SINH SẢN VÔ TÍNH: ĐẶC ĐIỂM VÀ KIỂU - SINH HỌC - 2025

Sinh sản vô tính được định nghĩa là sự nhân lên của một cá thể có khả năng tạo hạt mà không cần thụ tinh. Do đó, các sinh vật con bao gồm các dòng vô tính của bố mẹ.

Những đứa trẻ được tạo ra bởi các sự kiện sinh sản vô tính được cho là bản sao giống hệt bố mẹ của chúng. Tuy nhiên, cần phải nhớ rằng bản sao của vật liệu di truyền có thể bị thay đổi gọi là "đột biến".

Nguồn: pixabay.com

Sinh sản vô tính chủ yếu ở các sinh vật đơn bào, chẳng hạn như vi khuẩn và sinh vật nguyên sinh. Trong hầu hết các trường hợp, một tế bào gốc tạo ra hai tế bào con, trong một trường hợp được gọi là phân hạch nhị phân.

Mặc dù động vật thường được kết hợp với sinh sản hữu tính và thực vật với sinh sản vô tính, đó là một mối quan hệ sai lầm và trong cả hai dòng họ, chúng ta tìm thấy hai mô hình cơ bản của sinh sản.

Có những cơ chế khác nhau mà một sinh vật có thể sinh sản vô tính. Ở động vật, các kiểu chính là phân mảnh, nảy chồi và phát sinh đơn tính.

Trong trường hợp của thực vật, sinh sản vô tính có đặc điểm là rất đa dạng, vì những sinh vật này có độ dẻo lớn. Chúng có thể sinh sản bằng cách giâm cành, thân rễ, cành giâm và thậm chí bằng các phần của lá và rễ.

Sinh sản vô tính có một số ưu điểm. Nó nhanh chóng và hiệu quả, cho phép xâm chiếm các môi trường trong thời gian tương đối ngắn. Thêm vào đó, bạn không cần phải dành thời gian và sức lực để tranh giành bạn tình hay những điệu nhảy tán tỉnh phức tạp và công phu.

Tuy nhiên, nhược điểm chính của nó là thiếu khả năng biến đổi gen, đây là điều kiện không tốt cho các cơ chế chịu trách nhiệm về tiến hóa sinh học hoạt động.

Sự thiếu biến đổi của một loài có thể dẫn đến sự tuyệt chủng của chúng nếu chúng phải đối mặt với những điều kiện bất lợi, có thể là sâu bệnh hoặc khí hậu khắc nghiệt. Vì vậy, sinh sản vô tính được hiểu là sự thích nghi thay thế trước những điều kiện đòi hỏi quần thể đồng đều.

Đặc điểm chung

Sinh sản hữu tính xảy ra khi một cá thể tạo ra các sinh vật mới từ các cấu trúc xôma. Con cái di truyền giống hệt bố mẹ về mọi mặt của bộ gen, ngoại trừ những vùng đã trải qua đột biến soma.

Các thuật ngữ khác nhau được sử dụng để chỉ việc sản xuất các cá thể mới bắt đầu từ mô hoặc tế bào xôma. Trong y văn, sinh sản hữu tính đồng nghĩa với sinh sản vô tính.

Đối với động vật, thuật ngữ sinh sản nông (từ tiếng Anh là agametic birthday) thường được sử dụng, trong khi ở thực vật, người ta thường sử dụng thuật ngữ sinh sản sinh dưỡng biểu hiện.

Một số lượng lớn các sinh vật sinh sản trong suốt cuộc đời của chúng thông qua sinh sản hữu tính. Tùy thuộc vào nhóm và điều kiện môi trường, sinh vật có thể sinh sản vô tính hoàn toàn hoặc xen kẽ với các sự kiện sinh sản hữu tính.

Sinh sản vô tính ở động vật (các loại)

Ở động vật, con cái có thể đến từ một người cùng cha hoặc mẹ thông qua phân chia nguyên phân (sinh sản vô tính) hoặc nó có thể xảy ra thông qua sự thụ tinh của hai giao tử từ hai cá thể khác nhau (sinh sản hữu tính).

