التكاثر فى الكائنات الحية
التكاثر هو العملية الحيوية التي من خلالها يقوم الكائن الحي بنقل مادته الوراثية إلى جيل آخر من خلال إنتاج نسل و ذلك بهدف الحفاظ على نوعه وحمايته من الانقراض.
تكمن أهمية التكاثر فى حفاظ الكائن الحى على استمرارية النوع على مستوى الكائنات الحية. حيث يمكن للأفراد البقاء على قيد الحياة دون إنتاج أي نسل أى دون تكاثر، ولكن لا يمكن للأنواع البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل إذا مات جميع أفرادها دون التكاثر.
التكاثر من العمليات الحيوية التى يقوم بها جميع الكائنات الحية، بداية من البكتيريا الدقيقة وصولا لأكبر الكائنات الحية (الحوت الأزرق) باختلاف طريقة تكاثر كل كائن.
من المعلوم أن الكائنات الحية تشترِك فى عمليات حيوية هامة مثل التنفس و الإخراج و التغذية و الإحساس و على الرغم من أن العمليات الأربع الأولى ضرورية للغاية لبقاء الكائن الحي كفرد على قيد الحياة، فإن التكاثر لا يتم بواسطة جميع الأفراد، أى يمكن لأغلب الكائنات الحية البقاء على قيد الحياة حتى لو أزيلت أعضاؤها التناسلية, لذا كان قولنا سابقا أن التكاثر هام لبقاء النوع و ليس الفرد
حفريات الديناصورات: هي بقايا الكائنات الحية المحفوظة، و المدفونة عادة تحت الأرض، و هى تعد دليلا على وجود أنواع عاشت في الأزمنة القديمة ثم انقرضت. مما يؤكد أن هذه الأنواع ربما لم تنجح في عملية التكاثر و بالتالى لم تستطع تعويض الميت منها و هو ما أدى إلى انقراضها.
يعتمد التكاثر بصورة أساسية على العمليات الحيوية الأخرى فنجد أن التكاثر عادة يتم عندما يصل الكائن الحي إلى مرحلة النضج الجنسي بعد فترة من النمو، و هي المرحلة التي يهتم خلالها الكائن الحي ببقائه على قيد الحياة. حيث تكون الأولوية للعمليات الحيوية الأخرى ( التغذية –الاخراج – الاحساس- التنفس....)، فعلى سبيل المثال يكون الحصول على الغذاء لتوفير ما يكفي من الطاقة للنمو. و تختلف فترة النمو من نوع إلى آخر.
في مرحلة معينة من الحياة، تصل جميع الكائنات الحية إلى مرحلة النضج الجنسي. و فى هذه المرحلة توجه طاقتها التي استخدمتها سابقا في مرحلة النمو نحو هدف جديد، هو الحفاظ على بقاء نوعها على قيد الحياة عن طريق عملية التكاثر.
قدرات التكاثر بين الكائنات الحية
الأنواع ذات الأعمار الطولية (الشمبانزي، أو حتى البشر) تفضِل توجيه طاقتها في انتاج نسل ذات جودة عالية، بدلًا من كميته أى أنها تنتج عدد قليل من الأفراد بالمقارنة بالأنواع ذات الأعمار القصيرة (الضفادع) التي تنتج كميات كبيرة من النسل على حساب جودته. كلما ازداد متوسط العمر للفرد، تناقص عدد النسل الناتج ومن ثَمَّ، فإن هناك علاقة عكسية بين هذين العاملين.
الزمن الذي يستغرقه الكائن الحي لينضج جنسيا
عدد الأفراد في تجمعات الكائنات الحية
مدى سهولة وصول بعضها إلى بعض و مدى توفر الغذاء اللازم لبقائها على قيد الحياة
انتشار المخاطر، مثل الافتراس و الضغوط البيئية الأخرى
رقى الكائن الحى يتناسب رقى الكائن الحى عكسيا مع مقدار ما ينتجه من نسل. الطفيليات تنتج نسل بأعداد كبيرة جدا مقارنة بالانسان.
