CÁC KIỂU SINH SẢN 1.Sinh sản vô tính Sinh sản vô tính là kiểu sinh sản từ một tế bào hoặc một nhóm tế bào mẹ chỉ qua nguyên phân để tạo ra các cơ thể con. Kiểu sinh sản này giữ nguyên các đặc tính di truyền của cá thể mẹ ban đầu ở cơ thể con. Nguyên phân là cơ sở của sự tăng trưởng ở các sinh vật đa bào và sinh sản vô tính ở các sinh vật nói chung. Sinh sản vô tính có ở cả sinh vật đơn bội và lưỡng bội, là cơ chế ổn định bộ gen qua nhiều thế hệ. Sự tăng số lượng tế bào của sinh vật đa bào nhờ nguyên phân. Ở người hợp tử sau nhiều lần nguyên phân hình thành nên cơ thể gồm nhiều tỉ tế bào. Nhờ đó, trừ tế bào sinh dục các tế bào của cơ thể đều có bộ NST như nhau, tương ứng có lượng thông tin di truyền giống nhau. Sinh sản vô tính được ứng dụng rộng rãi trong nhân giống và nuôi cấy mô tế bào thực vật và động vật. 2. Sinh sản hữu tính Sinh sản hữu tính là kiểu sinh sản trong đó có sự kết hợp các tế bào sinh dục của 2 cá thể khác nhau. Sinh sản hữu tính tạo sự đa dạng di truyền làm nguồn nguyên liệu cho tiến hóa. Một trong những xu hướng tiến hóa của sinh giới là sinh sản hữu tính. Sự đa dạng của các kiểu sinh sản hữu tính thể hiện một phần ở các kiểu xác định giới tính. Sự tiến hóa tạo ra nhiều cơ chế để duy trì sự đa dạng. * Hướng tiến hóa trong sinh sản hữu tính Theo sự phân hóa tế bào, có 3 hướng tiến hóa: + Hình thái các giao tử: theo hình thái giao tử, sinh vật tiến hóa từ chỗ giao tử đực và giao tử cái đều có hình thái và chức năng giống nhau (đẳng giao) đến chỗ khác nhau: giao tử đực nhỏ có khả năng di động, giao tử cái lớn chứa các chất dinh dưỡng (dị giao và noãn giao) + Theo sự phân hóa của các tế bào trong cơ thể: từ chỗ tế bào nào trong cơ thể cũng có khả năng làm nhiệm vụ sinh sản đến chỗ phân hóa thành tế bào sinh sục và tế bào sinh dưỡng. + Phân hóa giới tính: ở đa số thực vật và động vật bậc thấp, cơ quan sinh dục đực, cái ở ngay trên một cơ thể, gọi là sinh vật lưỡng tính. Ở một số thực vật và động vật bậc cao, mỗi cơ thể chỉ mang một cơ quan sinh dục (hoặc đực hoặc cái) gọi là sinh vật đơn tính. Theo hình thức thụ tinh Ở các động vật bậc thấp đặc biệt là động vật thủy sinh, tinh trùng được thụ tinh với trứng ở ngoài môi trường nên hiệu quả thụ tinh thấp. Hình thức thụ tinh này được gọi là thụ tinh ngoài. Ví dụ: ruột túi, cá . chúng phóng tinh vào nước để thụ tinh, lưỡng cư (ếch nhái) con đực rưới tinh trùng lên trứng của con cái. Hình thức thụ tinh cao hơn là thụ tinh trong. Phần lớn cấc loài ở cạn, con đực đưa tinh trùng vào ống sinh dục cái nhờ cơ quan giao cấu, nhờ vậy hiệu suất thụ tinh cao hơn. Theo hình thức bảo vệ trứng Các loài động vật bậc thấp đẻ trứng ở nước và ít có khả năng bảo vệ trứng như cá, lưỡng cư. Các loài bò sát như rắn đẻ trứng có vỏ để bảo vệ bào thai. Các loài chim có bản năng bảo vệ trứng tốt hơn, làm tổ, đẻ trứng, ấp trứng và chăm sóc chim non. Các loài có vú, trứng không đẻ ra ngoài, bào thai phát triển trong tử cung mẹ, phôi thai được bảo vệ chu đáo chống những tác hại của ngoại cảnh, sau khi đẻ, con được mẹ cho bú tới khi có khả năng tự kiếm ăn. 3. Các hình thức sinh sản đặc biệt - Lưỡng tính sinh Phần lớn các loài thực vật và những động vật lưỡng tính, trên một cơ thể có cả cơ quan sinh dục đực và cơ quan sinh dục cái. Quá trình thụ tinh, thụ phấn có thể là tự thụ tinh, tự thụ phấn hay thụ tinh, thụ phấn chéo. Ví dụ sán dây, trong ruột người bị mắc sán dây chỉ có một con sán. Cơ thể sán dây có nhiều đốt, mỗi đốt có cả cơ quan sinh