18.1: كيف تتكاثر الحيوانات
- Page ID
- 191667
تنتج بعض الحيوانات ذرية من خلال التكاثر اللاجنسي بينما تنتج الحيوانات الأخرى ذرية من خلال التكاثر 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؛ هاتان ميزتان تمتلكهما الكائنات الحية التي تتكاثر بشكل غير جنسي على الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً. 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 التي تتكاثر بلا جنس في وضع غير مؤات لأن جميع النسل متطابق وراثيًا وقد لا تتكيف مع ظروف مختلفة.
أثناء التكاثر الجنسي، يتم الجمع بين المادة الوراثية لشخصين لإنتاج ذرية متنوعة وراثيًا تختلف عن والديهم. يُعتقد أن التنوع الجيني للنسل المنتج جنسياً يمنح الأفراد الذين يتكاثرون جنسيًا مزيدًا من اللياقة لأن المزيد من ذريتهم قد يعيشون ويتكاثرون في بيئة غير متوقعة أو متغيرة. يجب أن تحافظ الأنواع التي تتكاثر جنسيًا (ولها جنسان منفصلان) على نوعين مختلفين من الأفراد، الذكور والإناث. يمكن لنصف السكان فقط (الإناث) إنتاج النسل، لذلك سيتم إنتاج عدد أقل من النسل عند مقارنته بالتكاثر اللاجنسي. هذا عيب في التكاثر الجنسي مقارنة بالتكاثر اللاجنسي.
التكاثر اللاجنسي
يحدث التكاثر اللاجنسي في الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة (البكتيريا والعتيقة) وفي العديد من الكائنات حقيقية النواة وحيدة الخلية ومتعددة الخلايا. هناك العديد من الطرق التي تتكاثر بها الحيوانات بشكل غير جنسي، وتختلف تفاصيلها بين الأنواع الفردية.
انشطار
يحدث الانشطار، المعروف أيضًا بالانشطار الثنائي، في بعض الكائنات اللافقارية متعددة الخلايا. إنه يشبه في بعض النواحي عملية الانشطار الثنائي للكائنات بدائية النواة أحادية الخلية. يتم تطبيق مصطلح الانشطار على الحالات التي يبدو فيها أن الكائن الحي ينقسم إلى قسمين ويجدد، إذا لزم الأمر، الأجزاء المفقودة من كل كائن جديد. على سبيل المثال، تستطيع أنواع الديدان المفلطحة التوربيلية التي يطلق عليها عادة اسم المستنقع، مثل Dugesia dorotocephala، فصل أجسامها إلى مناطق الرأس والذيل ثم تجديد النصف المفقود في كل من الكائنات الحية الجديدة. سوف تنقسم شقائق النعمان البحرية (Cnidaria)، مثل أنواع جنس Anthopleura (الشكل\(\PageIndex{1}\))، على طول المحور الفموي، وسينقسم خيار البحر (Echinodermata) من جنس Holothuria إلى نصفين عبر المحور الفموي ويجدد النصف الآخر في كل من الأفراد الناتجون.
تبرعم
التبرعم هو شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي ينتج عن نمو جزء من الجسم مما يؤدي إلى فصل «البرعم» عن الكائن الحي الأصلي وتكوين شخصين، أحدهما أصغر من الآخر. يحدث التبرعم بشكل شائع في بعض الحيوانات اللافقارية مثل الهيدرا والشعاب المرجانية. في الهيدرا، يتشكل برعم يتطور إلى شخص بالغ ويبتعد عن الجسم الرئيسي (الشكل\(\PageIndex{2}\)).
مفهوم في العمل
شاهد هذا الفيديو لمشاهدة نشأة هيدرا.
التجزئة
التجزؤ هو تقسيم الفرد إلى أجزاء متبوعًا بالتجديد. إذا كان الحيوان قادرًا على التجزؤ، وكانت الأجزاء كبيرة بما يكفي، فسوف ينمو فرد منفصل من كل جزء. قد يحدث التجزؤ من خلال التلف العرضي أو التلف الناتج عن الحيوانات المفترسة أو كشكل طبيعي من أشكال التكاثر. يُلاحظ التكاثر من خلال التجزؤ في الإسفنج وبعض السيندياريين والتوربيليات والشوكينوديرم والأبليات. في بعض نجوم البحر، يمكن تجديد فرد جديد من ذراع مكسور وقطعة من القرص المركزي. هذه النجمة البحرية (الشكل\(\PageIndex{3}\)) هي في طور زراعة نجمة بحرية كاملة من ذراع تم قطعه. 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.
