Fascinujúce spôsoby rozmnožovania živočíchov: Od klonov po zmenu pohlavia

Rozmnožovanie je jednou zo základných funkcií všetkých živočíchov, ktorá zabezpečuje pokračovanie rodu a prispieva k evolúcii druhu. Tento proces zahŕňa rôzne etologické, fyziologické a morfogenetické deje a prebieha rozmanitými spôsobmi v závislosti od konkrétneho živočícha.

Rozmnožovanie živočíchov možno rozdeliť na dva základné typy: nepohlavné (asexuálne, vegetatívne) a pohlavné (sexuálne).

Nepohlavné rozmnožovanie: Vznik klonov

Pri nepohlavnom rozmnožovaní nedochádza k vzniku špecializovaných pohlavných buniek. Nový jedinec vzniká z materského organizmu mitotickým delením buniek. Napriek tomu, že tento spôsob rozmnožovania nie je výhodný z hľadiska vývoja druhu, pretože nevedie k zvýšeniu genetickej variability a obmedzuje schopnosť druhu adaptovať sa na meniace sa podmienky prostredia, je rozšírený u mnohých organizmov.

Nepohlavné rozmnožovanie u prvokov

Nepohlavné rozmnožovanie prvokov prebieha hlavne prostredníctvom mitotického delenia, pri ktorom sa delí jadro aj cytoplazma bunky. Tento proces zahŕňa reorganizáciu bunkových organel a vytvorenie nových buniek.

Binárne delenie: Najčastejšia forma, kde sa materská bunka rozdelí na dve dcérske bunky. Toto delenie môže byť pozdĺžne (napríklad bičíkovce, červenoočká) alebo priečne (napríklad nálevníky).
Polytómia: Jadro sa mnohonásobne rozdelí bez rozdelenia cytoplazmy, čo vedie k tvorbe mnohojadrových buniek. Z nich sa neskôr oddelia jednojadrové dcérske bunky (napríklad dierkavce a mrežovce).
Pučanie: Nový jedinec vzniká z výbežkov na materskej bunke.

Nepohlavné rozmnožovanie u mnohobunkových živočíchov

U mnohobunkových živočíchov existuje viacero spôsobov nepohlavného rozmnožovania, ktoré zväčša vychádzajú z ich vysokej regeneračnej schopnosti.

Delenie a rozpad tela (schizogenéza): Pri živočíchoch s vysokou regeneračnou schopnosťou, akými sú napríklad mechúrniky a ostnatokožce, sa stretávame s delením materského organizmu na dve alebo viac častí. U polypovcov sa tento proces nazýva fisipária. U obrúčkavcov sa proces rozpadu na viacero článkov, z ktorých zregenerujú nové jedince, nazýva aj metamerická disociácia. Špecifickým prípadom je reprodukčná autotómia (napríklad u hviezdoviek a hadovíc), kedy živočích odvrhne časť tela, z ktorej vznikne nový jedinec.
Pučanie (gemipária): Nový jedinec postupne vyrastá z malej skupiny buniek na tele materského organizmu. Tento proces môže prebiehať na povrchu tela - vonkajšie pučanie (napríklad u polypov a koralovcov), alebo vo vnútri organizmu - vnútorné pučanie. Vnútorné pučanie je typické pre sladkovodné hubky, ktoré na jeseň vytvárajú špeciálne vnútorné púčiky zvané gemule; tie prežijú zimu a na jar z nich vyrastú nové jedince.
Strobilácia: Je špecifický typ nepohlavného rozmnožovania charakteristický pre medúzovce.

Príklady nepohlavného rozmnožovania v ríši živočíchov

Pohlavné rozmnožovanie: Spojenie gamét

Pohlavné rozmnožovanie (amfigónia) zahŕňa tvorbu špecializovaných haploidných buniek, ktoré sa spoločne nazývajú gaméty. Existujú dva základné typy gamét:

Samičia pohlavná bunka (vajíčko, oocyt, u prvokov aj makrogaméta): Štandardne ide o väčšiu, nepohyblivú bunku, ktorá je bohatá na živiny a nesie druhú polovicu genetickej informácie.
Samčia pohlavná bunka (spermia, spermatozoid, u prvokov aj mikrogaméta): Štandardne ide o oveľa menšiu, aktívne pohyblivú bunku vybavenú bičíkom.

