فصل 08 (علوم تجربی هشتم)
تولید مثل چیست و چرا مهم است؟
تولید مثل: فرایندی که طیِ آن جانداران افرادی مشابهِ خود میسازند و ادامهٔ نسل را تضمین میکنند.
تفاوتِ مهمِ آن با بقیهٔ ویژگیهای جانداران: تغذیه، تنفس و دفع برای بقای فرد ضروریاند، اما تولید مثل برای بقای نوع — نه برای زنده ماندنِ یک فرد. اگر افرادِ یک نوع جاندار تولید مثل نکنند، آن نوع برای همیشه از بین میرود.
| ویژگی | تولید مثل غیرجنسی | تولید مثل جنسی |
|---|---|---|
| تعدادِ فردِ لازم | ۱ فرد | ۲ فرد (نر و ماده) |
| گامت | نیاز ندارد | نیاز دارد |
| تنوعِ فرزندان | کم (شبیهِ والد) | زیاد |
| سرعت | سریعتر | کندتر |
| نمونه | باکتری، مخمر، خزه | انسان، پرنده، گیاهِ گلدار |
روشهای تولید مثل غیرجنسی
در تولید مثلِ غیرجنسی یک فرد بدونِ نیاز به فردِ دیگر تکثیر میشود و فرزندان از نظرِ ژنتیکی با والد یکساناند.
۱) دونیم شدن — باکتریها: یاختهٔ باکتری از وسط به دو نیمه تقسیم میشود و هر نیمه یک یاختهٔ کاملِ مستقل است. باکتریها در شرایطِ مناسب هر ۲۰ دقیقه یک بار تقسیم میشوند.
۲) جوانه زدن — مخمرِ نانوایی: بخشی از سطحِ یاخته برآمده میشود، این جوانه بزرگتر میشود و یا از یاختهٔ مادر جدا میشود یا متصل میماند.
۳) قطعهقطعه شدن — خزه و برخی گیاهان: هر قطعهٔ جداشده مستقل رشد میکند و جاندارِ تازهای میسازد. مثال: قطعهٔ سیبزمینیِ جوانهدار.
۴) هاگزایی — کپکها، سرخسها: هاگ یاختهای کوچک، سبک و مقاوم است که درونِ هاگدان ساخته میشود و با هوا و آب پخش میشود؛ اگر جای مناسبی بیفتد، رشد میکند. چرخهٔ کپکِ روی نان: هاگ ← رشد ← تولیدِ هاگدان ← پخشِ هاگهای جدید.
کاربردِ مهم: الکساندر فلمینگ بهطورِ اتفاقی دید کپک مادهای میسازد که باکتریهای بیماریزا را میکشد؛ از آن نخستین پادزیست (آنتیبیوتیک) به نامِ پنیسیلین ساخته شد و او و همکارانش جایزهٔ نوبل گرفتند.
تولید مثل جنسی در جانوران
گامت: یاختهٔ جنسی که در غدههای جنسی تولید میشود — تخمک در جانورِ ماده و اسپرم در جانورِ نر.
لقاح: ترکیبِ گامتِ نر و ماده و تشکیلِ یاختهٔ تخم — نخستین یاختهٔ جاندارِ جدید، که با تقسیمِ مکرر جاندارِ کامل میشود.
نکتهٔ کلیدیِ فامتن: گامتها نمیتوانند از رشتمان (میتوز) بیایند، چون در رشتمان تعدادِ فامتن تغییر نمیکند؛ اگر گامتها هم ۴۶ فامتن داشتند، یاختهٔ تخم ۹۲ فامتن میشد!
کاستمان (میوز): تقسیمی که در آن تعدادِ فامتن نصف میشود.
یاختهٔ بدنِ انسان ۴۶ فامتن ← (کاستمان) ← گامت ۲۳ فامتن ← (لقاح) ← یاختهٔ تخم ۴۶ فامتن
نکتهٔ مشترکِ رشتمان و کاستمان: در هر دو ابتدا مقدارِ دنا دو برابر میشود، سپس تقسیم انجام میشود.
صفاتِ ثانویهٔ جنسی: با بلوغ و ترشحِ هورمونهای جنسی تفاوتهای ظاهری آشکار میشوند — یالِ شیرِ نر، پرهای رنگارنگِ طاووسِ نر.
تعدادِ تخم و مراقبت: قورباغه تخمِ بسیار زیادی میگذارد چون از آنها مراقبت نمیکند؛ پرنده تخمِ کمی میگذارد چون فعالانه مراقبت میکند. هرچه مراقبت بیشتر، تعدادِ فرزند کمتر.
تولید مثل در انسان
اسپرم: در بیضهها ساخته میشود، از بعد از بلوغ و معمولاً تا کهنسالی بهطورِ پیوسته.
