43.1: 繁殖方法

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培养技能

描述无性生殖和有性生殖的优缺点
讨论无性繁殖方法
讨论有性生殖方法

动物通过无性和/或有性繁殖产生后代。这两种方法都有优点和缺点。无性繁殖产生的后代在基因上与亲本相同，因为这些后代都是原始亲本的克隆体。一个人可以无性产生后代，并且可以快速产生大量的后代。在稳定或可预测的环境中，无性繁殖是一种有效的繁殖手段，因为所有后代都将适应该环境。在不稳定或不可预测的环境中，无性繁殖物种可能处于不利地位，因为所有后代在基因上都是相同的，可能没有在新的或不同的条件下生存的遗传变异。另一方面，如果个体有突变，无性繁殖的快速率可能使人们能够对环境变化做出快速反应。无性繁殖的另一个优势是，当一个人不需要寻找伴侣进行繁殖时，新栖息地的定植可能会更容易。

在有性生殖过程中，两个个体的遗传物质结合在一起，产生了与其父母不同的遗传多样后代。人们认为，有性产生的后代的遗传多样性使物种有更好的机会在不可预测或不断变化的环境中生存。性繁殖的物种必须维持两种不同类型的个体，即雄性和雌性，这可能会限制在新栖息地定居的能力，因为两者都必须存在。

无性繁殖

无性繁殖发生在原核微生物（细菌）以及一些真核单细胞和多细胞生物中。动物可以通过多种方式进行无性繁殖。

裂变

裂变，也称为二元裂变，发生在原核微生物和一些无脊椎动物、多细胞生物中。经过一段时间的生长，生物会分裂成两个独立的生物。一些单细胞真核生物通过有丝分裂进行二元裂变。在其他生物体中，个体的一部分分离并形成第二个个体。例如，这个过程发生在许多小行星棘皮动物中，是通过分裂中央盘而发生的。一些海葵和一些珊瑚息肉（图\(\PageIndex{1}\)）也通过裂变繁殖。

该图显示许多珊瑚息肉聚集在一起。每个息肉都是杯状的，触手从边缘散发出来。 — 图\(\PageIndex{1}\)：珊瑚息肉通过裂变无性繁殖。（来源：NOAA FGBNMS 经理 G. P. Schmahl）

萌芽

萌芽是一种无性繁殖形式，它源于细胞或身体区域的一部分的生长，导致从原始生物体分离成两个个体。萌芽通常发生在一些无脊椎动物身上，例如珊瑚和九头蛇。如图所示，在九头蛇中，芽会形成成虫并脱离主体\(\PageIndex{2}\)，而在珊瑚萌芽中，芽不会作为新殖民地的一部分分离和繁殖。

链接到学习

观看九头蛇萌芽的视频。

分裂

碎片是指将身体分解成两部分，然后再生。如果动物能够分裂，并且该部分足够大，则会有一个单独的个体再生。

例如，在许多海星中，无性繁殖是通过碎片化实现的。该图\(\PageIndex{3}\)显示了一颗海星，该海星的手臂被折断并再生一颗新的海星。众所周知，渔业工人试图通过将它们切成两半然后扔回海里来杀死吃蛤或牡蛎床的海星。对于工人来说，不幸的是，这两个部分可以再生新的一半，从而使捕食牡蛎和蛤蜊的海星数量是原来的两倍。环状蠕虫、turbellarians 和 poriferans 也会出现碎片化。

插图显示了一颗长臂和四只非常短的手臂的海星。 — 图\(\PageIndex{3}\)：海星可以通过碎片繁殖。大手臂是另一颗海星的碎片，正在发展成一个新的个体。

请注意，在碎裂中，个体的大小通常有明显的差异，而在裂变中，形成两个大小相近的个体。

孤雌生殖

单性生殖是一种无性繁殖形式，其中卵子在没有受精的情况下发育成一个完整的个体。由此产生的后代可以是单倍体或二倍体，具体取决于过程和物种。单性生殖发生在无脊椎动物中，例如水蚤、轮虫、蚜虫、棒状昆虫、一些蚂蚁、黄蜂和蜜蜂。蜜蜂利用单性生殖产生单倍体雄性（无人机）和二倍体雌性（工人）。如果卵子受精，就会产生女王。蜂王控制蜂巢蜜蜂的繁殖，以调节所产生的蜜蜂的类型。

