đó là phân chia tế bào chất thành các phần.
Ở các sinh vật thực vật đa bào, việc nhân giống sinh dưỡng bằng cách phân chia được thực hiện bằng cách giâm cành, củ, lá và thân rễ.
Nhưng về cơ bản đây là phương pháp nhân giống nhân tạo được sử dụng trong nông nghiệp. Việc sinh sản của thực vật bậc cao trong điều kiện nhân tạo cũng có thể thực hiện được từ một tế bào đơn lẻ. Các sinh vật phát triển từ một tế bào duy nhất có tất cả các đặc tính của sinh vật đa bào ban đầu. Sự nhân giống này được gọi là vi nhân giống vô tính. Một trong những hình thức nhân giống sinh dưỡng có thể là ghép hoặc cấy ghép nhiều loại cây trồng, bao gồm việc cấy một chồi hoặc một phần của chồi từ cây này sang cây khác. Tất nhiên, đây cũng là một phương pháp sinh sản không xảy ra trong tự nhiên nhưng lại được sử dụng rất rộng rãi trong nông nghiệp.
Ở động vật đa bào, sinh sản sinh dưỡng xảy ra bằng cách chia cơ thể chúng thành nhiều phần, sau đó mỗi bộ phận sẽ phát triển thành một động vật mới. Sự sinh sản như vậy là điển hình cho bọt biển, động vật có ruột (hydras), nemerteans, giun dẹp, da gai (sao biển) và một số sinh vật khác. Một hình thức phân mảnh gần gũi với sinh sản sinh dưỡng của động vật là đa phôi động vật, bao gồm thực tế là ở một giai đoạn phát triển nhất định, phôi được chia thành nhiều phần, mỗi phần phát triển thành một sinh vật độc lập. Đa phôi xảy ra ở tatu. Tuy nhiên, sau này sinh sản hữu tính. Do đó, đa phôi là một giai đoạn độc đáo trong sinh sản hữu tính và con cái do đa phôi được đại diện bởi các cặp song sinh đơn nhân.
Sự nảy chồi bao gồm sự hình thành một củ (tăng trưởng) với một nhân trên tế bào mẹ, sau đó tách ra và trở thành một sinh vật độc lập. Sự nảy chồi xảy ra ở cả thực vật đơn bào, ví dụ như nấm men, và ở động vật đơn bào, chẳng hạn như lông mao của một số loài.
Sinh sản bằng bào tử gắn liền với sự hình thành các tế bào chuyên biệt - bào tử, chứa nhân, tế bào chất, được bao phủ bởi một màng dày đặc và có khả năng tồn tại lâu dài trong điều kiện không thuận lợi, ngoài ra, góp phần vào sự phát tán của chúng. Thông thường, sự sinh sản như vậy xảy ra ở vi khuẩn, tảo, nấm, rêu và dương xỉ.
Ở một số loại tảo xanh, cái gọi là bào tử động vật có thể được hình thành từ các tế bào riêng lẻ.
Trong số các loài động vật, sinh sản bằng cách ngáy được quan sát thấy ở các bào tử, đặc biệt là ở ký sinh trùng sốt rét.
Ở nhiều loài sinh vật, sinh sản vô tính có thể xen kẽ với sinh sản hữu tính.
Khả năng sinh sản là một trong những đặc điểm quan trọng nhất của sinh vật sống. Trong quá trình sinh sản, vật chất di truyền được truyền từ bố mẹ sang con cái. Tầm quan trọng của việc sinh sản đối với toàn bộ loài bao gồm việc bổ sung liên tục số lượng cá thể của một loài nhất định đang chết vì nhiều lý do. Ngoài ra, sinh sản cho phép, trong những điều kiện thuận lợi, tăng số lượng cá thể.