البيئة التى يعيش فيها الكائن الحى: الكائنات الحية المائية القصيرة العمر تنتج أعداد كبيرة جدًّا من النسل.بالمقارنة بالكائنات التى تعيش على اليابسة.
أهمية التكاثر
فى الكائنات الحية الأكثر رقيا مثل الأفيال و الرئيسيات، و التى تكون أعمارها أطول من الأقل رقيا، و تستغرق وقتا أطول لتصل إلى مرحلة النضج الجنسي. فانها توجه طاقتها الى رعاية النسل لذا فهى تنتج نسل قليل كما أن معدل وفيات النسل في هذه الأنواع أقل مقارنة بالأنواع التي تنتج عددًا كبيرًا من النسل. التكاثر يحافظ علي بقاء الأنواع و لولا التكاثر لحدث الانقراض
أنواع التكاثر اللاجنسى
يحدث التكاثر اللاجنسي عندما يتم إنتاج النسل عن طريق فرد أبوي واحد فقط.
عادةً ما يكون أفراد النسل الناتج عن التكاثر اللاجنسي متطابقين وراثيا مع الفرد الأبوي، وكذلك فيما بينهم.
يتميز التكاثر اللاجنسي بكونه أسرع بوجه عام من التكاثر الجنسي
لا يتطلب إيجاد شريك، وهو أمر ربما يستغرق وقتا طويلا، ويشكل خطورة
التكاثر اللاجنسي لا يحقق مستوى التباين الوراثي نفسه الذي يتحقق نتيجة للتكاثر الجنسي
يحدث التكاثر اللاجنسي بطرق عديدة. هذه الطرق تشمل الانشطار الثنائي، و التبرعم، والتجدد، ، و التكاثر بالجراثيم، و التوالد البكري، و التكاثر الخضري زراعة الأنسجة في المختبرات أو معامل زراعة الأنسجة
الانشطار الثنائى
يحدث فى الأوليات الحيوانية مثل الأميبا – البراميسيوم و فى بعض الطحالب البسيطة و البكتريا
الانشطار الثنائى فى الأميبا
تنقسم النواة ميتوزيا الى نصفين تحتوى كل نواة جديدة على العدد الصبغى كامل
تنقسم الخلية نفسها الى نصفين كل نصف يحتوى على نواة وهكذا.
اذا كانت الظروف غير ملائمة فان الأميبا تحيط نفسها بغلاف كيتينى صلب تتكاثر داخله ثم تنطلق الأميبات الجديدة عند تحسن الظروف المحيطة
في الكائنات بدائية النواة، مثل البكتيريا، يتضمن الانشطار الثنائي تضاعف المعلومات الوراثية المخزنة في الكروموسوم الدائري أولًا، ثم انقسام الخلية إلى اثنتين.
لذا ففى هذه الكائنات تسمى الخطوة الأخيرة التى يتم فيها انقسام الخلية الأبوية إلى خليتين بنويتين في عمليتي الانقسام الميتوزي و الانشطار الثنائي باسم انقسام السيتوبلازم. أثناء هذه العملية تتضاعف المعلومات الوراثية المخزنة في الكروموسوم أولا. و في الكائنات حقيقية النواة، مثل الأميبا أو البراميسيوم، تنسخ النواة نفسها أولًا عن طريق الانقسام الميتوزي، ثم تنقسم الخلية إلى خليتين أصغر حجما و لكن متساويتين في الحجم.
يعتمد معدل التكاثر و توقيته على الظروف المناسبة، مثل درجة الحرارة المناسبة و توافر العناصر الغذائية. ففي ظل ظروف مواتية، يمكن لبكتيريا إيشيريشيا كولاي وحيدة الخلية أن تنتج حوالي مليوني بكتيريا بعد 7 ساعات.
