רבייה מינית: מאפיינים, סוגים, צמחים, בעלי חיים - ביולוגיה - 2025

הרבייה המינית היא ההכפלה של יחידים משני הורים של מינים שונים: זכר ונקבה - למעט כשמדובר ברבייה מינית בחיידקים או protozoans, שם היא ללא הבחנה של מין. זהו תהליך המופץ באופן נרחב באורגניזמים אוקריוטים.

כל פרט שמשתתף בהתרבות מינית מייצר סוג של תאי קו נבט מיוחדים: זרע וביצים. אלה נגרמים על ידי סוג של חלוקת תאים מיוחדת, המכונה מיוזה. אירוע זה הוא ההבדל המכריע בין רבייה א-מינית ומין.

מקור: מאת Manojiritty, מתוך Wikimedia Commons

התהליך מתחיל באיחוד של שני גמטים שמולידים זיגוטה. בהמשך, הזיגוטה מולידה אדם חדש עם מאפיינים של שני הוריו ועם מאפיינים ייחודיים מסוימים.

בשל השכיחות של התהליך, אנו מסיקים כי רבייה מינית כרוכה בשורה של יתרונות על פני רבייה א-מינית. עם זאת, מורגשים יותר החסרונות האפשריים של רבייה מינית: הזמן והאנרגיה שהושקעו בחיפוש אחר בני זוג, תחרות על נקבות, עלות ייצור של גמטות שאינן מופרות, בין היתר.

נראה כי העלויות גבוהות מאוד, ולכן עליהן להיות בעלות יתרונות מהותיים כדי לסייע בקיזוזן. היתרונות של רבייה מינית היו נושא למחלוקת ודיון בקרב ביולוגים אבולוציוניים.

השערה אחת מעלה כי רבייה מינית מועילה שכן היא מייצרת זנים שבעתיים של שינויים סביבתיים עשויים להועיל למין. למעשה, ייצור שונות גנטית הוא אחד היתרונות המיוחסים למין.

מצד שני, ישנם חוקרים המציעים כי רבייה מינית, ספציפית רקומבינציה, נבחרה כמנגנון לתיקון DNA. עם זאת, שכיחות המין, למרות עלויותיה, עדיין לא ידועה.

מאפיינים כלליים

מין הוא תופעה מורכבת המשתנה מאוד בקרב המיסות האוקריוטיות. באופן כללי, אנו יכולים להבין את זה כתהליך הכרוך בשלושה שלבים: איחוי של שני גרעינים הפועלים, תופעת הרסומבינציה שמייצרת גנוטיפים חדשים, וחלוקת תאים דיפלואידים ליצירת גרעינים הפועלים.

מנקודת מבט זו, יחסי מין באיקריוטות תלויים במחזור חיים, בו התאים הדיפלואידים חייבים להתחלק על ידי מיוזה. תהליך החלוקה המיוטית הזה אחראי להפצת החומר הגנטי של הגטות העתידיים.

מיוזה שמה לה למטרה להפריד בין כרומוזומים הומולוגיים, באופן שיש לכל גמט חצי מהכרומוזומים הסומטיים. בנוסף להפחתת העומס הגנטי, במיוזה מתרחש גם חילופי חומרים בין כרומטידים שאינם אחיות, ומייצרים שילובים חדשים לגמרי.

גמטות

גמטים הם תאי המין של אורגניזמים הנוצרים על ידי מיוזה ומכילים מחצית מהעומס הגנטי, כלומר הם בעלי תועלת.

הגמטות משתנות הן בצמחים והן בבעלי חיים, ומסווגות לשלוש קטגוריות בסיסיות בהתאם לגודלן ולניידות היחסית שלהן: איזוגמיה, אניסוגמיה ואוגמי.

איסוגמיה היא סוג של רבייה מינית שבה הגמטות המתמזגים כדי להוליד את האדם החדש זהים בגודלם, בניידותו ובמבנהם. האיסוגמיה מיוצגת בעיקר בצמחים.

לעומת זאת, אניסוגמיה מורכבת מאיחוד של שני גמטים הנבדלים זה מזה בגודלם ובמבנהם. סוג מסוים של אניסוגמיה הוא אויגמיה, שם הגמטות הזכריות קטנות יחסית בגודלן ושופעות במספרן. הנשים בולטות הרבה יותר ומיוצרות בפחות מספרים.

רבייה מינית בבעלי חיים

בממלכת החיות, רבייה מינית הינה תופעה נפוצה בקרב חברי הקבוצה.

