Rozmnožovanie živočíchov a ich vývin

Rozmnožovanie (alebo aj reprodukcia) je jednou zo základných a najdôležitejších funkcií všetkých živých organizmov. Zabezpečuje zachovanie druhu a je základom ontogenézy, teda individuálneho vývinu živočícha. Tento proces zahŕňa prenos genetickej informácie, zapísanej v molekule DNA, z rodičov na potomkov. Rozmnožovanie živočíchov môže prebiehať dvoma hlavnými spôsobmi: nepohlavne alebo pohlavne.

Nepohlavné (asexuálne) rozmnožovanie

Nepohlavné rozmnožovanie, známe aj ako vegetatívne alebo asexuálne, je charakteristické tým, že pri ňom nedochádza k tvorbe pohlavných buniek (gamét). Potomstvo vzniká z telových (somatických) buniek rodičovského organizmu a je geneticky zhodné s materským organizmom. Je typické pre jednobunkové organizmy a zriedka sa vyskytuje u mnohobunkových.

Nepohlavné rozmnožovanie jednobunkových organizmov (prvokov)

Pri prvokoch je nepohlavné rozmnožovanie vždy spojené s mitotickým delením jadra a následným rozdelením cytoplazmy materského jedinca. Medzi typické formy patria:

• Pozdĺžne delenie: Materský jedinec sa rozdelí pozdĺžne na dva alebo viac rovnakých dcérskych jedincov (napríklad u bičíkovcov).
• Priečne delenie: Materský jedinec sa rozdelí priečne (napríklad u nálevníkov).
• Pučanie: Na povrchu alebo vo vnútri tela vznikajú púčiky, z ktorých sa vyvíjajú noví jedinci (napríklad u kvasiniek, ktoré sú jednobunkové huby, ale princíp je podobný).
• Polytómia: Jadro sa mnohonásobne rozdelí bez rozdelenia cytoplazmy, čo vedie k tvorbe mnohojadrových buniek, z ktorých sa neskôr oddelia jednojadrové dcérske bunky (napr. dierkavce a mrežovce).

Nepohlavné rozmnožovanie mnohobunkových organizmov

Mnohobunkové živočíchy sa nepohlavne rozmnožujú len zriedka, najmä v skupinách s vysokou schopnosťou regenerácie. Medzi spôsoby patria:

• Delenie: Rodičovský organizmus sa rozpadá na niekoľko častí a z každej vzniká nový jedinec (napríklad u obrúčkavcov, hubiek, pŕhlivcov). U polypovcov sa tento proces nazýva fisipária, u hviezdoviek a hadovíc reprodukčná autotómia.
• Pučanie (gemipária): Nové jedince vznikajú pučaním na povrchu alebo vo vnútri tela. Je rozšírené napríklad pri hubkách, pŕhlivcoch a mnohoštetinavcoch. Dcérske jedince často zostávajú v spojení s materskými a vznikajú tak kolónie (napríklad koraly).

Pohlavné (sexuálne) rozmnožovanie

Pohlavné rozmnožovanie (iné názvy: sexuálne rozmnožovanie, generatívne rozmnožovanie, amfigónia) je rozmnožovanie, pri ktorom vzniká dcérsky organizmus, ktorý zvyčajne nesie kombináciu genetického materiálu dvoch iných (rodičovských) organizmov. V pohlavných žľazách (gonádach) sa tvoria špecializované pohlavné bunky - gaméty.

Gaméty sú vždy haploidné, čo znamená, že majú polovičný počet chromozómov. Ich spojením (procesom oplodnenia) vzniká zygota, v ktorej sa kombinujú gény oboch rodičov. Potomstvo tak získava dedičné znaky od obidvoch rodičov, čo vedie k novej, unikátnej genetickej výbave a je dôležité pre variabilitu druhu a jeho adaptáciu.

Pohlavné bunky (gaméty)

Pohlavné bunky sa tvoria v špeciálnych žľazách - gonádach.