التكاثر بالتبرعم
يحدث فى وحيدة الخلية مثل الخميرة – عديدة الخلايا مثل الهيدرا و الأسفنج
التبرعم في الخميرة. في هذه العملية
يتشكل برعم صغير في أحد طرفي الخلية الأم مع استمرار النمو، يظل حجم الخلية الأم ثابتًا تقريبًا
تنقسم النواة ميتوزيا
البراعم تتضخم و تكبر فى الحجم. عندما يكون البرعم بنفس حجم الخلية الأم أو أقل منها غالبا، فإنه ينفصل.
يمكن أن تبقى البراعم ملتحمة مع الفرد الاصلي مما يشكل مستعمرة قد تصل إلى 100 مليون خلية في يومين إلى ثلاثة أيام.
التبرعم فى الهيدرا أو الأسفنج
يُعد كل من الهيدرا و الاسفنج البحري مثالين على الحيوانات البسيطة المتعددة الخلايا التي يمكن أن تتكاثر بالتبرعم. وذلك بجانب قدرتهما على التكاثر الجنسى أيضًا.
يتشكل برعم صغير في أحد طرفي الخلية الأم مع استمرار النمو، يظل حجم الخلية الأم ثابتًا تقريبًا
تنقسم الخلايا البينية ميتوزيا لتنمو الى برعم
البراعم تتضخم و تكبر فى الحجم. عندما يكون البرعم بنفس حجم الخلية الأم أو أقل منها غالبا، فإنه ينفصل.
قد ينفصل البُرعم عن الفرد الأبوى كما فى الهيدرا أو قد يظل مُتصلًا به مكونًا مُستعمرةً كما فى الإسفنج.
التجدد Regeneration
التجدد طريقة من طرق التكاثر اللاجنسى و يحدث عند بعض الحيوانات، فعندما يقطع الجسم إلى عدة أجزاء ينمو كل جزء منها إلى فرد جديد يحمل نفس صفات الفرد الأبوى. و كلما ارتقى الحيوان قلت القدرة على التجدد.
و ينتشر هذا النوع من التكاثر فى العديد من النباتات، و بعض الحيوانات البدائية، مثل الإسفنج، و الهيدرا، و نجم البحر. بعض الديدان التى تعيش فى المياة العذبة مثل البلاناريا.
تختلف أهداف عملية التكاثر بالتجدد من كائن إلى آخر فقد تكون:
تكوين أفراد جديدة: مثلما يحدث فى بعض الكائنات عندما يقطع الجسم إلى عدة أجزاء، فإن كل جزء منها ينمو إلى فرد جديد.
تعويض الأجزاء المبتورة أو المفقودة: كما فى القشريات وبعض البرمائيات.
التئام الجروح كما فى الفقاريات العليا
أ. التجدد فى الهيدرا
إذا قطعت الهيدرا إلى عدة أجزاء فى مستوى عرضى، ينمو كل جزء مكونًا فردًا جديدًا.
ب. التجدد فى ديدان البلاناريا
عندما تقطع ديدان البلاناريا عدة أجزاء عرضيًّا أو جزئين طوليًّا فإن كل جزء منها ينمو مكونا فردًا جديدًا.
جـ. التجدد فى نجوم البحر
لنجم البحر المقدرة على تجديد الأجزاء المفقودة منه أو حتى بناء جسم كامل جديد من ذراع واحدة مبتورة، فعندما يقطع نجم البحر إلى أجزاء، ينمو كل جزء مكونًا فردا جديدا بشرط أن يحتوى الجزء المقطوع على قطعة من القرص الوسطى لنجم البحر. الجزء المقطوع يكون فرد جديد و هذا يعتبر تكاثر بالتجدد بينما الجزء الأصلى يجدد المقطوع منه بطريقة التجدد.
 |
يتم التخلص من نجم البحر عن طريق الحرق و ليس عن طريق التقطيع لأنه فى هذه الحالة يحدث تكاثر. يتغذى نجم البحر على المحار الذى يوجد بداخله اللؤلؤ.
التكاثر بالجراثيم
لخلايا بعض النباتات البدائية أو الفطريات مثل عفن الخبز و عيش الغراب- بعض أنواع الطحالب مثل كسبرة البئر و الفوجير- جزء من دورة حياة الملاريا.