כמעט כל חסרי החוליות וחוליות החוליות מחזיקים את המינים באורגניזמים נפרדים - כלומר נוכל להבחין בין זכר לנקבה באדם המין. מצב זה נקרא דיואציוס, מונח הנגזר מהשורשים היוונים "שני בתים"

לעומת זאת, ישנם מינים פחות רבים המספיקים כי המינים שלהם נמצאים באותו אדם המכונה מונו-סוסי: "בית". בעלי חיים אלה ידועים גם בשם הרמפרודיטים.

ההבחנה בין המינים אינה ניתנת על ידי מאפיינים מורפולוגיים של גודל או צבע, אלא על ידי סוג הגמטות שכל מין מייצר.

הנקבות מייצרות את הביוץ, המאופיינות בגודלן הגדול ובחוסר יכולת התנועה שלהם. זרע, לעומת זאת, מיוצרים על ידי זכרים בכמות גדולה יותר, הם קטנים בהרבה ויש להם מבנים מיוחדים להזיז ולהפרות את הביצית.

בשלב הבא נתאר את איברי המין האופייניים לבעלי חיים ואז נפרט את תהליך ההתרבות בכל קבוצת בעלי חיים.

מבנים הקשורים להתרבות

התאים המיוחדים להתרבות מינית - ביצים וזרע - מיוצרים ברקמות ספציפיות הנקראות גונדות.

אצל גברים האשכים אחראים על ייצור הזרע ואילו הגמטים הנשיים נוצרים בשחלות.

הגונדות נחשבות לאיברי המין העיקריים. איברי מין אבזוריים קיימים בקבוצה חשובה של מטאזואנים שאחראים על קבלת והעברת ביציות וזרע. אצל הנקבות אנו מוצאים את הנרתיק, את צינורות הרחם או את החצוצרות ואת הרחם, ואילו אצל גברים יש את איבר המין.

נקבובי

נקבים נקראים בדרך כלל ספוגים ויכולים להתרבות מינית וגם לא מינית. ברוב המינים, הייצור של הגמטות הזכרים והנקביים מתרחש אצל יחיד.

צ'ואנוציטים הם סוג מסוים של תא משושלת זו, שיכול להפוך לזרע. בקבוצות אחרות הגמטות עשויים להיות נגזרים מארכיאוציטים.

מינים רבים חיים בעלי חיים, מה שמעיד כי לאחר תופעת ההפריה הזיגוטה נשמרת על ידי האורגניזם ההורי עד להופעת שחרור הזחל. במינים אלה הזרע משתחרר למים ונלקח על ידי ספוג אחר.

צנידים

צנידים הם אורגניזמים ימיים הכוללים מדוזות וכדומה. לבעלי חיים אלה שתי מורפולוגיות: הראשונה היא הפוליפ ומאופיינת באורח חיים שקוע ואילו השנייה מדוזה המסוגלת לנוע ולרחף.

פוליפים בדרך כלל מתרבים באופן בלתי-מיני על ידי תהליכי ניצנים או ביקוע. המדוזה בעלת אופי דו-ממדי ומשתכפלת מינית. מחזור החיים בקבוצה זו משתנה מאוד.

אשלומורפים ותולעים שטוחות

תולעי שטוח, כגון פלנטאריות, ידועות בעיקר בזכות יכולתן להתחדש ולהפיק שיבוטים מרובים באופן בלתי-מיני מיחיד יחיד.

מרבית בעלי החיים הוורמוניים הללו הם בעלי מונו-מזיקים. עם זאת, הם מחפשים בן זוג שיבצע את ההפריה הנגדית.

מערכת הרבייה הגברית כוללת מספר אשכים ומבנה דמוי פפילה הדומה לפין של חוליות מורכבות.

רכיכות וקדחות טבעת

מרבית הרכיכות הן בעלות אופי דו-ממדי, והתרבותם מולידה זחל שחייה חופשי הנקרא trocófera (דומה מאוד לזחלים הקיימים בצלליות) ומשתנה בהתאם למין הרכיכות.

באופן דומה, לחתכים יש מינים נפרדים ובחלקם יש גונדות המופיעות באופן זמני.

פרוקי רגליים

פרוקי הרגליים הם קבוצת בעלי חיים מגוונת במיוחד, המאופיינת בשלד-גרון המורכב מציטין ותוספות מפרקים. שושלת זו כוללת את myriapods, chelicerates, סרטנים ו hexapods.

המינים מופרדים בדרך כלל, האיברים המתמחים ברבייה מופיעים בזוגות. לרוב המינים יש הפריה פנימית. הם יכולים להיות בעלי צורת יתר, ovoviviparous או viviparous.

