Origine de la reproduction sexuée. L'émergence du processus sexuel La reproduction sexuée est évolutive

La reproduction sexuée implique la formation de nouveaux individus non pas à partir de parties de l'organisme parent, comme dans la reproduction asexuée, mais à partir d'un zygote formé par la fusion de cellules reproductrices mâles et femelles. La reproduction sexuée dans la nature se produit chez la plupart des espèces et présente des avantages par rapport à la reproduction asexuée, car elle combine le matériel héréditaire des organismes parents.

Gamètes

Les cellules sexuelles, ou gamètes, diffèrent par leur structure des autres cellules du corps.

Les gamètes possèdent une quantité réduite de moitié d’informations héréditaires (le nombre de chromosomes). Ceci est réalisé grâce à la méiose, un type particulier de division caractéristique du développement des gamètes.

Chez les plantes, les organes dans lesquels se produit le développement des cellules germinales (gamétogenèse) sont appelés gamétanges. La plante elle-même sur laquelle se développent les gamètes est appelée gamétophyte.

Les gamètes femelles sont appelés œufs et les gamètes mâles sont appelés spermatozoïdes ou spermatozoïdes (s'ils ont un flagelle).

Riz. 1. Cellules sexuelles.

Chez les animaux mâles, les gamètes se développent dans des gonades appelées testicules, et chez les femelles, dans les ovaires.

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Les gamètes varient en taille et en capacité à se déplacer entre les espèces. Chez les mammifères et les humains, les œufs sont gros et immobiles, tandis que les spermatozoïdes sont petits et mobiles.

Fertilisation

Les gamètes matures peuvent se combiner avec des gamètes de l'autre sexe. Ce processus est appelé fécondation et chez différents animaux, il se produit sous deux formes :

  • fécondation externe , survenant en dehors du corps (amphibiens, poissons) ;
  • interne lorsque les gamètes se rencontrent à l'intérieur du corps de la femelle.

Un œuf fécondé (zygote) possède un ensemble complet de chromosomes, la moitié provenant du père et l'autre moitié de la mère.

Dioécie et hermaphrodisme

Chez certaines espèces de plantes et d’animaux, les gamètes mâles et femelles se développent dans le corps d’un seul individu. Ces espèces sont appelées hermaphrodites.

Des exemples d'espèces hermaphrodites sont :

  • bar;
  • grand escargot de bassin;
  • ver de terre;
  • ténia du taureau.

Si une espèce possède des organismes mâles et femelles distincts, ce qui est le cas dans la plupart des cas, alors ces animaux sont dits dioïques.

Lorsque les organismes mâles et femelles d’une même espèce présentent des différences notables de structure externe ou de couleur, on dit que l’espèce est caractérisée par un dimorphisme sexuel.

Riz. 2. Dimorphisme sexuel.

Types de reproduction sexuée

En plus de la reproduction sexuée elle-même, avec la fusion des cellules germinales, il existe autres types:

  • parthénogenèse;
  • fusion d'organismes unicellulaires;
  • conjugaison.

Dans la parthénogenèse, la progéniture se développe à partir d'œufs non fécondés.

La parthénogenèse se produit dans

  • fourmis;
  • pucerons;
  • les abeilles;
  • carassin, etc.

Au cours de la parthénogenèse, il n’y a pas d’échange de matériel héréditaire et tous les descendants sont semblables à l’organisme maternel.

La conjugaison est la reproduction sexuée sans formation de cellules germinales. Caractéristique, par exemple, des algues. Les cellules de différents individus se développent ensemble pendant un certain temps et échangent du matériel génétique.

Chez les algues unicellulaires, la fusion de cellules parentales entières se produit, suivie d'une division en 4 cellules.

Riz. 3. Reproduction sexuée des algues.

Chez les plantes, la reproduction sexuée est généralement associée à la reproduction végétative. Par exemple, les oignons se multiplient généralement par pousses - bulbes, mais les oignons se caractérisent également par la reproduction sexuée, ils fleurissent et forment des graines après la pollinisation.

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Au sein de l'un des types de plantes modernes - les algues vertes - il existe des espèces qui peuvent être classées dans un certain ordre, montrant le chemin que pourrait prendre l'évolution. Pourtant, même après avoir étudié ces espèces, il reste difficile de savoir si la reproduction sexuée s’est réellement produite pour la première fois chez les algues vertes et si l’évolution du sexe s’est réellement produite de cette manière.

Les algues vertes les plus simples, comme Protococcus, se reproduisent uniquement de manière asexuée, par simple division cellulaire. Chez la plupart des autres algues vertes, lorsqu'elles se reproduisent de manière asexuée, une cellule végétative se développe en une ou plusieurs cellules reproductrices spécialisées appelées zoospores. Chaque zoospore est équipée d'un ou plusieurs flagelles et est bien adaptée pour assurer la propagation de l'espèce.

La cellule végétative de Chlamydomonas, trouvée dans les étangs, les lacs et les sols humides, possède deux flagelles et est protégée par une solide paroi de cellulose. Chaque cellule contient un chloroplaste en forme de coupe, qui contient un pyrénoïde qui participe à la formation de l'amidon ; de plus, la cellule possède un « œil » (tache pigmentaire rouge) et deux vacuoles contractiles situées près de la base de deux flagelles.

Lors de la reproduction asexuée, une telle cellule se divise pour former 2 à 8 zoospores à l'intérieur de la paroi cellulosique. À la suite de la rupture de cette paroi, les zoospores sont libérées et nagent dans des directions différentes, représentant des plantes indépendantes. La reproduction sexuée a lieu de temps en temps : la cellule se divise pour former 8 à 32 gamètes, qui ressemblent à des zoospores ou à des cellules adultes, mais sont de plus petite taille. Deux de ces gamètes fusionnent, partant de l'origine des flagelles, pour former un zygote. Au début, le zygote possède 4 flagelles (2 pour chaque gamète), mais avec le temps, ils disparaissent. La cellule s’arrondit, produit une paroi cellulaire épaisse et, dans cet état, peut résister à de longues périodes de conditions extérieures défavorables. Dès que les conditions redeviennent propices à la croissance, le zygote se divise méiotiquement pour former quatre cellules, la paroi cellulaire se fissure, les cellules ainsi libérées développent des flagelles et deviennent des plantes indépendantes.

