10. Suvullinen lisääntyminen ja meioosi
Luvun sisältö
- 10. Johdanto
- 10.1 Suvullinen lisääntyminen
- 10.2 Yksilönkehityksen alkuvaiheet
- 10.3 Suvullinen lisääntyminen tuottaa perinnöllistä muuntelua
10. Johdanto
Monisoluiset eläimet lisääntyvät pääasiassa suvullisesti. Kasvit lisääntyvät joko suvullisesti tai suvuttomasti.
Suvullinen lisääntyminen ja mutaatiot aiheuttavat perinnöllistä muuntelua. Jälkeläinen perii puolet geeneistään kummaltakin vanhemmalta, minkä vuoksi jälkeläiset muistuttavat vanhempiaan enemmän kuin muita populaation yksilöitä. Suvullisen lisääntymisen ansiosta syntyneet jälkeläiset ovat perimältään ainutkertaisia.
Suvullinen lisääntyminen tuottaa paljon perinnöllistä muuntelua, koska yksilön sukusolut ovat geneettisesti erilaisia ja on sattumanvaraista, mikä lukuisista siittiöistä hedelmöittää munasolun. Lisäksi myös lisääntymiskumppanin valintaan liittyy sattumanvaraisuutta. Näistä syistä suvullisesti lisääntyvän eliön jälkeläiset ovat yleensä geneettisesti erilaisia.
Suvullinen lisääntyminen tuottaa perimältään uudenlaisia yksilöitä. Sudenkorentoja.
Suvullinen lisääntyminen ja mutaatiot aiheuttavat perinnöllistä muuntelua. Jälkeläinen perii puolet geeneistään kummaltakin vanhemmalta, minkä vuoksi jälkeläiset muistuttavat vanhempiaan enemmän kuin muita populaation yksilöitä. Suvullisen lisääntymisen ansiosta syntyneet jälkeläiset ovat perimältään ainutkertaisia.
Suvullinen lisääntyminen tuottaa paljon perinnöllistä muuntelua, koska yksilön sukusolut ovat geneettisesti erilaisia ja on sattumanvaraista, mikä lukuisista siittiöistä hedelmöittää munasolun. Lisäksi myös lisääntymiskumppanin valintaan liittyy sattumanvaraisuutta. Näistä syistä suvullisesti lisääntyvän eliön jälkeläiset ovat yleensä geneettisesti erilaisia.
Suvullinen lisääntyminen tuottaa perimältään uudenlaisia yksilöitä. Sudenkorentoja.
10.1 Suvullinen lisääntyminen
Suvullisessa lisääntymisessä tarvitaan kaksi eri yksilöä, jotka tuottavat sukusoluja. Määritelmän mukaisesti suurempia sukusoluja tuottavat ovat naaraita ja pienempiä sukusoluja tuottavat koiraita.
Sukusoluja muodostuu eläimillä sukupuolirauhasissa (kivekset → siittiöt, munasarjat → munasolut). Kasvien sukusolut syntyvät heteissä (siitepölyä) ja emeissä (munasoluja).
Siemenkasveilla pölytyksen seurauksena siitepölyhiukkasen ja munasolun tumat yhtyvät eli tapahtuu hedelmöittyminen. Vastaavasti eläimillä siitoksen seurauksena sukusolujen perimät yhdistyvät (hedelmöitys). Siitos jaetaan ulkoiseen ja sisäiseen siitokseen. Ulkoisessa siitoksessa hedelmöitys tapahtuu naaraan ulkopuolella, esimerkiksi kaloilla vedessä. Sisäisessä siitoksessa sukusolujen tumien perimä yhdistyy naaraan sisällä.
Hedelmöityksen seurauksena syntyy geneettisesti uudenlaisia jälkeläisiä, joiden perimä on molempien vanhempien perimästä koostuva ominaisuusyhdistelmä. Suvullisessa lisääntymisessä syntyvä perinnöllinen muuntelu on sen tärkein etu verrattuna suvuttomaan lisääntymiseen.
Teeren lisääntyminen:
Suvullinen lisääntyminen on kuitenkin epävarmaa ja hidasta verrattuna suvuttomaan lisääntymiseen. Sukusolujen muodostaminen vaatii rakennusaineita, energiaa ja aikaa. Koska vain naaraspuoliset yksilöt voivat saada jälkeläisiä ja sukukypsyys saavutetaan monien lajien kohdalla hitaasti, on suvullisen lisääntymisen tehokkuus pienempää suvuttomaan verrattuna.
Suvullisessa lisääntymisessä myös lisääntymiskumppanin löytämiseen ja mahdolliseen lisääntymiskamppailuun muiden saman lajin yksilöiden välillä kuluu aikaa ja energiaa.
Koska sekä suvuttomalla että suvullisella lisääntymistavalla on etunsa ja haittansa, monilla eliöillä on sukupolvenvuorottelua, jossa eliö lisääntyy vuorotellen suvuttomasti ja suvullisesti.
Sukupolvenvuorottelua esiintyy esimerkiksi sammalilla ja meduusoilla.
Meduusalla on sukupolvenvuorottelussa kaksi vaihetta: suvullisen lisääntymisen kautta kehittynyt, alustaan kiinnittyvä vaihe sekä suvuttomasti kuroutuman kautta kehittyvä, vapaana uiva yksilö. Meduusan lisääntymisessä vaihtelevat siis suvullinen ja suvuton lisääntyminen. Naarasmeduusan munasolut hedelmöittyvät koirasmeduusan siittiösoluilla. Tämä on suvullista lisääntymistä. Hedelmöityksen tuloksena muodostunut toukkavaihe kiinnittyy pohjaan polyypiksi, josta kuroutuu suvuttomasti uusia meduusoja.
Meduusan elämänkierto. Toukkavaihe on pohjaan kiinnittynyt polyyppivaihe. "Uivia tai kelluvia meduusoja" kehittyy kuroutumalla pohjassa elävästä yksilöstä.
Sukusoluja muodostuu eläimillä sukupuolirauhasissa (kivekset → siittiöt, munasarjat → munasolut). Kasvien sukusolut syntyvät heteissä (siitepölyä) ja emeissä (munasoluja).
Siemenkasveilla pölytyksen seurauksena siitepölyhiukkasen ja munasolun tumat yhtyvät eli tapahtuu hedelmöittyminen. Vastaavasti eläimillä siitoksen seurauksena sukusolujen perimät yhdistyvät (hedelmöitys). Siitos jaetaan ulkoiseen ja sisäiseen siitokseen. Ulkoisessa siitoksessa hedelmöitys tapahtuu naaraan ulkopuolella, esimerkiksi kaloilla vedessä. Sisäisessä siitoksessa sukusolujen tumien perimä yhdistyy naaraan sisällä.
Hedelmöityksen seurauksena syntyy geneettisesti uudenlaisia jälkeläisiä, joiden perimä on molempien vanhempien perimästä koostuva ominaisuusyhdistelmä. Suvullisessa lisääntymisessä syntyvä perinnöllinen muuntelu on sen tärkein etu verrattuna suvuttomaan lisääntymiseen.
Teeren lisääntyminen:
Suvullinen lisääntyminen on kuitenkin epävarmaa ja hidasta verrattuna suvuttomaan lisääntymiseen. Sukusolujen muodostaminen vaatii rakennusaineita, energiaa ja aikaa. Koska vain naaraspuoliset yksilöt voivat saada jälkeläisiä ja sukukypsyys saavutetaan monien lajien kohdalla hitaasti, on suvullisen lisääntymisen tehokkuus pienempää suvuttomaan verrattuna.
Suvullisessa lisääntymisessä myös lisääntymiskumppanin löytämiseen ja mahdolliseen lisääntymiskamppailuun muiden saman lajin yksilöiden välillä kuluu aikaa ja energiaa.
Koska sekä suvuttomalla että suvullisella lisääntymistavalla on etunsa ja haittansa, monilla eliöillä on sukupolvenvuorottelua, jossa eliö lisääntyy vuorotellen suvuttomasti ja suvullisesti.
Sukupolvenvuorottelua esiintyy esimerkiksi sammalilla ja meduusoilla.
Meduusalla on sukupolvenvuorottelussa kaksi vaihetta: suvullisen lisääntymisen kautta kehittynyt, alustaan kiinnittyvä vaihe sekä suvuttomasti kuroutuman kautta kehittyvä, vapaana uiva yksilö. Meduusan lisääntymisessä vaihtelevat siis suvullinen ja suvuton lisääntyminen. Naarasmeduusan munasolut hedelmöittyvät koirasmeduusan siittiösoluilla. Tämä on suvullista lisääntymistä. Hedelmöityksen tuloksena muodostunut toukkavaihe kiinnittyy pohjaan polyypiksi, josta kuroutuu suvuttomasti uusia meduusoja.
Meduusan elämänkierto. Toukkavaihe on pohjaan kiinnittynyt polyyppivaihe. "Uivia tai kelluvia meduusoja" kehittyy kuroutumalla pohjassa elävästä yksilöstä.
10.2 Yksilönkehityksen alkuvaiheet
Ihmisellä on soluissaan kaksinkertainen kromosomisto, eli ihmisen kromosomiston sanotaan olevan diploidinen.
Uusi yksilö saa hedelmöityksessä kaksinkertaisen, diploidisen kromosomiston vanhempien haploidien sukusolujen yhdistyessä (yksinkertainen kromosomisto). Näin jokaista vastinkromosomia on kaksi kappaletta: toinen isältä ja toinen äidiltä perittynä.
Yksilönkehityksen alkuvaiheet.
Suvullisessa lisääntymisessä jälkeläisille siirtyy siis vain yksi kromosomisto kummaltakin vanhemmalta. Sukusoluissa (munasolussa ja siittiöissä) täytyy olla vain yksi kromosomisto, eli ne ovat haploideja. Muutoin joka sukupolvessa kromosomien määrä kaksinkertaistuisi.
Hedelmöityksessä kaksi haploidia sukusolua (n + n) yhtyy ja muodostuu diploidi (2n) hedelmöittynyt munasolu eli tsygootti. Tsygootti alkaa jakautua, ja siitä muodostuu uusi yksilö.
Sukusoluja muodostuu meioosissa, jossa diploideista (2n) soluista muodostuu haploideja (n) sukusoluja. Meioosi muistuttaa mitoosia, mutta siinä sukusolujen kromosomiluku ja siten myös perimä puolittuu.
Meioosi jaetaan kahteen osaan. Ensimmäisessä meioottisessa jaossa eli vähennysjaossa (meioosi I) solujen kromosomiluku puolittuu.
Toisessa meioottisessa jaossa eli tasausjaossa (meioosi II) solut jakautuvat kuten mitoosissa. Meioosin tuloksena yhdestä solusta muodostuu neljä sukusolua.
Alla olevassa kuvassa on esitetty mitoosin ja meioosin ero. Meioosissa diploideista soluista muodostuu haploideja sukusoluja. Solujen kromosomiluku puolittuu. 2n = diploidi solu, n = haploidi solu.
Uusi yksilö saa hedelmöityksessä kaksinkertaisen, diploidisen kromosomiston vanhempien haploidien sukusolujen yhdistyessä (yksinkertainen kromosomisto). Näin jokaista vastinkromosomia on kaksi kappaletta: toinen isältä ja toinen äidiltä perittynä.
Yksilönkehityksen alkuvaiheet.
Suvullisessa lisääntymisessä jälkeläisille siirtyy siis vain yksi kromosomisto kummaltakin vanhemmalta. Sukusoluissa (munasolussa ja siittiöissä) täytyy olla vain yksi kromosomisto, eli ne ovat haploideja. Muutoin joka sukupolvessa kromosomien määrä kaksinkertaistuisi.
Hedelmöityksessä kaksi haploidia sukusolua (n + n) yhtyy ja muodostuu diploidi (2n) hedelmöittynyt munasolu eli tsygootti. Tsygootti alkaa jakautua, ja siitä muodostuu uusi yksilö.
Sukusoluja muodostuu meioosissa, jossa diploideista (2n) soluista muodostuu haploideja (n) sukusoluja. Meioosi muistuttaa mitoosia, mutta siinä sukusolujen kromosomiluku ja siten myös perimä puolittuu.
Meioosi jaetaan kahteen osaan. Ensimmäisessä meioottisessa jaossa eli vähennysjaossa (meioosi I) solujen kromosomiluku puolittuu.
Toisessa meioottisessa jaossa eli tasausjaossa (meioosi II) solut jakautuvat kuten mitoosissa. Meioosin tuloksena yhdestä solusta muodostuu neljä sukusolua.
Alla olevassa kuvassa on esitetty mitoosin ja meioosin ero. Meioosissa diploideista soluista muodostuu haploideja sukusoluja. Solujen kromosomiluku puolittuu. 2n = diploidi solu, n = haploidi solu.
10.3 Suvullinen lisääntyminen tuottaa perinnöllistä muuntelua
Lisääntyminen ja perinnöllisyys ovat elämän perusominaisuuksia. Koska jälkeläiset perivät geeninsä vanhemmiltaan, he muistuttavat sisaruksiaan ja vanhempiaan. Jokainen on kuitenkin perimältään erilainen.