מפזרים

הדרגיות כוללות כוכב ים, מלפפוני ים, קיפודי ים וכדומה. למרות שישנם כמה מינים הרמפרודיטים, רובם מאופיינים בקיום יחסי מין נפרדים. הגונדות הן מבנים גדולים, התעלות פשוטות ואין אברי copulatory משוכללים.

הפריה מתרחשת חיצונית ומתפתח זחל דו צדדי שיכול לנוע בחופשיות בגוף המים. ישנם מינים בעלי התפתחות ישירה.

אקורדים

רוב המינים הם נפרדים. בקבוצה זו אנו מוצאים איברים מורכבים יותר להתרבות. לכל מין יש גונדות עם צינורות שמכוונים את תוצרי אלה לקלוקה או לאיזה פתח מיוחד הממוקם בסמוך לפתח פי הטבעת. תלוי בקבוצה, ההפריה יכולה להיות חיצונית או פנימית.

פרתנוגנזה אצל בעלי חיים

פרתנוגנזה היא תופעה המיוצגת באופן נרחב בממלכת החיות, בעיקר בחסדי חוליות וחלק מחוליות החוליות, המאפשרת ליצור אדם חדש עם הורה אחד בלבד. למרות שמדובר בסוג של רבייה א-מינית, סוגים מסוימים של פרתנוגנזה נחשבים לסוגי רבייה מינית.

בפרנתנוגנזה מיוטית, ביצה נוצרת על ידי מיוזה וייתכן שהיא מופרית על ידי זרע מגבר זכר.

במקרים מסוימים, הביציות צריכות להיות מופעלות על ידי משחק המין הגברי. במקרה זה, אין היתוך של שני הגרעינים, מכיוון שהחומר הגנטי מהזרע מושלך.

עם זאת, בחלק מהמינים הביצית יכולה להתפתח באופן ספונטני ללא צורך בתהליך ההפעלה.

רבייה מינית בצמחים

באופן אנלוגי למקרה של בעלי חיים, צמחים יכולים לעבור רבייה מינית. היא מורכבת מאיחוד של שני גמטים מפוסלים שיולידו אדם חדש עם מאפיינים גנטיים ייחודיים.

לצמח יכולים להיות איברי הזכר והנקבה אצל יחיד, או שהם יכולים להיות מופרדים. במלפפון וחלבי המינים מופרדים, ואילו בשושנים ובפטוניות המינים יחד.

הפרח

האיבר האחראי על תהליכי הרבייה המינית הם הפרחים. למבנים המיוחדים הללו יש אזורים שאינם משתתפים ישירות בהתרבות: הגליע והקורולה, ומבנים פעילים מבחינה מינית: האנדרוקציום והגינוציום.

האנדרוקיום הוא איבר הרבייה הגברי המורכב מאיבן, אשר בתורו מחולק לחוט נימה ואנתר. אזור אחרון זה אחראי על ייצור גרגרי אבקה.

הגינוציום הוא איבר הפרחים הנשי והוא מורכב מיחידות הנקראות קרפלים. המבנה דומה ל"טיפה "מוארכת ומחולק לסטיגמה, הסגנון ולבסוף השחלה.

הַאֲבָקָה

תהליך ההתרבות המינית בצמחים מתרחש בעיקר באמצעות האבקה, המורכבת מהובלת גרגרי אבקה מהאנתר לסטיגמה.

האבקה יכולה להתרחש באותו פרח (גרגרי האבקה עוברים לאיבר הנקבי של אותו צמח) או שזה יכול להיות חוצה, שם גרגירי האבקה מפרים אדם אחר.

ברוב הצמחים יש צורך בהתערבות של בעל חיים לצורך ביצוע האבקה. אלה יכולים להיות חסרי חוליות כמו דבורים או חרקים אחרים או בעלי חוליות כמו ציפורים ועטלפים. הצמח מציע למאביק את הצוף כפרס והם אחראים על פיזור האבקה.

המבנים הפרחוניים שאינם משתתפים ישירות בהתרבויות הם הקורולה והגביע. אלה הם עלים שהשתנו, במקרים רבים עם צבעים בהירים ותוססים, האחראים על משיכתם של המאביק הפוטנציאלי חזותית או כימית.

באופן דומה, צמחים מסוימים אינם זקוקים למאביקים מן החי ומשתמשים ברוח או במים כדי לפזר אבקה.

דישון, זרעים ופירות

התהליך מתחיל עם הגעת גרגרי האבקה לסטיגמה של הפרח. אלה נוסעים לפי סגנון עד שהם מוצאים את השחלה.

