7.1: Uzazi wa kijinsia

Uzazi wa kijinsia ulikuwa uvumbuzi wa mabadiliko ya mapema baada ya kuonekana kwa seli za eukaryotic. Ukweli kwamba wengi wa eukaryotes huzalisha ngono ni ushahidi wa mafanikio yake ya mabadiliko. Katika wanyama wengi, ni njia pekee ya uzazi. Na hata hivyo, wanasayansi wanatambua hasara halisi za uzazi wa ngono. Juu ya uso, watoto ambao ni sawa na mzazi wanaweza kuonekana kuwa na faida zaidi. Ikiwa viumbe vya mzazi vinafanikiwa kuishi makazi, watoto wenye sifa sawa watakuwa na mafanikio sawa. Pia kuna faida dhahiri kwa kiumbe ambacho kinaweza kuzalisha watoto kwa budding asexual, kugawanyika, au mayai asexual. Njia hizi za uzazi hazihitaji kiumbe kingine cha jinsia tofauti. Hakuna haja ya kutumia nishati kutafuta au kuvutia mwenzi. Nishati hiyo inaweza kutumika katika kuzalisha watoto zaidi. Hakika, viumbe vingine vinavyoongoza maisha ya faragha vimehifadhi uwezo wa kuzaliana kwa ngono. Kwa kuongeza, wakazi wa asexual wana watu wa kike tu, hivyo kila mtu anaweza kuzaa. Kwa upande mwingine, wanaume katika watu wa kijinsia (nusu ya idadi ya watu) hawajazalisha watoto wenyewe. Kwa sababu hii, idadi ya watu asexual inaweza kukua mara mbili kwa haraka kama idadi ya ngono katika nadharia. Hii ina maana kwamba katika ushindani, idadi ya watu asexual ingekuwa na faida. Faida hizi zote kwa uzazi wa asexual, ambayo pia ni hasara kwa uzazi wa kijinsia, inapaswa kumaanisha kwamba idadi ya aina na uzazi wa asexual inapaswa kuwa ya kawaida zaidi.

Hata hivyo, viumbe vingi ambavyo hutegemea tu uzazi wa asexual ni nadra sana. Kwa nini uzazi wa kijinsia ni wa kawaida? Hii ni mojawapo ya maswali muhimu katika biolojia na imekuwa lengo la utafiti mwingi kuanzia nusu ya mwisho ya karne ya ishirini hadi sasa. Maelezo ya uwezekano ni kwamba tofauti ambayo uzazi wa kijinsia hujenga kati ya watoto ni muhimu sana kwa kuishi na uzazi wa watoto hao. Chanzo pekee cha tofauti katika viumbe vya asexual ni mutation. Hii ni chanzo cha mwisho cha tofauti katika viumbe vya ngono. Aidha, mabadiliko hayo tofauti yanaendelea kubadilishwa kutoka kizazi kimoja hadi kijacho wakati wazazi tofauti wanachanganya genomes zao za kipekee, na jeni huchanganywa katika mchanganyiko tofauti na mchakato wa meiosis. Meiosis ni mgawanyiko wa yaliyomo ya kiini ambayo hugawanya chromosomes kati ya gametes. Tofauti huletwa wakati wa meiosis, pamoja na wakati gametes kuchanganya katika mbolea.

EVOLUTION KATIKA HATUA: Red Malkia hypothesis

Hakuna swali kwamba uzazi wa kijinsia hutoa faida za mabadiliko kwa viumbe vinavyotumia utaratibu huu wa kuzalisha watoto. Swali la shida ni kwa nini, hata katika uso wa hali nzuri, uzazi wa kijinsia unaendelea wakati ni vigumu zaidi na hutoa watoto wachache kwa viumbe binafsi? Tofauti ni matokeo ya uzazi wa kijinsia, lakini kwa nini tofauti zinazoendelea zinahitajika? Ingiza hypothesis ya Malkia Mweusi, iliyopendekezwa kwanza na Leigh Van Valen mwaka 1973. ¹ dhana ilikuwa jina katika kumbukumbu ya mbio Red Malkia katika kitabu Lewis Carroll ya, Kupitia Looking-Glass, ambapo Malkia Red anasema mtu lazima kukimbia kwa kasi kamili tu kukaa ambapo moja ni.

