stringtranslate.com

Гамета

Гамета ( / ˈ ɡ æ m iː t / ; от древнегреческого γαμετή ( gametḗ )  «жена», в конечном итоге от древнегреческого γάμος ( gámos ) «  брак») — это гаплоидная клетка , которая сливается с другой гаплоидной клеткой во время оплодотворения в организмах , которые размножаются половым путем . [1] Гаметы — это репродуктивные клетки организма , также называемые половыми клетками . [2] Название гамета было введено немецким цитологом Эдуардом Страсбургером . [ когда? ] [ нужна цитата ]

Гаметы обеих спаривающихся особей могут быть одинакового размера и формы — это состояние известно как изогамия . Напротив, у большинства видов гаметы имеют разный размер — состояние, известное как анизогамия или гетерогамия , которое применимо к людям и другим млекопитающим. Человеческая яйцеклетка примерно в 100 000 раз превышает объем одной человеческой спермы. Тип гамет, вырабатываемых организмом, определяет его пол [3] и закладывает основу половых ролей и полового отбора . [4] У людей и других видов, которые производят два морфологически различных типа гамет, и у которых каждая особь производит только один тип , самка — это любой индивидуум, который производит более крупный тип гамет, называемый яйцеклеткой , а самец — меньший тип. , называемый сперматозоидом или сперматозоидом. Сперматозоиды маленькие и подвижные из-за наличия хвостообразной структуры — жгутика , обеспечивающей движение. Напротив, каждая яйцеклетка или яйцеклетка относительно крупная и неподвижная. [2]

Оогенез , процесс образования женских гамет у животных, включает мейоз (включая мейотическую рекомбинацию ) диплоидного первичного ооцита с образованием гаплоидной яйцеклетки . Сперматогенез , процесс образования мужских гамет у животных, включает мейоз в диплоидном первичном сперматоците с образованием гаплоидных сперматозоидов . У животных яйцеклетки образуются в яичниках самок, а сперматозоиды развиваются в семенниках самцов. Во время оплодотворения сперматозоид и яйцеклетка, каждая из которых несет половину генетической информации особи, объединяются, образуя зиготу , которая развивается в новый диплоидный организм. [2]

Эволюция

Принято считать, что изогамия — это наследственное состояние, из которого произошли анизогамия и оогамия , хотя ее эволюция не оставила никаких ископаемых свидетельств. [5] [6] [7] Почти всегда существует только два типа гамет, все анализы показывают, что промежуточные размеры гамет исключаются из-за отбора. [8] [9] Поскольку гаметы среднего размера не имеют тех же преимуществ, что и мелкие или крупные, [10] они хуже, чем мелкие, по подвижности и численности и хуже, чем крупные, по запасу. [11]

Различия между гаметами и соматическими клетками

В отличие от гаметы, имеющей только один набор хромосом, диплоидная соматическая клетка имеет два набора гомологичных хромосом , один из которых представляет собой копию хромосомного набора из сперматозоида, а другой — копию хромосомного набора из яйцеклетки. . Рекомбинация генов во время мейоза гарантирует, что хромосомы гамет не являются точными дубликатами любого из наборов хромосом, содержащихся в родительских диплоидных хромосомах, а являются их смесью. [12]

Человеческий сперматозоид проникает в человеческую яйцеклетку. Сперматозоид примерно в 100 000 раз меньше человеческой яйцеклетки.

Определение пола у млекопитающих и птиц

Большинство млекопитающих, включая человека , используют систему определения пола XY , при которой нормальная яйцеклетка может нести только Х-хромосому , тогда как сперма может нести либо X, либо Y-хромосому. Таким образом, сперма самца определяет пол любой образующейся зиготы . Если зигота имеет две Х-хромосомы, из нее разовьется самка. Если у него есть Х- и Y-хромосома, он разовьется в мужчину. [13]

У птиц женская яйцеклетка определяет пол потомства через систему определения пола ZW . [13]

Искусственные гаметы

Искусственные гаметы, также известные как гаметы, полученные in vitro (IVD), гаметы, полученные из стволовых клеток (SCDG), и гаметы, генерируемые in vitro (IVG), представляют собой гаметы, полученные из стволовых клеток . Использование таких искусственных гамет «обязательно потребует методов ЭКО ». [14] Исследования показывают, что искусственные гаметы могут быть репродуктивным методом для однополых мужских пар, хотя на период беременности все равно потребуется суррогатная мать . [14] Женщины, прошедшие менопаузу , могут производить яйцеклетки и рожать генетически родственных детей с искусственными гаметами. [14] Роберт Воробей написал в «Журнале медицинской этики» , что эмбрионы, полученные из искусственных гамет, можно использовать для получения новых гамет, и этот процесс можно повторить для создания нескольких поколений людей в лаборатории. [15] Этот метод может быть использован для создания клеточных линий для медицинских целей и для изучения наследственности генетических нарушений . [15] Кроме того, этот метод можно использовать для улучшения человека путем селективной селекции по желаемому геному или с использованием технологии рекомбинантной ДНК для создания улучшений, которые не возникли в природе. [15]