הפריה כפולה אופיינית לצמחים פורחים והיא ייחודית בקרב כל האורגניזמים. התופעה מתרחשת באופן הבא: גרעין של זרע מתאחד עם הביצית, וגרעין אחר של זרע מתמזג לעובר דיפלואידי של הספורופיט.

התוצאה של אירוע הפריה יוצא דופן זה היא אנדוספרם טריופולידי שישמש כרקמה תזונתית להתפתחות האורגניזם. ברגע שההבשלה המוצלחת של הביציות מתרחשת, הם הופכים לזרעים. הפרי לעומת זאת נוצר על ידי השחלות הבוגרות.

ניתן לסווג את הפירות כפשוטים אם הם מגיעים משחלה בשלה ולהוסיף אם הוא מתפתח מכמה שחלות, כמו התות למשל.

רבייה מינית בחיידקים

חיידקים ידועים בעיקר ביכולתם להתרבות באופן מיני.

בשושלת פרוקריוטית זו אדם מסוגל לחלק לשניים בתהליך הנקרא ביקוע בינארי. עם זאת, ישנם סדרות של מנגנונים בחיידקים המזכירים את הרבייה המינית שכן יש חילופי חומרים גנטיים.

עד אמצע שנות הארבעים, נהוג היה לחשוב שחיידקים מתרבים באופן בלעדי באופן מיני. עם זאת, החוקרים ג'ושוע לדרברג ואדוארד טייטום הפריכו אמונה זו באמצעות ניסוי גאוני תוך שימוש בחיידק E. coli עם דרישות תזונה שונות כמודל.

הניסוי כלל זן A שגדל במדיום מינימלי עם מתיונין וביוטין, ומזן B שגדל רק בסביבות עם טריונין, לאוצין ותיאמין. במילים אחרות, כל זן נשא מוטציה שמנעה ממנו לסנתז תרכובות אלה, ולכן היה עליהם לסנתז במדיום התרבות.

כאשר היו מושבות במגע במשך כמה שעות, האנשים רכשו את היכולת לסנתז חומרים מזינים שבעבר לא הצליחו. לפיכך, לדרברג וטייטום הדגימו כי קיים תהליך חילופי DNA הדומה להתרבות מינית וכינו אותו "התכווצות".

נְטִיָה

תהליך ההתייחדות מתרחש דרך מבנה דמוי גשר הנקרא הפילה המינית, הקושר פיזית שני חיידקים ומאפשר להם להחליף DNA.

מכיוון שבחיידקים אין דימורפיזם מיני, איננו יכולים לדבר על גברים ונשים. עם זאת, רק סוג אחד יכול לייצר פילי, ויש להם שברי DNA מיוחדים הנקראים גורם F, ל"פוריות ". לגורם F יש את הגנים לייצור פילי.

ה- DNA המעורב בחילופי הדברים אינו חלק מכרומוזום החיידק הבודד. במקום זאת זהו חלק מעגלי מבודד הנקרא פלסמיד, שיש לו מערכת שכפול משלו.

טרנספורמציה

בנוסף לצירוף, ישנם תהליכים אחרים בהם החיידקים יכולים להשיג DNA נוסף ומאופיינים בכך שהם פשוטים יותר מאשר צירוף. אחד מהם הוא טרנספורמציה, המורכבת מנטילת DNA עירום מהסביבה החיצונית. ניתן לשלב את שבר ה- DNA האקסוגני הזה בכרומוזום החיידקי.

מנגנון הטרנספורמציה נכנס לתפיסה של רבייה מינית. למרות שהחיידקים נטלו DNA חופשי, החומר הגנטי הזה היה צריך להגיע מאורגניזם אחר - למשל חיידק שמת ושחרר את ה- DNA שלו לסביבה.

הולכה

המנגנון השלישי והאחרון הידוע בחיידקים להשגת DNA זר הוא התמרה. זה מרמז על השתתפות של נגיף המדביק חיידקים: חיידקים.

בהולכה, נגיף לוקח חלק מ- DNA חיידקי וכאשר הוא מדביק חיידק, הבדל יכול להעביר אליו קטע זה. יש מחברים שמשתמשים במונח "אירועים פארקסקסואליים" כדי להתייחס לשלושת המנגנונים הללו.

נקודת מבט אבולוציונית

הימצאותה של רבייה מינית באורגניזמים היא עובדה ראויה לציון. לפיכך, אחת השאלות הגדולות בביולוגיה האבולוציונית היא מדוע המין מתפשט על כל כך הרבה שושלות אם זו פעילות יקרה אנרגטית - ובמקרים מסוימים אפילו מסוכנת.

