Статеве розмноження та його еволюційні форми

Статеве розмноження таке ж стародавнє, як і безстатеве вегетативне розмноження. Воно виникло і удосконалювалося одночасно з виникненням і еволюцією прокаріотичних, а потім і еукаріотичних клітин в Археї.

Під статевим розмноженням в широкому сенсі слова розуміють всі випадки рекомбінації генетичного апарату двох організмів. За способом рекомбінації генетичного апарату розрізняють наступні форми статевого розмноження (особини генетично не ідентичні).

Форми статевого розмноження в широкому сенсі слова.

1. Парасексуальний процес: 1.1. Трансформація; 1.2. Трансдукція.

2. Статевий процес: 2.1. Кон’югація: 2.1.1. У прокаріот; 2.1.2. У еукаріот.

3. Власне статеве розмноження з утворенням гамет: 3.1. Копуляція.

Парасексуальний процес і статевий процес — це примітивні, еволюційно ранні форми статевого розмноження, його аналоги. Ці форми статевого розмноження часто зустрічаються у прокаріот, проте мають місце і у еукаріот.

При трансформації в реципієнтну клітину пасивно проникає ділянка молекули ДНК, що містить гени із зруйнованої донорської клітини.

При трансдукції фрагмент ДНК із зруйнованої донорської клітини проникає в реципієнтну клітину за допомогою вірусів. Віруси здатні включати до складу своїх нуклеїнових кислот фрагменти ДНК клітини-господаря, в якій вони паразитували. Проникаючи в нові клітини віруси тим самим привносять і фрагменти ДНК інших клітин. Донорські фрагменти ДНК незалежно від способу потрапляння (трансформація, трансдукція) включаються в молекулу ДНК реципієнтної клітини за допомогою механізму кросинговера. В результаті утворюється рекомбінантна молекула ДНК в реципієнтній клітині, в якій є частина генів донорської клітини.

Сексуальний або статевий процес включає механізм кон’югації. Це досконаліша форма статевого розмноження. Кон’югація у бактерій, у нижчих водоростей протікає у формі одностороннього перенесення генетичного матеріалу від однієї бактеріальної клітини (донора) до іншої при безпосередньому контакті (утворюється місток цитоплазми). По містку цитоплазми з донорської клітини в реципієнтну переходить один з ланцюгів молекули ДНК. Ланцюг в донорській клітині, що залишився, і ланцюг, що перейшов, в реципієнтній клітині редуплікуються. Отже, у результаті виходять подвійні молекули ДНК. Кон’югація часто неповна, тобто може припинятися з різних причин. Тому може перейти фрагмент ДНК або ціла хромосома. Фрагмент донорської ДНК за допомогою кросинговера включається в реципієнтну ДНК. Утворюється рекомбінантна молекула РНК.

Кон’югація у еукаріот, наприклад у інфузорій, по своєму механізму наближається до вищої форми статевого розмноження — до копуляції.

Копуляція, або власне статеве розмноження — наступний вищий етап еволюції статевого розмноження. При копуляції за допомогою мейотичного поділу клітин утворюються гаплоїдні статеві клітини. Вони, зливаючись разом, утворюють диплоїдну зиготу.

Диплоїдний стан організмів має ряд переваг над гаплоїдним:

1) ховаються шкідливі рецесивні мутації;

2) збільшується доза генів;

3) з’являється можливість множинного алелізму.

Проте для підтримки постійності диплоїдності у ряді поколінь повинен з’явитися механізм зменшення числа хромосом в гаметах. Таким механізмом став мейоз, що еволюційно виник на основі мітоза.