Nhiều nhóm động vật khác nhau có thể sinh sản vô tính, chủ yếu là các nhóm động vật không xương sống. Các hình thức sinh sản vô tính quan trọng nhất ở động vật là:

Đá quý

Sự nảy chồi bao gồm sự hình thành một khối phồng hoặc tiết dịch từ cá thể bố mẹ. Cấu trúc này được gọi là noãn hoàng và sẽ làm phát sinh một sinh vật mới.

Quá trình này xảy ra ở một số loài cnidarians (sứa và các loài có liên quan) và các loài động vật có mũ, nơi con cái có thể được tạo ra bởi các phần lồi trên cơ thể của bố mẹ. Cá thể có thể lớn lên và trở nên độc lập hoặc gắn bó với cha mẹ của nó để tạo thành một đàn.

Có những đàn cnidarians, san hô đá nổi tiếng, có thể kéo dài hơn một mét. Những cấu trúc này được tạo thành từ các cá thể được hình thành bởi các sự kiện chớm nở, mà các viên đá quý vẫn được kết nối với nhau. Hydras được biết đến với khả năng sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi.

Trong trường hợp porifers (bọt biển) nảy chồi là một cách sinh sản khá phổ biến. Bọt biển có thể tạo thành các viên đá quý để chịu được thời gian của các điều kiện môi trường không thuận lợi. Tuy nhiên, bọt biển cũng có biểu hiện sinh sản hữu tính.

Phân mảnh

Động vật có thể phân chia cơ thể của chúng trong một quá trình phân mảnh, nơi một mảnh có thể tạo ra một cá thể mới. Quá trình này đi kèm với quá trình tái tạo, nơi các tế bào của phần cha mẹ ban đầu phân chia để tạo ra một cơ thể hoàn chỉnh.

Hiện tượng này xảy ra ở các dòng động vật không xương sống khác nhau, chẳng hạn như bọt biển, cnidarians, annelid, polychaetes và tunicates.

Không nên nhầm lẫn các quá trình tái sinh với các sự kiện sinh sản vô tính. Ví dụ, bọt biển khi chúng mất một trong hai cánh tay, có thể tái tạo một cánh tay mới. Tuy nhiên, nó không có nghĩa là sinh sản vì nó không dẫn đến sự gia tăng số lượng cá thể.

Ở sao biển thuộc chi Linckia, có thể một cá thể mới có nguồn gốc từ một cánh tay. Do đó, một sinh vật có năm cánh tay có thể sinh ra năm cá thể mới.

Planarian (Turbellarians) là những sinh vật dạng chóng mặt với khả năng sinh sản hữu tính và vô tính. Một kinh nghiệm phổ biến trong các phòng thí nghiệm sinh học là phân mảnh một sinh vật phẳng để quan sát cách một sinh vật mới tái sinh từ mỗi mảnh.

Quá trình sinh sản ở động vật không xương sống

Ở một số nhóm động vật không xương sống, chẳng hạn như côn trùng và động vật giáp xác, một noãn có khả năng phát triển thành một cá thể hoàn chỉnh mà không cần tinh trùng thụ tinh. Hiện tượng này được gọi là quá trình sinh sản và phổ biến ở động vật.

Ví dụ rõ ràng nhất là bộ cánh màng, cụ thể là ong. Những con côn trùng này có thể sinh ra con đực, được gọi là máy bay không người lái, thông qua quá trình sinh sản. Khi các cá thể đến từ một quả trứng chưa được thụ tinh, chúng là đơn bội (chúng chỉ có một nửa tải trọng di truyền).

Rệp - một nhóm côn trùng khác - có thể làm phát sinh các cá thể mới bằng các quá trình sinh sản hoặc sinh sản hữu tính.

Ở giáp xác Daphnia, con cái tạo ra các loại trứng khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Trứng có thể được thụ tinh và phát sinh cá thể lưỡng bội hoặc phát triển bằng cách phát sinh đơn bội. Trường hợp đầu tiên liên quan đến điều kiện môi trường không thuận lợi, trong khi quá trình sinh sản xảy ra trong môi trường thịnh vượng

Trong phòng thí nghiệm, quá trình sinh sản có thể được tạo ra bằng cách áp dụng các hóa chất hoặc kích thích vật lý. Ở một số loài da gai và động vật lưỡng cư, quá trình này đã được thực hiện thành công và được gọi là quá trình sinh sản thực nghiệm. Theo cách tương tự, có một loại vi khuẩn thuộc giống Wolbachia có khả năng gây ra quá trình này.