التوالد العذري
التوالد العذري هو شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي حيث تتطور البويضة إلى فرد دون أن يتم تخصيبها. يمكن أن يكون النسل الناتج إما أحادي الصبغي أو ثنائي الصبغيات، اعتمادًا على العملية في النوع. يحدث التوالد العذري في اللافقاريات مثل براغيث الماء والروتيفر والمن والحشرات العصوية والنمل والدبابير والنحل. يستخدم النمل والنحل والدبابير التوالد العذري لإنتاج ذكور أحادية الصبغيات (طائرات بدون طيار). الإناث ثنائية الصبغيات (العاملات والملكات) هي نتيجة البويضة المخصبة.
تتكاثر بعض الحيوانات الفقارية - مثل بعض الزواحف والبرمائيات والأسماك - أيضًا من خلال التوالد العذري. لوحظ التوالد العذري في الأنواع التي تم فصل الجنسين فيها في حدائق الحيوان الأرضية أو البحرية. أنتجت إناث تنانين كومودو وقرش مطرقي وقرش أسود اللون صغارًا بارثينوجينيًا عندما تم عزل الإناث عن الذكور. من الممكن أن يكون التكاثر اللاجنسي الذي لوحظ قد حدث استجابة لظروف غير عادية ولن يحدث عادة.
الاستنساخ الجنسي
التكاثر الجنسي هو مزيج من الخلايا التناسلية من شخصين لتكوين ذرية فريدة وراثيًا. يمكن أن تختلف طبيعة الأفراد الذين ينتجون هذين النوعين من الأمشاج، حيث يوجد على سبيل المثال جنس منفصل أو كلا الجنسين في كل فرد. يمكن أن يختلف أيضًا تحديد الجنس، وهو الآلية التي تحدد الجنس الذي يتطور إليه الفرد.
خنثى
تحدث الخنثى في الحيوانات التي يكون فيها الفرد لديه أجهزة تناسلية ذكورية وأنثوية. غالبًا ما تكون اللافقاريات مثل ديدان الأرض والرخويات والديدان الشريطية والقواقع (الشكل\(\PageIndex{4}\)) خنثى. قد تقوم الخنثى بالتخصيب الذاتي، ولكنها عادة ما تتزاوج مع نوع آخر من أنواعها، وتخصيب بعضها البعض وتنتج كلتاهما ذرية. يعتبر الإخصاب الذاتي أكثر شيوعًا في الحيوانات ذات الحركة المحدودة أو غير المتحركة، مثل البرنكل والمحار. لدى العديد من الأنواع آليات محددة لمنع الإخصاب الذاتي، لأنه شكل متطرف من أشكال زواج الأقارب وعادة ما ينتج ذرية أقل ملاءمة.
تحديد الجنس
يتم تحديد جنس الثدييات وراثيًا من خلال الجمع بين الكروموسومات X و Y. الأفراد متجانسو الزيجوت لـ X (XX) هم من الإناث والأفراد غير المتجانسين (XY) هم من الذكور. في الثدييات، 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 مزيج الكروموسومات Z و W. ينتج عن تجانس الزيجوت لـ Z (ZZ) نتائج في الذكور ونتائج الزيجوت غير المتجانس (ZW) في الأنثى. لاحظ أن هذا النظام هو عكس نظام الثدييات لأنه في الطيور تكون الأنثى هي الجنس مع الكروموسومات الجنسية المختلفة. يبدو أن W ضروري في تحديد جنس الفرد، على غرار كروموسوم Y في الثدييات. تستخدم بعض الأسماك والقشريات والحشرات (مثل الفراشات والعث) والزواحف نظام ZW.
توجد أيضًا أنظمة أكثر تعقيدًا لتحديد الجنس الكروموسومي. على سبيل المثال، تحتوي بعض أسماك ذيل السيف على ثلاثة كروموسومات جنسية في مجموعة سكانية.
