分享

【孤雌生殖 无性生殖 有性生殖 360百科】

 东方文捷 2020-02-17

孤雌生殖  

孤雌生殖(parthenogenesis)也称单性生殖,即卵不经过受精也能发育成正常的新个体。孤雌生殖现象是一种普遍存在于一些较原始动物种类身上的生殖现象。

简单来说就是生物不需要雄性个体,单独的雌性也可以通过复制自身的DNA进行繁殖。

基本信息

  • 中文名称

    孤雌生殖

  • 外文名称

    parthenogenesis

  • 别名

    单性生殖

 
  • 释义

    卵不经过受精也能发育个体

  • 例子

    青蛙的卵通过特殊的物理刺激 

基本概念

很多种生物都有孤雌生殖现象的记录,甚至在锤头鲨这种较为原始的软骨鱼类身上竟也曾出现过孤雌生殖的现象。植物中黄瓜不经过传粉受精就能结果。而在英国的切斯特郡立动物园在2006年5月期间,一只单独饲养的雌性科莫多龙flora居然发生了孤雌生殖的奇特现象--也算是称得上是孤雌生殖现在在蜥蜴中的最高等的表现。 

生殖类型

(一)偶发性孤雌生殖 (sporadic parthenogenesis):偶发性孤雌生殖是指某些昆虫在正常情况下行两性生殖,但雌成虫偶尔产出的未受精卵也能发育成新个体的现象。常见的如家蚕、一些毒蛾和枯叶蛾等。

(二)经常性孤雌生殖 (constant parthenogenesis):经常性孤雌生殖也称永久性孤雌生殖。这种生殖方式在某些昆虫中经常出现,而被视为正常的生殖现象。可分为两种情况 :

1、在膜翅目的蜜蜂和小蜂总科的-些种类中,雌成虫产下的卵有受精卵和未受精卵两种,前者发育成雌虫,后者发育成雄虫。

2、有的昆虫在自然情况下,雄虫极少,甚至尚未发现雄虫,几乎或完全行孤雌生殖,如一些竹节虫、粉虱、蚧、蓟马等。

(三)周期性孤雌生殖(cyclical parthenogenesis):周期性孤雌生殖也称循环性孤雌生殖。昆虫通常在进行1次或多次孤雌生殖后,再进行1次两性生殖。这种以两性生殖与孤雌生殖交替的方式繁殖后代的现象,又称为异态交替(heterogeny)或世代交替(alternation of generations)。如棉蚜从春季到秋末,进行孤雌生殖10一20余代,到秋末冬初则出现雌、雄两性个体,并交配产卵越冬。 

生殖方式

(一)均等分裂型孤雌生殖:即卵原细胞正常进行减数分裂,产生3个极体和1个卵细胞,其中卵细胞独立发育为后代个体的现象。(后代为单倍体)

(二)卵核与极体融合型孤雌生殖:即卵原细胞正常进行减数分裂,产生3个极体和1个卵细胞,其中卵细胞与任意极体随机结合,形成"极体-卵细胞-受精卵",并由此细胞发育成后代个体的现象(后代为2倍体)。

蚜虫的孤雌生殖(2)蚜虫的孤雌生殖(2)(三)分裂核融合型孤雌生殖:卵原细胞在进行减数第一次分裂时正常分裂,但不进行减数第二次分裂,最终形成了1个极体和一个"双套卵"(diploid),由于它携带有母体的全套遗传物质,自然可以独立地发育为后代个体(后代为2倍体)。在一些偶发实例中,有的卵细胞形成后,因某种原因自然加倍,可以独立发育为后代个体(后代也是2倍体),也算作这种情况。

(四)极体融合型孤雌生殖:即卵原细胞正常进行减数分裂,产生3个极体和1个卵细胞,但任意两个极体间发生了融合,形成了"极体-极体"融合细胞,由于此细胞也携带有母体全套遗传物质,也可以独立发育为后代个体(后代是2倍体)。

以上四种情况在 蛾、蝶 中均有发现。另外,孤雌生殖有别于无性生殖,它是由生殖细胞而非体细胞完成的繁殖现象。二是产生的个体多数为单倍体,或者是进行重组之后的2倍体,而无性生殖产生的和母体遗传物质完全相同的个体。所以通常把孤雌生殖归类于有性生殖而非无性生殖。 

相关区别

1.区别于无性生殖,是由生殖细胞而非体细胞完成的繁殖现象。

2.产生的个体多数为单倍体,或者是进行重组之后的2倍体,而非无性生殖产生的和母体遗传物质完全相同的个体,所以通常把孤雌生殖归类于有性生殖,而非无性生殖。 

生殖起源

美国肯塔基大学生殖生物学博士后刘璟表示,首先应当问"为什么有有性生殖"?她说,单细胞生物,比如细菌,是采用简单的分裂方式繁殖的,它们丝毫不知道"两性"的存在。低等生物比如水螅,可以通过"出芽"产生新的个体。这类无性生殖的方式多快好省,就好比人多长出一个手指来,然后手指自己掉下来,长成了一个小人儿,完全省去了"搞对象"的麻烦。那么,为什么有性生殖会在演化中出现,并且成为演化的主流呢?