Quá trình sinh sản ở động vật có xương sống

Hiện tượng sinh sản kéo dài sang các dòng động vật có xương sống. Ở các loài cá, lưỡng cư và bò sát, một dạng phức tạp hơn của quá trình này xảy ra, liên quan đến sự nhân đôi của bộ nhiễm sắc thể, dẫn đến hợp tử lưỡng bội không có sự tham gia của giao tử đực.

Khoảng 15 loài thằn lằn được biết đến với khả năng sinh sản độc đáo thông qua quá trình sinh sản.

Mặc dù những loài bò sát này không trực tiếp cần bạn tình để thụ thai (trên thực tế, những loài này không có con đực), chúng đòi hỏi những kích thích tình dục từ những lần giao cấu và tán tỉnh giả với các cá thể khác.

Androgenesis và Gynogenesis

Trong quá trình sinh androgenesis, nhân từ tế bào trứng bị thoái hóa và được thay thế bằng nhân từ bố thông qua sự hợp nhất nhân từ hai tinh trùng. Mặc dù nó xảy ra ở một số loài động vật, chẳng hạn như côn trùng dính chẳng hạn, nó không được coi là một quá trình phổ biến ở vương quốc đó.

Mặt khác, quá trình sinh con hóa bao gồm việc sản xuất ra các sinh vật mới bởi các tế bào trứng lưỡng bội (tế bào sinh dục cái) không trải qua quá trình phân chia vật chất di truyền của chúng bằng quá trình meiosis.

Hãy nhớ rằng tế bào sinh dục của chúng ta chỉ có một nửa số nhiễm sắc thể và khi quá trình thụ tinh xảy ra, số lượng nhiễm sắc thể được khôi phục.

Để quá trình hình thành nữ hóa xảy ra, sự kích thích từ tinh trùng của nam giới là cần thiết. Sản phẩm con cái của quá trình nữ hóa là những con cái giống hệt mẹ của chúng. Con đường này còn được gọi là pseudogamy.

Sinh sản vô tính ở thực vật (các loại)

Ở thực vật có rất nhiều phương thức sinh sản. Chúng là những sinh vật có độ dẻo cao và không có gì lạ khi tìm thấy những loài thực vật có thể sinh sản hữu tính và vô tính.

Tuy nhiên, nhiều loài đã được phát hiện thích con đường sinh sản vô tính hơn, mặc dù tổ tiên của chúng đã làm như vậy qua đường tình dục.

Trong trường hợp sinh sản vô tính, thực vật có thể tạo ra thế hệ con theo nhiều cách khác nhau, từ sự phát triển của một tế bào trứng chưa được thụ tinh đến việc thu được một sinh vật hoàn chỉnh nhờ một đoạn của cây bố mẹ.

Như trong trường hợp của động vật, sinh sản hữu tính diễn ra bằng các sự kiện phân chia tế bào bằng nguyên phân, kết quả là các tế bào giống hệt nhau. Dưới đây chúng tôi sẽ thảo luận về các kiểu sinh sản sinh dưỡng phù hợp nhất:

Stolons

Một số loài thực vật có khả năng sinh sản trên các thân mảnh, dài bắt nguồn dọc theo bề mặt đất. Những cấu trúc này được gọi là stolon và tạo ra các gốc ở những khoảng cách nhau. Rễ có thể tạo ra các thân cây mọc thẳng và cuối cùng phát triển thành các cá thể độc lập.

Một ví dụ nổi bật là loài dâu tây hoặc dâu tây (Fragaria ananassa) có khả năng tạo ra nhiều cấu trúc khác nhau, bao gồm cả lá, rễ và thân của mỗi nút của một stolon.

Thân rễ

Cả trong trường hợp thân rễ và thân rễ, chồi nách của cây có thể tạo ra chồi chuyên biệt để sinh sản vô tính. Cây mẹ là nguồn dự trữ cho chồi.

Thân rễ là những thân mọc vô định, mọc dưới mặt đất - hoặc ở trên - theo chiều ngang. Giống như stolon, chúng tạo ra các rễ bất định, sẽ tạo ra một cây mới giống hệt cây mẹ.

Kiểu sinh sản sinh dưỡng này quan trọng trong nhóm cỏ (nơi thân rễ dẫn đến hình thành chồi phát sinh thân có lá và hoa), cây cảnh lâu năm, đồng cỏ, lau sậy và tre.

Giâm cành

Giâm cành là những đoạn hoặc mảnh của thân cây mà từ đó cây mới bắt nguồn. Để xảy ra hiện tượng này, thân cây phải được chôn xuống đất để tránh bị khô và có thể được xử lý bằng các kích thích tố kích thích sự phát triển của rễ nhanh.

Trong các trường hợp khác, thân cây được đặt trong nước để kích thích sự hình thành rễ. Sau khi nó được chuyển đến một môi trường thích hợp, một cá thể mới có thể phát triển.

Ghép

Cây có thể sinh sản bằng cách cắm chồi vào khe đã tạo trước đó trên thân của cây thân gỗ có rễ.

Khi thủ thuật thành công, vết thương đã liền lại và có thể sống được. Người ta nói một cách thông tục rằng nhà máy đã "bắt".

Lá và rễ

Có một số loài mà lá có thể được sử dụng làm cấu trúc để sinh sản sinh dưỡng. Loài phổ biến được gọi là "cây phụ sinh" (Kalanchoe daigremontiana) có thể tạo ra các cây được tách ra từ mô phân sinh nằm ở rìa lá của chúng.

Những cây nhỏ này phát triển gắn liền với lá, cho đến khi chúng đủ trưởng thành để tách khỏi mẹ của chúng. Khi cây con rơi xuống đất, nó sẽ mọc rễ.

Ở anh đào, táo và mâm xôi, sự sinh sản có thể xảy ra thông qua rễ. Các cấu trúc dưới mặt đất này tạo ra các chồi có khả năng tạo ra các cá thể mới.

Có những trường hợp cực đoan như cây bồ công anh. Nếu ai đó cố gắng kéo cây lên khỏi mặt đất và phân mảnh rễ của nó, mỗi mảnh trong số đó có thể tạo ra một cây mới.

Bào tử

Hiện tượng bào tử xảy ra ở nhiều loại sinh vật thực vật, bao gồm cả rêu và dương xỉ. Quá trình này bao gồm sự hình thành của một số lượng đáng kể các bào tử có khả năng chịu đựng các điều kiện môi trường bất lợi.

Bào tử là những phần tử nhỏ dễ phát tán, do động vật hoặc nhờ gió. Khi chúng đến vùng thuận lợi, bào tử phát triển thành một cá thể giống với cá thể đã tạo ra nó.

Tuyên truyền

Trụ mầm là sự tích tụ của các tế bào, điển hình của bryophytes và dương xỉ nhưng cũng được tìm thấy ở một số thực vật bậc cao như củ và cỏ. Những cấu trúc này xuất phát từ cây thallus, và là những chồi nhỏ có khả năng phát tán.

Sinh sản và apomixis

Trong thực vật học, nó cũng thường được áp dụng trong thuật ngữ parthenogenesis. Mặc dù nó được sử dụng với nghĩa hẹp hơn để mô tả một sự kiện "apomixis giao tử". Trong trường hợp này, một thể bào tử (hạt) được tạo ra bởi một tế bào của noãn không trải qua quá trình giảm phân.

Apoxymlysis có mặt ở khoảng 400 loài thực vật hạt kín, trong khi các loài thực vật khác có thể làm như vậy một cách dễ dàng. Như vậy, sinh sản sinh sản chỉ mô tả một phần của sinh sản vô tính ở thực vật. Do đó, người ta đề nghị tránh sử dụng hạn cho cây trồng.

Một số tác giả (xem De Meeûs et al. 2007) có xu hướng phân chia apomixis với sinh sản sinh dưỡng. Ngoài ra, họ phân loại apomixis là thể giao tử đã được mô tả, và đến từ thể bào tử, nơi phôi phát triển từ tế bào nhân hoặc mô sinh dưỡng khác của buồng trứng không trải qua giai đoạn giao tử.

Ưu điểm của sinh sản vô tính ở thực vật

Nói chung, sinh sản vô tính cho phép cây sinh sản thành các bản sao giống hệt nhau và thích nghi tốt với môi trường cụ thể đó.

Hơn nữa, sinh sản vô tính trong bạc là một cơ chế nhanh chóng và hiệu quả. Vì lý do này, nó được sử dụng như một chiến lược khi sinh vật ở những nơi có môi trường không thích hợp lắm để sinh sản bằng hạt.

Ví dụ, thực vật nằm trong môi trường khô cằn ở Patagonia, chẳng hạn như chorions, sinh sản theo cách này, chiếm nhiều diện tích đất.

Mặt khác, nông dân đã tận dụng tối đa hình thức nhân giống này. Họ có thể chọn nhiều loại và sinh sản vô tính để thu được các dòng vô tính. Do đó, chúng sẽ có được sự đồng nhất về mặt di truyền và cho phép chúng giữ lại một số đặc tính mong muốn.

Sinh sản vô tính ở vi sinh vật (các loại)

Sinh sản vô tính rất phổ biến ở các sinh vật đơn bào. Trong các dòng sinh vật nhân sơ, ví dụ vi khuẩn, điểm nổi bật nhất là phân hạch nhị phân, nảy chồi, phân mảnh và phân hạch nhiều lần. Mặt khác, ở sinh vật nhân thực đơn bào có sự phân chia và bào tử nhị phân.

Sự phân hạch nhị phân ở vi khuẩn

Phân hạch nhị phân là một quá trình phân chia vật chất di truyền, tiếp theo là sự phân chia công bằng bên trong tế bào để thu được hai sinh vật giống bố mẹ và giống hệt nhau.

Sự phân hạch nhị phân bắt đầu khi vi khuẩn ở trong môi trường có đủ chất dinh dưỡng và môi trường có lợi cho sinh sản. Sau đó, tế bào trải qua một sự kiện kéo dài nhẹ.

Sau đó, sự sao chép của vật liệu di truyền bắt đầu. Ở vi khuẩn, DNA được tổ chức trên nhiễm sắc thể hình tròn và không bị bao bọc bởi màng, giống như nhân dễ thấy và đặc biệt ở sinh vật nhân thực.

Trong thời kỳ phân chia vật chất di truyền được phân phối về hai phía đối diện của tế bào đang phân chia. Tại thời điểm này, quá trình tổng hợp polysaccharid hình thành nên vách vi khuẩn bắt đầu, sau đó sự hình thành vách ngăn ở giữa xảy ra, và cuối cùng tế bào tách ra hoàn toàn.

Trong một số trường hợp, vi khuẩn có thể bắt đầu phân chia và nhân bản vật chất di truyền của chúng. Tuy nhiên, các tế bào không bao giờ tách rời nhau. Ví dụ về điều này là các cụm cầu khuẩn, chẳng hạn như cầu khuẩn lưỡng thể.

Sự phân hạch nhị phân ở sinh vật nhân chuẩn

Ở sinh vật nhân chuẩn đơn bào, như Trypanosoma chẳng hạn, một kiểu sinh sản tương tự cũng xảy ra: một tế bào sinh ra hai tế bào con có kích thước tương tự.

Do sự hiện diện của một nhân tế bào thực sự, quá trình này trở nên phức tạp và phức tạp hơn. Quá trình nguyên phân phải xảy ra để nhân phân chia, sau đó là quá trình tế bào, bao gồm sự phân chia của tế bào chất.

Nhiều phân hạch

Mặc dù sự phân hạch nhị phân là phương thức sinh sản phổ biến nhất, một số loài, chẳng hạn như Bdellovibrio ¸, có khả năng trải qua nhiều lần phân hạch. Kết quả của quá trình này là nhiều tế bào con, và không còn là hai, như đã đề cập trong phân hạch nhị phân.

Đá quý

Đó là một quá trình tương tự như được đề cập đối với động vật, nhưng được ngoại suy cho một tế bào. Sự nảy chồi của vi khuẩn bắt đầu bằng một chồi nhỏ khác với tế bào mẹ. Khối phồng này trải qua một quá trình phát triển cho đến khi nó dần dần tách khỏi vi khuẩn đã tạo ra nó.

Sự nảy chồi dẫn đến sự phân bố không đồng đều của vật chất chứa trong tế bào.

Phân mảnh

Nói chung, vi khuẩn dạng sợi (ví dụ như Nicardia sp.) Có thể sinh sản qua con đường này. Các tế bào của sợi tách rời và bắt đầu phát triển như các tế bào mới.

Bào tử

Quá trình bào tử bao gồm việc sản xuất các cấu trúc được gọi là bào tử. Đây là những cấu trúc có sức đề kháng cao được tạo thành từ một tế bào.

Quá trình này có liên quan đến các điều kiện môi trường xung quanh sinh vật, nói chung khi những điều kiện này trở nên bất lợi do thiếu chất dinh dưỡng hoặc khí hậu khắc nghiệt, quá trình bào tử được kích hoạt.

Sự khác nhau giữa sinh sản hữu tính và sinh sản vô tính

Ở các cá thể sinh sản vô tính, con cái bao gồm các bản sao hầu như giống hệt bố mẹ của chúng, tức là các dòng vô tính. Bộ gen của bố và mẹ duy nhất được sao chép bằng các lần phân bào nguyên phân, ở đó ADN được sao chép và truyền theo các phần bằng nhau cho hai tế bào con.

Ngược lại, để sinh sản hữu tính xảy ra, hai cá thể khác giới phải tham gia, ngoại trừ cá lưỡng tính.

Mỗi cặp bố mẹ sẽ mang một giao tử hoặc các tế bào sinh dục được tạo ra bởi các sự kiện sinh học. Con cái bao gồm các kết hợp độc đáo giữa cả bố và mẹ. Nói cách khác, có sự biến đổi gen đáng chú ý.

Để hiểu được mức độ biến đổi cao trong sinh sản hữu tính, chúng ta phải tập trung vào các nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia. Các cấu trúc này có khả năng trao đổi các mảnh vỡ với nhau, dẫn đến sự kết hợp độc đáo. Do đó, khi chúng ta quan sát anh chị em từ cùng cha mẹ, chúng không giống hệt nhau.

Ưu điểm của sinh sản vô tính so với sinh sản hữu tính

Sinh sản vô tính có một số ưu điểm hơn sinh sản hữu tính. Đầu tiên, không lãng phí thời gian và năng lượng trong các điệu nhảy tán tỉnh phức tạp hoặc đánh nhau đối với con cái điển hình của một số loài, vì chỉ cần bố hoặc mẹ.

Thứ hai, nhiều cá thể sinh sản hữu tính tiêu tốn rất nhiều năng lượng để tạo ra các giao tử không bao giờ được thụ tinh. Điều này cho phép bạn đến môi trường mới một cách nhanh chóng và hiệu quả mà không cần phải tìm bạn đời.

Về mặt lý thuyết, các mô hình sinh sản vô tính nêu trên mang lại nhiều lợi thế hơn - so với hữu tính - cho các cá thể sống trong môi trường ổn định, vì chúng có thể duy trì kiểu gen của mình một cách chính xác.

Người giới thiệu

1. Campbell, NA (2001). Sinh học: Các khái niệm và mối quan hệ. Giáo dục Pearson.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Thư mời tham gia môn Sinh học. Panamerican Medical Ed.
3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Sinh sản vô tính: khía cạnh di truyền và tiến hóa. Khoa học Sự sống Tế bào và Phân tử, 64 (11), 1355-1372.
4. Engelkirk, PG, Duben-Engelkirk, JL, & Burton, GRW (2011). Vi sinh vật học của Burton cho khoa học sức khỏe. Lippincott Williams và Wilkins.
5. Patil, U., Kulkarni, JS, & Chincholkar, SB (2008). Cơ sở trong Vi sinh vật học. Nirali Prakashan, Pune.
6. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Sinh học thực vật (Tập 2). Tôi đã đảo ngược.
7. Tabata, J., Ichiki, RT, Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Sinh sản hữu tính so với sinh sản vô tính: Kết quả khác biệt về sự phong phú tương đối của loài rệp sáp di truyền gen sau quá trình xâm chiếm gần đây. PLoS ONE, 11 (6), e0156587.
8. Yuan, Z. (2018). Chuyển đổi năng lượng vi sinh vật. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.