Trong một số trường hợp, quá trình sinh sản xảy ra liên tục trong suốt cuộc đời của sinh vật, ở những trường hợp khác - chỉ một lần. Đôi khi quá trình sinh sản bắt đầu sau khi cá thể ngừng phát triển và đôi khi điều đó có thể xảy ra trong quá trình tăng trưởng. Các phương pháp sinh sản có thể được chia thành ba nhóm: vô tính, sinh dưỡng và tình dục. Thông thường hai hình thức đầu tiên được kết hợp thành sinh sản vô tính theo nghĩa chung của từ này.
Sự phân mảnh. Sự phân chia một cá thể thành nhiều phần, mỗi phần phát triển và hình thành một cá thể mới. Liên quan chặt chẽ đến khả năng tái sinh - khả năng phục hồi các cơ quan, bộ phận cơ thể đã mất. Tảo dạng sợi, nhiều giun,
sinh sản- khả năng của các sinh vật sống để sinh sản của riêng mình. Có hai chính phương pháp sinh sản- vô tính và tình dục.
Sinh sản vô tính xảy ra với sự tham gia của chỉ một bố mẹ và xảy ra mà không có sự hình thành giao tử. Thế hệ con gái ở một số loài phát sinh từ một hoặc một nhóm tế bào của cơ thể mẹ, ở các loài khác - từ các cơ quan chuyên biệt. Sau đây được phân biệt: các phương pháp sinh sản vô tính: phân chia, nảy chồi, phân mảnh, đa phôi, bào tử, nhân giống sinh dưỡng.
Phân công- một phương pháp sinh sản vô tính đặc trưng của sinh vật đơn bào, trong đó mẹ được chia thành hai hoặc nhiều tế bào con. Chúng ta có thể phân biệt: a) phân hạch nhị phân đơn giản (prokaryote), b) phân hạch nhị phân phân bào (động vật nguyên sinh, tảo đơn bào), c) phân hạch nhiều lần, hoặc phân liệt (plasmodium sốt rét, trypanosome). Trong quá trình phân chia của paramecium (1), nhân nhỏ được phân chia theo nguyên phân, nhân lớn được phân chia theo nguyên phân. Trong bệnh tâm thần phân liệt (2), nhân đầu tiên được phân chia liên tục bằng nguyên phân, sau đó mỗi nhân con được bao quanh bởi tế bào chất và một số sinh vật độc lập được hình thành.
Vừa chớm nở- một phương pháp sinh sản vô tính trong đó các cá thể mới được hình thành dưới dạng phát triển vượt bậc trên cơ thể của cá thể bố mẹ (3). Các cá thể con gái có thể tách khỏi mẹ và chuyển sang lối sống độc lập (hydra, nấm men) hoặc chúng có thể vẫn gắn bó với mẹ, trong trường hợp này hình thành các tập đoàn (polyp san hô).
Sự phân mảnh(4) - một phương pháp sinh sản vô tính, trong đó các cá thể mới được hình thành từ các mảnh (bộ phận) mà cá thể mẹ chia tay (anneli, sao biển, spirogyra, enodea). Sự phân mảnh dựa trên khả năng tái sinh của sinh vật.
Đa phôi- một phương pháp sinh sản vô tính trong đó các cá thể mới được hình thành từ các mảnh (bộ phận) mà phôi bị vỡ ra (sinh đôi đơn nhân).
Nhân giống sinh dưỡng- một phương pháp sinh sản vô tính trong đó các cá thể mới được hình thành từ các bộ phận của cơ thể sinh dưỡng của cá thể mẹ hoặc từ các cấu trúc đặc biệt (thân rễ, củ, v.v.) được thiết kế đặc biệt cho hình thức sinh sản này. Nhân giống sinh dưỡng là điển hình cho nhiều nhóm thực vật và được sử dụng trong làm vườn, làm vườn rau và nhân giống cây trồng (nhân giống sinh dưỡng nhân tạo).
