Skip to main content
Global

43.1: طرق الاستنساخ

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196305

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    المهارات اللازمة للتطوير

    • وصف مزايا وعيوب التكاثر اللاجنسي والجنسي
    • ناقش طرق التكاثر اللاجنسي
    • ناقش طرق التكاثر الجنسي

    تنتج الحيوانات ذرية من خلال التكاثر اللاجنسي و/أو الجنسي. كلتا الطريقتين لها مزايا وعيوب. ينتج التكاثر اللاجنسي نسلًا متطابقًا وراثيًا مع الوالد لأن النسل كله مستنسخ من الوالد الأصلي. يمكن لفرد واحد أن ينتج ذرية لاجنسية ويمكن إنتاج أعداد كبيرة من النسل بسرعة. في بيئة مستقرة أو يمكن التنبؤ بها، يعد التكاثر اللاجنسي وسيلة فعالة للتكاثر لأن جميع النسل سوف يتكيف مع تلك البيئة. في بيئة غير مستقرة أو غير متوقعة، قد تكون الأنواع غير المتكاثرة جنسيًا في وضع غير مؤات لأن جميع النسل متطابق وراثيًا وقد لا يكون لديهم الاختلاف الجيني للبقاء على قيد الحياة في ظروف جديدة أو مختلفة. من ناحية أخرى، قد تسمح المعدلات السريعة للتكاثر اللاجنسي بالاستجابة السريعة للتغيرات البيئية إذا كان لدى الأفراد طفرات. ميزة إضافية للتكاثر اللاجنسي هي أن استعمار الموائل الجديدة قد يكون أسهل عندما لا يحتاج الفرد إلى إيجاد رفيق للتكاثر.

    أثناء التكاثر الجنسي، يتم الجمع بين المادة الوراثية لشخصين لإنتاج ذرية متنوعة وراثيًا تختلف عن والديهم. يُعتقد أن التنوع الجيني للنسل المنتج جنسياً يمنح الأنواع فرصة أفضل للبقاء على قيد الحياة في بيئة غير متوقعة أو متغيرة. يجب أن تحافظ الأنواع التي تتكاثر جنسيًا على نوعين مختلفين من الأفراد، الذكور والإناث، مما قد يحد من القدرة على استعمار موائل جديدة حيث يجب أن يكون كلا الجنسين حاضرين.

    التكاثر اللاجنسي

    يحدث التكاثر اللاجنسي في الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة (البكتيريا) وفي بعض الكائنات أحادية الخلية أحادية الخلية ومتعددة الخلايا حقيقية النواة. هناك عدد من الطرق التي تتكاثر بها الحيوانات بشكل غير جنسي.

    انشطار

    يحدث الانشطار، المعروف أيضًا بالانشطار الثنائي، في الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة وفي بعض الكائنات اللافقارية متعددة الخلايا. بعد فترة من النمو، ينقسم الكائن الحي إلى كائنين منفصلين. تخضع بعض الكائنات حقيقية النواة أحادية الخلية للانشطار الثنائي عن طريق الانقسام الفتيلي. في الكائنات الحية الأخرى، ينفصل جزء من الفرد ويشكل فردًا ثانيًا. تحدث هذه العملية، على سبيل المثال، في العديد من تشينوديمات الكويكبات من خلال تقسيم القرص المركزي. تتكاثر بعض شقائق النعمان البحرية وبعض البوليبات المرجانية (الشكل\(\PageIndex{1}\)) أيضًا من خلال الانشطار.

    تظهر الصورة العديد من السلائل المرجانية متجمعة معًا. كل ورم على شكل كوب، مع وجود مخالب تشع من الحافة.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): تتكاثر السلائل المرجانية لاجنسيًا عن طريق الانشطار. (مصدر الصورة: جي بي. شمال، مدير إدارة الشؤون المالية وشؤون الأجانب التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي)

    تبرعم

    التبرعم هو شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي الذي ينتج عن نمو جزء من الخلية أو منطقة الجسم مما يؤدي إلى الانفصال عن الكائن الحي الأصلي إلى شخصين. يحدث التبرعم بشكل شائع في بعض الحيوانات اللافقارية مثل الشعاب المرجانية والهيدرا. في هيدرا، يتشكل البرعم الذي يتطور إلى شخص بالغ ويتفكك عن الجسم الرئيسي، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{2}\)، بينما في براعم المرجان، لا ينفصل البرعم ويتكاثر كجزء من مستعمرة جديدة.