על פי החשד, הכוחות הסלקטיביים שמקורם בהתרבות מינית באיקריוטים הם אותם אלה המקיימים את התהליכים הפרסקסואליים שתוארו לחיידקים.

עלויות מין

לאור האבולוציה, המונח "הצלחה" מתייחס ליכולתו של אדם להעביר את הגנים שלו לדור הבא. באופן פרדוקסאלי, סקס הוא תהליך שאינו עונה במלואו על ההגדרה הזו, מכיוון ששורה של עלויות הקשורות להתרבות.

רבייה מינית כרוכה במציאת בן זוג וברוב המקרים משימה זו אינה דבר טריוויאלי. יש להשקיע זמן עצום של זמן ואנרגיה במאמץ זה שיקבע את הצלחת הצאצאים - מבחינת מציאת "בן הזוג האידיאלי".

בעלי החיים מציגים סדרת טקסים כדי לחזר אחר בני זוגם הפוטנציאליים ובמקרים מסוימים עליהם להילחם בחשיפת חייהם כדי להשיג הזדווגות.

אפילו ברמה הסלולארית, המין הוא יקר, שכן חלוקה על ידי מיוזה אורכת הרבה יותר זמן מאשר מיטוזה. אז מדוע רוב האוקריוטות מתרבים מינית?

יש שתי תיאוריות מהותיות. האחד קשור לאיחוי תאים כמנגנון להעברה אופקית של יסוד גנטי "אנוכי", ואילו התיאוריה השנייה מציעה שילוב מחדש כמנגנון לתיקון DNA. להלן נתאר את היתרונות והחסרונות של כל תיאוריה:

הטבות מין

כדי לענות על שאלה זו עלינו להתמקד ביתרונות האפשריים של רבייה מינית באוקריוטים הראשונים.

ההיתוך של הגטות ליצירת זיגוטה מוביל לשילוב של שני גנים שונים המסוגלים לפצות על גנים פגומים אפשריים בגנום אחד עם עותק רגיל של השני.

בבני אדם, למשל, אנו יורשים עותק אחד מכל הורה. אם אנו יורשים גן פגום מאימנו, הגן הנורמלי מאבינו יכול לפצות עליו (במקרה כזה שהפתולוגיה או המחלה מופיעים רק כ- רצסיביים הומוזיגוטיים).

תיאוריה שנייה - לא אינטואיטיבית כמו הראשונה - מציעה שמיוזה תפעל כמנגנון תיקון ב- DNA. פגיעה בחומר הגנטי היא בעיה שעל כל האורגניזמים להתמודד. עם זאת, ישנם אורגניזמים המתרבים רק באופן מיני, וה- DNA שלהם אינו נפגע במיוחד.

השערה אחרת קובעת כי יתכן כי המין התפתח כהסתגלות טפילית בין יסודות גנטיים אנוכיים, על מנת שיופץ לשושלות גנטיות אחרות. הוכח מנגנון דומה באי קולי.

למרות שיש הסברים אפשריים, התפתחות המין היא נושא לוויכוח סוער בקרב ביולוגים אבולוציוניים.

בחירה מינית

בחירה מינית היא מושג שהוצג על ידי צ'ארלס דארווין החלים רק על אוכלוסיות המתרבות מינית. הוא משמש כדי להסביר את נוכחותן של התנהגויות, מבנים ותכונות אחרות שלא ניתן להעלות על הדעת את קיומן על ידי בחירה טבעית.

לדוגמא, פלומת הטווסים הצבעונית וה"מוגזמת "מעט אינה מספקת יתרונות ישירים לאדם, מכיוון שהיא הופכת אותו ליותר גלוי לטורפים פוטנציאליים. יתר על כן, הוא קיים רק אצל גברים.

הפניות

1. Colegrave, N. (2012). ההצלחה האבולוציונית של המין: סדרת מדע וחברה בנושא מין ומדע. דוחות EMBO, 13 (9), 774-778.
2. Crow, JF (1994). יתרונות של רבייה מינית. גנטיקה התפתחותית, 15 (3), 205-213.
3. Freeman, S., and Herron, JC (2002). ניתוח אבולוציוני. אולם פרנטיס.
4. Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). מקורו של רבייה מינית אוקריוטית. פרספקטיבות של קפיץ ספרינג הארבור בביולוגיה, 6 (3), a016154.
5. היקמן, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה. ניו יורק: מקגרו היל.
6. לאונרד, ג'., וקורדובה-אגילאר, א. (עורכים). (2010). ההתפתחות של דמויות מיניות ראשוניות אצל בעלי חיים. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד.
7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). רבייה מינית בבעלי חיים וצמחים. שפרינגר-ורלאג GmbH.