论自然界各种生物繁衍发展的方式和特点。
也称为繁殖。是指生物产生后代并延续其种族的现象,是生命的基本特征之一。生物界有很多种生物类群,繁殖方式也是如此。具有非细胞结构的病毒颗粒通过宿主细胞中的核酸复制和蛋白质合成系统进行自我复制。原核生物和真核生物的繁殖方式可分为无性繁殖和有性繁殖。无性繁殖是一种原始的繁殖方式,其后代是母体的直接延续,数量多,变异少,生命力趋于降低。有性生殖是生物学中常见的繁殖方式,其后代是亲本遗传物质的重组,具有很强的生命力和可变性,在生物进化中具有重要意义。
无性生殖
不经过生殖细胞的结合而由母体直接产生后代的一种生殖方式。最常见的无性繁殖方式有分裂繁殖、出芽繁殖、营养繁殖和孢子繁殖。它们由营养体的营养细胞或局部组织细胞直接发育成两个以上的新个体;或者由营养细胞衍生成在形态和功能上特化的生殖细胞,并由这种生殖细胞(孢子)发育成新的个体而没有性别分化。因此,女儿是母亲的直接延续。无性繁殖的过程不经过复杂的受精和胚胎发育阶段,繁殖量大,子代生长发育快,有利于人种的繁衍。无性繁殖过程中没有遗传物质的重组,后代的遗传信息与母体基本相同,所以后代的变异较少,有利于保持母体的优良性状。然而,当进行连续无性繁殖时,其后代的生存能力往往会下降。无性繁殖是一种原始的繁殖方式,原核生物和原生生物通常以这种方式繁殖。
分裂
简称为精神分裂。母亲分裂成两个或更多后代的生殖方式。细菌、单细胞藻类、原生动物等单细胞生物的裂变,其实就是一种细胞分裂。细菌和蓝藻的细胞分裂方式是横向分裂;变形虫细胞通过一次有丝分裂分裂成两个新的个体;草履虫的细胞分裂方式为横向分裂,小核进行有丝分裂,大核进行无丝分裂。裸藻和硅藻的细胞分裂方式为纵向分裂。疟原虫的滋养体成熟时,经历多次核分裂,形成许多裂殖子。
破坏性繁殖
一个有机体脱离母体产生两个或更多后代的生殖方式。比如蓝藻中的颤藻和绿藻中的水绵,可以被分解成几个部分,每个片段经过细胞分裂后成为一个新的种群。低等无脊椎动物,如海葵和涡虫,也可以通过分裂或横向分裂产生新的个体。
萌芽繁殖
萌芽的简称。生物体从母体的某个部位生出一个芽,芽逐渐生长并与母体分离,形成一个独立生活的新个体的繁殖模式。萌芽的简称。酵母的出芽过程始于母细胞的细胞质和细胞壁向外突出,然后细胞核通过有丝分裂分成两个亚核。一个亚核留在母细胞中,另一个亚核移动到突出部分,然后细胞在突出部分收缩产生芽。芽与母细胞暂时相连,可重复上述过程,形成多个芽相互连接的群体。当芽长接近母细胞大小时,从母细胞脱落,成为一个完整的新个体。水螅的出芽是它的体壁向外突出,逐渐生长形成芽。芽长有下垂的唇、嘴和触须,其消化腔与母体相通,最后基部收缩与母体分离。珊瑚的蓓蕾长大后,不与母体分离,形成一个群体。
孢子生殖
没有性别分化的孢子是由母体产生的,每个孢子不需要两两组合就可以直接发育成新个体的生殖方式。原生藻类如衣藻和小球藻,其营养细胞生长和细胞壁增厚形成孢子囊,孢子囊中的原生质体多次分裂形成多个无性孢子。枝孢菌在藻类顶端形成生殖枝,由生殖枝发育而来的孢子囊产生大量孢子。
各种曲霉菌的气生菌丝能产生生殖枝,形成孢子囊。青霉等生殖枝重新发育成分生孢子梗,其末端多次断裂形成分生孢子。疟原虫的配子在蚊子体内结合形成合子,合子穿入胃壁,发育成孢子囊(即卵囊)。经过多次核分裂,形成许多孢子。孢子随蚊子唾液进入人体后,在肝细胞内发育成滋养体。
营养繁殖
从高等植物的根、茎、叶等营养器官到新个体的繁殖方式。如甘薯的块茎繁殖,草莓的匍匐繁殖,竹子、芦苇、白矛、荷花的根茎繁殖,马铃薯的块茎繁殖,百合、洋葱的鳞茎繁殖,水仙、芋头的鳞茎繁殖,秋海棠的叶芽繁殖,都是天然营养繁殖。在农业、林业和园艺中,常采用生根、扦插、压条、嫁接等方法,将植物营养器官的一部分从母体中分离出来,使其发育成新的个体,属于人工营养繁殖。组织培养也是一种人工营养繁殖的方法。无性繁殖可以使后代保持父母的优良性状。所以花卉、果树、茶叶、甘蔗、竹子等人工栽培的植物都采用这种繁殖方式。而长期营养繁殖的植物,生存能力会逐渐降低,必须通过有性繁殖才能复壮。
组织培养
体外细胞培养是研究活细胞的重要方法之一。具体来说,就是在无菌条件下,体外培养动物和植物细胞,并给予适当的营养,使细胞能够继续存活和生长。其优点是可以在特定条件下分离培养不同组织的细胞,直接观察活细胞的形态和生长活动,从而了解各种细胞在某种生理状态下所需的各种条件及其对各种条件的反应。