    يُظهر الرسم التوضيحي الهيدرا، التي لها جسم يشبه السيقان مع مخالب تنمو في الأعلى. تظهر هيدرا أصغر من جانب القصبة.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): تتكاثر الهيدرا بشكل لاجنسي من خلال مهدها.

    رابط إلى التعلم

    شاهد مقطع فيديو لنشأة هيدرا.

    التجزئة

    التجزؤ هو تقسيم الجسم إلى قسمين مع التجديد اللاحق. إذا كان الحيوان قادرًا على التجزؤ، وكان الجزء كبيرًا بما يكفي، فسوف ينمو فرد منفصل مرة أخرى.

    على سبيل المثال، في العديد من نجوم البحر، يتم التكاثر اللاجنسي عن طريق التجزؤ. \(\PageIndex{3}\)يوضح الشكل نجمة البحر التي يتم من أجلها قطع ذراع الفرد وتجديد نجمة بحرية جديدة. من المعروف أن عمال مصايد الأسماك يحاولون قتل نجوم البحر وهم يأكلون أحواض المحار أو المحار عن طريق تقطيعها إلى نصفين وإلقائها مرة أخرى في المحيط. لسوء حظ العمال، يمكن لكل من الجزئين تجديد النصف الجديد، مما يؤدي إلى ضعف عدد نجوم البحر التي تتغذى على المحار والمحار. يحدث التجزؤ أيضًا في الديدان الحلقية والتوربيلار والبوريفيران.

    يُظهر الرسم التوضيحي نجمة بحرية بذراع طويلة وأربعة أذرع قصيرة جدًا.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): يمكن لنجوم البحر أن تتكاثر من خلال التجزئة. يتطور الذراع الكبير، وهو جزء من نجم بحري آخر، إلى فرد جديد.

    لاحظ أنه في حالة التجزؤ، يوجد عمومًا اختلاف ملحوظ في حجم الأفراد، بينما في الانشطار، يتشكل شخصان بحجم تقريبي.

    التوالد العذري

    التوالد العذري هو شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي حيث تتطور البويضة إلى فرد كامل دون أن يتم تخصيبها. يمكن أن يكون النسل الناتج إما أحادي الصبغي أو ثنائي الصبغيات، اعتمادًا على العملية والأنواع. يحدث التوالد العذري في اللافقاريات مثل فضلات الماء والروتيفر والمن والحشرات العصوية وبعض النمل والدبابير والنحل. يستخدم النحل التوالد العذري لإنتاج ذكور أحادية الصبغيات (طائرات بدون طيار) وإناث ثنائية الصيغة الصبغية (عمال). إذا تم تخصيب البويضة، يتم إنتاج ملكة. تتحكم ملكة النحل في تكاثر نحل الخلية لتنظيم نوع النحل المنتج.

    تتكاثر بعض الحيوانات الفقارية - مثل بعض الزواحف والبرمائيات والأسماك - أيضًا من خلال التوالد العذري. على الرغم من أن التوالد العذري أكثر شيوعًا في النباتات، فقد لوحظ في أنواع الحيوانات التي تم فصلها حسب الجنس في حدائق الحيوان الأرضية أو البحرية. أنتجت إناث تنانين كومودو وقرش مطرقي وقرش أسود اللون صغارًا بارثينوجينيًا عندما تم عزل الإناث عن الذكور.

    الاستنساخ الجنسي

    التكاثر الجنسي هو مزيج من الخلايا التناسلية (عادة أحادية الصبغيات) من شخصين لتشكيل نسل فريد ثالث (عادة ما يكون ثنائي الصبغيات). ينتج التكاثر الجنسي ذرية بمجموعات جديدة من الجينات. يمكن أن تكون هذه ميزة تكيفية في البيئات غير المستقرة أو غير المتوقعة. كبشر، اعتدنا على التفكير في الحيوانات على أنها ذات جنسين منفصلين - ذكر وأنثى - يتم تحديدهما عند الحمل. ومع ذلك، في مملكة الحيوان، هناك العديد من الاختلافات حول هذا الموضوع.

    خنثى

    تحدث الخنثى في الحيوانات حيث يكون للفرد أجزاء تناسلية من الذكور والإناث. غالبًا ما تكون اللافقاريات مثل ديدان الأرض والرخويات والديدان الشريطية والقواقع\(\PageIndex{4}\)، الموضحة في الشكل، خنثى. قد تقوم الخنثى بالتخصيب الذاتي أو قد تتزاوج مع نوع آخر من أنواعها، وتخصيب بعضها البعض وتنتج كلتاهما ذرية. يعتبر الإخصاب الذاتي شائعًا في الحيوانات ذات الحركة المحدودة أو غير المتحركة، مثل البرنكل والمحار.

