Η κυκλική συνέχεια των ζωντανών όντων βρίσκει τους δεσμούς μεταξύ των διαδοχικών γενεών στα φαινόμενα της αναπαραγωγής.
Η αναπαραγωγή πραγματοποιείται σε διαφορετικά επίπεδα της εξελικτικής κλίμακας, στις διαφορετικές επιπτώσεις του βασιλείου των φυτών και των ζώων, στα διαφορετικά ζωντανά είδη, με μια τέτοια ποικιλία μηχανισμών που δικαιολογεί από μόνο του μια ολόκληρη πραγματεία.
Μια πρώτη ταξινόμηση των φαινομένων της αναπαραγωγής πρέπει να διακρίνει τους μονοκύτταρους από τους πολυκύτταρους οργανισμούς, αφού μόνο στους πρώτους η κυτταρική διαίρεση συμπίπτει με την αναπαραγωγή.
Σε πολυκύτταρα, η αναπαραγωγή μπορεί να είναι αγκαμική ή σεξουαλική (ή γαμική).
Η αγαμική αναπαραγωγή, σχετικά λιγότερο συχνή, βασίζεται στον μηχανισμό μίτωσης, έτσι ώστε η μεταβλητότητα του είδους να εμπιστεύεται μάλλον την επανειλημμένη εμφάνιση μεταλλάξεων.
Υπάρχουν επίσης διαφορετικοί μηχανισμοί, όπως στροβιλοποίηση, σποριοποίηση κ.λπ., ενώ στα φυτά βρίσκουμε αναγεννητικές μορφές πολύ γνωστές στη γεωργία (μοσχεύματα, στρωματοποίηση κ.λπ.).
Ο πιο διαδεδομένος αναπαραγωγικός μηχανισμός στις ανώτερες μορφές, ωστόσο, είναι ο σεξουαλικός, που αντιστοιχεί στην εμφάνιση της μείωσης, στον σχηματισμό γαμετών και τη σύντηξή τους στο ζυγωτό (γονιμοποίηση).
Στα πρωτόγονα είδη οι γαμέτες δεν διαφοροποιούνται μορφολογικά: στην περίπτωση αυτή μιλάμε για ισογαμετία. Ωστόσο, υπάρχουν πάντα δύο σειρές γαμετών, που ταυτίζονται με τα σύμβολα (+) και (-) και η γονιμοποίηση μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο από τη «συνάντηση μεταξύ γαμετών αντίθετου σημείου: υπάρχει επομένως μια βιολογική διαφορά, η οποία δεν εκφράζεται ακόμη μορφολογικά.
Καθώς προχωράει η εξελικτική κλίμακα, εμφανίζεται μορφολογική και λειτουργική διαφοροποίηση, στην οποία ένας τύπος θηλυκών γαμετών είναι γενικά προικισμένος με άφθονο εφεδρικό υλικό (το δευτόπλασμα ή το μοσχάρι, το οποίο θα εξασφαλίσει την ανάπτυξη του εμβρύου μέχρι να γίνει μεταβολικά ανεξάρτητο) και ένα είδος αρσενικοί γαμέτες προικισμένοι με κινητικότητα για να φτάσουν σε θηλυκούς. Οι γαμέτες είναι πάντα απλοειδείς και είναι αποτέλεσμα μείωσης. Η σύντηξή τους δημιουργεί τον διπλοειδή ζυγωτό.
Μεταξύ της μεώσεως και του ζυγώτη μπορεί να μεσολαβήσει μια σειρά απλοειδών κυτταρικών γενεών, όπως μεταξύ του ζυγώτη και της μείωσης μπορεί να μεσολαβήσει μια σειρά διπλοειδών κυτταρικών γενεών, με τις διαφορετικές ποικιλίες κύκλων παραγωγής να εκφράζονται με την εναλλαγή γενεών.
Ένα είδος διπλοντέου (με διπλοειδή οργανισμό) χαρακτηρίζεται από γαμετική μείωση: η μείωση παράγει άμεσα τους γαμέτες, οι οποίοι με τη συγχώνευση αποκαθιστούν αμέσως τη διπλοειδή κατάσταση. Αυτή είναι η επικρατέστερη περίπτωση των Μεταζώων, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου.