刘璟表示,现在大多数理论认为有性生殖能产生更多的基因组合,增加适应性演化的几率,防止有害突变的积累。也就是说,有性生殖产生的多样化的基因组合后代,其中一些后代能适应环境变化而生存下来;如果是无性生殖,后代基因总是一成不变,当环境发生改变时,所有后代可能都无法适应新环境。

最早的有性生殖的产生可能是因为有些细菌会融合在一起,然后再进行分裂。后来出现了两个生物个体各出一个"配子",然后配子结合形成新的生命。在二者的博弈中,生物形成了两种完全不同的策略:一类生物提供具有极少营养物质的配子,也就是精子,可以支持"广种薄收";另一类生物提供具有大量营养物质的配子,也就是卵子,保证"成功率"。雄性和雌性的差别由此产生。

事实上,人们对有性生殖是如何起源知之甚少,从细胞遗传学的角度,人们提出了共生起源学说、细胞分裂误记说和DNA纠错说等。有学者认为,在很多动植物中,"性"往往与休眠现象联系在一起,产生后壁孢子、种子或休眠卵,即休眠起源说,但分子机制有待进一步揭示 。 

成活概率

雌性动物的卵子中只拥有母体一半的基因,如果卵细胞独自发育成生命体的话,后代也只拥有母体一半的基因,它能成活吗?答案是:能。一般人理解基因,会觉得它像一台钟表一样精密,增加减少一分都不可能。但其实基因中含有大量的无用信息,所以,有时候并不拥有和母体数量相同基因的后代也能正常发育。只拥有母体一半基因的个体叫"单倍体"。最典型的"单倍体"动物就是雄蚁,它是由蚁后的未受精卵发育成的。可以说,所有蚁后都能孤雌繁殖,而且要繁殖多少就繁殖多少,但有个问题:这样生出来的都是雄蚁,而雄蚁是不能作为工蚁,也不能直接生下后代的。

如果要生出不能繁殖的雌蚁---工蚁或者可以繁殖的雌蚁---新蚁后,就需要产生出具有基因数目和母体相同的生殖细胞。当然,因为没有和雄性交配,这些基因不可能从别的个体那里获得,只能母体"自力更生"。那么,母体又是如何自然产生二倍体(拥有和母体一样数目的基因)的呢?

原来,在产生卵细胞之前,生物会先产生一种"卵原细胞"。它直接由体细胞分化而成,拥有和母体一样数目的基因。卵原细胞经基因复制形成初级卵母细胞,初级卵母细胞第一次分裂,形成1个第一极体和1个次级卵母细胞。第一极体和次级卵母细胞再分别分裂形成3个第二极体和卵细胞,卵细胞和极体都拥有母体一半的基因。在正常情况下,缺乏营养的极体很知趣地消失了,拥有母体一半基因的卵子日后和来自雄性的精子结合,形成受精卵,从而发育出新个体。

如果在第二次减数分裂的时候,卵细胞与任意一个极体结合,形成"极体-卵细胞受精卵",并由此细胞发育成后代个体,后代还是个"二倍体"。在这种情况下,实际上是把原本分配给卵细胞和极体的基因又掺和到一起去了,形成的极体-卵细胞受精卵的基因构成其实和卵原细胞---也就是母体的基因完全一样。这样产生的后代就是母体的"克隆体"。"亚马孙蚂蚁"可能就是这样繁殖的。

还有另一种情况是,卵原细胞在进行减数第一次分裂时正常分裂,但不进行减数第二次分裂,最后形成了1个极体和1个"双套卵"(diploid)。它携带有母体的全套遗传物质,可以独立地发育为后代个体(后代为二倍体)。这种情况虽然后代的基因数目和母体相同,但因为它是由彼此不同的卵子基因加倍形成的,所以兄弟姐妹之间彼此不同,而且后代和母亲也不完全一样。

最后一种情况是,卵原细胞正常进行了第二次减数分裂,产生3个极体和1个卵细胞,但任意两个极体间发生了融合形成了"受精卵"。这也不是"克隆"。

简单来说,孤雌生殖可能会产生单倍体,也可能会产生二倍体,这些二倍体可能是和母体完全相同的"克隆体",也可能是彼此不同的"走样复制品"。在科学家们对蛾子孤雌生殖的研究中,这些情况都曾遇见过。 

特殊动物

青蛙的卵通过特殊的物理刺激也可孤雌生殖。 

研究进展

1:在哺乳类动物中已实现人工孤雌生殖。

2:瑞士伯尼尔大学科学家伊尔迈泽于1981年成功地把小鼠体外受精卵的卵核和精核取出,植入雌鼠的未受精卵的卵核,繁殖出仅保留雌鼠遗传基因的小鼠。 

优劣

有性生殖显然大有好处,但是也有很多问题。

首先,有性生殖要耗费大量的能量。添加性交本身就已经比分裂生殖更麻烦了,更何况还要"寻找配偶"。如果同种生物的密度大还好说,像驼背鲸那样几百公里不见一头的生物就麻烦了。所以座头鲸一直"唱歌"以求知己。如果只是耗费能量还好,这个过程还很危险,因为不但伴侣能收到你的信号,捕食者也可以。无论是鸟鸣、蛙叫还是蝉噪,小动物们都怀着对云雨之欢的向往一展歌喉,可招来的往往是野猫和猎隼。

寻找异性已经够麻烦,跟同性竞争更耗费能量。无论是羚羊的铁头对攻还是松鸡赛羽,都只为取得一个延续后代的机会。如果这种求偶竞争最终演化出累赘的身体器官,比如爱尔兰麋过分臃肿的大角或者孔雀的长尾羽,那么这类生物本身都要受到被捕杀的威胁。

对于社会性生物来说,有性生殖严重威胁"安定团结"。人类中不断发生的情感纠纷就不用说了,就连看起来"安分守己"的工蜂和工蚁都有可能为了自己能够繁殖对女王造成威胁,揭竿而起。还有一点,大家可能没有注意到,有性生殖产出的子女再亲,也只有自己的一半基因,哪有"克隆"和自己那么相像?