La reproduction sexuée de Chlamydomonas est extrêmement primitive, puisque ses gamètes sont des cellules non spécialisées dont l'apparence ne diffère pas des zoospores et des cellules adultes. Chez la plupart des espèces de Chlamydomonas, les deux cellules fusionnées sont identiques en taille et en structure ; Cette forme de reproduction s'appelle l'isogamie. Chez certaines espèces, se forment des gamètes de deux genres, dont certains sont plus gros que d'autres, mais ils ont tous des flagelles ; À la suite de la fusion de deux gamètes de tailles différentes, un zygote se forme. Cette forme de reproduction s'appelle l'hétérogamie.

Un autre type primitif de reproduction sexuée est observé chez Spirogyra, qui consiste en de longs fils de cellules haploïdes reliés à leurs extrémités. En automne, moment habituel de la reproduction, les deux fils sont situés côte à côte, parallèlement l'un à l'autre, et les cellules superposées forment des excroissances en forme de dôme dirigées l'une vers l'autre. Ces excroissances grossissent, fusionnent et se transforment en un tube reliant les deux cellules entre elles. L'une des cellules devient ronde, traverse lentement le tube et se connecte à une autre cellule. Les noyaux des deux cellules fusionnent alors et la fécondation est terminée. La cellule résultante, ou zygote, est entourée d’une épaisse paroi cellulaire et peut passer l’hiver sous cette forme. Au printemps, le zygote se divise méiotiquement et forme quatre noyaux haploïdes, dont trois dégénèrent. Le quatrième noyau est conservé et, après rupture de la paroi épaisse, se divise par mitose, donnant naissance à un nouveau fil haploïde. La reproduction sexuée des Spirogyra est primitive, car elle implique des cellules non spécialisées (n'importe quelle cellule d'un fil peut fusionner avec une cellule d'un fil adjacent), qui ne sont pas différentes les unes des autres (isogamie).

En utilisant l’exemple d’une autre algue verte filamenteuse, Ulothrix, nous pouvons retracer la prochaine étape proposée dans l’évolution de la reproduction sexuée. Chez cette plante, chaque cellule végétative haploïde d'une chaîne filamenteuse contient un chloroplaste, en forme de collier, et plusieurs pyrénoïdes. Lorsqu'une cellule se divise, 8 zoospores se forment, chacune portant 4 flagelles ; les zoospores sont libérées et donnent ensuite naissance à de nouveaux fils. L'une des cellules du filament peut subir plusieurs divisions, à la suite desquelles se forment de nombreux petits gamètes identiques, rappelant les zoospores, mais en différant par la présence de deux flagelles au lieu de quatre.

Comme chez Chlamydomonas, deux de ces formes nageant librement fusionnent pour former un zygote, qui possède initialement quatre flagelles. Après avoir nagé pendant un certain temps, le zygote perd ses flagelles, sécrète une épaisse paroi cellulaire et, sous cette forme, est capable de résister au froid et au dessèchement. Par la suite, le zygote se divise méiotiquement et donne naissance à quatre cellules. Ces derniers finissent par se libérer de la paroi du vieux zygote et se développent en de nouveaux fils. Ainsi, chez Ulothrix, la reproduction sexuée est isogame et se fait par la fusion de deux cellules identiques, mais ces cellules sont spécialisées et différentes des cellules végétatives ordinaires.

La reproduction sexuée, observée chez une autre algue filamenteuse, Oedogonium, semble représenter le troisième stade de l'évolution. Les cellules qui fusionnent pour former un zygote ne sont pas les mêmes : l’une est un ovule rond et immobile, riche en substances de réserve, l’autre est un petit spermatozoïde mobile. La reproduction sexuée par fusion de gamètes dissemblables, appelée hétérogamie, est caractéristique de la plupart des plantes supérieures. Toute cellule végétative peut se transformer soit en une ovogonie, une cellule qui forme un ovule, soit en une anthéridie, qui produit des spermatozoïdes. Les cellules qui forment les œufs sont grandes et sphériques ; leur protoplasme s'étend de la paroi cellulaire solide et forme un ovule rond et immobile, débordant de nutriments.

À la suite de la division répétée d’une autre cellule végétative, un certain nombre de cellules courtes en forme de disque se forment et produisent des spermatozoïdes. Dans ce cas, le protoplasme de chacune de ces cellules se divise et produit deux petits spermatozoïdes, portant à l'extrémité antérieure une corolle de flagelles. Le sperme nage vers l’ovule, attiré par les produits chimiques qu’il sécrète. Par une brèche dans la paroi cellulaire, les spermatozoïdes pénètrent dans l’ovule et fusionnent avec ce dernier. L’ovule et le spermatozoïde sont haploïdes et lorsqu’ils fusionnent, un zygote diploïde se forme. Le zygote sécrète une épaisse paroi cellulaire autour de lui et, sous cette forme, il peut supporter des périodes défavorables à la croissance. Finalement, le zygote subit la méiose pour former quatre cellules haploïdes, chacune portant une corolle de flagelles à l'extrémité antérieure et ressemblant à des zoospores, cellules utilisées pour la reproduction asexuée. Les zoospores d'origine sexuée et asexuée germent, se divisent et produisent un nouveau fil d'Oedogonium.

La dernière étape de l'évolution de la reproduction sexuée peut être trouvée dans l'étude d'autres algues, par exemple Volvox, ainsi que de plantes et d'animaux supérieurs, dans lesquels les gamètes spécialisés sont produits uniquement par des cellules spécialisées du corps - les organes reproducteurs, et pas par des cellules végétatives, comme chez Ulothrix ou Oedogonium. Volvox est une algue coloniale en forme de boule creuse, constituée de cellules portant chacune deux flagelles et reliées aux cellules voisines par de fins filaments de protoplasme. Une de ces colonies peut contenir jusqu'à 40 000 cellules, dont la plupart sont identiques et remplissent uniquement des fonctions végétatives. Les petits spermatozoïdes mobiles dotés de deux flagelles ne sont formés que par des organes spéciaux - les anthéridies (ce terme est également utilisé pour désigner les organes des plantes supérieures qui produisent des spermatozoïdes). Un seul grand ovule immobile se forme à l’intérieur d’un organe spécial : l’oogonie.