وظيفة الجراثيم في الغالب هي إتاحة فترة راحة أو خمول في دورة حياة الكائن حفاظا عليها أثناء الظروف غير الملائمة.
يعتبر هذا النوع من التكاثر من أكثر طرق التكاثر شيوعا، حيث يتم من خلال الجراثيم و هى عبارة عن تراكيب وحيدة الخلية تنتج عن طريق الانقسام الميتوزى لخلايا بعض النباتات البدائية أو الفطريات، وهى تنمو مباشرة إلى النباتات البدائية أو الفطريات التى أنتجتها. و تتكون الجراثيم عادةً بأعداد كبيرة.
تتركب الجرثومة من خلية تحتوى على سيتوبلازم به نسبة ضئيلة من الماء و نواة وجدار سميك يحميها من الظروف غير المناسبة. و عندما تنضج الجراثيم فإنها تتحرر لتنتشر فى الهواء، و عندما تسقط فى وسط ملائم للنمو تمتص الماء و تتشقق جُدُرها وتنقسم عدة مرات ميتوزيا مكونة أفرادًا جديدًا.
سرعة التكاثر،
تحمل ظروف البيئة القاسية،
الانتشار لمسافات بعيدة.
التوالد البكرى
يعتبر هذا النوع خاصا حيث يتم إنتاج فرد جديد من فرد أبوى واحد. و يحدث ذلك نظرًا لقدرة البويضة على النمو لتكوين فرد جديد دون الحاجة للإخصاب من مشيج ذكرى.
يمكن تقسيم التوالد البكرى حسب جنس الكائنات الناتجة إلى:
• توالد بكرى ينتج ذكورًا : و فيه ينتج عن التوالد البكرى ذكور فقط، كما فى بعض أنواع الحشرات مثل ذكور نحل العسل.
• توالد بكرى ينتج إناثًا: و هو أكثر أنواع التوالد البكرى شيوعًا مثل حشرة المن.
كما يمكن تقسيم التوالد البكرى حسب استمرارية حدوثه إلى:
• توالد بكرى دائم: كما فى نحل العسل فعندما تضع الملكة بيضًا غير مخصب ينتج ذكورًا، أما البيض المخصب فينتج شغالات أو ملكات حسب نوع الغذاء بعد ذلك.
• توالد بكرى مؤقت: يحدث من وقت لآخر بدون نظام بالرغم من وجود الذكر، كما فى فراشة الحرير.
• توالد بكرى دورى: كما فى حشرة المنّ حيث تتكاثر جنسيّا بالتناوب مع التكاثر البكرى.
يحدث التوالد البكرى فى عدد من الديدان و القشريات و بعض الحشرات مثل المَن و النحل.
أ. التوالد البكرى فى نحل العسل
تتزاوج ملكة حشرة نحل العسل مرة واحدة فقط و تخزن الحيوانات المنوية فى كيس خاص بجسمها لاستعمالها فيما تبقى من حياتها. فعندما تضع البيض فى خلايا قرص النحل يحدث إخصاب لبعض هذا البيض و يبقى بعضه الآخر من دون إخصاب. و ينمو البيض المخصب ثنائى المجموعة الكروموسومية (٢ن) فينتج إناثًا معظمها شغالات و بعضه ملكات حسب نوع الغذاء، أما البيض غير المخصب أحادى المجموعة الكروموسومية (ن) فينمو إلى ذكور.
ب. التوالد البكرى فى حشرة المَنّ
فى هذه الحشرات يمكنها أن تنتج بيض ثنائي الصيغة الصبغية ينقسم ميتوزيا و ينمو إلى إناث، عن طريق التوالد البكري. أو ينقسم ميوزيا مكونا بيض (ن) الذى يحدث له أخصاب مكونا ذكور أو اناث (2ن)
لقد أمكن تنشيط وحث البيض على النمو صناعيا و ذلك باستعمال عوامل متعددة، و هذا يعرف بالتوالد البكرى الصناعي فمثلًا عند وخز سطح بيضة الضفدعة غير المخصبة بإبرة دقيقة فإنها تتحفز و تبدأ بالانقسام ليكون الجنين الذى ينمو إلى فرد جديد. و قد يتحفز بيض أنواع أخرى من الحيوانات على الانقسام عن طريق التعرض لصدمات حرارية أو كهربائية أو الرج أو بإضافة مواد كيميائية إلى الماء الموجود فيه (كماء البحر مثًلا)، أو بتغيير تركيز الأملاح فى الماء أو بتغيير درجة الحرارة زيادةً أو نقصان. كما قد يحدث هذا النوع فى نجم البحر أيضا.