Obe gaméty vznikajú redukčným meiotickým delením (gametogenézou) a sú haploidné, to znamená, že obsahujú len polovičný počet chromozómov. Až ich splynutím (oplodnením) vzniká plnohodnotná diploidná zygota, ktorá kombinuje genetický materiál oboch rodičov a je základom nového jedinca.

Pohlavné rozmnožovanie u prvokov

Hoci sú prvoky jednobunkové, pohlavné rozmnožovanie je u nich veľmi pestré a môže prebiehať troma hlavnými spôsobmi:

Gametogamia: Organizmus (gamont) vytvára špecializované pohlavné bunky - gaméty, ktoré sa uvoľnia a splývajú s nezávislými gamétami iných jedincov. Podľa vzhľadu spájajúcich sa buniek rozlišujeme izogamiu (splynutie dvoch tvarovo a veľkostne úplne rovnakých pohlavných buniek) a anizogamiu (splynutie morfologicky odlišných buniek, zväčša menšej mikrogaméty a väčšej makrogaméty).
Gamontogamia: Od gametogamie sa odlišuje tým, že sa pri nej spájajú priamo celé dospelé jedince (gamonty), alebo aspoň ich väčšia časť, a až následne dochádza k výmene gamét alebo jadier. Typickým príkladom tohto procesu je konjugácia u nálevníkov (napríklad črievičky). Pri konjugácii si dva jedince dočasne vymenia genetický materiál.
Autogamia (samooplodnenie): Proces, pri ktorom gaméty alebo pohlavné jadrá, ktoré navzájom splývajú do zygoty, pochádzajú z tej istej rodičovskej bunky. K autogamii dochádza napríklad u dierkavcov, slncoviek či priamo u niektorých nálevníkov.

Pohlavné rozmnožovanie u mnohobunkových živočíchov

Pohlavné rozmnožovanie u mnohobunkových živočíchov prebieha výlučne vo forme oogamie. Pri oogamii sa samičia pohlavná bunka (vajíčko) spája so samčou pohlavnou bunkou (spermiou). Vajíčka sú stacionárne a objemnejšie (bohaté na cytoplazmu a živiny), zatiaľ čo spermie sú malé a vďaka bičíku prispôsobené na aktívny pohyb.

Pohlavné bunky sa spravidla vyvíjajú zo zárodočného epitelu vo vnútri pohlavných žliaz (gonád): spermie v semenníkoch (testes) a vajíčka vo vaječníkoch (ovaria). U najjednoduchších živočíchov, napríklad u hubiek, sa ešte štandardné žľazy netvoria a spermie i vajíčka vznikajú priamo v mezoglei z amébocytov alebo choanocytov, pričom spermie sú k vajíčkam prenášané prúdom vody.

Typy živočíchov z hľadiska pohlavných orgánov

Z hľadiska tvorby pohlavných orgánov a buniek rozlišujeme dva základné typy živočíchov:

Rôznopohlavnosť (gonochorizmus): Samčie a samičie pohlavné bunky sa tvoria oddelene v rôznych jedincoch (samcoch a samiciach). Väčšina živočíchov patrí medzi gonochoristy.
Obojpohlavnosť (hermafroditizmus): Samčie a samičie pohlavné bunky sa tvoria spoločne v jednom jedincovi. Niekedy je dokonca pre obe pohlavia vytvorená spoločná obojpohlavná žľaza nazývaná ovotestis (napríklad u niektorých ulitníkov).

