Reproducció i Cicles Biològics en Organismes

Reproducció

És un procés mitjançant el qual els éssers vius asseguren l'aparició d'elements o individus nous fonamentalment idèntics als progenitors (descendència).

• Procés diferent al de creixement (= multiplicació cel·lular per mitosi).
• Que un individu es reprodueixi donant un descendent no és suficient perquè no perilli la continuïtat de l'espècie. És important generar mecanismes segons la supervivència d'aquesta descendència per assegurar el desenvolupament i creixement dels nous individus. Cal multiplicar-se.

Vocabulari:

• Espora: conjunt de cèl·lules d'un organisme que tenen la capacitat de donar lloc a un nou individu. Poden ser haploides o diploides.
• Gàmeta: cèl·lula reproductora d'un organisme que ha de trobar-se amb una gàmeta del sexe/signe oposat per generar un zigot i aquest, un nou individu. Són sempre haploides.
• Zoòspores: espores amb flagel.
• Aplanòspores: espores sense flagel.

Tipus de reproducció:

1. Multiplicació Vegetativa:

Fragmentació d'un individu en 2 o més individus idèntics genèticament (no hi ha intercanvi de material genètic).

En organismes unicel·lulars:

• Bipartició: un organisme es divideix en 2 d'idèntics.
• Pluripartició: un organisme es divideix en més de 3 organismes idèntics.
• Gemmació: a un organisme adult se li desenvolupa una prolongació, aquesta va creixent fins que se separa i dóna lloc a un nou individu.

En organismes pluricel·lulars:

• Fragmentació: trencament d'una part de l'organisme que donarà lloc a un nou individu.
• Propàguls especials: parts d'un organisme que tenen la capacitat de generar un nou individu (però se separen del progenitor), per exemple: tubercles, gemmes, bulbs...
• Multiplicació vegetativa artificial: seria una fragmentació, però provocada, per exemple: esqueixos, empelts...

2. Reproducció Asexual:

Es formen espores, cèl·lules especialitzades resultants d'una mitosi o una meiosi que s'aïllen en l'organisme i que, un cop lliures, tenen la capacitat de donar lloc, per mitosis successives, a nous organismes genèticament idèntics.

• Les endòspores es formen dins d'una cèl·lula o una estructura pluricel·lular que rep el nom d'esporangi. També se'ls diu esporangiòspores.
• Les exòspores es formen a l'extrem d'un filament o una hifa d'un fong, no dins d'un esporangi. Se'ls diu conidis a les espores i conidiòfors als filaments.

Les espores poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars, haploides o diploides, mòbils (zoòspores o planòspores amb flagels) o immòbils (aplanòspores sense flagels).

Avantatges de la reproducció asexual: tot i que no hi ha intercanvi de material genètic, hi ha alguns organismes que es divideixen tant i tant ràpid que els permet adaptar-se al medi degut a mutacions en la divisió. A més, els permet colonitzar molt més ràpid el medi.

3. Reproducció Sexual:

Es formen gàmetes, cèl·lules especialitzades resultants d'una meiosi (haploides), la finalitat de les quals és fusionar-se amb un altre gàmeta donant un zigot o cèl·lula ou. Els nous organismes no són idèntics als progenitors. L'organisme que es desenvolupi d'aquest zigot tindrà una composició genètica diferent a la dels 2 progenitors (s'intercanvia material genètic).

Previ a la formació dels gàmetes s'ha d'haver produït una meiosi (però això no vol dir que totes les meiosis donin gàmetes).

Els gàmetes es formen dins de cèl·lules o d'òrgans pluricel·lulars que anomenem gametangis. Aquests poden ser més o menys complexos. El procés de formació de gàmetes s'anomena gametogènesi.

Els gàmetes poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars, haploides o diploides, mòbils (zoòspores o planòspores) o immòbils (aplanòspores).

En aquest tipus de reproducció sí que hi ha intercanvi de material genètic, cosa que permet l'adaptació a canvis i l'evolució de l'espècie.

El procés de fusió de 2 gàmetes o parts equivalents consta de 2 etapes, anomenades plasmogàmia (fusió de citoplasmes) i cariogàmia (fusió de nuclis). El conjunt es diu singàmia. (En el cas d'un dicarion, hi ha una plasmogàmia però no hi ha cariogàmia fins al cap d'un temps, per això té dos nuclis).

La singàmia pot ser per:

• Isogàmia: unió de 2 gàmetes amb la mateixa forma.
• Anisogàmia: unió de 2 gàmetes de diferent forma (molts cops un és més gran que l'altre).
• Oogàmia: és un tipus d'anisogàmia. El gàmeta femení és més gran (macrogàmeta) i està immòbil, mentre que el gàmeta masculí és més petit (microgàmeta) i mòbil.
• Gametangiogàmia: es fusionen els gametangis (normalment en cenocítics).
• Somatogàmia: unió de cèl·lules somàtiques (quan es troben 2 micelis de diferent signe fan un bolet, es forma un sol cos de 2 diferents).

