تولیدمثل غیرجنسی: راز تکثیر در دنیای جانداران
تولیدمثل غیرجنسی چیست و چگونه کار میکند؟
در تولیدمثل جنسی، دو یاختهی جنسی نر (اسپرم4) و ماده (تخمک5) با هم ترکیب میشوند تا یک فرد جدید با ترکیب ژنتیکی منحصربهفرد ایجاد شود. اما در تولیدمثل غیرجنسی، خبری از این ترکیب نیست. در این روش، یک جاندار والد از طریق تقسیم یاختهای بدن خود یا بخشی از آن، تکثیر مییابد. فرزندان حاصل از نظر ژنتیکی دقیقاً مشابه والد و در واقع کپی ژنتیکی او هستند. این فرآیند اساساً بر پایهی نوعی تقسیم یاختهای به نام میتوز6 استوار است. در میتوز، مادهی ژنتیکی (DNA7) به طور دقیق کپی شده و بین دو یاختهی جدید توزیع میشود تا هر دو یاخته اطلاعات ژنتیکی یکسانی داشته باشند.
انواع اصلی و شگفتانگیز تولیدمثل غیرجنسی
طبیعت روشهای مختلف و خلاقانهای برای تولیدمثل غیرجنسی ابداع کرده است. در جدول زیر مهمترین این روشها آورده شده است:
| نام روش | توضیح فرآیند | مثالهای آشنا |
|---|---|---|
| تقسیم دوتایی8 | یاخته به دو قسمت کاملاً مساوی تقسیم میشود. هر قسمت به یک جاندار کامل تبدیل میگردد. | باکتریها (مانند اشریشیا کلی9)، آمیب10 |
| جوانهزنی11 | یک برآمدگی یا جوانه روی بدن والد ایجاد میشود. این جوانه رشد کرده و پس از جدا شدن یا باقی ماندن به صورت متصل، فرد جدیدی را تشکیل میدهد. | هیدر12 (جانور آبزی)، مخمر نان (Saccharomyces cerevisiae13) |
| تکثیر رویشی14 | بخشی از گیاه (مانند ساقه، ریشه، برگ) جدا شده و یک گیاه کامل جدید از آن میروید. | قلمه زدن گلهای شمعدانی، کاشت سیبزمینی (از قطعات حاوی جوانه)، پیوند زدن درختان |
| هاگزایی15 | هاگهای کوچک و میکروسکوپی تولید میشوند. این هاگها توسط باد یا آب پراکنده شده و در شرایط مناسب به جاندار جدید تبدیل میگردند. | قارچها (مانند قارچ خوراکی)، کپکها، خزهها و سرخسها |
| باززایی16 | در صورت آسیب دیدن و جدا شدن بخشی از بدن، جاندار میتواند آن بخش را دوباره بسازد. در برخی موارد، همان بخش جدا شده میتواند به یک جاندار کامل تبدیل شود. | ستاره دریایی (از یک بازو میتواند بدن کامل بازسازی شود)، کرم پهن پلاناریا17 |
| پارتنوژنز18 | تخمک بدون آنکه با اسپرم لقاح19 یابد، به تنهایی رشد کرده و به یک جاندار کامل تبدیل میشود. | زنبورهای نر، برخی مارمولکها (مانند بزمجه20)، شتهها |
مزایا و معایب: چرا و چرا نه؟
تولیدمثل غیرجنسی مانند هر استراتژی دیگری در طبیعت، نقاط قوت و ضعف خود را دارد. مزیت اصلی آن سرعت و کارایی است. یک باکتری در شرایط ایدهآل میتواند هر 20 دقیقه یک بار تقسیم شود و جمعیت خود را به سرعت افزایش دهد. همچنین نیاز به یافتن جفت ندارد که در محیطهای پایدار یا ایزوله یک امتیاز بزرگ است. از همه مهمتر، اگر والد از نظر ژنتیکی کاملاً با محیط سازگار باشد، تمام فرزندان این سازگاری ارزشمند را به ارث میبرند.
