有性生殖：特性、種類、植物、動物 - 生物学

有性生殖は、そこに細菌や原生動物では有性生殖を参照する場合を除いて-男性と女性：異なる男女の両親からの個人の乗算ではありません性別の区別。これは、真核生物に広く分布しているプロセスです。

有性生殖に参加する各個人は、特殊な生殖系列細胞のタイプを生み出します：精子と卵。これらは、減数分裂と呼ばれる特殊な細胞分裂によって引き起こされます。この出来事は無性生殖と有性生殖の決定的な違いです。

出典：Wikimedia CommonsのManojirittyによる

プロセスは、接合子を生み出す2つの配偶子の結合から始まります。その後、接合体は、両親の両方の特徴と特定の独特の特徴を持つ新しい個体を生み出します。

プロセスの至る所にあるため、有性生殖には無性生殖に勝る一連の利点があると推測しています。しかし、有性生殖の潜在的な欠点はより顕著です：仲間を探すために費やされる時間とエネルギー、女性のための競争、受精されていない配偶子の生産コストなどです。

コストは非常に高いようですので、それを相殺するのに役立つかなりの利点が必要です。有性生殖の利点は、進化生物学者の間で論争と議論の対象となっています。

ある仮説は、有性生殖は、環境の変化時に、種にとって有益である可能性のある品種を生み出すため、有益であると示唆しています。実際、遺伝的多様性の生成は、性に起因する利点の1つです。

一方、一部の研究者は、有性生殖、特に組換えがDNA修復メカニズムとして選択されていると提案している。しかし、そのコストにもかかわらず、セックスの有病率はまだ不明です。

一般的な特性

セックスは、真核生物の分類群によって大きく異なる複雑な現象です。一般に、2つの一倍体核の融合、新しい遺伝子型を生み出す組換え現象、および二倍体細胞の分裂による一倍体核の形成という3つのステップを含むプロセスとして理解できます。

この観点から、真核生物の性はライフサイクルに依存しており、二倍体細胞は減数分裂によって分裂しなければならない。この減数分裂のプロセスは、将来の配偶子の遺伝物質を配布する責任があります。

減数分裂は、各配偶子が体細胞染色体の半分を持つように、相同染色体を分離することを目的としています。遺伝的負荷を減らすことに加えて、減数分裂では、非姉妹染色分体間の物質交換も起こり、まったく新しい組み合わせを生み出します。

配偶子

配偶子は、減数分裂によって生成され、遺伝的負荷の半分を含む生物の性細胞です。つまり、一倍体です。

配偶子は植物と動物の両方で異なり、それらのサイズと相対的な移動性に応じて3つの基本的なカテゴリに分類されます：アイソガミー、アニソガミー、およびオーガミー。

アイソガミーは有性生殖の一種であり、融合して新しい個体を生み出す配偶子は、サイズ、機動性、構造が同じです。アイソガミーは主に植物で表されます。

対照的に、アニソガミーは、サイズと構造が異なる2つの配偶子の結合で構成されます。アニガガミーの1つの特定のタイプはオーガミーです。オスの配偶子はサイズが比較的小さく、数が豊富です。女性のものははるかに目立ち、少ない数で生産されています。

動物の有性生殖

動物界では、有性生殖はグループメンバーに広く分布する現象です。

ほとんどすべての無脊椎動物と脊椎動物は別々の生物に性を持っています-つまり、種の中で男性と女性の個人を区別することができます。この状態は雌雄異株と呼ばれ、ギリシャ語のルーツ「2つの家」から派生した用語です。

対照的に、同じ家に同性愛者がいる「家」と呼ばれる種の数が少ない特定の種があります。これらの動物は雌雄同体としても知られています。

性別の区別は、サイズや色の形態学的特徴ではなく、各性別が作る配偶子のタイプによって与えられます。

雌は胚珠を生産し、その大きなサイズと不動が特徴です。一方、精子は男性によって大量に生産され、はるかに小さく、卵子を動かして受精させるための特別な構造を持っています。

次に、動物の典型的な性器について説明し、次に、各動物グループにおける生殖のプロセスを詳しく説明します。

生殖に関連する構造

有性生殖に特化した細胞-卵と精子-は、生殖腺と呼ばれる特定の組織で生産されます。

男性では、精巣が精子の生成に関与し、女性の配偶子は卵巣で形成されます。

生殖腺は主要な性器と考えられています。アクセサリーの性器は、卵と精子を受け取り、転送する責任がある後生動物の重要なグループに存在します。女性では膣、卵管、卵管、子宮が見られますが、男性では陰茎があります。

多孔質

ポリファーは一般的にスポンジとして知られており、性的にも無性的にも繁殖することができます。ほとんどの種では、オスとメスの配偶子の生産は単一の個体で行われます。

有毛細胞は、この系統の特定の種類の細胞であり、精子に変換することができます。他のグループでは、配偶子は古細胞に由来する場合があります。

多くの種は胎生であり、受精現象後、接合体は幼虫の放出が起こるまで親生物によって保持されることを示します。これらの種では、精子は水中に放出され、別のスポンジに取り込まれます。

刺胞動物

刺胞動物はクラゲなどを含む海洋生物です。これらの動物には2つの形態があります。1つ目はポリープであり、固着しやすい生活様式が特徴です。2つ目は、移動や浮遊が可能なクラゲです。

ポリープは一般に、出芽または分裂の過程で無性生殖をします。クラゲは雌雄異変で、性的に繁殖します。このグループのライフサイクルは非常に変動します。

アセロモーフと扁形動物

プラナリアなどの扁形動物は、主に、単一の個体から無性的に複数のクローンを再生および生成する能力で知られています。

これらのミミズの動物のほとんどは、一義的です。しかし、彼らは相互受精を実行するためのパートナーを探しています。

男性の生殖システムには、いくつかの精巣と、複雑な脊椎動物の陰茎に似た乳頭のような構造が含まれています。

軟体動物と環形動物

ほとんどの軟体動物は雌雄異株であり、それらの繁殖は、トロコフェラ（環形動物に存在する幼虫に非常に似ている）と呼ばれる自由に泳ぐ幼虫を生み出し、軟体動物の種によって異なります。

同様に、環形動物は性別が異なり、一時的に現れる生殖腺があるものもあります。

節足動物

節足動物は非常に多様な動物のグループであり、キチンと結合した付属肢で構成される外骨格が特徴です。この系統には、無数脚類、キレート動物、甲殻類、および六脚類が含まれます。

性別は一般に分かれており、生殖に特化した器官はペアで現れます。種のほとんどは内部受精を持っています。産卵性、産卵性、産卵性があります。

棘皮動物

棘皮動物には、ヒトデ、ナマコ、ウニなどが含まれます。いくつかの雌雄同体種がありますが、ほとんどは別々の性別を持っていることを特徴としています。生殖腺は大きな構造であり、管は単純で、精巧な交尾器官はありません。

受精は外部で行われ、両側の幼虫が発達して、水域内を自由に移動できます。一部の種は直接発生します。

脊索動物

ほとんどの性別は別です。このグループでは、生殖のためのより複雑な臓器を見つけます。それぞれの性別には、生殖腺があり、これらの産物を総排泄腔または肛門の近くにある特別な開口部に導きます。グループに応じて、受精は外部または内部で行うことができます。

動物の単為生殖

単為生殖は、主に無脊椎動物と一部の脊椎動物で動物界に広く表れている現象であり、これにより、親が1人だけの新しい個体を生成できます。それは無性生殖の一種ですが、特定のタイプの単為生殖は有性生殖のタイプと見なされます。

減数分裂の単為生殖では、卵は減数分裂によって形成され、男性の精子によって受精される場合と受精されない場合があります。

いくつかのケースでは、卵は男性の性配偶子によって活性化されなければなりません。この場合、精子からの遺伝物質が廃棄されるため、両方の核の融合はありません。

ただし、種によっては、活性化プロセスを必要とせずに、卵子が自発的に発生する場合があります。

植物の有性生殖

動物の場合と同様に、植物は有性生殖を受けることができます。それは、ユニークな遺伝的特徴を持つ新しい個体を生み出す2つの半数体配偶子の結合から成ります。

植物は、単一の個体にオスとメスの器官を持つことができ、またはそれらを分離することができます。キュウリと乳白色では性別、バラとペチュニアでは性別です。

お花

有性生殖の過程を担当する器官は花です。これらの特殊な構造には、生殖に直接関与しない領域があります：がくと花冠、および性的に活発な構造：アンドロシウムと婦人科。

アンドロシウムは雄しべで構成される男性の生殖器官で、雄しべはフィラメントと葯に分かれています。この最後の地域は、花粉の生産に関与しています。

gynoeciumは雌花器官であり、心皮と呼ばれる単位で構成されています。構造は細長い「しずく」に似ており、柱頭、スタイル、最後に卵巣に分かれています。

受粉

植物の有性生殖のプロセスは、主に受粉を介して行われます。受粉は、葯から柱頭への花粉粒の輸送で構成されます。

受粉は同じ花（花粉粒が同じ植物の女性器官に行く）で発生するか、または花粉粒が異なる個体を受精させる交雑である場合があります。

ほとんどの植物では、受粉を行うために動物の介入が必要です。これらは、ミツバチなどの無脊椎動物、または鳥やコウモリなどの脊椎動物である可能性があります。植物は、報酬として花粉媒介者に蜜を提供し、彼らは花粉の分散を担当しています。

生殖に直接関与しない花の構造は、カローラとカリックスです。これらは修飾された葉であり、多くの場合明るく鮮やかな色で、潜在的な花粉媒介者を視覚的または化学的に引き付ける原因となります。

同様に、一部の植物は動物の花粉媒介者を必要とせず、花粉を分散させるために風または水を使用します。

受精、種子、果物

このプロセスは、花粉が花の柱頭に到達するところから始まります。これらは、卵巣が見つかるまで、スタイルで移動します。

二重受精は顕花植物の典型であり、すべての生物の中で独特です。この現象は次のように発生します。精子の核は卵子と結合し、別の精子の核は胞子体の二倍体胚に融合します。

この異常な受精イベントの結果は、生物の発達のための栄養組織として機能する三倍体胚乳です。胚珠の成熟が成功すると、それらは種子に変わります。一方、果実は成熟した卵巣によって形成されます。

果実は、成熟した卵巣に由来する場合は単純なものとして分類でき、イチゴなどの複数の卵巣から発生する場合は追加できます。

細菌の有性生殖

細菌は主に無性生殖能力で知られています。

この原核生物の系統では、個人は二分裂と呼ばれるプロセスによって2つに分割することができます。しかし、遺伝物質の交換があるため、細菌には有性生殖を連想させる一連のメカニズムがあります。

1940年代半ばまでは、細菌はもっぱら無性生殖したと考えられていました。しかし、研究者のジョシュアレーダーバーグとエドワードテイタムは、モデルとして異なる食事要件のあるE. coliバクテリアを使用した独創的な実験を通して、この信念を否定しました。

実験は、メチオニンとビオチンを含む最小培地で増殖するA株と、スレオニン、ロイシン、チアミンを含む環境でのみ増殖するB株で構成されました。言い換えれば、各菌株は、これらの化合物を合成することを妨げる突然変異を有していたので、それらは培地中で合成されなければならなかった。

コロニーが数時間接触したとき、個人は以前はできなかった栄養素を合成する能力を獲得しました。したがって、レーダーバーグとテイタムは有性生殖と同様のDNA交換プロセスがあり、それを活用と呼んだことを示した。

活用

接合プロセスは、2つの細菌を物理的に結合してDNAの交換を可能にする、性線毛と呼ばれる橋のような構造を介して行われます。

細菌は性的二型を持たないため、男性と女性について話すことはできません。ただし、線毛を生成できるのは1つのタイプだけであり、「受精能」のためにF因子と呼ばれる特別なDNAフラグメントを持っています。F因子は線毛産生のための遺伝子を持っています。

交換に関与するDNAは、単一の細菌染色体の一部ではありません。代わりに、それはプラスミドと呼ばれる孤立した環状部分であり、独自の複製システムを持っています。

変換

接合に加えて、細菌が余分なDNAを取得できる他のプロセスがあり、接合よりも単純であることを特徴としています。それらの1つは、外部環境から裸のDNAを取得することで構成される変換です。この外因性DNAフラグメントは、細菌の染色体に組み込むことができます。

変換メカニズムは、有性生殖の概念に入ります。バクテリアは無料のDNAを取りましたが、この遺伝物質は別の生物から来たものでなければなりませんでした。

変換

外来DNAを得るための細菌の3番目で最後の既知のメカニズムは形質導入です。これは、細菌に感染するウイルスであるバクテリオファージの関与を意味します。

形質導入では、ウイルスは細菌のDNAの一部を取り、それが細菌に感染すると、この断片がウイルスに伝わります。一部の著者は、これらの3つのメカニズムを指すために「パラセクシャルイベント」という用語を使用しています。

進化的視点

生物の有性生殖の遍在は注目に値する事実です。したがって、進化生物学における最大の問題の1つは、エネルギーが高額な活動であり、場合によっては危険な場合に、セックスが多くの血統にまたがる理由です。

真核生物の有性生殖を引き起こした選択的力は、細菌について説明されている準性的プロセスを維持する力と同じであると疑われています。

セックスコスト

進化の観点から、「成功」という用語は、個体が遺伝子を次世代に引き継ぐ能力を指します。逆説的に、生殖は一連のコストを伴うため、セックスはこの定義を完全には満たさないプロセスです。

有性生殖には、配偶者を見つけることが含まれ、ほとんどの場合、この作業は簡単ではありません。「理想的な配偶者」を見つけるという点で、子孫の成功を決定するこの取り組みには膨大な時間とエネルギーを費やす必要があります。

動物は潜在的な仲間を誘う一連の儀式を示し、場合によっては交尾を達成するために自分の生命をさらして戦わなければなりません。

減数分裂による分裂には有糸分裂よりもはるかに長い時間がかかるため、細胞レベルでもセックスは高価です。では、なぜほとんどの真核生物は性的に生殖するのでしょうか？

2つの基本的な理論があります。1つは、「利己的な」遺伝要素の水平伝達のメカニズムとしての細胞融合に関連し、2つ目の理論は、DNA修復メカニズムとしての組換えを提案しています。以下では、各理論の長所と短所について説明します。

セックスベネフィット

この質問に答えるには、最初の真核生物における有性生殖の可能な利益に焦点を当てる必要があります。

接合子を形成するための配偶子の融合は、一方のゲノムの起こり得る欠陥遺伝子を他方の正常なコピーで補償することができる2つの異なるゲノムの組み合わせをもたらします。

たとえば、人間では、各親から1つのコピーを継承します。母親から欠陥のある遺伝子を受け継いだ場合、父親の正常な遺伝子がそれを補うことができます（病理または疾患がホモ接合性劣性としてのみ現れるような場合）。

最初の理論ほど直観的ではない2番目の理論は、減数分裂がDNAの修復メカニズムとして機能することを提案しています。遺伝物質の損傷は、すべての生物が直面しなければならない問題です。しかし、無性生殖のみを行う生物もあり、そのDNAは特に損傷を受けていません。

別の仮説は、セックスが他の遺伝系統に分配されるために、利己的な遺伝要素間の寄生的適応として進化した可能性があると述べています。同様のメカニズムが大腸菌でも証明されています。

可能な説明はあるが、性の進化は進化生物学者の間で激しい議論の的となっている。

性的選択

性的選択はチャールズ・ダーウィンによって導入された概念であり、性的に繁殖する集団にのみ適用されます。これは、行動、構造、およびその他の属性の存在を説明するために使用されます。これらの属性の存在は、自然選択では想定できません。

たとえば、孔雀の非常にカラフルでやや「誇張された」羽は、潜在的な捕食者にそれをより見やすくするため、個人に直接的な利益をもたらしません。さらに、それは男性にのみ存在します。

参考文献

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有性生殖：特性、種類、植物、動物 - 生物学 - 2025