• Spermie: Samčie pohlavné bunky sa tvoria v semenníkoch (testes). U väčšiny živočíchov majú bičík, sú pohyblivé a ich veľkosť, počet a tvar sú druhovo špecifické. Spermie majú hlavičku s jadrom, v ktorej je uložená DNA, krček a bičík. Pohlavnú aktivitu samcov a vývin sekundárnych pohlavných znakov podmieňuje hormón testosterón. Samec produkuje milióny spermií, ktorých jedinou úlohou je oplodniť vajíčko. Jedno vajíčko môže oplodniť len jedna spermia.
• Vajíčka: Samičie pohlavné bunky sa tvoria vo vaječníkoch (ováriách). Majú pravidelný tvar, sú nepohyblivé a väčšinou oblé. Obsahujú jadro a žĺtok, ktorý je zásobárňou živín pre vyvíjajúci sa zárodok. Vajíčka cicavcov sú malé a majú málo žĺtka, zatiaľ čo vajíčka vtákov sú veľké a majú veľké žĺtko, pretože sa vyvíjajú mimo tela matky. Vajíčko má okrem toho jeden alebo viac obalov, ktoré chránia zárodok (napr. rôsolovité obaly u obojživelníkov, bielok, papierová blana a škrupina u vtákov). Produkcia vajíčok je rôzna a druhovo špecifická.

Typy gamét a ich splynutie

Gaméty môžu byť:

• Nerozlíšené (izogaméty): Gaméty sú rovnakej veľkosti a tvaru. Ich splynutie sa nazýva izogamia. U jednobunkových organizmov s veľkostne a tvarovo rovnakými bunkami sa nehovorí o samčích a samičích pohlavných bunkách, ale o bunkách párovacích typov.
• Rozlíšené (anizogaméty): Gaméty sú tvarovo a veľkostne odlišné. Ich splynutie sa nazýva anizogamia.
• Oogamia: Je typická pre mnohobunkovce, kde dochádza k splynutiu nepohyblivého vajíčka s pohyblivou spermiou. Toto je najbežnejší typ pohlavného rozmnožovania u živočíchov.

Pohlavné rozmnožovanie prvokov

Prvoky sú jednobunkové organizmy a ich rozmnožovanie je väčšinou nepohlavné delením. Vyskytujú sa však aj tri typy pohlavného rozmnožovania:

• Gametogamia: Prvok dokáže vytvoriť špeciálne pohlavné bunky (gaméty), ktoré sa spájajú.
• Gamontogamia: Samotné dospelé bunky vystupujú v pozícii samčej a samičej bunky, bez tvorby špecializovaných gamét. Príkladom je konjugácia u nálevníkov, pri ktorej sa dva jedince dočasne spoja a vymenia si jedno jadro vzniknuté meiózou.
• Autogamia: Samooplodnenie v rámci jedného jedinca.

Pohlavná diferenciácia

Pohlavné rozmnožovanie v živočíšnej ríši prevláda a úzko s ním súvisí sexualita a rozdiel medzi pohlaviami.

• Gonochorizmus: Živočíšny druh je oddeleného pohlavia (t.j. má buď samčie, alebo samičie pohlavné orgány). Väčšinou ide o živočíchy schopné aktívnym pohybom vyhľadať svojho sexuálneho partnera (napr. hlavonožce, článkonožce, stavovce). Odlišnosť medzi pohlaviami je geneticky podmienená a sprevádzaná druhotnými pohlavnými znakmi, čo vedie k vzniku pohlavnej dvojtvarosti (sexuálny dimorfizmus).
• Hermafroditizmus: Samčie a samičie pohlavné bunky sa vytvárajú v organizme toho istého jedinca (napríklad slimák, dážďovka, pásomnica). Hermafroditizmus môže byť postupný (jedinec je najprv samcom a neskôr samicou, alebo naopak) alebo súčasný (vajíčka a spermie sa tvoria naraz). K samooplodneniu dochádza len vtedy, keď je znížená pravdepodobnosť vzájomného párenia (napríklad pásomnica parazitujúca v organizme). Pri slimákoch a dážďovkách si pri kopulácii spravidla dva jedince navzájom vymieňajú spermie, lebo ich pohlavné bunky nedozrievajú naraz.
• Partenogenéza: Ide o rozmnožovanie bez oplodnenia, t.j. vajíčko sa vyvíja bez účasti spermie (napríklad u hmyzu, kôrovcov, niektorých druhov rýb). Niektoré živočíchy využívajú partenogenézu v čase, keď je dostatok potravy a priaznivé životné podmienky na rýchlu produkciu potomstva.
• Neoténia: Je jav, pri ktorom živočích dosiahne pohlavnú zrelosť už v larválnom štádiu, teda ešte pred tým, než sa úplne vyvinie do dospelého jedinca (napr. u axolotla).