Растения

Растения , размножающиеся половым путем, также производят гаметы. Однако, поскольку у растений есть жизненный цикл, включающий чередование диплоидных и гаплоидных поколений, существуют некоторые отличия от жизненных циклов животных. Растения используют мейоз для производства спор, которые развиваются в многоклеточные гаплоидные гаметофиты , которые производят гаметы путем митоза. У животных соответствующая многоклеточная гаплоидная фаза отсутствует. Сперматозоиды растений, размножающихся спорами, образуются путем митоза в органе гаметофита, известном как антеридиум, а яйцеклетки - путем митоза в органе колбообразной формы, называемом архегонием . [16] Сперматозоиды растений — единственные подвижные клетки, их часто называют жгутиковыми, но правильнее — реснитчатыми. [17] Мохообразные имеют 2 жгутика, хвощи - до 200, а зрелые сперматозоиды саговника Zamia pumila - до 50 000 жгутиков. [18] Саговники и гинкго двулопастный — единственные голосеменные растения с подвижными сперматозоидами. [17] У цветковых растений женский гаметофит образуется внутри семяпочки в завязи цветка. При созревании гаплоидный гаметофит производит женские гаметы, готовые к оплодотворению. Мужской гаметофит образуется внутри пыльцевого зерна внутри пыльника и неподвижен, но может распространяться ветром, водой или животными-переносчиками. Когда пыльцевое зерно попадает на зрелое рыльце цветка, оно прорастает, образуя пыльцевую трубку , которая прорастает по столбику в завязь цветка, а затем в семязачаток. Затем пыльца производит неподвижные ядра сперматозоидов путем митоза, которые транспортируются по пыльцевой трубке к семязачатку, где они высвобождаются для оплодотворения яйцеклетки.

Смотрите также

Примечания и ссылки

  1. ^ «Гамета | Определение, формирование, примеры и факты» . Британская энциклопедия . Проверено 20 октября 2020 г.
  2. ^ abc "гамета / гаметы | Изучайте науку в Scitable" . www.nature.com . Проверено 20 октября 2020 г.
  3. ^ Котнер, Сехойя; Вассенберг, Дина, «Секс 8.4: речь идет о гаметах», « Эволюция и биология секса» , получено 20 октября 2020 г.
  4. ^ Фуско, Джузеппе; Минелли, Алессандро (10 октября 2019 г.). Биология размножения. Издательство Кембриджского университета. стр. 111–112. ISBN 978-1-108-49985-9.
  5. ^ Питник, Скотт С.; Хоскен, Дэйв Дж.; Биркхед, Тим Р. (2008). Биология спермы: эволюционная перспектива. Академическая пресса. стр. 43–44. ISBN 978-0-08-091987-4.
  6. ^ Кумар, Авасти и Ашок. Учебник Водорослей. Издательство Викас. п. 363. ИСБН 978-93-259-9022-7.
  7. ^ Дюсенбери, Дэвид Б.; Дюсенбери, почетный профессор биологии Дэвид Б. (2009). Жизнь в микромасштабе: неожиданная физика маленького размера. Издательство Гарвардского университета. п. 309. ИСБН 978-0-674-03116-6.
  8. ^ Стернс, Южная Каролина (21 ноября 2013 г.). Эволюция секса и ее последствия. Биркхойзер. стр. 21, 81–82. ISBN 978-3-0348-6273-8.
  9. ^ Лехтонен Дж., Паркер Г.А. (2014). «Конкуренция гамет, ограничение гамет и эволюция двух полов». Молекулярная репродукция человека . 20 (12): 1161–1168. дои : 10.1093/моль/гау068 . ПМИД  25323972.
  10. ↑ Кэмпбелл, Энн (16 мая 2013 г.). Ее собственный разум: эволюционная психология женщин. ОУП Оксфорд. п. 45. ИСБН 978-0-19-164701-7.
  11. ^ Бахтрог, Дорис; Мэнк, Джудит Э .; Пайхель, Кэтрин Л.; Киркпатрик, Марк; Отто, Сара П.; Эшман, Тиа-Линн; Хан, Мэтью В.; Китано, Джун; Мэйроуз, Италия; Мин, Рэй; Перрен, Николя (1 июля 2014 г.). «Определение пола: почему так много способов сделать это?». ПЛОС Биология . 12 (7): e1001899. дои : 10.1371/journal.pbio.1001899 . ISSN  1545-7885. ПМК 4077654 . PMID  24983465. S2CID  3741933. 
  12. ^ «Митоз, мейоз и наследование | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 1 марта 2021 г.Следовательно, клетки потомства обладают генами, потенциально способными выражать некоторые характеристики как отца, так и матери, в зависимости от того, являются ли они доминантными или рецессивными .
  13. ^ аб Джей Фелан (30 апреля 2009 г.). Что такое жизнь?: Руководство по биологии W / Prep-U. Макмиллан. п. 237. ИСБН 978-1-4292-2318-8. Проверено 8 октября 2010 г.
  14. ^ abc Ньюсон, AJ; Смайдор, AC (2005). «Искусственные гаметы: новые пути к родительству?». Журнал медицинской этики . 31 (3): 184–186. дои : 10.1136/jme.2003.004986. ПМК 1734101 . PMID  15738444. Беременность, наступившая с помощью искусственных гамет, обязательно потребует методов ЭКО. 
  15. ^ abc Воробей, Роберт (4 апреля 2013 г.). «Эвгеника in vitro». Журнал медицинской этики . 40 (11): 725–31. doi : 10.1136/medethics-2012-101200. PMID  23557913. S2CID  959092 . Проверено 8 марта 2015 г.
  16. ^ Спорне, КР (2022). Морфология Pteridophytes; Строение папоротников и родственных им растений . Легэр Стрит Пресс. ISBN 978-1015505667.
  17. ^ аб Вольняк, Стивен М.; Клинк, Винсент П.; Харт, Питер Э.; Цай, Чиа-Вэй (2000). «Контроль развития и подвижности сперматозоидов низших растений». Бюллетень гравитационной и космической биологии . 13 (2): 85–93. ПМИД  11543285.
  18. ^ Норстог (1986). «Блефаропласт Zamia pumila L.». Ботанический вестник . 147 (1): 40–46. дои : 10.1086/337566. S2CID  85257438.