Ayant quitté l'anthéridie, le sperme mobile nage jusqu'à l'ovule ; à la suite de leur fusion, un zygote diploïde est obtenu ; Une épaisse paroi cellulaire se forme autour du zygote, ce qui peut le protéger des influences extérieures néfastes. Lors de la germination, le zygote se divise méiotiquement pour former des cellules haploïdes. Ces dernières, après une série de divisions mitotiques, donnent naissance à une nouvelle colonie. Certaines espèces de Volvox ont à la fois des anthéridies et des ovogonies dans la même colonie ; chez d'autres espèces, chaque colonie ne possède soit que des anthéridies, soit uniquement des ovogonies, et selon cela, elle est appelée « mâle » ou « femelle ». Dans de telles formes, l'évolution de la reproduction sexuée a atteint le stade de la différenciation sexuelle.

L'évolution s'est donc déroulée dans des directions différentes, chacune conduisant à un type différent de spécialisation. La première direction est le passage de la formation de gamètes identiques (isogamie) à la formation de gamètes différents (hétérogamie) ; cela offre des avantages évidents qui contribuent à la survie de l'espèce : le grand nombre et la mobilité des spermatozoïdes assurent leur rencontre avec l'ovule, et la grande taille et les réserves nutritionnelles de l'ovule nourrissent le zygote jusqu'à ce qu'il devienne capable de se nourrir de manière indépendante. La deuxième direction de l'évolution est la spécialisation des cellules d'une colonie ou d'un corps multicellulaire, de sorte que certaines cellules remplissent uniquement des fonctions végétatives, tandis que d'autres remplissent uniquement des fonctions reproductrices. La troisième direction de développement a conduit à la différenciation des sexes. Chez les plantes primitives considérées, une même plante peut se reproduire de manière sexuée et asexuée, en fonction des conditions environnementales. La quatrième direction d'évolution a conduit à la rétention d'un œuf fécondé immobile dans le corps de la plante mère. Chez les algues les plus organisées et chez toutes les plantes supérieures, il existe une alternance clairement définie et régulière de la génération de plantes à reproduction sexuée et de la génération de plantes à reproduction asexuée - par spores. L'apparition d'un tel changement de génération est le résultat de la cinquième direction d'évolution, dont le début doit être recherché chez les algues vertes. Ainsi, la « laitue de mer » Ulva est représentée par des plantes de deux genres, identiques en taille et en structure. Cependant, certaines de ces plantes sont des sporophytes diploïdes, formant des zoospores haploïdes par méiose, qui se transforment en gamétophytes haploïdes. Ces dernières (seconde forme) produisent des gamètes qui fusionnent pour former un zygote diploïde, qui se développe en sporophyte diploïde.

Le cycle de développement d'une espèce donnée est compris comme les processus de développement biologique qui se produisent pendant la période entre une certaine étape du cours de vie d'un organisme et la même étape du cours de vie de sa progéniture. Les bactéries, algues bleu-vert et algues protocoles, qui se reproduisent par simple division, ont un cycle de développement extrêmement simple. Les algues vertes filamenteuses, comme Ulothrix, sont des colonies de cellules haploïdes qui se reproduisent de manière asexuée pendant la majeure partie de leur cycle de développement. Les divisions mitotiques de ces cellules conduisent à la formation soit de nouvelles cellules filamenteuses végétatives, soit de gamètes haploïdes, soit - en cas de reproduction asexuée - de zoospores haploïdes qui, après une série de divisions, donnent naissance à de nouvelles colonies haploïdes. La seule cellule diploïde est le zygote, qui se divise méiotiquement pour former des cellules végétatives haploïdes.

Commentaires : 0

    Les systèmes d'organes reproducteurs de divers animaux sont construits selon un plan fondamentalement uniforme, bien qu'avec de nombreuses variations. Les gonades et leurs conduits peuvent être simples, appariés ou multiples. Les spermatozoïdes produits dans les testicules sont libérés par des conduits dans l'environnement extérieur ; ils sont souvent en suspension dans le liquide séminal sécrété par les glandes accessoires du système reproducteur.

    Alexandre Markov

    Les spermatozoïdes peuvent s'unir en petits bancs denses, ce qui leur permet de dépasser des concurrents isolés. C’est un exemple d’entraide avec des éléments d’altruisme, car sur l’ensemble du troupeau, un seul spermatozoïde pourra éventuellement féconder l’ovule. Il s'est avéré que chez les hamsters américains Peromyscus maniculatus, dans lesquels les femelles s'accouplent avec plusieurs mâles d'affilée, les spermatozoïdes sont capables de distinguer les parents des étrangers et de s'unir principalement avec « les leurs ». Chez l'espèce monogame étroitement apparentée P. polionotus, les spermatozoïdes manquent d'une telle sélectivité, ce qui est tout à fait cohérent avec les prédictions de la théorie de la sélection parentale.

    Constantin Popadine

    Les femelles de la plupart des espèces animales choisissent activement les mâles pour elles-mêmes, guidées par des traits non adaptatifs tels que la taille de la queue (chez les paons), le chant et la coloration (chez les oiseaux), dont la gravité est associée à la « qualité » du mâle. Cependant, lorsque la femelle n’a pas le choix (par exemple dans le cas d’une insémination forcée), elle peut investir différentes quantités d’énergie dans la progéniture selon la qualité du mâle.

    Richard dawkins

    Le livre de Dawkins montre sous une forme populaire et intelligible comment une complexité hautement organisée peut surgir de la simplicité primordiale, sans la participation d'un être intelligent supérieur. L'horloger mentionné dans le titre du livre est tiré du célèbre traité du théologien du XVIIIe siècle William Paley, qui affirmait que les montres ne peuvent pas apparaître spontanément et spontanément, mais seulement comme le fruit de l'esprit et des efforts d'un être conscient (l'horloger ); ainsi, des êtres vivants encore plus complexes (que les montres) ne peuvent être créés que par la volonté et l'esprit du Créateur. Dawkins montre dans son livre que la sélection naturelle, opérant sur des variations spontanées de formes initiales simples, sur des centaines et des milliers de générations, peut générer une complexité tout aussi impressionnante. Le livre montre également les mécanismes spécifiques qui mettent en œuvre une telle sélection croissante et fournit des réponses aux questions fréquemment posées concernant l'évolution.