تخمک: در تخمدان؛ در دورانِ جنینی و به تعدادِ مشخص ساخته میشود، بعد از بلوغ معمولاً هر ماه یکی آزاد میشود و حدودِ ۵۰ سالگی متوقف میشود.
رحم: بخشی از بدنِ مادر که به رشد و نموِ جنین اختصاص دارد. بندِ ناف جنین را به دستگاهِ گردشِ خونِ مادر وصل میکند: موادِ مغذی و اکسیژن به جنین میرسد و موادِ زائد از او دور میشود.
دوقلوهای همسان از یک یاختهٔ تخم میآیند که پس از تقسیم به دو بخشِ جدا رشد میکند؛ دنایشان یکسان است و همیشه همجنساند. دوقلوهای ناهمسان از دو تخمکِ جداگانهاند و میتوانند جنسِ متفاوت داشته باشند.
تولید مثل جنسی در گیاهان گلدار
گل اندامِ تولید مثلِ جنسیِ گیاهانِ گلدار است.
| بخش | نقش |
|---|---|
| پرچم (بخشِ نر) | تولیدِ دانهٔ گرده؛ دانهٔ گرده در بساک ساخته میشود |
| مادگی (بخشِ ماده) | شاملِ کلاله، خامه و تخمدان که تخمکها در آناند |
| گلبرگ | جذبِ حشرات |
| کاسبرگ | حفاظت از گل |
اکثرِ گلها هر دو بخش را دارند، ولی بعضی فقط پرچم یا فقط مادگی دارند — مثلِ خرما که گلهای نر و ماده روی نخلهای جداگانهاند.
مراحل: دانهٔ گرده در بساک ساخته میشود ← گردهافشانی (نشستنِ دانهٔ گرده روی کلاله) ← تشکیلِ لولهٔ گرده ← رساندنِ گامتِ نر به تخمک ← لقاح و تشکیلِ یاختهٔ تخم ← تخمدان به میوه و تخمک به دانه تبدیل میشود.
عواملِ گردهافشانی: حشرات (مثلِ زنبورِ عسل)، باد، آب و پرندگان. رنگِ جذابِ گلبرگ، بوی گل و شهد (نکتار) حشرات را جذب میکنند.
مقایسهٔ جنسی و غیرجنسی
| غیرجنسی | جنسی | |
|---|---|---|
| مزیت | سریع، یک فرد کافی است، انرژیِ کمتر | تنوعِ ژنتیکی، سازگاریِ بهتر با تغییرِ محیط |
| عیب | تنوعِ کم، آسیبپذیری در برابرِ تغییرِ محیط | نیاز به دو فرد، کندتر، انرژیِ بیشتر |
اگر محیط ناگهان تغییر کند، در جمعیتِ غیرجنسی همه دنای یکسان دارند و همه با هم آسیبپذیرند؛ ولی در جمعیتِ جنسی احتمالاً بعضی افراد مقاومترند و نسل ادامه پیدا میکند.
چند نکتهٔ فراتر از کتاب
- کاستمان و تنوع: در کاستمان علاوه بر نصف شدنِ فامتن، جابهجاییِ بخشهایی از دنا هم رخ میدهد؛ برای همین هر گامت منحصربهفرد است.
اشتباهات رایج
- خیلیها فکر میکنند گامت «نصفِ انواعِ فامتنها» را دارد — ولی گامت از هر جفت فامتن، یکی را دارد؛ یعنی نیمی از تعدادِ کل.
- خیلیها فکر میکنند دوقلوهای همسان میتوانند همجنس نباشند — ولی چون از یک یاختهٔ تخماند، همیشه همجنساند.
- خیلیها میوه و دانه را قاطی میکنند — میوه از رشدِ تخمدان و دانه از رشدِ تخمک ساخته میشود.
نمونه سؤال
سؤال: جانداری در یاختههای بدنش ۴۰ فامتن دارد. الف) هر گامتِ آن در حالتِ طبیعی چند فامتن دارد؟ ب) اگر گامتها بهجای کاستمان با رشتمان ساخته میشدند، یاختهٔ تخمِ حاصل از لقاحِ دو گامت چند فامتن میداشت؟ ج) این وضعیتِ فرضی نسل به نسل چه مشکلی میساخت؟
پاسخ: الف) کاستمان فامتن را نصف میکند: فامتن در هر گامت. ب) رشتمان تعداد را حفظ میکند، پس هر گامتِ فرضی فامتن میداشت و یاختهٔ تخم فامتن میشد. ج) در نسلِ بعد همین اتفاق تکرار میشد و تعداد به میرسید و در هر نسل دو برابر میشد؛ این افزایشِ نامحدود با پایداریِ ساختارِ یاخته و توارثِ درستِ صفات سازگار نیست. به همین دلیل طبیعت برای ساختِ گامت از کاستمان استفاده میکند تا تعدادِ فامتنِ هر گونه نسل به نسل ثابت بماند.