Suvullisessa lisääntymisessä jälkeläinen perii vanhemmiltaan kromosominsa, puolet “isältään” ja puolet “äidiltään”. Puolet perimästä on siis peräisin toiselta vanhemmalta. Geenien muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan perimäksi eli genotyypiksi. Genotyyppi ja ympäristön vaikutus saavat aikaan yksilön ilmiasun eli fenotyypin.
Diploidista perimästä (kaksinkertainen kromosomisto) on se hyöty, että haitalliset mutaatiot näkyvät paljon harvemmin populaatiossa. Jos haploidi eliö (yksinkertainen kromosomisto) saa haitallisen mutaation, se näkyy heti yksilön fenotyypissä. Jos diploidi organismi saa haitallisen mutaation, sillä on vielä toinen toimiva alleeli, jolloin haitallinen mutaatio ei välttämättä heti näy ilmiasussa.
Suvullinen lisääntyminen saa aikaan sen, että kaikkien yksilöiden perimä on erilainen (lukuun ottamatta identtisiä kaksosia, joilla on samanlainen genotyyppi). Tämä johtuu monesta asiasta. Ensinnäkin jokaisen sukusolun perimä on erilainen, kun sattuma vaikuttaa siihen millainen yhdistelmä vanhempien kromosomeista ja geeneistä kuhunkin solusoluun päätyy. Toiseksi lisääntymiskumppanin valintaan liittyy sattumanvaraisuutta. Kolmanneksi sukusolut eli gameetit kohtaavat sattumanvaraisesti toisensa hedelmöityksessä.
Geneettinen erilaisuus eli perinnöllinen muuntelu on ainakin kahdella tavalla hyödyllistä. Jälkeläisillä voi ilmetä täysin uusia ominaisuuksia, kun vanhempien geeneistä koostuu uusia geenien sekoituksia. Toisaalta erilaisuudesta eli muuntelusta on hyötyä vaihtelevassa ympäristössä, kun osa jälkeläisistä voi olla paremmin sopeutuneita ympäristöön kuin vanhempansa.
Koska jälkeläiset perivät geeninsä vanhemmiltaan, he muistuttavat sisaruksiaan ja vanhempiaan. Jokainen on kuitenkin perimältään erilainen.
Suvullisessa lisääntymisessä jälkeläinen perii vanhemmiltaan kromosominsa, puolet “isältään” ja puolet “äidiltään”. Puolet perimästä on siis peräisin toiselta vanhemmalta. Geenien muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan perimäksi eli genotyypiksi. Genotyyppi ja ympäristön vaikutus saavat aikaan yksilön ilmiasun eli fenotyypin.
Diploidista perimästä (kaksinkertainen kromosomisto) on se hyöty, että haitalliset mutaatiot näkyvät paljon harvemmin populaatiossa. Jos haploidi eliö (yksinkertainen kromosomisto) saa haitallisen mutaation, se näkyy heti yksilön fenotyypissä. Jos diploidi organismi saa haitallisen mutaation, sillä on vielä toinen toimiva alleeli, jolloin haitallinen mutaatio ei välttämättä heti näy ilmiasussa.
Suvullinen lisääntyminen saa aikaan sen, että kaikkien yksilöiden perimä on erilainen (lukuun ottamatta identtisiä kaksosia, joilla on samanlainen genotyyppi). Tämä johtuu monesta asiasta. Ensinnäkin jokaisen sukusolun perimä on erilainen, kun sattuma vaikuttaa siihen millainen yhdistelmä vanhempien kromosomeista ja geeneistä kuhunkin solusoluun päätyy. Toiseksi lisääntymiskumppanin valintaan liittyy sattumanvaraisuutta. Kolmanneksi sukusolut eli gameetit kohtaavat sattumanvaraisesti toisensa hedelmöityksessä.
Geneettinen erilaisuus eli perinnöllinen muuntelu on ainakin kahdella tavalla hyödyllistä. Jälkeläisillä voi ilmetä täysin uusia ominaisuuksia, kun vanhempien geeneistä koostuu uusia geenien sekoituksia. Toisaalta erilaisuudesta eli muuntelusta on hyötyä vaihtelevassa ympäristössä, kun osa jälkeläisistä voi olla paremmin sopeutuneita ympäristöön kuin vanhempansa.
Koska jälkeläiset perivät geeninsä vanhemmiltaan, he muistuttavat sisaruksiaan ja vanhempiaan. Jokainen on kuitenkin perimältään erilainen.
