Vairošanās ir organismu spēja vairoties pašiem sava veida. Vairošanās ir viena no galvenajām visu dzīvo būtņu iezīmēm, tāpēc ir jāsaprot apaugļošanas bioloģiskā nozīme. Šis jautājums tagad ir pētīts augstā līmenī, sākot no galvenajiem posmiem līdz molekulārajiem un ģenētiskajiem mehānismiem.
Kas ir apaugļošana
Apaugļošana ir dabisks bioloģisks process, kurā notiek divu dzimumšūnu saplūšana: vīrišķā un sievietes. Vīriešu dzimumšūnas sauc par spermatozoīdiem, savukārt sieviešu dzimumšūnas sauc par olām.
Nākamais solis pēc dzimumšūnu saplūšanas ir zigotas veidošanās, ko var uzskatīt par jaunu dzīvo organismu. Zigota sāk dalīties ar mitozi, palielinot to veidojošo šūnu skaitu. Embrijs attīstās no zigotas.
Ir liels skaits olu veidu un sasmalcināšanas metožu. Tie visi ir atkarīgi no aplūkojamā dzīvā organisma taksonomiskās piederības, kā arī no tā evolucionārās attīstības pakāpes.
Kāda ir apaugļošanas bioloģiskā nozīme
Vairošanās ir galvenā adaptācija vairošanai. Sugas nākotne ir atkarīga no attiecīgās sugas reproduktīvajām spējām, tāpēc dažādiem dzīvniekiem un augiem ir savi pielāgošanās veidi, lai uzlabotu visa procesa kvalitāti.
Piemēram, vilki un lauvenes vienmēr pasargā savus pēcnācējus no potenciālajiem plēsējiem. Tas palielina mazuļu izdzīvošanas līmeni un garantē viņu pielāgošanos dzīves apstākļiem nākotnē. Zivis dēj lielu skaitu ikru, jo ārējās apaugļošanās iespēja ūdens vidē ir diezgan zema. Rezultātā no tūkstošiem potenciālo mazuļu attīstās tikai daži simti.
Apaugļošanas bioloģiskā nozīme ir tāda, ka divas dažādu organismu dzimumšūnas saplūst un veido zigotu, kas nes abu vecāku ģenētiskās īpašības. Tas izskaidro radinieku atšķirību savā starpā. Un tas ir labi, jo jebkuras populācijas genofonda maiņa ir evolucionārs adaptācijas mehānisms. Pēcnācēji paaudze pēc paaudzes kļūst labāki par saviem vecākiem. Apstākļos, kad vide notiek pakāpeniski (klimata pārmaiņas, jaunu ārējo faktoru parādīšanās), adaptīvās prasmes vienmēr ir piemērotas.
Un kāda ir apaugļošanas bioloģiskā nozīme bioķīmiskā līmenī? Apskatīsim:
- Šis ir pēdējais olas veidojums.
- Tā ir topošā embrija dzimuma noteikšana atbilstoši vīriešu dzimumšūnu atnestajiem gēniem.
- Beidzot savu lomu spēlē apaugļošanadiploīdu hromosomu kopas atjaunošanā, jo dzimumšūnas ir atsevišķi haploīdas.
Ziedošu augu pavairošana
Augiem salīdzinājumā ar dzīvniekiem ir dažas reproduktīvās īpašības. Īpaša uzmanība jāpievērš segsēklu pārstāvjiem, kuriem raksturīga dubultā apaugļošanās (atklāja krievu zinātnieks Navašins 1898. gadā).
Struktūras, kas nosaka dzimumu ziedošajiem augiem, ir putekšņlapas un sēnes. Putekšņlapās nogatavojas ziedputekšņi, kas sastāv no liela skaita graudu. Viens grauds satur divas šūnas: veģetatīvo un ģeneratīvo. Ziedputekšņu graudi ir pārklāti ar diviem čaumalām, un ārējai vienmēr ir daži izaugumi un iedobumi.
Piestīte ir bumbierveida struktūra, kas sastāv no stigmas, stila un olnīcas. Olnīcā veidojas viena vai vairākas olšūnas, kurās nobriest sieviešu dzimumšūnas.
Kad ziedputekšņu grauds saskaras ar pūtītes stigmu, veģetatīvā šūna sāk veidot putekšņu caurulīti. Šis kanāls ir salīdzinoši garš un beidzas pie olšūnas mikropila. Tajā pašā laikā ģeneratīvā šūna dalās mitozes ceļā un veido divus spermatozoīdus, kas caur putekšņu caurulīti nonāk olšūnas audos.
Kāpēc divas spermas? Kā mēslošanas bioloģiskā nozīme augos atšķiras no tā paša procesa dzīvniekiem? Fakts ir tāds, ka olšūnas embrija maisiņu attēlo septiņas šūnas, starp kurām ir haploīdssievietes gameta un diploīda centrālā šūna. Abi saplūdīs ar ienākošo spermu, veidojot attiecīgi zigotu un endospermu.
Augu dubultās mēslošanas bioloģiskā nozīme
Sēklu veidošanās ir svarīga segsēklu vairošanās iezīme. Lai pilnībā nobriest augsnē, tai nepieciešams liels daudzums barības vielu, kas ietvers dažādus fermentus, ogļhidrātus un citus organiskos/neorganiskos komponentus.
Andosperms segsēkļos ir triploīds, jo embrija maisiņa diploīdā centrālā šūna ir saplūdusi ar haploīdo spermu. Šī ir augu apaugļošanas bioloģiskā nozīme: trīskāršais hromosomu komplekts veicina augstu endospermas audu masas pieauguma ātrumu. Rezultātā sēklas saņem daudz barības vielu un enerģijas rezerves dīgšanai.
Sēklu veidi
Atkarībā no endospermas likteņa ir divi galvenie sēklu veidi:
- Viendīgļaugu sēklas. Tie skaidri parāda labi attīstītu endospermu, kas aizņem lielāku tilpumu. Dīgļlapa ir samazināta un parādīta vairoga formā. Šis sēklu veids ir raksturīgs visiem graudaugu pārstāvjiem.
- Divdīgļlapju augu sēklas. Šeit endospermas vai nu nav, vai arī tā paliek nelielu audu uzkrāšanās veidā perifērijā. Šādu sēklu uztura funkciju veic divas lielas dīgļlapas. Augu piemēri: zirņi, pupas, tomāti, gurķi,kartupeļi.
Secinājumi
Protams, būtu kļūda saukt šādu apaugļošanu par dubultu, jo tagad mēs zinām šī procesa galvenās iezīmes un funkcijas. Kad centrālā šūna saplūst ar spermu, zigota neveidojas, un iegūtais ģenētiskais kopums kļūst trīskāršs. Galu galā sēkla nesastāv no diviem neatkarīgiem embrijiem.
Tomēr dubultās apaugļošanas bioloģiskā nozīme ir patiešām liela. Sēklām dīgšanas laikā nepieciešams liels daudzums organisko un neorganisko vielu, un šī problēma tiek atrisināta, veidojoties triploīdam endospermam.