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Reproduction sexuée : voies d'évolution

La reproduction sexuée n'est pas apparue immédiatement au cours du processus d'évolution. Les premières créatures unicellulaires simples telles que les amibes, les flagellés (euglène verte), les ciliés (ciliés pantoufle), les radiolaires (tournesol) se sont reproduites par simple division cellulaire en cellules filles.

Au cours du processus d'évolution, certains protozoaires ont commencé à pratiquer deux types de reproduction, en les alternant en fonction de la période de l'année et des conditions environnementales : une version asexuée et une version primitive de la reproduction sexuelle. Par exemple, il y a deux générations dans le cycle de vie des foraminifères. L'un d'eux possède un seul ensemble (haploïde) de chromosomes, le second a un double ensemble (diploïde). La génération asexuée (appelée agamonts) est formée de multiples divisions de la cellule mère. Les cellules filles, de forme amiboïde, quittent la coquille de la mère, grandissent et sécrètent chacune leur propre coquille autour d'elles. Ils donnent naissance à une autre génération (appelée gamonts), qui se reproduit sexuellement. Les gamonts se divisent plusieurs fois, entraînant la formation de petites cellules avec des flagelles (appelées gamètes). Les gamètes sont libérés dans l’eau et la copulation s’y produit. Dans les foraminifères, la copulation se produit entre gamètes de même forme et taille (copulation isogame). À la suite de la fusion des gamètes, un zygote se forme, à partir duquel se forme une génération asexuée. Cette méthode de reproduction est la forme la plus primitive du processus sexuel. Dans ce cas, il n'y a pas de gamètes femelles et mâles et, par conséquent, le sexe en tant que phénomène est également absent.

Certains protozoaires, comme les ciliés, se reproduisent de manière asexuée en divisant la cellule en deux. Dans ce cas, le noyau se divise par mitose, comme lors de la division de n'importe quelle cellule d'un organisme multicellulaire. Cependant, les ciliés ont également une forme unique du processus sexuel : la conjugaison. Avant la conjugaison, le noyau se divise méiotiquement pour former quatre noyaux haploïdes. Trois d'entre eux se dissolvent et un se divise à nouveau en deux. Cette fois par mitose. Des noyaux stationnaires et migrateurs se forment. Au cours du processus de conjugaison, deux ciliés se rejoignent par paires et échangent des noyaux migrateurs. Après un tel échange, dans chaque cilié, le noyau stationnaire fusionne avec un noyau étranger en migration. Puis les individus se dispersent. Le processus sexuel chez les ciliés ne peut être considéré comme une forme de reproduction, puisqu'il n'y a pas d'augmentation du nombre d'individus.

L'étape la plus importante vers la formation des sexes doit être considérée comme l'émergence de l'anisogamie : la formation de gamètes de différentes tailles - grandes et petites (nous avons déjà expliqué pourquoi cela est devenu possible). L'anisogamie a été décrite chez certaines espèces de flagellés (Chlamydomonas, Volvox). Les gros gamètes de Volvox sont dépourvus de flagelles et ressemblent à un œuf en apparence. Bien que les flagellés produisent des gamètes de tailles différentes lors de la reproduction sexuée, il n'est pas possible de dire quoi que ce soit sur leur sexe, puisqu'un individu peut produire des gamètes de tailles différentes. Par conséquent, la production de gamètes de tailles différentes n’indique pas encore en elle-même la formation du phénomène sexuel.

Paradoxalement, il s’avère que la reproduction sexuée se produit plus tôt dans l’évolution que le sexe. La formation des sexes a été précédée d'une longue période d'évolution, au cours de laquelle, grâce à un processus spécial (méiose), la formation de cellules germinales avec un seul ensemble de chromosomes s'est déjà produite. Le processus sexuel apparu chez certains protozoaires (ciliés) ne faisait pas encore partie intégrante de la reproduction sexuée.

Le cycle de vie des protozoaires ne peut être caractérisé que par une reproduction de type asexuée (d'une division cellulaire à une autre), ou uniquement par une reproduction sexuelle (de zygote en zygote) ; Une alternance de reproduction sexuée et asexuée (métagenèse) peut également être observée. Bien que l’on puisse lire dans les manuels de biologie que les protozoaires ont à la fois une reproduction asexuée et sexuée, ils n’ont toujours pas de relations sexuelles. Parlant des processus de reproduction sexuée chez les protozoaires, il est plus correct de parler de la présence de différents types sexuels en eux (par exemple, chez la pantoufle ciliée). Le type sexuel de ces organismes est déterminé uniquement par le matériel génétique et n'affecte en rien l'apparence extérieure des individus. Par exemple, chez un certain nombre d’espèces de moisissures, il existe jusqu’à 13 types sexuels.

Un lecteur non initié haussera peut-être les épaules et demandera : « Quelle différence cela fait-il - les types sexuels ou le genre ? » Il existe cependant une différence, et elle est significative. Il est impossible de comparer les types sexuels de différentes espèces animales entre eux, car ils n’ont pas d’attributs sexuels universels. Au contraire, le sexe (sexualité) chez les espèces bisexuelles est déterminé par un ensemble de caractéristiques fixes et est représenté par deux options standards : mâle et femelle. Les femelles produisent toujours des œufs immobiles relativement gros, riches en nutriments et disposent d’organes reproducteurs spécialisés pour les produire. Les mâles produisent de petits spermatozoïdes pauvres en nutriments et très mobiles, qui se forment dans des organes reproducteurs mâles spécifiques.

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la reproduction- la capacité des organismes vivants à se reproduire. Il y a deux principaux méthode de reproduction- asexué et sexuel.

La reproduction asexuée se produit avec la participation d'un seul parent et se produit sans formation de gamètes. La génération fille chez certaines espèces provient d’une ou d’un groupe de cellules du corps de la mère, chez d’autres espèces, d’organes spécialisés. On distingue : méthodes de reproduction asexuée: division, bourgeonnement, fragmentation, polyembryonie, sporulation, multiplication végétative.