    تظهر الصورة حلزون أرضي.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): العديد من القواقع هي خنثى. عندما يتزاوج شخصان، يمكنهما إنتاج ما يصل إلى مائة بيضة لكل منهما. (تصوير: عساف شتيلمان)

    تحديد الجنس

    يتم تحديد جنس الثدييات وراثيًا من خلال وجود كروموسومات X و Y. الأفراد متجانسو الزيجوت لـ X (XX) هم من الإناث والأفراد غير المتجانسين (XY) هم من الذكور. يؤدي وجود كروموسوم Y إلى تطور خصائص الذكور ويؤدي غيابه إلى خصائص أنثوية. يوجد نظام XY أيضًا في بعض الحشرات والنباتات.

    يعتمد تحديد جنس الطيور على وجود الكروموسومات Z و W. ينتج عن تجانس الزيجوت لـ Z (ZZ) نتائج في الذكور ونتائج الزيجوت غير المتجانس (ZW) في الأنثى. يبدو أن W ضروري في تحديد جنس الفرد، على غرار كروموسوم Y في الثدييات. تستخدم بعض الأسماك والقشريات والحشرات (مثل الفراشات والعث) والزواحف هذا النظام.

    لا يتم تحديد جنس بعض الأنواع من خلال الوراثة ولكن من خلال بعض جوانب البيئة. تحديد الجنس في بعض التماسيح والسلاحف، على سبيل المثال، غالبًا ما يعتمد على درجة الحرارة خلال الفترات الحرجة من نمو البيض. يشار إلى هذا باسم تحديد الجنس البيئي، أو بشكل أكثر تحديدًا باسم تحديد الجنس الذي يعتمد على درجة الحرارة. في العديد من السلاحف، تنتج درجات الحرارة المنخفضة أثناء حضانة البيض ذكورًا ودرجات الحرارة الدافئة تنتج الإناث. في بعض التماسيح، تنتج درجات الحرارة المعتدلة الذكور وتنتج درجات الحرارة الدافئة والباردة الإناث. في بعض الأنواع، يعتمد الجنس على كل من الجينات ودرجة الحرارة.

    يغير أفراد بعض الأنواع جنسهم خلال حياتهم بالتناوب بين الذكور والإناث. إذا كان الفرد أنثى أولاً، يُطلق عليه اسم النموذج الأولي أو «الأنثى الأولى»، وإذا كان ذكرًا أولاً، يُطلق عليه اسم الأبوة والأمومة أو «أول ذكر». فالمحار، على سبيل المثال، يولد ذكرًا وينمو ويصبح أنثى ويضع بيضًا؛ وتتغير بعض أنواع المحار الجنس عدة مرات.

    ملخص

    قد يكون التكاثر لاجنسيًا عندما ينتج فرد نسلًا متطابقًا وراثيًا، أو جنسيًا عندما يتم الجمع بين المادة الوراثية من شخصين لإنتاج ذرية متنوعة وراثيًا. يحدث التكاثر اللاجنسي من خلال الانشطار والبراعم والتجزؤ. قد يعني التكاثر الجنسي انضمام الحيوانات المنوية والبيض داخل أجسام الحيوانات أو قد يعني إطلاق الحيوانات المنوية والبويضات في البيئة. قد يكون الفرد من جنس واحد، أو كليهما؛ قد يبدأ كجنس واحد ويتغير خلال حياته، أو قد يظل ذكرًا أو أنثى.

    مسرد المصطلحات

    التكاثر اللاجنسي
    شكل من أشكال التكاثر الذي ينتج نسلًا متطابقًا وراثيًا مع الوالد
    تبرعم
    شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي الذي ينتج عن نمو جزء من الخلية مما يؤدي إلى الانفصال عن الحيوان الأصلي إلى شخصين
    انشطار
    (أيضًا الانشطار الثنائي) طريقة تزداد من خلالها الكائنات متعددة الخلايا في الحجم أو التكاثر اللاجنسي حيث ينقسم الكائن أحادي الخلية إلى كائنين منفصلين عن طريق الانقسام الفتيلي
    تجزئة
    قطع أو تجزئة الحيوان الأصلي إلى أجزاء ونمو حيوان منفصل عن كل جزء
    خنثى
    حالة وجود أجزاء تناسلية من الذكور والإناث داخل نفس الفرد
    التوالد العذري
    شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي حيث تتطور البويضة إلى فرد كامل دون أن يتم تخصيبها
    التكاثر الجنسي
    خلط المواد الجينية من شخصين لإنتاج ذرية فريدة وراثيًا