大自然中的生物中存在着巨大的"退化驱动力",简单地说,只要环境允许,能简单就简单,能懒就懒。如果身处没有地面天敌的环境,鸟类就会放弃飞行的能力。同样,很多生境中的动物都会退回"不用交配就能生育"的状态,也就是"孤雌生殖"。比如母蚜虫,如果食物充足,它会抓紧时间进行孤雌生殖,能繁殖几代就繁殖几代,到秋末冬初时才会产生雌、雄两性个体,两者交配产卵越冬。

问题是,孤雌生殖又是怎么实现的呢?

科学家依然在探索。

无性生殖  

无性生殖是一类不经过两性生殖细胞的结合,由母体直接产生新个体的生殖方式。可以分为分裂生殖(细菌及原生生物)、出芽生殖(酵母菌、水螅等)、孢子生殖(蕨类等)、营养生殖(草莓匍匐茎等),具有缩短植物生长周期,保留母本优良性状的作用。像水螅出芽,和无心插柳柳成荫等生命现象,其实就是生物在进行无性生殖。

基本信息

  • 中文名称

    无性生殖

  • 外文名称

    asexual reproduction

  • 解释

    不经两性生殖细胞结合的生殖方式

 
  • 性质

    科学

  • 类别

    生物  

不经过两性生殖细胞(配子)的结合,由母体直接产生不改变遗传性状的新个体

折叠分类

折叠优点

  1. 缩短植物生长周期;

2.保留农作物的优良性状,增加一些新的优点;无性生殖无性生殖

3.增加农作物产量。

折叠缺点

有性生殖,容易因为细菌入侵全体死亡。 

繁殖方式

折叠分裂生殖

分裂生殖又叫裂殖,是生物由一个母体分裂出新子体的生殖方式。分裂生殖生出的新个体,大小和形状都是大体相同的。在单细胞生物中,这种生殖方式比较普遍。例如,草履虫变形虫眼虫、细菌都是进行分裂生殖的。

折叠出芽生殖

出芽生殖又叫芽殖,是由母体在一定的部位生出芽体的生殖方式。芽体逐渐长大,形成与母体一样的个体,并从母体上脱落下来,成为完整的新个体水螅的出芽生殖过程水螅的出芽生殖过程。酵母菌和水螅(环境恶劣时水螅也进行有性生殖。)常常进行出芽生殖。

折叠孢子生殖

(仅包括无性孢子)

有的生物,身体长成以后能够产生一种细胞,这种细胞不经过两两结合,就可以直接形成新个体。这种细胞叫做孢子,这种生殖方式叫做孢子生殖。例如根霉,它的直立菌丝的顶端形成孢子囊,里面产生孢子。孢子落在阴湿而富含有机质的温暖环境中,就能够发育成新的根霉。一般的低等植物和真菌都是这种生殖方式。如铁线蕨青霉曲霉

折叠营养生殖

由植物体的营养器官(根、叶、茎)产生出新个体的生殖方式,叫做营养生殖。例如,马铃薯的块茎、蓟的根、草莓匍匐枝、秋海棠的叶,都能生芽,这些芽都能够形成新的个体。

营养生殖能够使后代保持亲本的性状,因此,人们常用分根、扦插、嫁接、压条、高压等人工的方法来繁殖花卉和果树。

在自然状态下进行营养繁殖,叫做自然营养繁殖。如草莓匍匐枝,秋海棠的叶,马铃薯的块茎;在人工协助下进行营养繁殖,叫做人工营养繁殖。如扦插、嫁接

扦插:把枝条剪成小段,插入土中,生根发芽后成为新植株。

嫁接:把一株植物的枝条(或芽)接到另一株植物的枝干上,将两者的形成层对准,使它们彼此愈合起莲藕的营养生殖莲藕的营养生殖来,长成为一个新植株。

接穗:接上去的芽或枝

砧木:被接的植物体

成活原理:利用形成层的再生能力。

成活关键:注意使接穗的形成层与砧木的形成层密合在一起。这样两个形成层分裂出来的细胞,就把接穗与砧木合成.

植物的无性繁殖需要的条件 比如扦插,除去光照,水分,温度,湿度等环境条件外,用作扦插的植物茎段需要具备的条件有:1.茎段(保留两节),上方切口水平,下方切口斜上;2.叶片:上一节去掉部分,下一节去掉全部。

折叠组织培养

植物细胞具有全能性。 根据这个理论,用植物的组织培养技术, 可以完成植物的繁殖。植物组织培养的大致过程如下:在无菌的条件下,将植物器官、组织、细胞切下,放在适当的人工培养基上培养,这些器官或组织就会进行细胞分裂,形成新的组织。不过,这种组织没有发生细胞分化,在适当的光照、温度和一定的营养物质与植物激素等条件下,这部分细胞便开始分化,产生组织器官,进而发育成一棵完整的植株。

植物的组织培养不仅取材少,培养周期短,繁殖率高,脱毒,而且还便于自动化管理。这项技术已在果树和花卉的快速繁殖、培育无病毒植物等方面得到了广泛的应用。例如,一个兰菊花的茎尖,可以在一年内产出40万株兰花苗。又如,长期进行无性繁殖的植物,体内往往积累大量的病毒,从而影响植物的产量和观赏价值,经研究发现,只有茎尖和根尖中不含有病毒,因此,人们利用茎尖进行组织培养,便得到了多种植物如(马铃薯、草莓、菊花)的无病毒株,取得可观的经济效益。

折叠克隆

(Clone)

一个共同前体通过无性繁殖而形成的一群基因结构相同的细胞或个体。对于基因克隆,则指一个基因反复扩增后产生的多个拷贝。

先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎,当胚胎发育到一定程度后,再被植入动物子宫中使动物怀孕,便可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造,那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。

克隆技术不需要雌雄交配,不需要精子和卵子的结合,只需从动物身上提取一个单细胞,用人工的方法将其培养成胚胎,再将胚胎植入雌性动物体内,就可孕育出新的个体。这种以单细胞培养出来的克隆动物,具有与单细胞供体完全相同的特征,是单细胞供体的"复制品"。英国英格兰科学家和美国俄勒冈科学家先后培养出了"克隆羊"和"克隆猴"