ومن الحيوانات الثديية التى نجح إنتاجها بالتوالد البكرى الصناعى هو الأرنب، فقد جمعت الخلايا البيضية من مبيض أنثى أرنب و وضعت فى وسط مغذى بمزرعة نسيجية، فحفزت هذه العملية تنشيط بعض هذه الخلايا البيضية. وعندما غرست هذه الخلايا البيضية المنشطة فى رحم أنثى أرنب أخرى كانت النتيجة تكوين أجنة طبيعية.
زراعة الأنسجة
يهتم علم زراعة الأنسجة بتنمية أجزاء صغيرة من الأنسجة النباتية أو الحيوانية يتراوح حجمها تقريبًا بين عدة ملليمترات إلى ما يقرب من البوصة فى الطول على بيئات صناعية معروفة المكونات و تحت ظروف بيئية متحكم فيها صناعيًّا لكى يتكون كائن . توضع العينة في وسط مناسب للنمو. البيئة المغذية غالبًا ما تحتوى على العناصر الغذائية الكبرى و الصغرى و مصدر للسكريات و غالبًا ما يستخدم السكروز كبيئة مغذية، و أحيانًا تضاف بعض من منظمات النمو مثل الأوكسينات و السيتوكينات لتحفيز تكوين الجذور و الساق. ويستخدم ماء جوز الهند أحيانًا باعتباره وسطًا مناسبًا للنمو في هذه التجارب؛ لأنه يحتوي على مزيج من المغذيات و هرمونات النمو. بمرور الوقت، تتضاعف الخلايا المأخوذة من عينة الأنسجة و تتمايز، لتنمو في النهاية و تنتج نباتًا كاملًا جديدًا من عينة الأنسجة الأصلية في ظل الظروف الملائمة.
فى إحدى تجارب زراعة أنسجة نبات الجزر، تم فصل أجزاء صغيرة من نبات الجزر و وضعها فى مخاريط زجاجية تحتوى لبن جوز الهند الذى يحتوى على جميع الهرمونات النباتية و العناصر الغذائية الضرورية، فنمت هذه الأجزاء و تميزت إلى نباتٍ جزر كامل، ثم تم فصل خلايا منفردة من نسيج نبات الجزر الناتج و زرعها بنفس الطريقة فنمت أيضًا إلى نبات جزر كامل.
أهمية زراعة الأنسجة
إكثار نباتات نادرة أو ذات سلالات ممتازة خالية من الأمراض أو أكثر مقاومة لها.
إنتاج النباتات الغذائية بأعداد هائلة وفى فترات زمنية قصيرة لحل مشكلة نقص الغذاء
. إكثار النباتات والحصول على أجزاء خضرية وشتلات فى وقت أسرع من الزراعة بالبذرة خاصةً فى أشجار الفاكهة.
إمكانية الحصول على نباتات من نباتات أبوية ذات صفات وراثية واقتصادية عالية.
أن التكاثر اللاجنسي هو طريقة التكاثر الأسرع و التي لا تشترط نجاح عملية التزاوج أو اتحاد الجاميتات، فإنها تعد طريقة التكاثر الأكثر أمانًا والمتاحة دائمًا. لكن أحد عيوب التكاثر اللاجنسي هو إنتاج تجمعات كائنات حية متطابقة وراثيًّا، وهو ما يجعلها جميعها عرضةً للمخاطر البيئية نفسها.
تعليقات
إرسال تعليق