Pohlavné znaky

Pohlavné znaky u živočíchov zohrávajú kľúčovú úlohu v ich reprodukčnom správaní a vo výraznom odlišovaní samcov od samíc, čím prispievajú k vzniku pohlavnej dvojtvarosti (sexuálny dimorfizmus).

• Primárne pohlavné znaky: Sú priamo spojené s rozmnožovacím systémom. Patria sem pohlavné žľazy (vaječníky a semenníky), ich vývody a prídavné žľazy.
• Sekundárne pohlavné znaky: Zahŕňajú rôzne morfologické, anatomické a behaviorálne charakteristiky, ktoré prispievajú k rozmnožovaciemu úspechu, ale nie sú priamo spojené s oplodnením. Vzniká tak pohlavná dvojtvarosť, kde je väčšinou menej nápadná samica a nápadnejší a mohutnejší samec. Príkladmi sú veľkosť, sfarbenie, sfarbenie a tvar zobáka, parohy u samcov cicavcov, ozdobné perie samcov vtákov, adaptácie na prichytenie samičky pri kopulácii (napr. predný pár nôh potápnika) alebo vak u vačkovcov na prechovávanie mláďat. Vývin sekundárnych pohlavných znakov je u stavovcov ovplyvňovaný hlavne steroidnými hormónmi.

Oplodnenie

Oplodnenie (fertilizácia) je proces, pri ktorom dochádza k splynutiu gamét opačného pohlavného typu (vajíčka a spermie), čo vedie k vytvoreniu zygoty. Rozlišujeme:

• Vonkajšie oplodnenie: Splynutie gamét môže nastať aj mimo organizmu, vo vodnom prostredí. Je typické pre mnohé vodné živočíchy, napríklad väčšinu bezstavovcov, rýb a obojživelníkov.
• Vnútorné oplodnenie: Gaméty splývajú vo vnútorných pohlavných orgánoch matky. Je typické pre väčšinu suchozemských živočíchov (bezstavovcov, plazy, vtáky, cicavce). Na dosiahnutie vnútorného oplodnenia majú samce často vyvinuté špeciálne kopulačné orgány (napr. penis u cicavcov), ktorými prenášajú spermie do samičích pohlavných orgánov. Oplodneniu vajíčka vždy predchádza párenie. Niektoré živočíchy bez kopulačných orgánov vytvárajú spermatofory (nosiče spermií), ktoré umiestňujú na telo samice alebo do jej prostredia.

Ontogenéza (individuálny vývin jedinca)

Ontogenéza je individuálny vývin jedinca, ktorý sa začína oplodnením vajíčka a končí smrťou. Je to jednosmerný proces, ktorý sa opakuje v generáciách a zahŕňa dve hlavné etapy:

Embryonálny (zárodočný) vývin

Embryonálny vývin je obdobie od splynutia pohlavných buniek a vzniku zygoty po vyliahnutie alebo narodenie nového živočícha. V tomto období je embryo chránené vaječnými obalmi alebo telom materského organizmu, teda je nezávislé od priamych vplyvov okolia. Je rozhodujúci pre organizáciu (vnútorné usporiadanie) a stavbu tela jedinca. Jeho základom je delenie buniek a ich postupná diferenciácia (špecializácia) na tkanivá, orgány a sústavy orgánov. Zahŕňa:

1. Splynutie pohlavných buniek a vznik zygoty.
2. Brázdenie oplodneného vajíčka a vznik zárodočných vrstiev: Oplodnené vajíčko sa mitotickým delením postupne brázdi, až kým vznikne guľovitý útvar - morula (pripomína morušu). Ďalším množením buniek vzniká dutá guľa - blastula, ktorej vnútro vypĺňa prvotná telová dutina - blastocél. Z jednovrstvovej blastuly následne vznikne vakovitý, dvojvrstvový útvar - gastrula. Táto má dve zárodočné vrstvy: vonkajšiu (ektoderm) a vnútornú (endoderm). Pri dvojstranne súmerných živočíchoch sa vo vývine medzi ekto- a endodermom tvorí aj tretia zárodočná vrstva - mezoderm. Tieto vývinové stupne sa opakujú u všetkých druhov živočíchov, čo svedčí o spoločnom pôvode.
3. Organogenéza: Vývin orgánov, čo predstavuje konečnú tvarovú a funkčnú diferenciáciu a zväčšovanie veľkosti tela.