dục đực và cơ quan sinh dục cái. Các đốt ở gần đầu, cơ quan sinh dục đực phát triển mạnh, các đốt ở cuối cơ quan sinh dục cái phát triển mạnh. Khi thụ tinh, các đốt ở gần đầu áp vào các đốt ở gần cuối cơ thể để thụ tinh cho các đốt đó nhờ cơ quan giao cấu. Đa số động vật lưỡng tính không tự thụ tinh được mà hai cá thể khác nhau giao hợp chéo cho nhau như ở sán lá, giun đất. Đa số các loài thực vật là các loài lưỡng tính. Các loài lưỡng tính này thường thụ phấn chéo nhưng cũng có một số loài có cấu tạo thích nghi với tự thụ phấn. - Đơn tính sinh Đơn tính sinh (còn gọi là trinh sản) là hình thức sinh sản trong đó trứng không thụ tinh vẫn phát triển thành cơ thể sinh vật. Đơn tính sinh khác với sinh sản vô tính vì trứng ở đây vẫn được hình thành từ quá trình giảm phân của tế bào sinh dục. Về mặt di truyền, người ta phân ra 2 loại đơn tính sinh: là đơn tính sinh đơn bội trong đó cơ thể đơn tính sinh trưởng thành giữ nguyên bộ NST 1n ở trứng không thụ tinh; loại đơn tính sinh lưỡng bội cơ sự tạo bộ NST 2n nhưng bộ gen này đều lấy từ một nguồn từ mẹ (các gen thường đồng hợp tử). Liên quan đến giới tính, phân biệt 3 loại đơn tính sinh: + Đơn tính sinh nam Kiểu đơn tính sinh này gặp ở nhiều loài ong nên còn gọi là đơn tính sinh kiểu ong + Đơn tính sinh nữ Ở nhiều vùng, một số loài động vật chỉ có con cái không có con đực như một số loài ốc, tôm, cua . chúng vẫn đẻ trứng và nở toàn cá thể cái. Có nhiều cơ chế để tạo tế bào 2n của cơ thể mới trong đơn tính sinh: Tế bào sinh dục cái khi giảm phân tế bào chất không phân chia tạo tế bào 2n NST, nở ra cơ thể cái. Tế bào sinh dục cái giảm phân bính thường nhưng thể cực II lại hòa hợp với noãn bào tạo tế bào 2n NST, nở ra cơ thể cái. + Đơn tính sinh chu kỳ Nhiều loài sinh vật có mùa sinh sản hữu tính, có mùa sinh sản vô tính. Ví dụ: luân trùng Rotatoria về mùa xuân, từ những trứng nằm suốt mùa đông sẽ nở ra những con cái sinh sản đơn tính sinh nữ, trứng không thụ tinh của nó sẽ nở ra con cái. Về sau, đến thời kỳ sinh sản hữu tính, một thế hệ sẽ thay đổi lối sinh sản đẻ trứng nhỏ hơn, nở ra con đực (đơn tính sinh nam), con đực sẽ giao phối với những con cái thế hệ mẹ. Những con cái đó sẽ đẻ ra những trứng thụ tinh có khả năng sống qua mùa đông, trứng có 2n NST, đến mùa xuân sẽ nở ra con cái tiếp tục sinh sản đơn tính sinh như trên. + Đơn tính sinh nhân tạo Trứng của các loài không sinh sản đơn tính có thể dùng phương pháp nhân tạo để cho trứng phát triển mà không cần thụ tinh. Trứng ếch có thể kích thích bằng châm kim, trứng của cầu gai có thể kích thích bằng cách lắc hoặc bằng chất hóa học như thay đổi độ đậm muối của nước. Các loài sinh sản đơn tính nhân tạo thường yếu, nhỏ hơn bình thường và không phát triển đầy đủ. + Đơn tính sinh ở người Ở người đã gặp trường hợp trứng không thụ tinh mà phân chia thành 50 phôi bào. Buồng trứng có thể có các u nang, bên trong chứa một số bộ phận của cơ thể phát triển không đầy đủ và sắp xếp lộn xộn như tóc, răng, tay, mắt, chân . những u này gọi là u quái. Người ta cho rằng nang đó sinh ra bởi sự phát triển bất thường của trứng không thụ tinh. - Mẫu sinh: Mẫu sinh là hiện tượng sinh sản dựa trên sự phát triển của trứng được thụ tinh nhưng sau đó nhân tinh trùng bị mất hoạt tính và bị loại bỏ, chỉ có nhân của trứng tham gia vào quá trình phát triển tạo cơ thể mới. Hiện tượng này gặp ở một số loài cá, ví dụ cá diếc bạc mẫu sinh tự nhiên tạo các cá diếc bạc cái. Để sinh sản cá diếc bạc cái phải giao phối