Spishi zote zinashirikiana na viumbe vingine. Kwa mfano, wanyama wanaokula wanyama hushirikiana na mawindo yao, na vimelea vinashirikiana na majeshi yao. Mfano wa ajabu wa ushirikiano kati ya wadudu na mawindo yao ni ushirikiano wa kipekee wa popo za kuruka usiku na mawindo yao ya nondo. Bati kupata mawindo yao kwa kutoa Clicks high-pitched, lakini nondo kuwa tolewa masikio rahisi kusikia Clicks hizi ili waweze kuepuka popo. Nondo pia ilichukuliwa tabia, kama vile kuruka mbali na popo wakati wao kwanza kusikia, au kuacha ghafla chini wakati popo ni juu yao. Bati wamebadilika “utulivu” Clicks katika jaribio la kukwepa kusikia nondo. Baadhi nondo kuwa tolewa uwezo wa kukabiliana na Clicks popo 'na Clicks yao wenyewe kama mkakati wa kuwachanganya uwezo popo echolocation.

Kila faida ndogo iliyopatikana kwa tofauti nzuri huwapa aina makali juu ya washindani wa karibu, wadudu, vimelea, au hata mawindo. Njia pekee ambayo itawawezesha aina ya ushirikiano kuweka sehemu yake ya rasilimali pia ni kuendelea kuboresha uwezo wake wa kuishi na kuzalisha watoto. Kama aina moja inapata faida, aina nyingine lazima pia kuendeleza faida au wao kuwa outcompeted. Hakuna aina moja ikiendelea mbali sana mbele kwa sababu tofauti ya maumbile kati ya uzao wa uzazi wa kijinsia hutoa aina zote na utaratibu wa kuzalisha watu ilichukuliwa. Spishi ambazo watu hawawezi kuendelea kuwa haiko. Kichwa cha Malkia Mweusi kilikuwa, “Inachukua mbio zote unazoweza kufanya ili ukae mahali pale.” Hii ni maelezo sahihi ya coevolution kati ya aina mashindano.

Mzunguko wa Maisha ya Viumbe vya Kuzalisha ngono

Mbolea na meiosis mbadala katika mzunguko wa maisha ya ngono. Kinachotokea kati ya matukio haya mawili inategemea viumbe. Mchakato wa meiosis hupunguza idadi ya chromosome ya gamete na nusu. Mbolea, kujiunga na gametes mbili za haploid, kurejesha hali ya diploid. Kuna makundi matatu makuu ya mzunguko wa maisha katika viumbe mbalimbali: diploid-kubwa, ambapo multicellular diploid hatua ni dhahiri zaidi maisha hatua (na hakuna multicellular haploid hatua), kama ilivyo kwa wanyama wengi ikiwa ni pamoja na binadamu; haploidi-kubwa, ambayo hatua ya haploidi ya multicellular ni hatua ya wazi zaidi ya maisha (na hakuna hatua ya multicellular diploid), kama na fungi zote na baadhi ya mwani; na mbadala ya vizazi, ambapo hatua mbili, haploid na diploid, zinaonekana kwa kiwango kimoja au nyingine kulingana na kikundi, kama na mimea na baadhi ya mwani.

Karibu wanyama wote huajiri mkakati wa mzunguko wa maisha ya diploid ambao seli pekee za haploidi zinazozalishwa na viumbe ni gametes. Gametes huzalishwa kutoka seli za ugonjwa wa diploid, mstari maalum wa seli ambayo huzalisha gametes tu. Mara baada ya gametes ya haploid inapoundwa, hupoteza uwezo wa kugawanya tena. Hakuna hatua ya maisha ya haploid ya multicellular. Mbolea hutokea kwa fusion ya gametes mbili, kwa kawaida kutoka kwa watu tofauti, kurejesha hali ya diploid (Kielelezo\(\PageIndex{1}\) a).

UHUSIANO WA S

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) Katika wanyama, watu wazima wanaozalisha ngono huunda gametes za haploid kutoka seli za diploid. (b) Fungi, kama vile mold nyeusi mkate (Rhizopus nigricans), wana mzunguko wa maisha ya haploid. (c) Mimea ina mzunguko wa maisha ambayo hubadilishana kati ya viumbe vingi vya haploidi na viumbe vingi vya diploid. (mikopo c “fern”: mabadiliko ya kazi na Cory Zanker; mikopo c “gametophyte”: mabadiliko ya kazi na “Vlmastra” /Wikimedia Commons)

Ikiwa mabadiliko hutokea ili kuvu haiwezi tena kuzalisha aina ya kuunganisha, je, bado itaweza kuzaa?