Hermafroditizmus - ekologická adaptácia

Hermafroditizmus predstavuje skôr ekologickú adaptáciu na prostredie. Vyskytuje sa najčastejšie v prípadoch, keď je populácia veľmi riedka, alebo keď majú živočíchy obmedzenú pohyblivosť, prípadne vedú parazitický spôsob života. Z hľadiska dozrievania pohlavných buniek ho delíme na dva spôsoby:

Postupný (sekvenčný) hermafroditizmus: Jedinec počas života cielene mení pohlavie. Ak funguje najprv ako samec a neskôr sa fyziologicky stáva samicou, nazýva sa to proterandria (protandria). Ak je to naopak a zo samice sa neskôr stane samec, ide o proterogyniu (protogynia). Vyskytuje sa to napríklad u niektorých morských slimákov alebo koralových i akváriových rýb (klauny, mečovky, gupky).
Súčasný (simultánny) hermafroditizmus: Vajíčka a spermie sa v tele tvoria a dozrievajú naraz. Živočích má však vyvinuté mechanizmy, ktoré aktívne zabraňujú samooplodneniu (využívajú to napríklad ploskulice, dážďovky či slimák záhradný, ktoré si spermie pri kopulácii navzájom vymenia).

Partenogenéza a polyembryónia: Neobyčajné spôsoby vzniku života

Partenogenéza: Je osobitný spôsob rozmnožovania, pri ktorom nový jedinec vzniká z neoplodneného vajíčka. Podľa toho, aké pohlavie sa z vajíčka liahne, rozlišujeme tri typy: telytokia (liahnu sa len samice - napr. vírniky, pakobylky, vošky), arrhenotokia (liahnu sa len haploidné samce - napr. trúdy u včiel) a amfitokia (liahnu sa obe pohlavia). Partenogenéza umožňuje živočíchom rýchlo vytvárať potomstvo bez potreby vyhľadať partnera, čo je biologicky výhodné v stabilnom prostredí.
Gynogenéza (pseudogamia): Je špecifický typ rozmnožovania, pri ktorom spermia (často iného, príbuzného druhu) vajíčko len stimuluje k vývinu, avšak genetický materiál oboch buniek nesplynie. Potomkovia sú tak vlastne dokonalými klonmi matky (u nás sa takto rozmnožuje ryba karas striebristý).
Polyembryónia: Je jav, pri ktorom sa z jednej oplodnenej zygoty (vajíčka) nepohlavným rozdelením vytvorí viacero zárodkov. Vznikajú tak geneticky identickí súrodenci - jednovaječné dvojčatá (pravidelne sa to vyskytuje u pásavcov alebo niektorých blanokrídlovcov, nepravidelne aj u človeka).

Neoténia: Rozmnožovanie v larválnom štádiu

Neoténia je fylogenetický a fyziologický jav, pri ktorom živočích dosiahne plnú pohlavnú zrelosť (a má vyvinuté pohlavné orgány) už vo svojom larválnom štádiu. Larva sa tak dokáže plnohodnotne rozmnožovať a k premene na dospelého jedinca u nej vôbec nedochádza. Tento fenomén sa vyskytuje u niektorých druhov mnohoštetinavcov a obojživelníkov (napríklad axolotl).

Axolotl mexický

Pohlavná dvojtvarosť (sexuálny dimorfizmus)

Pohlavné znaky u živočíchov zohrávajú dôležitú úlohu v ich reprodukčnom správaní a podieľajú sa na odlišovaní samcov od samíc, čím priamo prispievajú k vzniku pohlavnej dvojtvárnosti (sexuálneho dimorfizmu). Tieto znaky sa štandardne delia na dve skupiny:

Primárne pohlavné znaky: Sú priamo spojené s rozmnožovacím systémom a orgánmi. Predstavujú základné reprodukčné štruktúry nevyhnutné pre tvorbu a prenos gamét. Patria sem samotné pohlavné žľazy (vaječníky a semenníky). K primárnym znakom radíme aj vývody týchto žliaz a všetky prídavné žľazy (napríklad prostata), ktoré vylučujú látky potrebné pre bezpečné oplodnenie alebo úspešný vývin zárodku.
Sekundárne pohlavné znaky: Zahŕňajú rôzne fyzické, morfologické a behaviorálne charakteristiky, ktoré navonok odlišujú samce od samíc. Prispievajú k rozmnožovaciemu úspechu, ale nie sú priamo spojené so samotnou produkciou gamét.

Medzi sekundárne pohlavné znaky (a pridružené kopulačné orgány) patria napríklad adaptácie na prichytenie samičky pri kopulácii (zväčšený predný pár nôh potápnika), pomocné orgány na prechovávanie mláďat (vak u vačkovcov) alebo špecializované orgány na prenos spermií (takzvané gonopódy). Typickým príkladom sú pterygopody u žralokov (premenené brušné plutvy), gonopódium u živorodých rýb (premenená análna plutva), párový hemipenis plazov, alebo hektokotylové rameno hlavonožcov, ktoré sa dokonca môže oddeliť od tela samca.

Zvláštnu úlohu medzi sekundárnymi znakmi zohráva sfarbenie peria alebo srsti (napríklad hriva leva, chvost páva), ktoré slúži na prilákanie partnerov alebo na vizuálne zastrašenie konkurentov. Okrídlenosť a bezkrídlosť môžu byť tiež výraznými sekundárnymi pohlavnými znakmi (napríklad u niektorých druhov hmyzu). Medzi ďalšie signálne charakteristiky radíme pachové žľazy, parohy u samcov cicavcov či žiarivé sfarbenie samcov rýb v období neresu.

Príklady sekundárnych pohlavných znakov u zvierat

Vajíčko: Základ nového života

Vajíčko má zvyčajne guľovitý, ojedinele oválny tvar a spravidla patrí medzi najväčšie bunky v tele organizmu. Vo vnútri sa nachádza cytoplazma (nazývaná aj ooplazma), ktorá obsahuje dôležité mitochondrie a kvapôčky žĺtka. Žĺtok tu slúži ako nevyhnutný zdroj výživy a stavebný materiál pre vyvíjajúci sa zárodok (embryo).

Z evolučného hľadiska platí dôležité pravidlo: množstvo žĺtka priamo súvisí s dĺžkou embryonálneho a larválneho vývinu. Podľa množstva a lokalizácie žĺtka delíme vajíčka na:

Oligolecitálne a izolecitálne: Obsahujú pomerne málo žĺtka, ktoré je rovnomerne rozložené po celej cytoplazme (napríklad u ježoviek a kopijovcov).
Mezolecitálne a heterolecitálne: Žĺtok je koncentrovaný na jednom konci, ktorý nazývame vegetatívny pól (jadro je na opačnom, animálnom póle). Tieto vajíčka sú typické pre živočíchy s dlhým larválnym štádiom, ale krátkym embryonálnym vývinom (napríklad obojživelníky, kruhoústnice, dvojdyšníkovce).
Polylecitálne: Obsahujú veľké množstvo žĺtka. Sú typické pre živočíchy s dlhým embryonálnym vývinom a bez larválneho štádia. Funkčne sa delia na:
- Telolecitálne: Žĺtok zapĺňa dominantnú časť a takmer celé vajíčko, pričom cytoplazma s jadrom tvorí len malý zárodočný terčík na povrchu (typické pre vajíčka drsnokožcov, plazov, vtákov a vajcorodých cicavcov).
- Centrolecitálne: Cytoplazma tvorí len tenkú vrstvu na povrchu vajíčka, pričom jadro s malým množstvom cytoplazmy sa nachádza v strede a medzi týmito dvoma vrstvami je husto uložený žĺtok (typické pre vajíčka hmyzu).
Alecitálne (druhotne oligolecitálne): Sú vajíčka takmer úplne bez zásobného žĺtka.

Oplodnenie: Splynutie gamét

Oplodnenie (fertilizácia) je biologický proces, pri ktorom dochádza k splynutiu gamét opačného pohlavného typu - konkrétne vajíčka a spermie. Tento proces vedie k vytvoreniu zygoty, ktorá predstavuje prvú bunku nového jedinca s kompletnou genetickou výbavou oboch rodičov.

Typy oplodnenia

U živočíchov rozlišujeme dva hlavné spôsoby oplodnenia:

Vonkajšie (mimotelové) oplodnenie: K splynutiu gamét dochádza voľne vo vonkajšom prostredí (takmer výlučne vo vode) mimo tela matky. Tento spôsob je bežný u vodných bezstavovcov, väčšiny rýb a lúčoplutvovcov, a u obojživelníkov.
Vnútorné (vnútrotelové) oplodnenie: Gaméty splývajú bezpečne chránené vo vnútorných pohlavných orgánoch matky. Predstavuje dôležitú evolučnú adaptáciu na suchozemské prostredie, typickú pre väčšinu suchozemských bezstavovcov, drsnokožce, plazy, vtáky a cicavce.

U väčšiny živočíchov, ktoré sa rozmnožujú vnútorným oplodnením, majú samce vyvinuté špecializované kopulačné orgány (napríklad párový hemipenis u šupinatých plazov, penis u cicavcov, alebo premenené končatiny ako gonopódy u článkonožcov či pterygopody u drsnokožcov). Prostredníctvom nich prenášajú počas pohlavného aktu (kopulácie) spermie priamo do pohlavných ciest samice.

Niektoré živočíchy s vnútorným oplodnením však pevné kopulačné orgány nemajú. Namiesto toho samce vytvárajú spermatofory. Ide o slizovité, často chitinózne puzdrá a nosiče spermií, ktoré samce umiestňujú buď priamo do tela samice, alebo do vonkajšieho prostredia, odkiaľ si ich samica sama nasaje alebo zavedie do pohlavného otvoru. Využívajú to mnohé druhy pavúkovcov, stonožiek, hmyzu, pijavice, ale aj stavovce ako mloky. Z evolučného hľadiska sa odkladanie spermatofórov do prostredia považuje za dôležitý prechodový stupeň medzi mimotelovým a vnútrotelovým oplodnením.

Špecifickým prípadom sú vtáky. Zväčša nemajú penis a spermie si partneri odovzdávajú len priložením a pritlačením svojich kloák.

Vývin mláďat: Od vajíčka po živé mláďa

Pri rozmnožovaní živočíchov existujú tri základné stratégie, ako sa mláďatá vyvíjajú a prichádzajú na svet:

Vajcorodosť (oviparia): Je spôsob rozmnožovania, pri ktorom samice kladú vajíčka a vývin zárodku následne prebieha už mimo tela matky. Mláďatá sa vyliahnu z vajec po určitom inkubačnom čase. Je to najrozšírenejší spôsob, typický pre všetok hmyz, všetky vtáky a väčšinu plazov, obojživelníkov a rýb.
Vajcoživorodosť (ovoviviparia): Predstavuje prechodný medzistupeň. Vajíčka sa vyvíjajú a zárodky v nich rastú chránené vo vnútri pohlavných ciest matky, avšak mláďatá dostávajú všetku svoju výživu iba zo zásob samotného vajíčka (žĺtka), nie z krvného obehu matky. Po vyliahnutí z vajíčka opustia telo samice.
Živorodosť (viviparia): Mláďatá sa vyvíjajú priamo v tele matky a sú narodené živé. Matka poskytuje mláďatám živiny počas ich vývinu. Typická je pre väčšinu cicavcov, niektoré druhy hadov a jašteríc, a žraloky.

Porovnanie oviparie, ovoviviparie a viviparie

Individuálny vývin živočícha - Ontogenéza

Individuálny vývin živočícha sa nazýva ontogenéza a zahŕňa celý jeho životný cyklus. Tento vývin môže obsahovať aj rodozmenu (metagenézu) pri primitívnejších skupinách, akými sú napríklad mechúrniky, kde sa pravidelne striedajú pohlavné a nepohlavné generácie. Ontogenéza sa začína oplodnením vajíčka a končí sa smrťou. Zahŕňa obdobie od splynutia gamét a vzniku zygoty až po vyliahnutie alebo narodenie nového jedinca.

Štiepenie (brázdenie): Oplodnené vajíčko sa mitotickým delením postupne brázdi, až vznikne guľovitý útvar - morula.
Blastula: Množením buniek dochádza ku vzniku dutej gule - blastula, ktorej vnútro vypĺňa prvotná telová dutina - blastocél.
Gastrula: Z jednovrstvovej blastuly vznikne vakovitý, dvojvrstvový útvar - gastrula (vonkajšia vrstva - ektoderm a vnútorná - endoderm). Pri dvojstranne súmerných živočíchoch sa tvorí aj tretia zárodočná vrstva - mezoderm.

Vývin u človeka

U človeka prebieha vývin v maternici:

Zárodok (embryo): Prvé mesiace vývinu.
Plod (foetus): Od začiatku tretieho mesiaca tehotenstva, keď už funguje placenta aj niektoré orgány.

Z trofoblastu sa vytvára vonkajší plodový obal chorion, z ktorého sa vyvíja orgán placenta (plodový koláč). V placente sú cievy matky aj plodu, ale krv matky sa s krvou dieťaťa nemieša. S placentou je plod spojený pupočnou šnúrou. Gravidita trvá približne 270 dní.

Špecifické rozmnožovacie stratégie a vplyv prostredia

Príroda je plná neuveriteľných a niekedy až šokujúcich spôsobov rozmnožovania:

Krokodíly a korytnačky: Niektoré druhy plazov kladú vajíčka do piesku, ktorý má správnu vlhkosť. Korytnačky plávajú dlhé kilometre na pláže, vyhrabú jamu, nakladú vajíčka v kožovitom obale, zahrabú ich a odídu. Samička krokodíla nílskeho stráži svoje hniezdo s vajíčkami až do ich liahnutia.
Žaba pípa americká: Chráni svoje mláďatá nosením v špeciálnych jamkách na svojom chrbte.
Žaba tlamorodka zázračná: Prehltne 15 až 20 vajec a počas celého vývinu svojich mláďat neje. Keď sa zo žubrienok vyvinú malé žabky v jej žalúdku, otvorí ústa a žabky vyjdú von.
Morské čerty: V hlbokých oceánoch sa samec zahryzne do samice a postupne s ňou zrastie, až sa z neho stane trvalý „doplnok“, ktorý dodáva spermie.
Ploštice: Samec prepichne telo samice a spermie vstrekne priamo do jej dutiny.
Morské koníky: Samica odovzdá vajíčka samcovi do špeciálneho brušného vaku, kde ich samec oplodní a nosí, kým sa nevyliahnu.
Morské slimáky: Niektoré sú hermafrodity a pri párení si navzájom odovzdávajú spermie. Po akte niektoré druhy penis jednoducho odhodia a dorastie im nový.
Hroch obojživelný: Na prilákanie samičky rozmetáva exkrementy chvostom.
Dikobraz: Samec pokropí samicu močom, aby ju zaujal.
Chobotnice: Po párení samec často poslúži samičke ako zdroj energie a je ňou skonzumovaný.
Dažďovník obyčajný: Párenie prebieha za letu.
Užovky: Môžu meniť pohlavie po hibernácii.
Slimák banánový: Je hermafrodit a musí si vymeniť spermie s iným jedincom.
Ryba korytnačka škvrnitá: Je monogamný hermafrodit a môže meniť pohlavie.
Kardinály: Majú bilaterálnu gynandromorfia, čo znamená, že každá polovica tela má iné pohlavie.
Jašterice: Môžu meniť pohlavie v závislosti od teploty prostredia.

Úspešné rozmnožovanie zvierat v chove často vyžaduje hlboké poznatky o ich prirodzenom prostredí a správaní. Nedostatočné poznatky, nedbanlivosť a nezáujem o taxonomické problémy môžu viesť k neúspešným odchovom, vrátane kríženia podobných druhov.

Niektoré náhle zmeny (teplota) môžu spôsobiť nezvratné zmeny v organizme a schopnosti reprodukcie. Niektoré druhy sú špecificky viazané na svoj biotop a jeho porušenie, náhla zmena taktiež poškodzuje prípadnú plodnosť samíc alebo kvalitu samcov vhodných na párenie. Vo voľnej prírode sú páky, aby nedochádzalo ku kríženiu alebo sa výrazne minimalizovalo, napr. prezygotický izolačný mechanizmus, ak rôzne populácie obývajú spoločný biotop.

tags: #ake #zivocichy #maju #zvlastne #rozmnozovanie