với cá chép đực hoặc cá diếc vàng đực hoặc một số cá đực khác. Tinh trùng chỉ có chức năng hoạt hóa trứng, sau đó nhân tinh trùng thoái hóa và tiêu biến. Mẫu sinh nhân tạo được sử dụng trong chọn giống. - Phụ sinh: Phụ sinh là hình thức sinh sản dựa trên sự phát triển của trứng được thụ tinh nhưng sau đó nhân trứng bị thoái hóa, chỉ có nhân tinh trùng tham gia vào quá trình phát triển tạo cơ thể mới. Phụ sinh nhân tạo được ứng dụng để tạo ra những giống tằm cao sản. 4. Chu trình sống hay vòng đời Nhiều sinh vật có sự thay đổi thế hệ đơn bội và lưỡng bội nối tiếp nhau thành chu kì gọi là chu trình sống. Vòng đời điển hình của Eukaryote điển hình gồm: thụ tinh có hợp tế bào chất và hợp nhân, sinh sản vô tính của tế bào 2n nhờ nguyên phân, giảm phân có giảm nhiễm và tái tổ hợp, các tế bào n sinh sản vô tính hoặc kết hợp với nhau thụ tinh. Sự đa dạng các chu trình sống ở các nhóm phân loại khác nhau có thể do thời gian kéo dài khác nhau của các pha đơn bội và lưỡng bội. Các nhóm chính thường gặp trong nghiên cứu di truyền: a. Các Eukaryote đơn bào: như chu trình sống của vi tảo như Chlamydomonas reinhardi. Điểm đặc biệt là các giai đoạn đơn bội và lưỡng bội có thể tồn tại một thời gian dài. b. Các động vật bậc cao: cơ thể động vật bậc cao là lưỡng bội. Trong quá trình sinh sán phân bào giảm nhiễm tạo ra giao tử đơn bội, sự hợp nhất của chúng tạo thành hợp tử. Các giao tử là những tế bào đơn bội được chuyên hóa cho sinh sản hữu tính. Ở con đực, quá trình sinh tinh (spermatogenesis) tạo ra 4 tinh tử. Ở con cái, quá trình sinh trứng (oogenesis) chỉ sinh ra một tế bào trứng trưởng thành, các thể phân cực không có hoạt động chức năng. c. Chu trình sống của thực vật bậc cao. Chu trình sống của cây bắp được coi là điển hình của thực vật bậc cao. Phân bào giảm nhiễm ở thực vật tạo ra các tế bào đơn bội gọi là bào tử giai đoạn I, mà chúng thường phân chia nguyên nhiễm tạo tạo cây đa bào đơn bội (giai đoạn II). Các thực vật đơn bội này sản sinh ra các giao tử bằng chia nguyên nhiễm (giai đoạn III). Hai giao tử khác nhau tạo hợp tử lưỡng bội (giai đoạn IV), hợp tử phát triển thành cây đa bào lưỡng bội (giai đoạn V) và chu trình khép kín. Phần lớn các thực vật đa bào có 5 giai đoạn trong chu trình sống của chúng. Nói chung, giai đoạn đơn bội chiếm ưu thế ở thực vật bậc thấp và giai đoạn lưỡng bội chiếm ưu thế ở các thực vật bậc cao. Khả năng các giao tử được sản sinh ra do một cây, kết hợp với nhau tạo thế hệ con có sức sống và hữu thụ là đặc tính chung của nhiều họ cây có hoa. Các hoa hoàn chỉnh của một số thực vật đồng chu mở ra cho đến khi hạt phấn chín và tự thụ phấn. Tự thụ phấn là bắt buộc ở đại mạch, đậu, đậu nành, thuốc lá, cà chua, lúa mì lúa nước và nhiều cây trồng khác. Ở một số loài khác, tự thụ phấn và thụ phấn chéo xảy ra với các mức dao động khác nhau. Ví dụ: cây bông vải thường hơn 10% thụ phấn chéo. Trong khi đó, một số thực vật đồng chu có sự phát triển các cơ chế di truyền ngăn trở sự tự thụ phấn, tức ngăn trở sự tạo thánh hợp tử của các giao tử giống nhau về kiểu gen, gây nên thụ phấn chéo bắt buộc. Sự tự bất dung hợp ở các loài đồng chu là cơ chế tăng cường thụ phấn chéo. . . CÁC KIỂU SINH SẢN 1 .Sinh sản vô tính Sinh sản vô tính là kiểu sinh sản từ một tế bào hoặc một nhóm tế bào mẹ chỉ qua nguyên phân để tạo ra các cơ. tính sinh Đơn tính sinh (còn gọi là trinh sản) là hình thức sinh sản trong đó trứng không thụ tinh vẫn phát triển thành cơ thể sinh vật. Đơn tính sinh