لا يتم تحديد جنس بعض الأنواع الأخرى من خلال الكروموسومات، ولكن من خلال بعض جوانب البيئة. يعتمد تحديد الجنس في التماسيح وبعض السلاحف والتواتارا، على سبيل المثال، على درجة الحرارة خلال الثلث الأوسط من نمو البيض. يشار إلى هذا باسم تحديد الجنس البيئي، أو بشكل أكثر تحديدًا، باسم تحديد الجنس المعتمد على درجة الحرارة. في العديد من السلاحف، تنتج درجات الحرارة المنخفضة أثناء حضانة البيض ذكورًا وتنتج درجات الحرارة الدافئة الإناث، بينما في العديد من الأنواع الأخرى من السلاحف، يكون العكس صحيحًا. في بعض التماسيح وبعض السلاحف، تنتج درجات الحرارة المعتدلة الذكور وتنتج درجات الحرارة الدافئة والباردة الإناث.
يغير أفراد بعض الأنواع جنسهم خلال حياتهم، ويتحولون من واحد إلى آخر. 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». يولد المحار ذكرًا وينمو في الحجم ويصبح أنثى ويضع بيضًا. الأعشاب، وهي عائلة من أسماك الشعاب المرجانية، كلها خنثى متسلسلة. تعيش بعض هذه الأنواع في مدارس منسقة بشكل وثيق مع ذكر مهيمن وعدد كبير من الإناث الأصغر. إذا مات الذكر، يزداد حجم الأنثى، ويغير الجنس، ويصبح الذكر المهيمن الجديد.
التخصيب
اندماج الحيوانات المنوية والبويضة هي عملية تسمى الإخصاب. يمكن أن يحدث هذا إما داخل (الإخصاب الداخلي) أو خارج (الإخصاب الخارجي) جسم الأنثى. يقدم البشر مثالاً على الأول، في حين أن تكاثر الضفادع هو مثال على الأخير.
التسميد الخارجي
يحدث الإخصاب الخارجي عادة في البيئات المائية حيث يتم إطلاق كل من البيض والحيوانات المنوية في الماء. بعد وصول الحيوانات المنوية إلى البويضة، يحدث الإخصاب. يحدث معظم الإخصاب الخارجي أثناء عملية التبويض حيث تطلق أنثى واحدة أو عدة إناث بيضها ويطلق الذكر (الذكور) الحيوانات المنوية في نفس المنطقة، في نفس الوقت. قد يتم تشغيل التبويض بإشارات بيئية، مثل درجة حرارة الماء أو طول ضوء النهار. تفرخ جميع الأسماك تقريبًا، كما تفعل القشريات (مثل سرطان البحر والروبيان) والرخويات (مثل المحار) والحبار والقشريات (مثل قنافذ البحر وخيار البحر). تفرخ الضفادع والشعاب المرجانية والرخويات وخيار البحر أيضًا (الشكل\(\PageIndex{5}\)).
التخصيب الداخلي
يحدث الإخصاب الداخلي غالبًا في الحيوانات الأرضية، على الرغم من أن بعض الحيوانات المائية تستخدم هذه الطريقة أيضًا. قد يحدث الإخصاب الداخلي عن طريق قيام الذكر بإيداع الحيوانات المنوية مباشرة في الأنثى أثناء التزاوج. قد يحدث أيضًا عن طريق قيام الذكر بإيداع الحيوانات المنوية في البيئة، عادةً في هيكل وقائي، تلتقطه الأنثى لإيداع الحيوانات المنوية في الجهاز التناسلي. هناك ثلاث طرق لإنتاج النسل بعد الإخصاب الداخلي. في معدل التبويض، يتم وضع البيض المخصب خارج جسم الأنثى ويتطور هناك، ويتلقى التغذية من صفار البيض الذي يعد جزءًا من البويضة (الشكل\(\PageIndex{6}\) أ). يحدث هذا في بعض الأسماك العظمية، وبعض الزواحف، وعدد قليل من الأسماك الغضروفية، وبعض البرمائيات، وعدد قليل من الثدييات، وجميع الطيور. تنتج معظم الزواحف والحشرات غير الطيرية بيضًا مصنوعًا من الجلد، بينما تنتج الطيور وبعض السلاحف بيضًا بتركيزات عالية من كربونات الكالسيوم في القشرة، مما يجعلها صلبة. بيض الدجاج مثال على القشرة الصلبة. بيض الثدييات التي تضع البيض مثل خلد الماء والإكيدنا مصنوع من الجلد.