一些脊椎动物——例如某些爬行动物、两栖动物和鱼类——也通过单性生殖繁殖。尽管在植物中更为常见，但在陆地或海洋动物园中按性别分离的动物物种中已经观察到单性生殖。两条雌性科莫多巨龙、一条锤头鲨和一条柏油鲨在雌性与雄性分离后产生了孤雌性幼鲨。

有性生殖

有性生殖是两个个体（通常是单倍体）生殖细胞的组合，形成第三个（通常是二倍体）的独特后代。有性生殖会产生具有新基因组合的后代。在不稳定或不可预测的环境中，这可能是一种适应性优势。作为人类，我们习惯于将动物视为在受孕时决定了两种不同的性别——雄性和雌性。但是，在动物界中，这个主题有很多变体。

雌雄同体

雌雄同体症发生在一个个体有雄性和雌性生殖部分的动物身上。无脊椎动物，如蚯蚓、蛞蝓、绦虫和蜗牛，如图所示\(\PageIndex{4}\)，通常是雌雄同体。雌雄同体可能会自我受精，也可能与它们的另一个物种交配，相互施肥，都产生后代。自我受精在行动不便或没有活动能力的动物中很常见，例如藤壶和蛤蜊。

照片显示了一只陆地蜗牛。 — 图\(\PageIndex{4}\)：许多蜗牛是雌雄同体。当两个人交配时，他们每人最多可以产生一百个卵。（来源：阿萨夫·什蒂尔曼）

性别决定

哺乳动物的性别决定由X和Y染色体的存在在基因上决定。 X (XX) 的纯合个体是雌性，杂合个体 (XY) 是男性。 Y 染色体的存在会导致男性特征的发展，而缺少 Y 染色体会导致女性特征。 XY 系统也存在于某些昆虫和植物中。

禽类性别的确定取决于Z和W染色体的存在。 Z 的纯合子 (ZZ) 产生雄性，杂合子 (ZW) 产生雌性。 W 似乎对确定个体性别至关重要，类似于哺乳动物中的 Y 染色体。一些鱼、甲壳类动物、昆虫（如蝴蝶和飞蛾）和爬行动物使用这个系统。

某些物种的性别不是由遗传学决定的，而是由环境的某些方面决定的。例如，某些鳄鱼和海龟的性别决定通常取决于卵子发育关键时期的温度。这被称为环境性别确定，或者更具体地说，称为依赖温度的性别决定。在许多海龟中，孵化卵过程中较低的温度会产生雄性，而温暖的温度会产生雌性。在一些鳄鱼中，适度的温度会产生雄性，温暖和凉爽的温度都会产生雌性。在某些物种中，性别既依赖遗传又取决于温度。

某些物种的个体在一生中会改变性别，在雄性和雌性之间交替出现。如果个体首先是女性，则被称为 protogyny 或 “第一女性”；如果它首先是男性，则被称为 protandry 或 “第一雄性”。例如，牡蛎生于雄性，成长，变成雌性并产卵；有些牡蛎物种会多次改变性别。

摘要

当一个人产生遗传上相同的后代时，繁殖可能是无性的；当两个个体的遗传物质结合起来产生遗传多样的后代时，繁殖可能是无性的。无性繁殖是通过裂变、萌芽和碎片化发生的。有性生殖可能意味着精子和卵子在动物体内的结合，也可能意味着精子和卵子释放到环境中。一个人可能是一种性别，或两者兼而有之；它可能从一种性别开始，并在其一生中转变，也可以保持男性或女性。

词汇表

无性繁殖: 产生遗传上与父母相同的后代的繁殖形式

萌芽: 一种无性繁殖形式，它是由细胞的一部分的产物导致从原始动物分离成两个个体而产生的

裂变: （也称为二元裂变）方法，通过这种方法，多细胞生物体积增加或无性繁殖，其中单细胞生物通过有丝分裂分裂分裂成两个单独的生物

解体: 将原始动物切割或分成几部分，并从每个部分生长出一只单独的动物

雌雄同体: 男性和女性生殖器官在同一个体内的状态

单性生殖: 一种无性繁殖形式，即卵子在没有受精的情况下发育成一个完整的个体

有性生殖: 混合来自两个个体的遗传物质以产生遗传上独特的后代