现在由于技术的提高,在植物细胞培养中,不仅可以形成愈伤组织(一团未分化的细胞),还可以分化成完整的植株,开花结果。例如,许多植物如烟草、胡萝卜和矮牵牛已经从原生质体培养成再生植株。
有性生殖
雌雄生殖细胞由双亲产生,两性生殖细胞结合形成受精卵,受精卵发育成新的个体生殖方式。有性生殖可分为三种基本方式:配子生殖、合子生殖和孤雌生殖,主要是配子生殖。两性生殖细胞的产生必须经过减数分裂,两性生殖细胞通过受精随机组合成合子。从受精卵到新个体。因为父母双方都能通过生殖细胞为后代的形成提供一套遗传信息,所以后代具有父母的优点,能更好地适应外界环境。由于异质生殖细胞的随机组合,后代中存在许多变异类型,为物种进化提供了丰富的原始材料。有性生殖是生物学中一种常见的生殖方式,尤其是动物。
配子生殖
性生殖细胞是由父母配子产生的。成对的异性配子相互融合形成合子,合子发育成新个体的生殖模式。配子生殖是有性生殖的主要方式,根据配子细胞的性别分化和形态特征可分为三种类型:同配生殖、异配生殖和卵子生殖。
结合
当某些真菌、细菌、绿藻和原生动物有性繁殖时,两个细胞相互靠近形成一个接头,原生质融合产生一个合子,合子发育成一个新的个体。这种生殖方式被称为合子生殖。例如,大肠杆菌有两条性别线。不同性别系的个体杂交时,阳性菌的体细胞与阴性菌的体细胞接触,在三个细胞的侧面形成连接管,阳性菌细胞的DNA通过连接管流入阴性菌细胞,形成合子;受精卵经过细胞分裂形成两个大肠杆菌。水绵在接合过程中,正接合细胞中的原生质全部通过接合管到达负接合细胞,两个细胞的原生质融合产生合子。减数分裂后,合子各产生两个有性孢子,有性孢子萌发成为水绵的营养体。草履虫进行繁殖时,每只昆虫的大核消失,小核减数分裂产生四个核,其中三个消失,剩下一个核分为动核和静核;运动核被共轭膜交换并分别与另一侧的静止核融合;接合后,两个蠕虫分离,每个经历三次核分裂和两次细胞质分裂,形成四个新的个体。合子细菌的有性生殖方式也是合子生殖。
雌雄同熟
一种简单的有性繁殖方法,其中两个异性配子结合形成一个受精卵。大多数藻类和霉菌都可以通过配子融合产生新的个体,如衣藻的单倍体营养细胞,在不利的生存环境下会形成配子体。不同配子体中的细胞分裂产生相对的同配子,两个相对的同配子融合成合子(2n)。合子经过减数分裂形成单倍体营养细胞,每个营养细胞都是衣藻的一个新个体。在霉菌的生活史中,游动孢子繁殖的单倍体在其直立的菌丝顶端形成一个配子体,配子体中的细胞分裂形成对生同配子,两个对生同配子融合成合子,发育成二倍体菌丝。
异配生殖
两个异配子结合形成一个合子的有性生殖。例如,紫球藻一般是由32个类似衣藻的细胞组成的中空群体。在有性生殖过程中,某些类群的某些细胞多次分裂,产生64个细长的配子,并带有两个鞭毛;在另一些群体中,一些细胞只产生一个带鞭毛的大球形配子。有些群体可以产生两种配子。配子成熟后,暂时不分离,离开原群体进入水中,然后相互分离,借助鞭毛灵活游动,能以大配子进入群体。大配子既不能游动,也不能脱离群体。每个小配子与一个大配子结合形成合子,然后合子经过减数分裂发育成新的球形体群体。
椭圆形复制
父母产生形态和流动性差异很大的精子和卵细胞,融合形成合子,然后合子发育成新的有性生殖模式。例如草菇有性生殖时,种群中的一些细胞多次分裂,形成由许多纺锤形精子组成的精囊,精子有两个鞭毛。同一个精囊的精子在离群后结合在一起,又互相分离,所以能主动游动。群体中的少数细胞可以形成卵细胞。每个大的卵细胞被包裹在卵囊里,没有鞭毛,不能游泳。当精子进入卵母细胞时,精子与卵细胞融合形成受精卵。合子在母体中形成厚壁,解体后母体与母体分离。在适宜的条件下,合子经过减数分裂,发育成一个新的草菇群体。大多数动物和人类,以及一些藻类和高等植物,精子和卵细胞融合形成合子,不再进行减数分裂,直接发育成新的个体。
孤雌生殖
也被称为单性生殖。有性生殖是指有性生殖的动植物的卵子不经受精直接发育成新的个体,可分为自然孤雌生殖和人工孤雌生殖。蜜蜂和蚂蚁中的雄性个体是由未受精卵直接发育而成的,水蚤和蚜虫的夏季繁殖群体是只有雌性而没有雄性的孤雌生殖。蒲公英、草地早熟禾等植物也可以单性生殖。许多动物,如海胆、蚕、鱼、蛙等,可以在人工条件下诱导卵细胞直接发育成新的个体。在无菌操作条件下,将被子植物的单核花药或胚珠置于人工培养基上,可以培养诱导出单倍体植株,也属于人工孤雌生殖。孤雌生殖产生的新个体是单倍体。