Cykliczna ciągłość istot żywych odnajduje powiązania między kolejnymi pokoleniami w zjawiskach reprodukcji.
Rozmnażanie odbywa się na różnych poziomach skali ewolucyjnej, w różnych rozgałęzieniach królestwa roślinnego i zwierzęcego, w różnych żywych gatunkach, z tak różnorodnymi mechanizmami, które same usprawiedliwiają cały traktat.
Pierwsza klasyfikacja zjawisk rozmnażania musi odróżnić organizmy jednokomórkowe od wielokomórkowych, ponieważ tylko w pierwszym przypadku podział komórek pokrywa się z rozmnażaniem.
W wielokomórkowym rozmnażanie może być agamiczne lub seksualne (lub gamiczne).
Rozmnażanie agamiczne, stosunkowo rzadsze, opiera się na mechanizmie mitozy, tak że zmienność gatunku jest raczej powierzona powtarzającemu się występowaniu mutacji.
Istnieją również różne mechanizmy, takie jak strobilizacja, zarodnikowanie itp., natomiast u roślin spotykamy dobrze znane w rolnictwie formy regeneracyjne (sadzonki, odkłady itp.).
Najbardziej rozpowszechnionym mechanizmem rozrodczym w formach wyższych jest jednak mechanizm płciowy, odpowiadający pojawieniu się mejozy, powstawaniu gamet i ich fuzji w zygocie (zapłodnienie).
U prymitywnych gatunków gamety nie są zróżnicowane morfologicznie: w tym przypadku mówimy o izogametii. Jednak zawsze istnieją dwie serie gamet, oznaczone symbolami (+) i (-), a zapłodnienie może mieć miejsce jedynie ze „spotkania między gametami o przeciwnym znaku: istnieje zatem różnica biologiczna, która nie została jeszcze wyrażona morfologicznie.
W miarę postępu skali ewolucyjnej pojawia się zróżnicowanie morfologiczne i funkcjonalne, w którym rodzaj gamet żeńskich na ogół wyposażony jest w obfity materiał zapasowy (deutoplazma lub cielę, co zapewni rozwój zarodka do momentu, gdy stanie się on metabolicznie niezależny) oraz rodzaj gamety męskie obdarzone ruchliwością dotarcia do gamet żeńskich gamety są zawsze haploidalne i są wynikiem mejozy, a ich fuzja daje początek diploidalnej zygocie.
Między mejozą a zygotą może upłynąć seria pokoleń komórek haploidalnych, podobnie jak między zygotą a mejozą może upłynąć seria generacji komórek diploidalnych, z różnymi odmianami cykli generatywnych wyrażonych przez przemianę pokoleń.
Gatunek diplonte (z organizmem diploidalnym) charakteryzuje się mejozą gametową: mejoza bezpośrednio wytwarza gamety, które poprzez połączenie natychmiast odtwarzają stan diploidalny. Jest to powszechny przypadek Metazoanów, w tym człowieka.
Gametogeneza
Mając na uwadze rozmnażanie z mejozą gametową, jaka występuje u człowieka, spróbujmy wyjaśnić, jak mejoza wpisuje się w gametogenezę (tworzenie gamet).
W rozwoju embrionalnym, w gametogenezie męskiej i żeńskiej (zwanej spermatogenezą i oogenezą), istnieje wczesne różnicowanie między komórkami przeznaczonymi do uformowania organizmu (linia somatyczna) a komórkami przeznaczonymi do produkcji gamet (linia zarodkowa). Początkowe komórki linii zarodkowej nazywane są protogonami. Wraz z różnicowaniem gonady w sensie męskim lub żeńskim następuje zróżnicowanie komórek rozrodczych odpowiednio na spermatogonię i jajowodę.
Patrząc na spermatogenezę, widzimy, że w spermatogonii występuje szereg pokoleń komórek, które trwają przez całe życie. Tylko część spermatogonii wytwarzanej w ten sposób w sposób ciągły różni się od normalnego cyklu mitotycznego i zamiast tego rozpoczyna się cykl mejotyczny.
Komórka zarodkowa, w której rozpocznie się mejoza (reduplikacja, a następnie pierwszy podział), nazywana jest spermatocytem pierwszego rzędu; jego podział daje początek dwóm spermatocytom drugiego rzędu, które przy drugim podziale dają łącznie cztery spermatydy.
