רבייה היא היכולת של אורגניזמים להתרבות מהסוג שלהם. רבייה היא אחת מתכונות המפתח של כל היצורים החיים, ולכן יש צורך להבין את המשמעות הביולוגית של ההפריה. נושא זה נחקר כעת ברמה גבוהה, מהשלבים העיקריים ועד למנגנונים מולקולריים וגנטיים.
מהי הפריה
הפריה היא תהליך ביולוגי טבעי של היתוך של שני תאי נבט: זכר ונקבה. גמטות זכריות נקראות spermatozoa, בעוד שגמטות נקבות נקראות ביצים.
השלב הבא לאחר היתוך תאי נבט הוא היווצרות של זיגוטה, שיכולה להיחשב לאורגניזם חי חדש. הזיגוטה מתחילה להתחלק על ידי מיטוזה, ומגדילה את מספר התאים המרכיבים אותה. העובר מתפתח מהזיגוטה.
יש מספר רב של סוגי ביצים ושיטות ריסוק. כולם תלויים בהשתייכות הטקסונומית של האורגניזם החי הנדון, כמו גם במידת ההתפתחות האבולוציונית שלו.
מהי המשמעות הביולוגית של הפריה
רפרודוקציה היא העיבוד העיקרי להולדה. עתיד המין תלוי ביכולות הרבייה של המין המדובר, ולכן לבעלי חיים ולצמחים שונים יש דרכים משלהם להסתגל כדי לשפר את איכות התהליך כולו.
לדוגמה, זאבים ולביאות תמיד מגנים על צאצאיהם מפני טורפים פוטנציאליים. הדבר מגדיל את שיעור ההישרדות של הגורים ומבטיח את הסתגלותם לתנאי החיים בעתיד. דגים מטילים מספר רב של ביצים מכיוון שהסיכוי להפריה חיצונית בסביבה המימית נמוך למדי. כתוצאה מכך, מתוך אלפי דגיגים פוטנציאליים, רק כמה מאות מתפתחים.
המשמעות הביולוגית של ההפריה היא ששני תאי נבט מאורגניזמים שונים מתמזגים ויוצרים זיגוטה הנושאת את המאפיינים הגנטיים של שני ההורים. זה מסביר את השונות של קרובי משפחה זה לזה. וזה טוב, כי שינוי מאגר הגנים של כל אוכלוסייה הוא מנגנון הסתגלות אבולוציוני. הצאצאים, דור אחר דור, הופכים טובים יותר מהוריהם. בתנאים של שינוי הדרגתי בסביבה (שינויי אקלים, הופעת גורמים חיצוניים חדשים), מיומנויות הסתגלות מתאימות תמיד.
ומה המשמעות הביולוגית של ההפריה ברמה הביוכימית? בואו נסתכל:
- זוהי היווצרות הסופית של הביצה.
- זוהי קביעת המין של העובר העתידי עקב הגנים התואמים שהביאו הגמטות הזכריות.
- לבסוף, ההפריה משחקת תפקידבשיקום קבוצה דיפלואידית של כרומוזומים, מאחר שתאי נבט הם הפלואידים בנפרד.
ריבוי צמחים פורחים
לצמחים יש כמה מאפייני רבייה בהשוואה לבעלי חיים. נציגי האנגיוספרמים, המאופיינים בהפריה כפולה (שגילה המדען הרוסי נאבאשין ב-1898), דורשים תשומת לב מיוחדת.
המבנים הקובעים מין בצמחים פורחים הם אבקנים ואבקנים. אבקנים, המורכבים ממספר רב של גרגרים, מבשילים באבקנים. דגן אחד מכיל שני תאים: וגטטיבי וגנרטיבי. גרגיר האבקה מכוסה בשתי קונכיות, ולחיצוני יש תמיד יציאות וחריצים.
הפיסטיל הוא מבנה בצורת אגס המורכב מסטיגמה, סגנון ושחלה. בשחלה נוצרת ביציות אחת או יותר, שבתוכה יבשילו תאי הנבט הנקביים.
כאשר גרגר אבקה פוגע בסטיגמה של פיסטיל, התא הווגטטיבי מתחיל ליצור צינור אבקה. תעלה זו ארוכה יחסית ומסתיימת במיקרופייל של הביצית. במקביל, התא היצרני מתחלק במיטוזה ויוצר שני זרעונים, אשר דרך צינור האבקה חודרים לרקמת הביצית.
למה שני זרעונים? במה שונה המשמעות הביולוגית של הפריה בצמחים מאותו תהליך בבעלי חיים? העובדה היא ששק העובר של הביצית מיוצג על ידי שבעה תאים, ביניהם יש הפלואידגמטה נשית ותא מרכזי דיפלואידי. שניהם יתמזגו עם הזרע הנכנס, ויצרו זיגוטה ואנדוספרם, בהתאמה.
משמעות ביולוגית של הפריה כפולה בצמחים
יצירת זרעים היא תכונה חשובה של רבייה באנגיוספרמים. להתבגרות מלאה באדמה היא זקוקה לכמות גדולה של חומרים מזינים, שתכלול אנזימים שונים, פחמימות ורכיבים אורגניים/אנאורגניים אחרים.
האנדוספרם באנגיוספרמים הוא טריפלואידי, מאחר והתא המרכזי הדיפלואידי של שק העובר התמזג עם הזרע הפלואידי. זוהי המשמעות הביולוגית של ההפריה בצמחים: מערך הכרומוזומים המשולש תורם לקצב העלייה הגבוה במסת רקמת האנדוספרם. כתוצאה מכך, הזרע מקבל הרבה חומרים מזינים ומאגרי אנרגיה להנבטה.
סוגי זרעים
בהתאם לגורל האנדוספרם, ישנם שני סוגים עיקריים של זרעים:
- זרעים של צמחים חד-צוגיים. הם מראים בבירור אנדוספרם מפותח, אשר תופס נפח גדול יותר. הקוטילדון מצטמצם ומוצג בצורה של מגן. סוג זרעים זה אופייני לכל נציגי הדגנים.
- זרעים של צמחים דו-פסיגיים. כאן, האנדוספרם נעדר או נשאר בצורה של הצטברויות קטנות של רקמה בפריפריה. התפקוד התזונתי של זרעים כאלה מבוצע על ידי שני קוטלידונים גדולים. דוגמאות לצמחים: אפונה, שעועית, עגבניות, מלפפונים,תפוחי אדמה.
מסקנות
כמובן, תהיה זו טעות לקרוא להפריה כזו כפולה, מכיוון שאנו יודעים כעת את התכונות והתפקידים העיקריים של תהליך זה. כאשר התא המרכזי מתמזג עם הזרע, לא נוצרת זיגוטה, והמערך הגנטי המתקבל הופך להיות משולש. אחרי הכל, זרע אינו מורכב משני עוברים עצמאיים.
עם זאת, המשמעות הביולוגית של הפריה כפולה היא באמת גדולה. זרעים דורשים כמות גדולה של חומרים אורגניים ואי-אורגניים במהלך הנביטה, ובעיה זו נפתרת על ידי יצירת אנדוספרם טריפלואידי.