| Cơ quan thực vật | Phương pháp nhân giống sinh dưỡng | Ví dụ |
|---|---|---|
| Gốc | Cắt rễ | Tầm xuân, quả mâm xôi, cây dương, cây liễu, bồ công anh |
| Máy hút rễ | Anh đào, mận, gieo cây kế, cây kế, hoa cà | |
| Phần trên mặt đất của chồi | bụi cây chia | Phlox, hoa cúc, hoa anh thảo, đại hoàng |
| Giâm cành | Nho, lý chua, lý gai | |
| Lớp | Quả lý gai, nho, anh đào chim | |
| Phần ngầm của chồi | thân rễ | Măng tây, tre, diên vĩ, hoa huệ thung lũng |
| Củ | Khoai tây, hướng dương, atisô Jerusalem | |
| Bóng đèn | Hành, tỏi, hoa tulip, lục bình | |
| Corm | Hoa lay ơn, nghệ tây | |
| Tờ giấy | Cắt lá | Thu hải đường, gloxinia, coleus |
bào tử(6) - sinh sản qua bào tử. Tranh cãi- tế bào chuyên biệt, ở hầu hết các loài chúng được hình thành trong các cơ quan đặc biệt - túi bào tử. Ở thực vật bậc cao, sự hình thành bào tử xảy ra trước quá trình phân bào.
Nhân bản- một tập hợp các phương pháp được con người sử dụng để thu được các bản sao tế bào hoặc cá thể giống hệt nhau về mặt di truyền. Dòng vô tính- tập hợp các tế bào hoặc cá thể có nguồn gốc từ một tổ tiên chung thông qua sinh sản vô tính. Cơ sở để có được một bản sao là nguyên phân (ở vi khuẩn - sự phân chia đơn giản).
Sinh sản hữu tính được thực hiện với sự tham gia của hai cá thể bố mẹ (nam và nữ), trong đó các tế bào chuyên biệt được hình thành trong các cơ quan đặc biệt - giao tử. Quá trình hình thành giao tử được gọi là quá trình tạo giao tử, giai đoạn chính của quá trình tạo giao tử là giảm phân. Thế hệ con gái phát triển từ hợp tử- Là tế bào được hình thành do sự kết hợp giữa giao tử đực và giao tử cái. Quá trình kết hợp giữa giao tử đực và giao tử cái gọi là thụ tinh. Một hệ quả tất yếu của sinh sản hữu tính là sự tái tổ hợp vật chất di truyền ở thế hệ con gái.
Tùy thuộc vào đặc điểm cấu trúc của giao tử, có thể phân biệt các loại sau: các hình thức sinh sản hữu tính: đẳng phối, dị thể và noãn giao.
đẳng hôn(1) - một hình thức sinh sản hữu tính trong đó giao tử (có điều kiện là nữ và có điều kiện là nam) di động và có cùng hình thái và kích thước.
dị tính(2) - một hình thức sinh sản hữu tính trong đó giao tử cái và giao tử đực đều di động, nhưng giao tử cái lớn hơn giao tử đực và ít di động hơn.
Oogamy(3) - một hình thức sinh sản hữu tính trong đó giao tử cái bất động và lớn hơn giao tử đực. Trong trường hợp này, giao tử cái được gọi là trứng, giao tử đực, nếu chúng có roi, - tinh trùng, nếu họ không có nó, - tinh trùng.
Oogamy là đặc điểm của hầu hết các loài động vật và thực vật. Đẳng thức và dị thể xảy ra ở một số sinh vật nguyên thủy (tảo). Ngoài những điều trên, một số loại tảo và nấm còn có các hình thức sinh sản trong đó tế bào sinh dục không được hình thành: giao phối ba chiều và liên hợp. Tại ảnh ba chiều các sinh vật đơn bội hợp nhất với nhau, trong trường hợp này đóng vai trò là giao tử. Hợp tử lưỡng bội thu được sau đó phân chia bằng phân bào để tạo ra bốn sinh vật đơn bội. Tại sự chia động từ(4) nội dung của các tế bào đơn bội riêng lẻ của thalli dạng sợi hợp nhất. Thông qua các kênh được hình thành đặc biệt, nội dung của một tế bào sẽ chảy vào một tế bào khác, một hợp tử lưỡng bội được hình thành, hợp tử này thường sau một thời gian nghỉ ngơi cũng sẽ phân chia bằng phương pháp giảm phân.
đi đến bài giảng số 13“Các phương pháp phân chia của tế bào nhân chuẩn: nguyên phân, giảm phân, amitosis”
đi đến bài giảng số 15“Sinh sản hữu tính ở thực vật hạt kín”
Bài chi tiết: Sinh sản vô tính
Sinh sản vô tính là hình thức sinh sản không gắn liền với việc trao đổi thông tin di truyền giữa các cá thể - quá trình sinh sản hữu tính.
Sinh sản vô tính là phương pháp sinh sản lâu đời nhất và đơn giản nhất và phổ biến ở các sinh vật đơn bào (vi khuẩn, tảo xanh lam, chlorella, amip, ớt). Phương pháp này có ưu điểm: không cần tìm bạn tình và những thay đổi di truyền có lợi được bảo tồn gần như mãi mãi. Tuy nhiên, với phương pháp sinh sản này, sự biến đổi cần thiết cho chọn lọc tự nhiên chỉ đạt được thông qua các đột biến ngẫu nhiên và do đó xảy ra rất chậm. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng khả năng sinh sản vô tính của một loài không loại trừ khả năng trải qua quá trình sinh sản hữu tính mà sau đó những sự kiện này sẽ được phân tách theo thời gian.
Phương pháp sinh sản phổ biến nhất của các sinh vật đơn bào là chia thành hai phần, tạo thành hai cá thể riêng biệt.
Trong số các sinh vật đa bào, hầu hết tất cả thực vật và nấm đều có khả năng sinh sản vô tính - ví dụ, ngoại lệ là Welwitschia. Sinh sản vô tính của những sinh vật này xảy ra bằng sinh dưỡng hoặc bằng bào tử.
Trong số các loài động vật, khả năng sinh sản vô tính phổ biến hơn ở các dạng thấp hơn, nhưng không có ở các dạng phát triển hơn. Cách duy nhất để sinh sản vô tính ở động vật là sinh dưỡng.
Có một quan niệm sai lầm phổ biến rằng các cá thể sinh ra từ sinh sản vô tính luôn giống hệt về mặt di truyền với sinh vật bố mẹ (nếu không tính đến đột biến). Ví dụ điển hình nhất là sinh sản bằng bào tử ở thực vật, vì trong quá trình hình thành bào tử, sự phân chia tế bào giảm thiểu xảy ra, do đó bào tử chỉ chứa một nửa thông tin di truyền có trong tế bào bào tử (xem Vòng đời của thực vật).
Sinh sản hữu tính
Sinh sản hữu tính gắn liền với quá trình sinh dục (sự kết hợp tế bào), và, trong trường hợp kinh điển, với thực tế là sự tồn tại của hai phạm trù sinh dục bổ sung cho nhau (sinh vật nam và sinh vật nữ).
Trong quá trình sinh sản hữu tính, giao tử hoặc tế bào sinh dục được hình thành. Những tế bào này có một bộ nhiễm sắc thể đơn bội (đơn). Động vật được đặc trưng bởi một bộ nhiễm sắc thể kép trong các tế bào bình thường (soma), do đó sự hình thành giao tử ở động vật xảy ra trong quá trình phân bào. Ở nhiều loài tảo và tất cả thực vật bậc cao, giao tử phát triển trong giao tử, vốn đã có sẵn một bộ nhiễm sắc thể và thu được bằng cách phân chia nguyên phân đơn giản.
Dựa trên những điểm giống và khác nhau giữa các giao tử thu được, một số kiểu hình thành giao tử được phân biệt:
đẳng giao - giao tử có cùng kích thước và cấu trúc, với tiên mao
dị giao - giao tử có kích thước khác nhau, nhưng cấu trúc tương tự nhau, với tiên mao
oogamy - giao tử có kích thước và cấu trúc khác nhau.
Giao tử đực nhỏ có roi được gọi là tinh trùng, giao tử cái lớn không có roi được gọi là trứng.