克隆技术的成功,被人们称为"历史性的事件,科学的创举"。有人甚至认为,克隆技术可以同当年原子弹的问世相提并论。

折叠编辑本段植物例子

椒草:椒草的叶片养在水里就能够形成新的根系,发出芽和根,并长成新的植株。水养的椒草水养的椒草

马铃薯:马铃薯块茎(上的芽眼)发芽,可移栽。

折叠编辑本段其他说明

1、无性生殖的方法:嫁接,扦插,压条,克隆。

2、单细胞生物大部分进行分裂生殖,原生动物也能进行有性生殖。

3、"出芽生殖"中的"芽"是指在母体上长出的芽体,而不是高等植物上真正的芽的结构。比如:马铃薯利用芽进行繁殖是利用块茎进行繁殖,它是营养生殖而不是出芽生殖。从本质上讲,"芽体"和母体是一样的,只不过芽体小一些。

4、无性生殖中的孢子生殖中的"孢子"是无性孢子(生殖细胞),和体细胞有着相同的染色体数或DNA数。因此,无性孢子只可能通过有丝分裂或无丝分裂来产生,而不可能通过减数分裂来产生。

5、营养生殖是利用植物的营养器官来进行繁殖,只有高等植物具有根茎叶的分化,因此,它是高等植物的一种无性生殖方式,低等的植物细胞不可能进行营养生殖。 1997年英国科学家用克隆技术培育的绵羊多莉就是其中的一例。我国在克隆技术研究上,也取得了较大的成就。例如,在多莉出生后不久,我国克隆山羊成功率是克隆绵羊多莉的10~20倍。

发育遗传学术语
细胞分裂细胞分化发育去分化再分化
转分化终末分化图式形成细胞迁移细胞凋亡
坏死衰老的端粒学说重编程潜能命运
命运图定型特化条件特化自主特化
合胞特化决定决定子胞质决定子形态发生决定子
形态发生素发育场诱导转决区室
发育差时全能性多能性双潜能期接触导向
接触抑制种系种系嵌合体模式生物直接发育
个体发生胚胎发生形态发生器官发生种质细胞
细胞谱系原始生殖细胞干细胞成体干细胞胚胎干细胞
精原细胞卵原细胞配子发生卵子发生精子发生
获能顶体顶体反应顶体突起透明带
透明带反应受精胚胎卵裂卵裂球
囊胚囊胚腔动物极植物极植物板
胚泡滋养层细胞内细胞团细胞滋养层原肠胚形成
下胚层上胚层后缘区内胚层中胚层
外胚层外胚层顶嵴极性活性区滋养外胚层轴旁中胚层
中段中胚层侧中胚层体壁中胚层脏壁中胚层原条
原结胚内体腔近轴细胞近上皮细胞合胞体
极细胞多胚性组织者邻近相互作用血岛
成血管细胞原红细胞成红血细胞血管发生软骨发生
骨发生膜内成骨软骨内成骨骨骺生长板软骨发育不全
体节副体节胚状体趋同伸展
间充质间充质细胞上皮-间充质相互作用成组织细胞细胞外基质
异位妊娠心二分支神经嵴前神经孔背根神经节
尿囊绒膜促卵泡激素肢芽异速生长异态性
畸形假两性同体胚胎癌性细胞畸胎瘤
畸胎癌羽化幼态延续不完全变态滞育
羊膜脊椎动物贴壁依赖性细胞黏附分子等基因性等基因
等基因系近等基因系类等基因系同源异形同源异形突变
同源[异形]框基因同源[异形]框同源[异形]域同源异形复合体位置信息
位置值配对框同源异形选择者基因母体效应基因父体效应基因
合子基因分节基因体节极性基因成对规则基因选择者基因
裂隙基因时序基因时序调节转基因转基因同位插入
转化序列转基因首建者转基因动物显性负效突变种系突变
极性突变极性突变体同系移植物微注射电穿孔
基因敲落基因敲入基因敲除基因打靶条件基因敲除
条件基因打靶组织特异性基因敲除反馈环异位表达体内稳态
双精入卵多精入卵二卵双生同卵双生接合体
无性生殖有性生殖配子生殖同配生殖异配生殖
卵式生殖孤雌生殖孤雄生殖无融合生殖无配子生殖
无孢子生殖半配生殖未减数孢子生殖准性生殖双受精
自体融合无融合结实
细胞分化与发育
生源说自然发生说先成说后成说系统发生
个体发生生殖质不育性半不育[性]性别
性别决定性别分化F因子原始生殖细胞生殖细胞
配子囊配子母细胞配子发生配子雄配子
雌配子同形配子异形配子不动配子小配子
大配子种系雄原细胞精子发生精子形成
精原细胞精母细胞初级精母细胞次级精母细胞精[子]细胞
精子游动精子精子包囊精子器雄细胞
卵子发生卵原细胞卵母细胞初级卵母细胞次级卵母细胞
动物极植物极极体极细胞
生发泡卵泡助细胞反足细胞中央细胞
卵器抚育细胞藏卵器卵核分裂卵质
卵中心体胚斑卵黄卵黄膜透明质
灰色新月透明带卵黄被卵黄囊皮质颗粒
珠孔卵孔镶嵌[型]卵调整[型]卵排卵
孢囊孢子发生孢子形成无孢子生殖孢原细胞
孢子母细胞孢子同形孢子异形孢子孢子同型
孢子异型游动孢子不动孢子孢囊孢子无性孢子
接合孢子无性接合孢子游动接合孢子小孢子发生小孢子母细胞
小孢子花粉产雄孢子大孢子大孢子发生
大孢子母细胞孢子体配子体雌雄同体雌雄异体
雌雄间体无性生殖有性生殖配子生殖同配生殖
异配生殖卵式生殖孤雌生殖自然孤雌生殖人工孤雌生殖
孤雄生殖裂体生殖幼体生殖单雌生殖融合生殖
无融合生殖无配子生殖核配质配胚乳
接合雄核雄质合子动合子
多核合子招募因子胚胎胚胎发生受精
顶体反应顶体原顶体获能皮质反应
前核融合母体信息双受精自体受精多精入卵
自体受粉卵裂卵裂沟[卵]裂球桑椹胚
卵裂面卵裂型完全卵裂经裂纬裂
螺旋卵裂旋转卵裂不完全卵裂盘状卵裂表面卵裂
[囊]胚泡囊胚囊胚腔合体滋养层命运图
内细胞团胚状体胚孔原肠腔原肠胚形成
原肠胚胚层外胚层中胚层内胚层
原条上胚层下胚层体壁中胚层脏壁中胚层
滋养层滋养外胚层形态发生形态发生运动形态发生素
内陷内卷外包胚膜胚带
胚盘神经胚形成初级神经胚形成次级神经胚形成神经胚
脊索神经板神经发生神经嵴神经外胚层
生殖嵴体节施佩曼组织者细胞谱系X失活
体细胞细胞决定决定子转决定分化
再分化去分化转分化组织转化再生
极叶极质极粒胚胎诱导感受态
染色质消减定型潜能全能性多[潜]能性
单能性多[潜]能细胞全能性细胞干细胞胚胎干细胞
成体干细胞全能干细胞多能干细胞单能干细胞骨髓干细胞
造血干细胞间充质干细胞诱导多能干细胞神经干细胞皮肤干细胞
上皮干细胞胚胎癌性细胞胚胎生殖细胞模式形成芽基
原基基板成虫盘变态器官发生
组织发生极性分节位置信息位置效应
位置值持家基因奢侈基因母体效应基因父体效应基因
驼背基因bicoid基因合子基因分节基因体节极性基因
成对规则基因选择者基因裂隙基因时序基因同源异形转化
同源异形基因同源异形框同源异形域触角足复合物双胸复合物
信息体隐蔽mRNA组合调控多级调控体系基因表达
差异基因表达基因组调控DNA甲基化DNA重排基因重排
基因扩增盒式机制转录水平调控翻译控制细胞凋亡
细胞衰老坏死激活激活蛋白存活蛋白
存活因子肝配蛋白凋亡体凋亡小体凋亡蛋白酶激活因子1
凋亡信号调节激酶1凋亡诱导因子胱天蛋白酶赘生物肿瘤
恶性肿瘤癌[症]上皮癌肉瘤淋巴瘤
畸胎癌癌变癌细胞转化细胞癌基因
细胞癌基因Bcl-2基因病毒癌基因抗癌基因p53基因
src基因Src蛋白P53蛋白Toll蛋白允许细胞
非允许细胞致癌剂