Division- une méthode de reproduction asexuée caractéristique des organismes unicellulaires, dans laquelle la mère est divisée en deux ou plusieurs cellules filles. On distingue : a) la fission binaire simple (procaryotes), b) la fission binaire mitotique (protozoaires, algues unicellulaires), c) la fission multiple, ou schizogonie (plasmodium du paludisme, trypanosomes). Lors de la division de la paramécie (1), le micronoyau est divisé par mitose, le macronoyau par amitose. Au cours de la schizogonie (2), le noyau est d'abord divisé à plusieurs reprises par mitose, puis chacun des noyaux filles est entouré de cytoplasme et plusieurs organismes indépendants se forment.

Bourgeonnant- un mode de reproduction asexuée dans lequel de nouveaux individus se forment sous forme d'excroissances sur le corps de l'individu parent (3). Les individus filles peuvent se séparer de la mère et passer à un mode de vie indépendant (hydre, levure), ou bien y rester attachés, formant dans ce cas des colonies (polypes de corail).

Fragmentation(4) - une méthode de reproduction asexuée, dans laquelle de nouveaux individus sont formés à partir de fragments (parties) dans lesquels l'individu maternel se décompose (anneli, étoile de mer, spirogyre, élodée). La fragmentation repose sur la capacité des organismes à se régénérer.

Polyembryonie- une méthode de reproduction asexuée dans laquelle de nouveaux individus sont formés à partir de fragments (parties) dans lesquels l'embryon se désagrège (jumeaux monozygotes).

Multiplication végétative- un mode de reproduction asexuée dans lequel de nouveaux individus sont formés soit à partir de parties du corps végétatif de l'individu mère, soit à partir de structures particulières (rhizome, tubercule, etc.) spécifiquement conçues pour cette forme de reproduction. La multiplication végétative est typique de nombreux groupes de plantes et est utilisée dans le jardinage, le potager et la sélection végétale (multiplication végétative artificielle).

Organe végétatif Méthode de multiplication végétative Exemples
Racine Boutures de racines Rose musquée, framboise, tremble, saule, pissenlit
Drageons de racines Cerise, prune, laiteron des champs, chardon, lilas
Parties aériennes des pousses Diviser les buissons Phlox, marguerite, primevère, rhubarbe
Boutures de tige Raisins, groseilles, groseilles
Superpositions Groseilles à maquereau, raisins, cerisier des oiseaux
Parties souterraines des pousses Rhizome Asperges, bambou, iris, muguet
Tubercule Pommes de terre, tournesol, topinambour
Ampoule Oignon, ail, tulipe, jacinthe
Corme Glaïeul, crocus
Feuille Boutures de feuilles Bégonia, gloxinia, coleus

Sporulation(6) - reproduction par spores. Controverse- des cellules spécialisées, chez la plupart des espèces elles sont formées dans des organes spéciaux - les sporanges. Chez les plantes supérieures, la formation des spores est précédée de la méiose.

Clonage- un ensemble de méthodes utilisées par l'homme pour obtenir des copies génétiquement identiques de cellules ou d'individus. Cloner- un ensemble de cellules ou d'individus descendant d'un ancêtre commun par reproduction asexuée. La base pour obtenir un clone est la mitose (chez les bactéries - simple division).

La reproduction sexuée est réalisée avec la participation de deux individus parents (mâle et femelle), dans lesquels des cellules spécialisées sont formées dans des organes spéciaux - gamètes. Le processus de formation des gamètes est appelé gamétogenèse, l'étape principale de la gamétogenèse est la méiose. La génération fille se développe à partir de zygotes- une cellule formée à la suite de la fusion de gamètes mâles et femelles. Le processus de fusion des gamètes mâles et femelles est appelé fertilisation. Une conséquence obligatoire de la reproduction sexuée est la recombinaison du matériel génétique dans la génération fille.

Selon les caractéristiques structurelles des gamètes, on peut distinguer : formes de reproduction sexuée: isogamie, hétérogamie et oogamie.

Isogamie(1) - une forme de reproduction sexuée dans laquelle les gamètes (conditionnellement femelles et conditionnellement mâles) sont mobiles et ont la même morphologie et la même taille.

Hétérogamie(2) - une forme de reproduction sexuée dans laquelle les gamètes femelles et mâles sont mobiles, mais les gamètes femelles sont plus gros que les mâles et moins mobiles.

Oogamie(3) - une forme de reproduction sexuée dans laquelle les gamètes femelles sont immobiles et plus gros que les gamètes mâles. Dans ce cas, les gamètes femelles sont appelés œufs, gamètes mâles, s'ils ont des flagelles, - spermatozoïdes, s'ils ne l'ont pas, - sperme.

L'oogamie est caractéristique de la plupart des espèces d'animaux et de plantes. L'isogamie et l'hétérogamie se produisent dans certains organismes primitifs (algues). En plus de ce qui précède, certaines algues et champignons ont des formes de reproduction dans lesquelles les cellules sexuelles ne se forment pas : l'hologamie et la conjugaison. À hologamie les organismes haploïdes unicellulaires fusionnent les uns avec les autres, qui agissent dans ce cas comme des gamètes. Le zygote diploïde résultant se divise ensuite par méiose pour produire quatre organismes haploïdes. À conjugaison(4) le contenu des cellules haploïdes individuelles des thalles filamenteux fusionne. Grâce à des canaux spécialement formés, le contenu d'une cellule s'écoule dans une autre, un zygote diploïde se forme, qui, généralement, après une période de repos, se divise également par méiose.

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En règle générale, la formation de cellules germinales est associée au passage de la méiose à un certain stade du cycle de vie de l'organisme. Dans la plupart des cas, la reproduction sexuée s'accompagne de la fusion de cellules sexuelles, ou gamètes, qui restaure un double jeu de chromosomes par rapport aux gamètes. Selon la position systématique des organismes eucaryotes, la reproduction sexuée a ses propres caractéristiques, mais, en règle générale, elle permet la combinaison du matériel génétique de deux organismes parents et permet d'obtenir une progéniture avec une combinaison de propriétés introuvables chez les organismes parentaux. formes.

L'efficacité de la combinaison du matériel génétique dans la progéniture obtenue à la suite de la reproduction sexuée est facilitée par :

  1. rencontre fortuite de deux gamètes ;
  2. disposition aléatoire et divergence des pôles de division des chromosomes homologues pendant la méiose ;
  3. croisement entre chromosomes homologues.