Wengi fungi na mwani huajiri mkakati wa mzunguko wa maisha ambapo “mwili” wa multicellular wa viumbe ni haploid. Wakati wa uzazi wa kijinsia, seli maalum za haploidi kutoka kwa watu wawili hujiunga na kuunda zygote ya diploid. Zygote mara moja hupata meiosis kuunda seli nne za haploidi zinazoitwa spores (Kielelezo\(\PageIndex{1}\) b).

Aina ya tatu ya mzunguko wa maisha, iliyoajiriwa na mwani fulani na mimea yote, inaitwa mbadala ya vizazi. Spishi hizi zina viumbe vya haploidi na diploidi mbalimbali kama sehemu ya mzunguko wa maisha yao. Mimea ya haploidi yenye seli nyingi huitwa gametophytes kwa sababu huzalisha gametes. Meiosis haihusishi katika uzalishaji wa gametes katika kesi hii, kama viumbe vinavyozalisha gametes tayari haploid. Mbolea kati ya gametes huunda zygote ya diploid. Zygote itakuwa na raundi nyingi za mitosis na kutoa kupanda kwa mmea wa diploid multicellular inayoitwa sporophyte. Seli maalum za sporophyte zitafanyika meiosis na kuzalisha spores haploid. Spores itaendeleza katika gametophytes (Kielelezo\(\PageIndex{1}\) c).

Muhtasari wa sehemu

Karibu eukaryotes zote hupata uzazi wa kijinsia. Tofauti iliyoletwa ndani ya seli za uzazi na meiosis inaonekana kuwa moja ya faida za uzazi wa kijinsia ambayo imefanya hivyo kufanikiwa. Meiosis na mbolea mbadala katika mzunguko wa maisha ya ngono. Mchakato wa meiosis hutoa seli za uzazi za kipekee zinazoitwa gametes, ambazo zina nusu ya idadi ya chromosomes kama kiini cha mzazi. Mbolea, fusion ya gametes haploid kutoka kwa watu wawili, kurejesha hali ya diploid. Hivyo, viumbe vinavyozalisha ngono hubadilishana kati ya hatua za haploid na diploid. Hata hivyo, njia ambazo seli za uzazi zinazalishwa na muda kati ya meiosis na mbolea hutofautiana sana. Kuna makundi matatu makuu ya mzunguko wa maisha: diploid-kubwa, iliyoonyeshwa na wanyama wengi; haploid-kubwa, imeonyeshwa na fungi zote na baadhi ya mwani; na mbadala ya vizazi, iliyoonyeshwa na mimea na baadhi ya mwani.

Sanaa Connections

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Ikiwa mabadiliko hutokea ili kuvu haiwezi kuzalisha aina ya kuunganisha, je! Bado itaweza kuzaa?

Jibu

Ndiyo, itakuwa na uwezo wa kuzaa asexually.

maelezo ya chini

1. 1 Leigh Van Valen, “Sheria mpya ya mageuzi,” Nadharia ya Mabadiliko 1 (1973): 1—30.

faharasa

mbadala ya vizazi

aina ya mzunguko wa maisha ambayo hatua za diploid na haploid zinabadilisha

diploid-kubwa

aina ya mzunguko wa maisha ambayo hatua ya multicellular ya diploid imefikia

haploid-kubwa

aina ya mzunguko wa maisha ambayo hatua ya haploidi ya multicellular imefikia

gametophyte

multicellular haploid maisha mzunguko hatua ambayo inazalisha gametes

kiini cha kijidudu

kiini maalumu kinachozalisha gametes, kama vile mayai au mbegu

mzunguko wa maisha

mlolongo wa matukio katika maendeleo ya viumbe na uzalishaji wa seli zinazozalisha watoto

meiosis

mgawanyiko wa nyuklia mchakato unaosababisha seli nne haploidi

sporophyte

multicellular diploid maisha mzunguko hatua ambayo inazalisha spores

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts