Razmnožavanje u prirodi je nespolno i spolno. Sve jedinke nastale nespolnim razmnožavanjem genetski su identične i predstavljaju klon; izvor varijabilnosti kod takvih jedinki je isključivo mutacija. Osnova nespolnog razmnožavanja je binarna dioba (prokarioti) i mitoza (eukarioti).
Mitoza je dioba kojoj nastaju genetski identične stanice kćeri sa istim brojem kromosoma. U anafazi mitoze razdvajaju se sestrinske kromatide (dvostrukih) kromosoma pa stanice na kraju mitoze imaju diploidan broj jednostrukih kromosoma.
Mejoza i spolno razmnožavanje
Spolno razmnožavanje uzrokuje varijabilnost u prirodi što znači da se potomci nastali spolnim razmnožavanjem genetski razlikuju od svoje braće i od roditelja. Razlog tomu je ponašanje kromosoma tijekom spolnog ciklusa (gametogeneza) koji uključuje mejozu.
Slika 1.4. Kromatidna izmjena – izmjena homolognih dijelova nesestrinskih kromatida (crtež Renata Horvat).
Procesi mejoze i oplodnje jedinstveni su zaštitni znak spolnog razmnožavanja. Mejoza je dioba kojom nastaju spolne stanice ili gamete, a odvija se u dvije faze. Prva mejotska dioba je redukcijska dioba jer se u anafazi I broj kromosoma reducira s diploidnog (2n) na haploidni (n). U profazi I sparuju se homologni kromosomi u bivalente. U bivalentu dolazi do kromatidne izmjene (engl. crossing-over) tj. do izmjene homolognih dijelova nesestrinskih kromatida homolognih kromosoma što rezultira novim kombinacijama alela (Slika 1.4.)
Mejoza II je ekvacijska dioba i identična je mitozi. Mejozom iz jedne diploidne stanice nastaju 4 haploidne gamete koje su genetski potpuno različite uz pretpostavku da se dogodila barem jedna kromatidna izmjena kao što je prikazano na slici 1.4. Na slici 1.5. prikazana je usporedba mitoze i mejoze.
Slika 1.5. Usporedba mejoze i mitoze (crtež Renata Horvat).
Važno!
Mejoza
Mejoza je dioba kojom nastaju spolne stanice ili gamete, a odvija se u dvije faze. Prva mejotska dioba je redukcijska dioba dok je druga mejotska dioba ekvacijska dioba.
Životni ciklus
Životni ciklusi (slika 1.6.) svih organizama koji se spolno razmnožavaju pokazuju model izmjene diploidne i haploidne faze. Ovisno o duljini trajanja ovih dviju faza razlikujemo 3 životna ciklusa.
HAPLOIDNI CIKLUS (neke gljive, alge, praživotinje)
U haploidnom ciklusu odrasli organizam je haploidan (n). Mitozama nastaju spore koje spajanjem daju diploidnu zigotu (zigospora). Mejozom zigote nastaju haploidne spore iz koji se mitozama razvija organizam.
Slika 1.6.a. Haploidni životni ciklus.
HAPLOIDNO-DIPLOIDNI CIKLUS (izmjena generacija; mahovine, papratnjače, biljke cvjetnice)
U haploidno-diploidnom ciklusu haploidni gametofit stvara mitozom haploidne gamete koje spajanjem daju diploidnu zigotu iz koje se mitozama razvije diploidni sporofit. Na sporofitu mejozom nastaju haploidne spore. To nazivamo još izmjenom generacija.
Slika 1.6.b. Izmjena generacija.
DIPLOIDNI CIKLUS (sisavci)
U diploidnom ciklusu organizam je diploidan. Haploidne stanice (gamete) nastaju mejozom u posebnom tkivu (spolne žlijezde). Oplodnjom nastaje diploidna zigota iz koje se mitozama razvija novi organizam.
Slika 1.6.c. Diploidni životni ciklus.
Kod organizama koji se spolno razmnožavaju tri su glavna izvora genetske varijabilnosti:
Slika 1.7. Slučajna orijentacija homolognih kromosomskih parova u mejozi I
(crtež Renata Horvat).
1. Slučajna orijentacija homolognih kromosomskih parova u mejozi I (Slika 1.7.)
2. Kromatidna izmjena (engl. crossing-over) između nesestrinskih kromatida homolognih kromosoma u mejozi I (slika 1.4.)
3. Slučajna oplodnja
Važno!
Varijabilnost
je različitost među jedinkama iste vrste, a posljedica je čimbenika koji uzrokuju nasljednost (geni) i drugih čimbenika (unutarnji i vanjski okoliš). Ponekad je teško reći koja je karakteristika nasljedna, a koja je posljedica utjecaja okoliša što posebno vrijedi kada su razlike među jedinkama vrlo male i kada je varijabilnost u populaciji stalna (npr. inteligencija u ljudi). Kada su razlike među jedinkama velike (npr. patuljasti rast kod graška, polidaktilija kod čovjeka) tada možemo govoriti o nasljednoj varijabilnosti.