Cette forme de reproduction sexuée, la parthénogenèse, n'implique pas la fusion des gamètes. Mais comme l’organisme se développe à partir d’une cellule germinale (ovocyte), la parthénogenèse est toujours considérée comme une reproduction sexuée.

Dans de nombreux groupes d’eucaryotes, la disparition secondaire de la reproduction sexuée s’est produite, ou se produit très rarement. En particulier, le département des deutéromycètes (champignons) regroupe un grand groupe d'ascomycètes et de basidiomycètes phylogénétiques qui ont perdu le processus sexuel. Jusqu'en 1888, on supposait que parmi les plantes terrestres supérieures, la reproduction sexuée était complètement perdue dans la canne à sucre. La perte de reproduction sexuée n’a été décrite dans aucun groupe de métazoaires. On connaît cependant de nombreuses espèces (crustacés inférieurs - daphnies, certains types de vers) capables de se reproduire par parthénogénétique dans des conditions favorables pendant des dizaines et des centaines de générations. Par exemple, certaines espèces de rotifères se reproduisent uniquement de manière parthénogénétique depuis des millions d’années.

Dans un certain nombre d'organismes polyploïdes dotés d'un nombre impair d'ensembles de chromosomes, la reproduction sexuée joue un petit rôle dans le maintien de la variabilité génétique de la population en raison de la formation d'ensembles déséquilibrés de chromosomes dans les gamètes et les descendants.

La capacité de combiner le matériel génétique lors de la reproduction sexuée est d'une grande importance pour la sélection d'organismes modèles et économiquement importants.

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    ✪ Mitose, méiose et reproduction sexuée

    ✪ Formes de reproduction des organismes. Reproduction sexuée

    ✪ Leçon de biologie n°11. Types de reproduction.