有性生殖  

有性生殖是指由亲本产生的有性生殖细胞(配子),经过两性生殖细胞(例如精子和卵细胞)的结合,成为受精卵,再由受精卵发育成为新的个体的生殖方式,叫做有性生殖。

基本信息

 
  • 结果

    形成受精卵

  • 意义

    增加子代适应自然选择的能力

  • 方式

    接合生殖等 

定义

有性生殖是通过生殖细胞结合的生殖方式。通常生物的生活周期中包括二倍体时期与单倍体时期的交替。二倍体细胞借减数分裂产生单倍体细胞(雌雄配子卵细胞和精子);单倍体细胞通过受精(核融合)形成新的二倍体细胞。这种有配子融合过程的有性生殖称为融合生殖。某些生物的配子可不经融合而单独发育为新个体,为单性生殖,是特殊的有性生殖,所以花药离体培养也属于有性生殖。 

常见方式

折叠接合生殖

单细胞生物有性生殖由个体直接进行,称接合生殖;多细胞生物及单细胞生物的群体则由特化的单倍体细胞,即配子,进行融合生殖或单性生殖。有性生殖有性生殖细菌的接合生殖是指两个菌体通过暂时形成的原生质桥单向的转移遗传信息。供体(雄体的部分染色体)可以转移到受体(雌体)的细胞中并导致基因重组。这是最原始的接合生殖。

原生动物的接合生殖 多见于纤毛虫类,按接合的双方,即接合子的形态又可分为两类:

1)同配接合

接合子的形态相同。接合时双方暂时融合,小核在减数分裂后进行交换,相互受精后分开,如草履虫

接合双方紧靠在一起,口部融合,然后大核消失小核分裂二次,成4个,其中3个退化,一个再经一次分裂成为一个动核和一个静核。此时接合个体互相交换动核,然后静核与换来的动核融合。接着虫体分开,每个个体的融合核分裂三次形成8个核,其中4个成大核,3个退化。此后大核不分裂,剩下的小核与虫体同时分裂两次而成为4个新的子体。

2)异配接合

见于缘毛目类纤毛虫。在进行接合生殖前,虫体先经一次不均等分裂,除小核大核和虫体都分成大小两部分,成为大接合子和小接合子,前者固着,后者自由游泳。小接合子找到大接合子后即牢固附着在其上开始接合。在接合过程中,合子核只在大接合子中形成,小接合子为大接合子吸收。如钟虫

折叠配子生殖

配子是由营养个体所产生的生殖细胞,需两两配合后才能继续其生活史,如在一定时间内找不到适当的配子便死亡。按配子的大小,形状和性表现可分为三种类型:

1)同配生殖:配子的形态和机能完全相同,没有性的区分。例如衣藻属中的大多数种类。

2)异配生殖:有两种类型:①生理的异配生殖,参加结合的配子形态上并无区别,有性生殖有性生殖但交配型不同,在相同交配型的配子间不发生结合,只有不同交配型的配子才能结合,且具有种的特异性。如衣藻属中的少数种类。这是异配生殖中最原始的类型。②形态的异配生殖,参加结合的配子形状相同,但大小和性表现不同。大的不大活泼为雌配子,小的活泼,为雄配子,这说明已开始了性在形态上的分化。

3)卵配生殖:相结合的雌雄配子高度特化,其大小、形态和性表现都明显不同,成为卵和精子。卵和精子经过受精,融合为受精卵。卵配生殖是分化显著的异配生殖。

配子生殖的进化趋势是由同配到异配,最后发展为卵配生殖。在原生动物和单细胞植物中,所有个体或营养细胞都可能直接转变为配子或产生配子,而在高等动物中,生殖细胞是由特殊的性腺产生的。 

起源

有性生殖是如何起源的(即为什么有性)?这样一个看似简单的问题不仅令达尔文困惑不已,150年过去了, 人们都还未找到一个普遍认可的理论, 这也被称为是进化生物学问题之皇后" queen of problems in evolutionary biology" (Bell, 1982)。法国著名的遗传学家、诺贝尔生理学或医学奖(1965年)获奖者Jacob (1998)在其专著《鼠、蝇、人与遗传学》一书中感叹道: " 在通过有性方式来进行生殖的生物中, 一切都被安排得要使同一物种的全部个体(除了真正的孪生个体)都互有差异。这就犹如整个地球上起作用的遗传系统已被调节得要永远产生差异。因此就有了这个悖论: 一方面, 所有显得十分不同的东西, 归根结底却是很相似; 另一方面, 所有显得十分相似的东西, 事实上却是相当不同" 。《为什么要相信达尔文》一书的作者Coyne (2009)感叹道: " 为什么会演化出性别来?这其实是演化论最大的谜团之一" 。

有性生殖发生的直接证据,最早见于澳大利亚中部的苦泉燧石中,在这里发有性生殖有性生殖现了植物减数分裂产生的四分孢子的化石。岩石的年龄约为10亿年,估计有性生殖实际出现还要早些,约在真核生物产生后不久。从动、植物生殖细胞的形成过程中均有复杂的减数分裂来看,有性生殖应起源于动、植物分化前,但这还只是一种推测。

而关于性是如何起源的更是知之甚少,从细胞遗传学的角度,人们提出了共生起源学说、细胞分裂误记说和DNA纠错说等(德迪夫1999,洛耶 2004,威廉斯2008)。谢平(2013)认为,在很多动植物中,"性"往往与休眠现象联系在一起,产生后壁孢子、种子或休眠卵,因此提出了有性生殖的休眠起源说(accident dormancy hypothesis),但分子机制有待进一步揭示[1] 。从分子遗传学的角度来说, "性"一点都不神秘, 就是将两个个体的基因组拼在一起而已, 藉此种族多样的遗传信息分散到了个体之中;而从生态的角度来看, "性"的原始动机就是与休眠事件的偶联[2] 。

枝角类Daphnia的有性生殖产生休眠卵枝角类Daphnia的有性生殖产生休眠卵衣藻的有性生殖产生能够休眠的后壁孢子衣藻的有性生殖产生能够休眠的后壁孢子

折叠编辑本段意义

有性生殖中基因组合的广泛变异能增加子代适应自然选择的能力。有性生殖产生的后代中随机组合的基因对物种可能有利,也可能不利,但至少会增加少数个体在难以预料和不断变化的环境中存活的机会,从而对物种有利。

有性生殖还能够促进有利突变在种群中的传播。如果一个物种有两个个体在不同的位点上发生了有利突变,在无性生殖的种群内,这两个突变体必将竞争,直到一个消灭为止,无法同时保留这两个有利的突变。但在有性生殖的种群内,通过交配与重组,可以使这两个有利的突变同时进入同一个体的基因组中,并且同时在种群中传播。

此外进行有性生殖的物种其生活周期中都有二倍体的阶段。二倍体的物种每有性生殖有性生殖基因都有两份,有一份在机能上处于备用状态。如果这个备用的基因发生突变,成为有新的功能的基因,但此时新功能还是潜在的。通过自发的重复和有性生殖中的遗传重组,这个新基因可与原有基因先后排列,这样便产生一个新的基因。二倍体物种可以用这样的方法使其基因组不断丰富。

由于上述原因,有性生殖加速了进化的进程。在地球上生物进化的30余亿年中,前20余亿年生命停留在无性生殖阶段,进化缓慢,后10亿年左右进化速度明显加快。除了地球环境的变化(例如含氧大气的出现等)外,有性生殖的发生与发展也是一个主要的原因。现存150余万种生物中,从细菌到高等动植物,能进行有性生殖的种类占98%以上,就说明了这一点。 

其它方式

动物的有性生殖中除精卵结合外,尚有一些其它形式,如:

折叠孤雌生殖

有性生殖有性生殖孤雌生殖(parthenogenesis):有些动物的生殖不需雄体参加,只是雌体产生卵。此卵不与精子结合,即可发育成新的个体,实际上这是单性生殖。其卵发育成的子代一般均为雌性个体。少数动物至今只有雌性个体,尚未发现雄性个体的存在,一生中只进行孤雌生殖,如某些轮虫。有些动物的生殖是两性生殖与孤雌生殖并存,如蜜蜂,其卵不受精即发育成雄蜂;卵受精则发育成雌性的工蜂和蜂王。有的动物在一生中有一段时期进行两性生殖,另一时期进行孤雌生殖。如蚜虫,在其生活史中,大多数时间进行孤雌生殖,只到秋末时才进行两性生殖,产生的卵与精子结合后,休眠越冬,次年再发育成雌性蚜虫。