Γαμετογένεση
Λαμβάνοντας υπόψη την αναπαραγωγή με γαμετική μείωση, όπως συμβαίνει στον άνθρωπο, ας προσπαθήσουμε να διευκρινίσουμε πώς η μείωση εντάσσεται στη γαμετογένεση (σχηματισμός γαμετών).
Στην εμβρυϊκή ανάπτυξη, της γαμετογένεσης των ανδρών και των γυναικών (που ονομάζεται σπερματογένεση και ωογένεση), υπάρχει μια πρώιμη διαφοροποίηση μεταξύ των κυττάρων που προορίζονται να σχηματίσουν το σώμα (σωματική γραμμή) και εκείνων που προορίζονται να παράγουν γαμέτες (γεννητική γραμμή). Τα αρχικά κύτταρα της γεννητικής γραμμής ονομάζονται πρωτογόνα. Με τη διαφοροποίηση της γονάδας στην αρσενική ή θηλυκή έννοια υπάρχει η διαφοροποίηση των γεννητικών κυττάρων αντίστοιχα σε σπερματογονία και ωογονία.
Κοιτάζοντας τη σπερματογένεση, βλέπουμε ότι υπάρχει μια σειρά γενεών κυττάρων στη σπερματογονία, η οποία συνεχίζεται καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής. Μόνο ένα μέρος της σπερματογονίας που παράγεται συνεχώς διαφέρει από τον φυσιολογικό μιτωτικό κύκλο και αρχίζει ο μειωτικός.
Το γεννητικό κύτταρο στο οποίο θα αρχίσει η μείωση (αναπαραγωγή και στη συνέχεια πρώτη διαίρεση) ονομάζεται σπερματοκύτταρο πρώτης τάξης. Η διαίρεσή του γεννά δύο σπερματοκύτταρα δεύτερης τάξης, τα οποία με τη δεύτερη διαίρεση δημιουργούν συνολικά τέσσερα σπερματοειδή.
Μπορούμε να βαθμολογήσουμε τη μείωση του χρωμοσωμικού κιτ από 4n σπερματοκυττάρων πρώτης τάξης (μετά από αναδιπλασιασμό υπάρχουν τέσσερις χρωματίδες για κάθε ζεύγος ομόλογων) στα 2n των σπερματοκυττάρων δεύτερης τάξης και στα n των σπερματοζωαρίων, όπως φαίνεται ήδη από τη μελέτη η σπέρματιδα είναι ήδη απλοειδή, αλλά δεν είναι ακόμη ώριμοι γαμέτες. Από τη δομή ενός απλοειδούς τύπου κυττάρου, η λειτουργική ωρίμανση (που ονομάζεται σπερματοϊστογένεση) μετατρέπει τα σπερματοζωάρια σε σπερματοζωάρια, δηλαδή ώριμους αρσενικούς γαμέτες.
Στη γυναικεία γαμετογένεση (ή ωογένεση) υπάρχουν αρκετές διαφορές. Πρώτα απ 'όλα, ο αριθμός των γαμετών που πρέπει να παρασκευαστούν είναι πολύ μικρότερος. Εκτιμάται ότι περίπου 5 Χ 105 ωογόνες παρασκευάζονται στις γονάδες ενός θηλυκού του ανθρώπινου είδους. από αυτούς, μόνο περίπου 400 ενδιαφέρονται για την ωρίμανση των ωοθυλακίων και την επακόλουθη αποβολή, σε έναν κύκλο που συνήθως επηρεάζει μόνο ένα ωοθυλάκιο το μήνα για μια γόνιμη περίοδο περίπου 35 ετών.
Ο διαφορετικός αριθμός γαμετών που παρασκευάζονται στα δύο φύλα αντιστοιχεί στη διαφορά στη λειτουργία και τη συμπεριφορά που ήδη αναφέρθηκε: τα σπερματοζωάρια είναι μικρά, κινητά και πολυάριθμα σε σχέση με την ανάγκη αναζήτησης του ωαρίου και τη χαμηλή πιθανότητα εύρεσής του · τα αυγά είναι μεγάλα, αδρανή και λίγα, σε σχέση με τη λειτουργία της εγγύησης του εμβρύου του εφεδρικού υλικού και της προστασίας που τους παρέχει η εσωτερική γονιμοποίηση (φυσικά, ειδικά στην εξωτερική γονιμοποίηση, τα ωάρια πρέπει επίσης να είναι περισσότερα).