في المبيض، يتم الاحتفاظ بالبويضات المخصبة في الأنثى، ويحصل الجنين على تغذيته من صفار البيض. يتم الاحتفاظ بالبيض في جسم الأنثى حتى يفقس بداخلها، أو تضع البيض قبل أن يفقس مباشرة. تساعد هذه العملية على حماية البيض حتى الفقس. يحدث هذا في بعض الأسماك العظمية (مثل سمك خلد البحر Xiphophorus maculatus، الشكل\(\PageIndex{6}\) ب) وبعض أسماك القرش والسحالي وبعض الثعابين (ثعبان الرباط Thamnophis sirtalis) وبعض الأفاعي وبعض الحيوانات اللافقارية (صرصور الهسهسة في مدغشقر Gromphadorhina بورتينتوسا).
في جو من الحيوية يولد الصغار أحياء. يحصلون على غذائهم من الأنثى ويولدون في حالات مختلفة من النضج. يحدث هذا في معظم الثدييات (الشكل\(\PageIndex{6}\) ج) وبعض الأسماك الغضروفية وبعض الزواحف.
ملخص القسم
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 في الحيوانات من خلال الانشطار والبراعم والتجزؤ والتولد العذري. قد يشمل التكاثر الجنسي الإخصاب داخل الجسم أو في البيئة الخارجية. قد يكون للأنواع جنسين منفصلين أو جنسين مدمجين؛ عندما يتم الجمع بين الجنسين يمكن التعبير عنها في أوقات مختلفة من دورة الحياة. يمكن تحديد جنس الفرد من خلال أنظمة الكروموسومات المختلفة أو العوامل البيئية مثل درجة الحرارة.
يبدأ التكاثر الجنسي بمزيج من الحيوانات المنوية والبويضة في عملية تسمى الإخصاب. يمكن أن يحدث هذا إما خارج الأجسام أو داخل الأنثى. تختلف طريقة الإخصاب بين الحيوانات. تطلق بعض الأنواع البويضة والحيوانات المنوية في البيئة، وتحتفظ بعض الأنواع بالبويضة وتستقبل الحيوانات المنوية في جسم الأنثى ثم تطرد الجنين النامي المغطى بالقشرة، بينما لا تزال الأنواع الأخرى تحتفظ بالنسل النامي طوال فترة الحمل.
مسرد المصطلحات
- التكاثر اللاجنسي
- آلية تنتج نسلًا متطابقًا وراثيًا مع الوالد
- تبرعم
- شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي ينتج عن نمو جزء من الكائن الحي مما يؤدي إلى الانفصال عن الحيوان الأصلي إلى شخصين
- إخصاب خارجي
- إخصاب البويضات بواسطة الحيوانات المنوية خارج جسم الحيوان، غالبًا أثناء وضع البيض
- انشطار
- (أيضًا الانشطار الثنائي) هو شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي حيث ينقسم الكائن الحي إلى كائنين منفصلين أو جزأين يجددان الأجزاء المفقودة من الجسم
- تجزئة
- تقسيم الكائن الحي إلى أجزاء ونمو فرد منفصل عن كل جزء
- خنثى
- حالة وجود هياكل تناسلية للذكور والإناث داخل نفس الفرد
- الإخصاب الداخلي
- إخصاب البويضات بواسطة الحيوانات المنوية داخل جسم الأنثى
- تكافؤ البيض
- عملية يتم من خلالها وضع البيض المخصب خارج جسم الأنثى وتطوره هناك، وتلقي التغذية من الصفار الذي يعد جزءًا من البويضة
- تكافؤ المبيض
- عملية يتم من خلالها الاحتفاظ بالبويضات المخصبة داخل الأنثى؛ يحصل الجنين على تغذيته من صفار البيض، ويتطور الصغار بشكل كامل عند فقسهم
- التوالد العذري
- شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي حيث تتطور البويضة إلى فرد كامل دون أن يتم تخصيبها
- تحديد الجنس
- الآلية التي يتم من خلالها تحديد جنس الأفراد في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً في البداية
- التكاثر الجنسي
- شكل من أشكال التكاثر حيث تتحد الخلايا التي تحتوي على مادة وراثية من شخصين لإنتاج ذرية فريدة وراثيًا
- حيوية
- عملية يتطور فيها الشباب داخل الأنثى ويولدون في حالة غير جنينية