折叠幼体生殖

幼体生殖(paedogenesis):动物的幼体生长发育成熟后,即形成成体,其生殖器官才能产生精子或卵,进行有性生殖。但某些动物的幼体虽未发育为成体,即未达性成熟,在幼体阶段就可进行生殖,繁殖后代,称为幼体生殖。幼体生殖产生的不是卵而都是幼体,因此这可以认为是胎生的一种形式。幼体生殖的母体在进行生殖时不需雄体参加,即卵不与精子结合,因此幼体生殖也可看成是孤雌生殖的一种类型。如瘿蚊(Oligarcesparadoxus)除夏季进行两性生殖外,其余季节都进行幼体生殖。

折叠多胚生殖

多胚生殖(polyembryony):一个卵可产生二个或更多的胚胎,发育成多个个体的生殖方法,称为多胚生殖。此种生殖为卵核分裂一次,以后就形成两个胚胎,但大多数种类的卵核都经多次分裂,形成许多子核。多者可产生1600~1800个。如广腹细蜂(Platygasterrernalis)一个卵能产生15~20个胚胎;小蜂(Litomastixtruncatellus)可产生2000个胚胎。

折叠编辑本段对比

无性生殖与有性生殖的比较

·无性生殖

无性生殖--显微镜下的结构不经过生殖细胞的结合,由母体直接产生出新个体的生殖方式叫无性生殖。无性生殖的方式:

1、分裂生殖,如变形虫;2、出芽生殖,如水螅;3、孢子生殖,如根霉;4、营养生殖,如草莓。扦插、嫁接都属于营养生殖。如:"无心插柳柳成荫"。克隆的原意是"离体的小树枝发育成一个植物体。"即无性繁殖的意思。高等植物的无性繁殖比较普遍,而高等动物的无性繁殖则比较困难,1997年英国科学家用克隆技术培育出了"多莉羊",这标志着生物新世纪的到来。

有性生殖

由亲本产生有性生殖细胞(也叫配子),经过两性生殖细胞(如卵细胞和精子)的结合,成为合子(如受精卵),再由合子发育成为新个体的生殖方式,叫做有性生殖。有性生殖有三种:同配生殖、异配生殖和卵式生殖。而配子生殖中最高级的生殖方式是--卵式生殖。

团藻是生活在淡水中的一种能够游动的藻类植物。团藻的直径只有1-2毫米。一个团藻由几百个到几万个细胞构成,这些细胞都排在团藻的表面,其中只有少数的细胞具有生殖的功能。在进行有性生殖时,有的细胞长得很大,失去鞭毛,不能游动,这种大的配子叫卵细胞;有的细胞能够产生大量的小细胞,小细胞生有两根鞭毛,能够游动,这种小配子叫做精子。两者大小悬殊。

精子成熟时,游到卵细胞近旁,与卵细胞结合成合子(这种合子也叫做受精卵),合子外被厚壁,这种合子可以发育成新的个体--团藻。这种卵细胞与精子结合的生殖方式叫卵式生殖

在单细胞中普遍的生殖方式是分裂生殖;生物界中普遍的生殖方式是有性生殖;高等植物和多数动物所普遍具有的一种有性生殖方式是卵式生殖。

·对比

1、无性生殖和有性生殖的根本区别是:前者不经过两性生殖细胞的结合,由母体直接产生新个体;后者要经过两性生殖细胞的结合,成为合子,由合子发育成新个体。

2、有性生殖与无性生殖相比具有更大的生活力和变异性。从进化的观点看生物的生殖方式是由无性生殖向有性生殖的过渡。

折叠编辑本段评价

有性生殖通过生殖细胞的生殖。通常生物的生活周期中包括二倍体时期与单倍体时期的交替。二倍体细胞借减数分裂产生单倍体细胞(雌雄配子或卵和精子)。细菌的接合生殖是两个菌体暂时形成原生质桥由供体受体单向的转移遗传信息,并导致基因重组。原生动物接合时双方(称接合子)暂时融合,小核在减数分裂后进行交换,相互受精后分开。

有性生殖中基因组合的广泛变异能增加子代适应自然选择的能力。有性生殖能促进有利突变在种群中的传播。有性生殖的物种其生活周期中都有二倍体的阶段。二倍体的物种每一基因都有两份,有一份在机能上处于备用状态。由于上述原因,有性生殖加速了进化的进程。现存150余万种生物中,从细菌到高等动植物,能进行有性生殖的种类占93%以上,似乎说明了这一点 。

很多人认为两性生殖必定优于单性生殖,只是争议为何两性生殖优于单性生殖。为此,人们已经提出的关于两性生殖优于单性生殖的假说多达二十多种,Kondrashov(1993)对这些假说进行了归类,如表1所示。些假说带有浓厚的遗传学背景,普遍相信有性生殖能够有效地积累有益突变与去掉有害突变。

表1 关于两性生殖优于单性生殖假说的分类

Table 1 A classification of hypotheses on the advantage of amphimixis over apomixis

I. 直接有益假说Immediate benefit hypotheses

1. 增加后代的适合度

因为二倍体后代来自两个而不是一个亲本


因为双链DNA损伤在减数分裂的染色体结合中能够得到修复

2. 降低有害突变速率

因为许多突变源自缺失(deletion),而这在染色体结合时能作为缺口(gap)而被识别,能通过基因转换偏性(biased gene conversion)来填补