Postembryonálny vývin

Postembryonálny vývin začína vyliahnutím alebo narodením nového živočícha a končí jeho smrťou. V tomto období je živočích vystavený vplyvom okolia, rastie až do dospelosti, kedy dosiahne schopnosť rozmnožovania. Rozlišujeme:

• Priamy vývin: Jedinec sa hneď po vyliahnutí alebo narodení podobá na dospelého jedinca a má aj všetky orgánové sústavy ako dospelec (napr. cicavce).
• Nepriamy vývin: Z vajíčka vzniká tvarovo aj funkčne odlišný jedinec, spravidla neschopný pohlavného rozmnožovania - larva. Larválnych štádií môže byť aj viac. Dospelec vzniká premenou larvy (napr. hmyz s premenou, obojživelníky).

Stratégie vývinu mláďat

V súvislosti s oplodnením a embryonálnym vývinom sa u živočíchov vyvinuli rôzne stratégie, ako mláďatá prichádzajú na svet:

1. Vajcorodé živočíchy (oviparia): Kladú oplodnené vajíčka a celý embryonálny vývin prebieha mimo tela samice (napríklad vtáky, väčšina plazov, rýb a hmyzu). Mláďatá sa liahnu z vajec po určitom čase.
2. Vajcoživorodé živočíchy (ovoviviparia): Zárodky sa vyvíjajú vo vajíčkach v tele samice, ale výživu dostávajú len zo žĺtka vajíčka. Obaly vajíčok pukajú pri ich kladení alebo krátko pred ním, takže sa mláďatá rodia živé (napríklad niektoré obojživelníky, hady, žraloky).
3. Živorodé živočíchy (viviparia): Samice rodia mláďatá, ktoré sú hneď po narodení schopné samostatného života a počas vývinu boli vyživované priamo matkou, často prostredníctvom placenty (napríklad cicavce, niektoré drsnokožce).

Faktory ovplyvňujúce pohlavné rozmnožovanie

Živočíchy sa môžu pohlavne rozmnožovať, len keď sú pohlavne dospelé. Rôzne druhy živočíchov pohlavne dozrievajú v rôznom veku (napríklad drozofila za niekoľko týždňov, myš za dva mesiace, obojživelníky za tri roky).

Pohlavné rozmnožovanie u vyšších živočíchov je umožnené len za priaznivých vonkajších podmienok (v podmienkach ekologického optima). Naopak, jednobunkové organizmy (najmä prvoky) sa za priaznivých podmienok rozmnožujú nepohlavne a pri zhoršených podmienkach prechádzajú na pohlavný cyklus, aby náhodným krížením našli vhodnú kombináciu génov, ktorá by im nepriaznivé podmienky umožnila prekonať.

V čase párenia sa živočíchy správajú špecificky. Väčšina voľne žijúcich živočíchov sa pári len v presne vymedzenom období roka. Napríklad ryby sa počas neresenia spájajú do húfov a migrujú na dlhé vzdialenosti.

Výhody a nevýhody pohlavného rozmnožovania

Výhodou pohlavného rozmnožovania je rôznorodosť vzniknutého potomstva. To umožňuje jedincom rovnakého druhu rozdiferencovať svoje životné nároky v rôznorodom prostredí, obsadiť širšiu ekologickú niku a reagovať na faktory prostredia odlišne. Je tak minimalizovaná pravdepodobnosť, že by celá populácia bola citlivá na jedného patogéna. Ďalšou výhodou je diploidný stav genómu, kde funkčná kópia génu chráni pred negatívnymi dopadmi mutácií.

Nevýhodou pohlavného rozmnožovania je jeho relatívna pomalosť v porovnaní s nepohlavným. Jedince sa môžu pohlavne rozmnožovať až po dosiahnutí pohlavnej dospelosti, ktorá nastane až za nejaký čas od ich počatia. Pohlavné rozmnožovanie často tiež produkuje menší počet jedincov. Ďalšími nevýhodami sú zrieďovanie vlastného genetického materiálu a nutnosť zložitejšieho reprodukčného aparátu.

tags: #rozmnozovanie #zivocichov #test