Redukcję zestawu chromosomów możemy stopniować od 4 n spermatocytów pierwszego rzędu (po reduplikacji są cztery chromatyle na każdą parę homologów) do 2 n spermatocytów drugiego rzędu i do n spermatyd, co już widać w badaniach mejozy, co W ten sposób dochodzimy do wniosku.Sermatydy są więc już haploidalne, ale nie są jeszcze dojrzałymi gametami.Ze struktury komórki typu haploidalnego dojrzewanie funkcjonalne (zwane spermiohistogenezą) przekształca plemniki w plemniki, czyli dojrzałe gamety męskie.
W kobiecej gametogenezie (lub oogenezie) istnieje kilka różnic. Przede wszystkim ilość gamet do przygotowania jest znacznie mniejsza. Szacuje się, że w gonadach samicy gatunku ludzkiego wytwarza się około 5 X 105 jajowodów; z nich tylko około 400 jest zainteresowanych dojrzewaniem pęcherzyka i późniejszym odrzuceniem, w cyklu, który zwykle dotyczy tylko jednego pęcherzyka na miesiąc przez okres płodny około 35 lat.
Różna liczba gamet przygotowanych u obu płci odpowiada wspomnianej już różnicy funkcji i zachowania: plemniki są małe, ruchliwe i liczne w związku z koniecznością poszukiwania komórki jajowej i małym prawdopodobieństwem jej znalezienia; duże, obojętne i nieliczne, w związku z funkcją zapewnienia zarodkowi materiału zapasowego i ochrony, jaką zapewnia mu zapłodnienie wewnętrzne (oczywiście, zwłaszcza przy zapłodnieniu zewnętrznym, komórki jajowe również muszą być liczniejsze).
Konieczność dostarczenia gamet materiału zapasowego odpowiada obecności w oogenezie fazy zatrzymania mejozy, podczas której chromosomy ulegają częściowej despiralizacji. ekstrawersji identyfikuje cechy derepresji genów odpowiedzialnych za syntezę deutoplazmy.
Mniejsza liczba wymagana dla gamet żeńskich odpowiada również faktowi, że z czterech komórek haploidalnych wytworzonych przez mejozę tylko jedna otrzymuje cały materiał zapasowy i staje się gametą, podczas gdy pozostałe trzy (polocyty lub ciała polarne), które zawierają tylko materiału chromosomalnego, nie mogą powodować zygot i embrionów i są skazane na regres.
Nawożenie
Zapłodnienie, czyli spotkanie gamety męskiej i żeńskiej, może przebiegać na bardzo różne sposoby.W królestwie zwierząt obserwujemy przejście od zapłodnienia zewnętrznego (gamety narażone na jakiekolwiek ryzyko środowiskowe, a zatem z konieczności bardzo liczne u obu płci) do zapłodnienia wewnętrznego, z którym opieka rodzicielska jest dodatkowo powiązana z metabolicznym stosunkiem ssaków między matką a płodem. .
Zapłodnienie, gdy już doszło do spotkania gamet płci przeciwnej, musi nastąpić, gwarantując dwa warunki: specyficzność i niepowtarzalność. Oznacza to, że należy upewnić się, że plemnik jest tego samego gatunku co komórka jajowa i że po wejściu pierwszego z nich nie wejdą żadne inne.
Specyfikę zapewniają biochemiczne właściwości akrosomu i powierzchni komórki jajowej. W rzeczywistości mówi się o reakcjach między „nawozami” i „antynawozami”, o swoistości porównywalnej ze specyficznością spotkania enzymów z substratem.
Wyjątkowość zapłodnienia jest gwarantowana przez modyfikację struktury powierzchni komórki jajowej („reakcja korowa”), która rozpoczyna się już w momencie pierwszej specyficznej reakcji zapłodnienia/antyzapłodnienia; po tej reakcji błona komórki jajowej ulega zmianie, tak że inne plemniki, które do niej dotrą, nie są już w stanie zainicjować specyficznej reakcji zapłodnienia.
Po zapłodnieniu ogon plemnika pozostaje na zewnątrz komórki jajowej, podczas gdy materiał chromosomalny przenika do niego, który, zwany „przedjądrem męskim”, łączy się z „przedjądrem żeńskim” komórki jajowej, tworząc w ten sposób diploidalne jądro zygoty.