    Les sous-titres

    J'ai un peu abordé ce sujet dans la vidéo sur la variation génétique dans les populations, mais je pense que tout le monde sait que nous tous (et quand je dis nous, je veux dire les humains, franchement, la plupart des organismes eucaryotes) sommes tous le résultat de la reproduction sexuée. Donc, c'est la toute première cellule qui peut se transformer en Salman, on sait que c'est la toute première cellule, ou mieux si c'est le noyau de cette première cellule. Je peux dessiner la cellule entière et toute sa structure, mais concentrons-nous sur le noyau. Il contient 23 paires de chromosomes. 46 chromosomes, 23 de mon père et 23 de ma mère, donc 1, 2 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 , 20, 21, 22, 23 de mon père. Et il faut savoir que cette dernière contribue à déterminer mon sexe ; mon sexe en dépend entièrement. C'est mon chromosome Y. Et j'ai 23 chromosomes homologues, ou un chromosome homologue à chacun des autres, donc j'ai 23 chromosomes de ma mère, 1, 2, 3, 4, 5 - eh bien, vous voyez l'idée. Je vais dessiner de nombreux chromosomes, puis le chromosome X, qui est le chromosome déterminant le sexe de la mère. Nous avons appris plus tôt que chacune de ces paires sont des chromosomes homologues qui codent pour le même gène du père et un pour la mère. Ainsi, la première cellule qui peut devenir moi est l'ovule fécondé de ma mère. Donc, l'œuf de ma mère. L'œuf de ma mère. Je vais dessiner l'œuf entier. Comme ça. Ensuite, j'examinerai l'ADN, donc l'ADN de ma mère contient 23 chromosomes. Ils n’ont pas de paires, c’est le point clé. Voici donc 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 et 23 X- chromosome. Donc chromosome X. Cette combinaison vient de ma mère, celle-ci vient de ma mère et le sperme vient de mon père. Soulignons-le. Mettons-le ici. Je vais dessiner un sperme assez gros à côté de l'ovule, même si en réalité ce n'est pas le cas. C'est une sorte de noyau de l'ovule, mais disons que c'est un spermatozoïde, il a une queue qui l'aide à nager et il contient 23 chromosomes. Donc 1, 2, 3, 4, ... 15, 16, 17, 18 ... 22ème et un chromosome Y. Je vais mettre en évidence le chromosome Y dans une couleur différente. Cette union, cette fécondation, qui se produit entre le spermatozoïde et l'ovule : le spermatozoïde pénètre dans l'ovule, un zygote se forme, c'est-à-dire l'ovule fécondé de ma mère, contenant tout l'ADN du père et de la mère. Donc, tout l'ADN du père et de la mère. Il s’agit de la toute première cellule formée à partir de cet œuf fécondé : on l’appelle un zygote. C'est le résultat de la fusion de deux gamètes. Deux gamètes. Donc ceci est un gamète et ceci est un gamète. L'ovule et le spermatozoïde sont des gamètes. Je fais tout ça pour... pour vous mettre au courant, je vous ai déjà présenté cela quand on parlait de diversité génétique dans une population. Écoutez, c'est mon jeu complet de chromosomes. Il y a 23 paires et chaque paire est une paire de chromosomes homologues. Donc, 23 paires et chacune d'elles est une paire de chromosomes homologues. Ils codent pour la même chose, l’un vient de la mère, l’autre du père, et ce sont 46 chromosomes distincts. 23 de la mère et 23 du père. Chaque gamète ne contient que 23 chromosomes, soit la moitié de l'ensemble complet. Un gamète ne contient que 23 chromosomes, soit la moitié de l'ensemble complet. Tout ce dont je parle maintenant : 46, ou 23 paires de chromosomes individuels, sont une caractéristique distinctive des personnes. Si l’on considère d’autres espèces, elles peuvent avoir 10 chromosomes voire 5 chromosomes. Mais quelque chose est typique de tous les organismes qui se reproduisent sexuellement : leurs gamètes contiennent la moitié de l'ensemble des chromosomes, contrairement au zygote ou à l'organisme lui-même. La moitié de l’ensemble des chromosomes est appelé ensemble haploïde. Cela signifie qu'il contient la moitié des chromosomes. C'est facile à retenir : le mot « haploïde » en anglais commence de la même manière que le mot « demi ». L’ensemble haploïde des personnes comprend 23 chromosomes. Si nous appelons un tel ensemble haploïde, alors comment appelle-t-on l’ensemble complet des chromosomes ? C’est ce qu’on appelle l’ensemble diploïde. Diploïde. Ce n’est pas non plus difficile à retenir, car di- est un préfixe qui signifie « double » ; nous avons un double ensemble de chromosomes. Voici les ensembles haploïdes et voici les ensembles diploïdes. Ce sont des ensembles de chromosomes humains. Parfois, lorsqu'on parle d'ensembles de chromosomes, on peut voir la désignation N chromosomes. Cela revient assez souvent et je veux que vous vous y habituiez. Écoutez, disons qu'il existe une sorte d'organisme, ou, en fait, n'importe quel organisme, il possède un ensemble de chromosomes. Si l'ensemble diploïde est 2N, alors l'ensemble haploïde, qui constitue la moitié de l'ensemble diploïde, est N. L'ensemble diploïde chez l'homme est composé de 46 chromosomes et N est de 23. Un œuf fécondé, une cellule somatique ordinaire ou une cellule corporelle a un un ensemble diploïde de chromosomes, et une cellule sexuelle, je l'expliquerai plus loin, possède un ensemble haploïde de chromosomes. Ainsi, les gamètes, c'est-à-dire un spermatozoïde ou un ovule, contiennent la moitié de l'ensemble des chromosomes. Ils fusionnent et un zygote se forme, qui est ma première cellule et contient un ensemble diploïde de chromosomes. Je voudrais m'écarter un peu du sujet car j'ai des choses très intéressantes à dire. Nous parlons de sélection naturelle, et vous serez surpris que cela se produise encore aujourd'hui, même si notre société ne vit pas à l'état sauvage et que nous ne rencontrons pas de prédateurs, que nous avons de la nourriture et tout ce dont nous avons besoin. Le processus de fécondation lui-même est une compétition difficile, car il y a un spermatozoïde sur 200 millions qui atteint l’ovule et le féconde. Environ un sur 200 millions. À propos de... à propos de ça. Un sur 200 millions. Alors continuons plus loin. Environ 200 à 300 millions de spermatozoïdes s'efforcent simultanément d'atteindre l'ovule. Dès la naissance, nous sommes le résultat d'une compétition. Dès la naissance, nous sommes le résultat d'une compétition entre ces mâles, pourrait-on dire, c'est-à-dire les gamètes mâles, ou spermatozoïdes. Certains d'entre eux pourraient avoir des mutations, par conséquent ils ne savaient pas où nager, ils ont choisi la mauvaise direction, peut-être que certains avaient des queues anormales qui ne leur permettaient pas de nager rapidement, nous sommes donc déjà le résultat d'une sélection entre eux sous ces conditions. Si nous avons des mutations graves dans certains de ces spermatozoïdes, ils ont moins de chance, surtout si les mutations affectent leur capacité à nager. La probabilité qu’ils remportent la course à l’œuf est faible. Nous sommes donc déjà le résultat d’une course de 280 millions d’organismes, si l’on considère chaque spermatozoïde comme un organisme, et nous sommes le résultat d’une combinaison gagnante. Parfois, nous nous sentons perdus sur cette planète. Nous sommes une personne parmi 6 milliards, mais nous sommes déjà le résultat d’une très grande réussite. Maintenant, revenons en arrière et parlons un peu de nos zygotes et de la façon dont ils se transforment en humains, de la façon dont les gens produisent des gamètes qui fécondent ensuite les gamètes d'autres personnes pour former... pour former des zygotes. C'est un sujet très intéressant. Son idée générale est la suivante : la toute première cellule est l’ovule de la mère, qui a été fécondé par le sperme du père, c’est-à-dire le zygote. C'est ce qu'on appelle un zygote. Après une fécondation réussie, il contient 2N, ou un ensemble diploïde de chromosomes dans le cas d'une personne, ce que je suis, et j'ai 46 chromosomes. Ensuite, cette cellule ici même commence à se diviser et à se diviser encore et encore et encore. Nous réaliserons une série de vidéos sur ce processus, appelé mitose. Littéralement, la mitose est la division d'une cellule pour former ses copies. Premièrement, le nombre de cellules double et de nouvelles cellules apparaissent. Je préfère les imaginer ainsi, car en réalité, lorsqu'une cellule se divise, les nouvelles cellules ne sont pas plus grandes que la cellule mère. Alors maintenant, chacun d’eux contient 2N chromosomes (ou 46) dans le cas des humains, ils continuent à se diviser encore et encore. En fin de compte, je vais le montrer comme ça. Ils continuent de partager. Je parlerai un peu plus de cette colonie initiale de cellules, mais je n'entrerai pas dans les détails pour l'instant. 