Tipus d'organismes segons la reproducció de sexes:

• Hermafrodita: sexes junts en òrgans bisexuals.
• Monòic: sexes separats en òrgans unisexuals (femení i masculí) però presents en un mateix organisme (per exemple, Pinus).
• Diòic: sexes separats en òrgans unisexuals (femení i masculí) però presents en organismes diferents (per exemple, Salix).
• Polígam: òrgans sexuals unisexuals i hermafrodites en un mateix individu (per exemple, Coriaria myrtifolia).

Cicles Biològics

Anomenem cicle biològic al procés que fa un organisme des que neix fins que mor. Defineix com funciona l'espècie.

1) Seqüència de fets biològicament significatius al llarg del desenvolupament d'un ésser viu. Cercle imaginari que va des de la formació d'espores o gàmetes fins que s'hi torna a arribar.

2) Hi ha alternança de fases nuclears (el nucli és a vegades n, 2n, 3n... però normalment és n i 2n).

3) La major part d'organismes vegetals presenten alternança de generacions i cicles digenètics.

• Esporòfit (E): generació que comença amb el zigot, comprèn nombroses mitosis i acaba en el moment en què comença la meiosi. És diploide.
• Gametòfit (G): generació que comença amb una espora, comprèn diverses mitosis i acaba amb la formació de gàmetes. És haploide.

Un cicle amb alternança de generacions pot ser:

• Isomòrfic: esporòfit i gametòfit tenen la mateixa forma.
• Heteromòrfic: esporòfit i gametòfit tenen formes diferents.
• Isospòric: totes les espores iguals, no es diferencia entre sexes.
• Heterospòric: espores femenines i masculines de forma i/o mida diferent.

4) Hi ha organismes amb una única generació. En aquest cas parlem de cicles monogenètics:

• Haplonts o amb una meiosi zigòtica.
• Diplonts o amb una meiosi gamètica.

Exemples de Cicles Biològics:

Briòfits (cicle de vida d'una molsa):

Una espora molt petita (n) és capaç de dividir-se mitjançant mitosis i donar lloc a una planta. L'organisme va creixent i quan ja té una certa mida comença a desenvolupar gametangis (femenins i masculins) i les corresponents gàmetes (femenines i masculines). Aquestes gàmetes també són (n). Els gàmetes masculins tenen flagels, arriben als femenins i quan es fusionen donen lloc al zigot (2n). El zigot comença a créixer i farà una bossa (esporangi), on es durà a terme la meiosi. Es formaran les espores (n) i aquestes seran alliberades al medi i, més tard, tornaran a començar el cicle.

La part del cicle que va des de l'espora fins a la formació del zigot és el gametòfit, mentre que la part del zigot a la formació de l'esporangi és l'esporòfit.

Aquest organisme presenta: alternança de generacions, heteromòrfica, heterofàsica (amb 2 fases nuclears), i isospòrica.

En la fase esporòfit es fabriquen esporangis a partir d'un zigot (2n) mitjançant mitosi. Aquests són de mides diferents: microesporangis (petits, masculins), i macroesporangis (grans, femenins). A partir d'aquí comença la fase gametòfit. Dins dels esporangis es faran espores (n) mitjançant meiosi: micròspora i macròspora. A partir d'aquestes, un altre cop per mitosi, es formaran els gametangis i en aquests, per mitosi, es formaran els gàmetes. Amb la unió de 2 gàmetes de diferent sexe es formarà un zigot i tornarà a començar el cicle.

Aquest organisme fa un cicle amb alternança de generacions, heteromòrfica, heterofàsica i heterospòrica.

Cicle monogenètic, haplont (la generació adulta és n), de meiosi zigòtica (meiosi després del zigot):

Zigot (2n) → (meiosi) - Espores (n) → (mitosi) - Adult (n) → (mitosi) - Gametangi (n) → (mitosi) - Gàmetes (n) → (fecundació) - Zigot (2n).

Cicle monogenètic, diplont (predomina 2n), de meiosi gamètica (meiosi abans dels gàmetes):

Zigot (2n) → (mitosi) - Adult (2n) → (mitosi) - Gametangis (2n) → (meiosi) - Gàmetes (n) → (fecundació) - Zigot (2n).

Tendències observades al llarg de l'evolució:

Temps des que comença la vida vegetal (era secundària) fins avui. Els organismes més primitius eren la major part de la seva vida gametòfits, i la seva fase esporòfit durava poc temps. En organismes més evolucionats predomina la fase esporòfit. És molt important l'intercanvi genètic per a l'evolució de les espècies. També és important que el zigot quedi ben protegit; s'ha dedicat molta energia a aquest fet.