Η ανάγκη παροχής γαμετών με αποθεματικό υλικό αντιστοιχεί στην παρουσία, στην «ωογένεση», μιας φάσης αναστολής της μείωσης, κατά την οποία τα χρωμοσώματα απομακρύνονται εν μέρει. Στη συνέχεια παρατηρούμε τα λεγόμενα «φτερά χρωμοσώματα», στα οποία μια σειρά της εξωστρέφειας εντοπίζει τα χαρακτηριστικά στα οποία τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση του δευτεροπλαστικού αποσυμπιέζονται.
Ο μικρότερος αριθμός που απαιτείται για τους θηλυκούς γαμέτες αντιστοιχεί επίσης στο γεγονός ότι, από τα τέσσερα απλοειδή κύτταρα που παράγονται από μείωση, μόνο το ένα λαμβάνει ολόκληρο το αποθεματικό υλικό και γίνεται γαμέτης, ενώ τα άλλα τρία (τα πολυκύτταρα ή τα πολικά σώματα), που περιέχουν μόνο χρωμοσωμικό υλικό, δεν μπορεί να προκαλέσει ζυγωτικά και έμβρυα και προορίζονται να υποχωρήσουν.
Γονιμοποίηση
Η γονιμοποίηση, δηλαδή η συνάντηση μεταξύ αρσενικού και θηλυκού γαμέτη, μπορεί να πραγματοποιηθεί με πολύ διαφορετικούς τρόπους.Στο ζωικό βασίλειο παρατηρούμε τη μετάβαση από την εξωτερική γονιμοποίηση (γαμέτες που εκτίθενται σε οποιονδήποτε περιβαλλοντικό κίνδυνο και ως εκ τούτου πολύ πολλούς στα δύο φύλα) στην εσωτερική γονιμοποίηση, με την οποία η γονική μέριμνα συνδέεται περαιτέρω με τη μεταβολική σχέση των θηλαστικών μεταξύ μητέρας και εμβρύου Το
Η γονιμοποίηση, μόλις πραγματοποιηθεί η συνάντηση μεταξύ γαμετών του αντίθετου φύλου, πρέπει να πραγματοποιηθεί εγγυάται δύο προϋποθέσεις: την ιδιαιτερότητα και τη μοναδικότητα. Δηλαδή, πρέπει να διασφαλιστεί ότι το σπερματοζωάριο είναι του ίδιου είδους με το αυγό και ότι, μόλις μπει το πρώτο, δεν μπαίνουν άλλα.
Η ιδιαιτερότητα εξασφαλίζεται από τα βιοχημικά χαρακτηριστικά του ακροσώματος και της επιφάνειας του ωαρίου. Στην πραγματικότητα, γίνεται λόγος για αντιδράσεις μεταξύ «φερμπιζινών» και «αντιστειρωμιτινών», με ειδικότητα συγκρίσιμη με εκείνη της συνάντησης μεταξύ ενζύμων και υποστρώματος.
Η μοναδικότητα της γονιμοποίησης εγγυάται μια τροποποίηση της επιφανειακής δομής του ωαρίου («φλοιώδης αντίδραση») η οποία ξεκινά τη στιγμή της πρώτης ειδικής αντίδρασης λιπαστίνης / αντιστερτιλισίνης. μετά από αυτήν την αντίδραση, η μεμβράνη του ωαρίου αλλάζει, έτσι ώστε οποιαδήποτε άλλα σπερματοζωάρια που φτάνουν σε αυτό δεν είναι πλέον σε θέση να ξεκινήσουν τη συγκεκριμένη αντίδραση γονιμοποίησης.
Μετά τη γονιμοποίηση, η ουρά του σπερματοζωαρίου παραμένει έξω από το ωάριο, ενώ το χρωμοσωμικό υλικό το διαπερνά. Αυτό, που ονομάζεται "αρσενικός προπυρήνας", ενώνεται με τον "θηλυκό προπυρήνα" του ωαρίου σχηματίζοντας έτσι τον διπλοειδή πυρήνα του ζυγωτού.