اما نقطه ضعف بزرگ آن، تنوع ژنتیکی بسیار کم است. از آنجا که همهی فرزندان کلون والد هستند، اگر بیماری جدید، آفت یا تغییر ناگهانی در محیط رخ دهد، ممکن است همهی جمعیت به دلیل داشتن ضعف ژنتیکی یکسان، از بین بروند. در تولیدمثل جنسی، ترکیب ژنها باعث ایجاد تنوع و شانس بقا در برابر تهدیدات جدید میشود.
از مزرعه تا آزمایشگاه: کاربردهای عملی
انسان از دیرباز از روشهای تولیدمثل غیرجنسی، به ویژه در کشاورزی، بهره برده است. تکثیر رویشی گیاهان یکی از پایههای باغبانی و کشاورزی مدرن است. وقتی شما یک درخت نارنگی خوشمزه دارید، با پیوند زدن آن میتوانید هزاران درخت دیگر با میوهای دقیقاً مشابه تولید کنید. این کار با کاشتن بذر (که حاصل تولیدمثل جنسی است) ممکن نیست، زیرا میوهی درخت جدید ممکن است طعم متفاوتی داشته باشد. تولید تجاری گیاهانی مانند موز، سیبزمینی و بسیاری از گلهای زینتی به این روش انجام میشود.
در دنیای علم و فناوری، مفهوم تولیدمثل غیرجنسی الهامبخش شبیهسازی21 بوده است. شبیهسازی در جانوران پیچیده (مانند گوسفند دالی22) یک فرآیند آزمایشگاهی پیچیده است، اما در اصل، هدف ایجاد یک کپی ژنتیکی از یک جاندار بالغ است. همچنین، کشت یاختههای باکتری در آزمایشگاه برای تولید انسولین23 یا واکسن، بر پایهی تقسیم دوتایی سریع آنها انجام میگیرد.
پرسشهای مهم و اشتباهات رایج
پاسخ: چرا، اما سرعت آن معمولاً کندتر است. منبع اصلی تغییر در این جانداران جهش24 است. اگر در هنگام کپی شدن DNA یک باکتری خطایی رخ دهد (جهش)، این خطا به نسل بعد منتقل میشود. اگر این تغییر سودمند باشد، آن باکتری جهشیافته سریعتر تکثیر شده و نسل بعدی را تشکیل میدهد. بنابراین تکامل از طریق جهش و انتخاب طبیعی اتفاق میافتد.
پاسخ: خیر. اما بسیاری از گیاهان توانایی انجام هر دو را دارند. به این حالت تولیدمثل دوگانه میگویند. مثلاً یک درخت سیب هم میتواند از طریق دانه (تولیدمثل جنسی) و هم از طریق پیوند یا قلمه (تولیدمثل غیرجنسی) تکثیر شود. هر روش بسته به هدف (حفظ ویژگیها یا ایجاد تنوع) استفاده میشود.
پاسخ: خیر. در پستانداران پیچیده مانند انسان، فرآیندهای رشد و نمو به گونهای برنامهریزی شده که حتماً نیازمند ترکیب ژنتیکی حاصل از دو والد است. پدیدهی پارتنوژنز در پستانداران به طور طبیعی رخ نمیدهد. شبیهسازی که یک فرآیند مصنوعی و بسیار پیچیده در آزمایشگاه است، تنها راه ایجاد کپی ژنتیکی در این جانداران محسوب میشود، اما خود آن نیز با مشکلات و چالشهای اخلاقی و زیستی زیادی همراه است.
پاورقی
1 Asexual Reproduction – 2 Cell – 3 Clone – 4 Sperm – 5 Egg / Ovum – 6 Mitosis – 7 Deoxyribonucleic Acid – 8 Binary Fission – 9 Escherichia coli – 10 Amoeba – 11 Budding – 12 Hydra – 13 Saccharomyces cerevisiae – 14 Vegetative Propagation – 15 Sporulation – 16 Regeneration – 17 Planaria – 18 Parthenogenesis – 19 Fertilization – 20 Komodo Dragon – 21 Cloning – 22 Dolly the Sheep – 23 Insulin – 24 Mutation