因为许多有害突变源自插入(insertion),它在染色体结合过程中作为环(loop)能被识别和被切除


因为许多表突变(epimutation)源自去甲基化(demethylation),这在染色体结合过程能被识别和恢复

3. 增加选择效率

因为在雄性或雄配子的选择可能代价较小

II. 变异和选择假说(局域种群)Variation and selection hypotheses (local population)

1. 在随机性环境假说中

在许多基因座,有益突变能更快速的同步累积


在有害突变存在时,能更快速地积累有益突变


当多态(polymorphisms)保持在其它基因座时,能更快速地积累有益突变

2. 在确定性环境假说中

在不可逆变化的环境中,具有更快的进化速率


在宽幅波动的环境中,种群具有较快的变化速率


在频繁波动的环境中,种群的变化速率较低

3. 在随机式突变假说中

非有害突变基因型随机丧失的恢复

4. 在确定式突变假说中

提高了针对协同作用有害突变(synergistically interacting deleterious mutations)的选择效率

III. 变异和选择假说(空间结构种群)Variation and selection hypotheses (spatially structured population)

1. 在随机的联系中

由于遗传差异,它防止了寄生虫从母体向子代的传播


它增加了一类亲缘动(植)物共有最佳基因型的机会


它降低了亲缘动(植)物间的竞争

2. 在确定的联系中

它组合了在不同亚种群形成的不同的有益等位基因

收起

(引自Kondrashov 1993)(cited from Kondrashov 1993)

孤雌生殖省去了很多麻烦,不用谁讨谁的欢心了,哈哈!【视频】

蜜蜂孤雌生殖并没有经过交配,为什么后代具有繁殖能力?


      关于孤雌生殖的雌性是不是可以诞下雄性的问题,其实存在孤雌生殖的生物比较多,不管是动物还是植物,都存在孤雌生殖现象,其中比较常见的就是蜜蜂,对于其他存在孤雌生殖现象的动物或者植物,如果我们要一一分析,那是一把庞大的工程,我们就以蜜蜂为例来看蜜蜂的孤雌生殖现象,本章内容包括下面几个问题。

1.蜜蜂的孤雌生殖现象的发生

2.蜂王和工蜂的差别是什么

3.孤雌生殖产生的雄性是不是具有繁殖能力

工作上 honeycells 的蜜蜂的宏

蜜蜂孤雌生殖现象

可能很多朋友对蜜蜂不了解,认为蜂群中的雌性蜜蜂只有蜂王。实际上,一个蜂群中的蜜蜂是分为三种,分别是雄蜂、蜂王、工蜂。从性别来说,雄蜂毫无疑问就是雄性,而工蜂和蜂王都是雌性,所以如果我们要说孤雌生殖现象,原则上一个蜂群中的雌性蜜蜂都会发生孤雌生殖现象,也就是说,工蜂和蜂王都具有孤雌生殖的能力。那么究竟在什么情况下蜂群中的工蜂和蜂王会发生孤雌生殖现象呢?我们分别来看一下。

①蜂王:蜂王是一个蜂群中唯一一只发育完善的雌性蜜蜂,整个蜂群中的后代都是蜂王所产,而蜂王产下雄蜂和工蜂的差别是蜂王的卵子是不是经过了受精过程,如果蜂王在产卵的时候经过了受精,那么后代就发育成工蜂,如果没有经过受精,则发育成雄蜂。

这样下来我们不难发现,蜂王就算没有经过交配,也是可以产卵的,因为蜂王自身会产生卵子,如果蜂王没有经过交配,那么蜂王产下的卵子就是未受精卵,这就是我们蜂群中的雄蜂的来历,如果蜂王的卵子经过了受精作用,则蜂卵发育成工蜂。

②工蜂:对于工蜂来说,工蜂虽然也是雌性蜜蜂,但是由于工蜂受到营养物质以及巢房空间大小的限制,导致工蜂生殖器发育并不完善,但是并不代表没有生殖能力,只是在正常的蜂群中,蜜蜂通过信息素来协调整个蜂群,导致在正常蜂群中,工蜂很少出现产卵现象,但是如果蜂群中出现不正常现象,比如长期蜂群失王,那么这个正常的现象就会被打破,工蜂出现产卵。

在蜂窝的蜂

其实工蜂产卵的情况和蜂王产下未受精卵的情况相同,只是工蜂并不会完成交尾过程,并不会产下受精卵,但是工蜂同样是具有产生卵子的能力的,这种现象属于无性繁殖,同样是孤雌生殖现象,所以工蜂在特定的条件下,也会产卵。

蜂王和工蜂的差别是什么?

我们上面说蜂王和工蜂都是雌性蜜蜂,蜂王是生殖器发育完善的雌性蜜蜂,是一个蜂群中唯一正常产卵的雌性蜜蜂,而工蜂是生殖器发育不完善的雌性蜜蜂,那么蜂王和工蜂的差别究竟是什么呢?

其实蜂王和工蜂的差别在于级型分化。对于蜜蜂来说,蜂王和工蜂都是受精卵发育而成,而具体受精卵是发育成雄蜂还是工蜂,主要看受精卵孵化以后工蜂饲喂的营养,如果一直以蜂王浆喂养,则受精卵发育成蜂王,如果只是在幼虫期前3天喂养蜂王浆,后续采用花粉和蜂王浆的混合物喂养,则发育成工蜂,这个过程就是我们常说的蜜蜂级型分化现象,也是蜂群中蜂王与工蜂的差别。

一个养蜂人在蜂箱上放一个蜂王笼。

很多朋友好奇的是工蜂产下的未受精卵是不是具备正常的繁殖能力。实际上,工蜂产下的未受精卵也是具备正常的繁殖能力的,只是工蜂发育没有蜂王那么好,产下的未受精卵并不会像蜂王那样按照巢房来进行分配,导致工蜂产下的未受精卵,实际上在营养条件上和哺育条件上都不如蜂王那么好,所以在实际养殖中并不会采用工蜂产下的未受精卵来作为蜂群繁殖的父本。








    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多