2N D'un point de vue génétique, toutes ces nouvelles cellules sont des copies de la cellule originale. Ils continuent de se diviser et un grand nombre de cellules se forment, un nombre inimaginable de cellules, toutes sont des copies de la première cellule et contiennent toutes des chromosomes 2N, c'est-à-dire un ensemble diploïde. Ils contiennent tout mon matériel génétique, mais en fonction de leur environnement et de leurs interactions les uns avec les autres, ils commencent à se différencier. Ils contiennent tous des chromosomes 2N, c'est-à-dire qu'ils possèdent tous un ensemble diploïde. Et la mitose est le processus continu consistant à diviser une cellule en deux, à diviser ces deux cellules en quatre, et ainsi de suite. Ensuite, ils commencent à se différencier. Peut-être que ces cellules finiront par se différencier et deviendront la base de mon cerveau. Ces cellules vont se différencier ici et donner naissance à mon cœur. Et ces cellules constitueront la base de mes poumons, etc. Finalement, un être humain se forme. Mais il n’est pas nécessaire que ce soit une personne. C’est un processus qui s’applique à toutes les espèces, comme nous l’avons déjà dit. Laissez-moi dessiner un homme. Je vais essayer de m'en sortir. Nous allons maintenant parler de nombreuses cellules. Nous sommes donc des personnes et je vais faire un dessin très simple, juste le contour d'une personne. J'étais en cours d'art au lycée et ce dessin ne montre pas pleinement mes capacités artistiques. Je dessine juste pour vous donner une idée générale. Les cellules continuent de se diviser et vous vous retrouvez avec un être humain, et vous ne pouvez même pas voir les cellules à cette échelle. Ainsi, la plupart des cellules du corps humain, les miennes ou les vôtres, sont le résultat de la mitose, qui commence dans le zygote, puis les cellules continuent à se diviser, encore et encore. Ils ont commencé à se différencier. J'ai mentionné que certains d'entre eux se sont transformés en cellules cérébrales. Certains d’entre eux pénètrent dans les cellules cardiaques. Le processus de différenciation en lui-même est vraiment intéressant, et nous en parlerons plus en détail lorsque nous examinerons les cellules souches, les cellules souches embryonnaires, et peut-être parlerons-nous des controverses sur ce sujet. Je vais maintenant parler de la façon dont se forment les gamètes. Comment se forment chez moi des cellules dotées d’un ensemble haploïde de chromosomes ? Avant la reproduction ? Et que se passe-t-il dans vos organes génitaux ? Les hommes ont des cellules sexuelles, certaines de ces cellules vont se transformer en cellules sexuelles. Les cellules reproductrices font partie de vos organes reproducteurs. Notons donc qu'il s'agit de cellules sexuelles. Chez l'homme, ils se trouvent dans les gonades, c'est-à-dire ici. Chez la femme, les cellules reproductrices sont situées dans les ovaires. Ce sont des cellules germinales, elles se forment à la suite de la mitose. Je vais dessiner des cellules sexuelles. Puisque la cellule sexuelle est formée à la suite de la mitose, elle possède 2N chromosomes, c'est-à-dire qu'elle est une cellule diploïde, c'est-à-dire qu'elle contient un ensemble diploïde... un ensemble de chromosomes. Mais ces cellules ont une particularité : les cellules germinales sont capables de continuer à se diviser par mitotique pour former d'autres cellules germinales identiques aux premières. Ou ils peuvent se diviser d'une autre manière - la méiose se produit. La méiose est très importante pour la formation des gamètes. Indiquons-le. Méiose. Et si la méiose d’une cellule germinale se produit, quatre cellules se forment, et non deux. (Il y aura une vidéo séparée sur le mécanisme de ce processus.) Nous y reviendrons un peu plus tard. Ainsi, ces nouvelles cellules contiennent un ensemble haploïde de chromosomes. Les hommes produisent du sperme. Ce sont donc des spermatozoïdes. Les femmes produisent des œufs. Le spermatozoïde et l'ovule sont des gamètes. C’est intéressant à discuter car dans les dernières vidéos j’ai beaucoup parlé des mutations et de ce qui arrive aux espèces. Mais réfléchissons à ce qui se passe si une mutation se produit dans une cellule ici, une autre dans une cellule somatique... une mutation se produit dans une cellule somatique, cette mutation peut-elle affecter d'une manière ou d'une autre mes enfants ? La mutation va-t-elle continuer chez mes enfants ? Non. Ce qui se passe dans cette cellule n’a aucun effet sur les cellules germinales. C'est juste une mutation aléatoire. Mais cela peut affecter ma capacité à me reproduire. Par exemple, que Dieu me pardonne, cela pourrait être un cancer ou quelque chose comme ça, surtout si cela commence à un jeune âge et va jusqu'au stade final, cela peut affecter votre capacité à vous reproduire, mais cela n'affectera pas l'ADN que vous transmettez. à tes descendants. Ainsi, s’il y a ici une mutation grave qui peut affecter votre fonctionnement ou conduire à un cancer et commencer à se reproduire, elle ne sera pas transmise à vos enfants. Seuls les traits caractéristiques ou les changements survenus dans les cellules germinales sont transmis. Par conséquent, si une mutation se produit dans la cellule germinale ou pendant le processus de méiose, lorsqu'il y a des recombinaisons d'ADN significatives dans la cellule dues au croisement (nous avons regardé cela dans la vidéo sur la variabilité), alors de nouvelles formes ou de nouvelles variantes peuvent être formé qui peut être transmis aux enfants. Je veux me concentrer là-dessus parce que nous parlons de mutations, mais il existe différents types de mutations. Certaines mutations ne peuvent pas être transmises aux enfants ; ce sont des mutations dans les cellules somatiques. Certaines d’entre elles sont véritablement mineures et n’affectent donc pas le fonctionnement global de l’organisme, mais les mutations des cellules germinales, les recombinaisons ou les variations au cours de la méiose sont transmises à la descendance. Mais soyez prudent ici. N'oubliez pas qu'il s'agit d'une compétition sérieuse. Ainsi, sur l’ensemble des 280 millions de spermatozoïdes qui se déplacent simultanément vers l’ovule, certains peuvent présenter des mutations. Marquons les mutations avec des couleurs différentes. Il s'agit d'une mutation violette. C'est bleu. Pour qu’une mutation soit transmise à la progéniture, un spermatozoïde porteur d’une telle mutation doit gagner la course. Donc, au niveau de la reproduction sexuée, il y a déjà une sélection où les meilleures qualités gagnent, je veux dire que le sperme doit être assez fort pour gagner cette compétition très, très difficile. Il est peu probable qu'un spermatozoïde porteur d'une mutation qui le défigure ou affecte sa capacité à se déplacer, affecte son comportement et qu'un tel spermatozoïde réussisse à féconder un ovule. C'est tout ce que je voulais vous transmettre. Ainsi, l’idée principale est en partie contenue dans les termes « haploïde » et « diploïde ». C'est très déroutant au début, mais il ne s'agit que de la moitié de l'ensemble normal de chromosomes. Pour l'homme, ce nombre est de 23, 23 chromosomes. Et les cellules qui ont la moitié de l'ensemble des chromosomes sont nos gamètes, chez les hommes - les spermatozoïdes, chez les femmes - les ovules. Mais tout le reste, toutes nos cellules somatiques sont diploïdes, c'est-à-dire qu'elles ont un ensemble complet de chromosomes, elles contiennent toutes des copies de notre ADN. C’est pourquoi l’analyse de l’ADN est si intéressante, puisqu’un ensemble complet d’ADN peut être obtenu à partir de n’importe quelle cellule du corps. Nous recevons toutes les informations génétiques qui décrivent cet organisme. Rendez-vous dans la prochaine vidéo.