Sigimine on organismide võime paljuneda oma liiki. Paljunemine on kõigi elusolendite üks põhiomadusi, mistõttu on vaja mõista viljastamise bioloogilist tähtsust. Seda probleemi on nüüdseks kõrgel tasemel uuritud, alustades põhietappidest kuni molekulaarsete ja geneetiliste mehhanismideni.
Mis on väetamine
Viljastamine on loomulik bioloogiline protsess, mille käigus ühinevad kaks sugurakku: mehe ja naise sugurakud. Isassuguraate nimetatakse spermatosoidideks, naiste sugurakke aga munadeks.
Järgmine samm pärast sugurakkude sulandumist on sügootide moodustumine, mida võib pidada uueks elusorganismiks. Sügoot hakkab mitoosi teel jagunema, suurendades selle koostises olevate rakkude arvu. Embrüo areneb sügoodist.
Munatüüpe ja purustamismeetodeid on palju. Kõik need sõltuvad vaadeldava elusorganismi taksonoomilisest kuuluvusest, samuti selle evolutsioonilise arengu astmest.
Mis on viljastamise bioloogiline tähtsus
Sigimine on peamine kohanemine paljunemiseks. Liigi tulevik sõltub kõnealuse liigi paljunemisvõimest, seega on erinevatel loomadel ja taimedel oma kohanemisviisid, et parandada kogu protsessi kvaliteeti.
Näiteks hundid ja lõvid kaitsevad alati oma järglasi võimalike kiskjate eest. See suurendab poegade ellujäämisprotsenti ja tagab nende kohanemise elutingimustega tulevikus. Kalad munevad suurel hulgal mune, sest välise viljastumise võimalus veekeskkonnas on üsna väike. Selle tulemusena areneb tuhandetest võimalikest maimudest vaid mõnisada.
Viljastamise bioloogiline tähtsus seisneb selles, et kaks eri organismide sugurakku ühinevad ja moodustavad sügooti, mis kannab mõlema vanema geneetilisi omadusi. See seletab sugulaste erinevust üksteisega. Ja see on hea, sest mis tahes populatsiooni genofondi muutmine on evolutsiooniline adaptiivne mehhanism. Järglased saavad põlvkondade kaupa paremaks kui nende vanemad. Keskkonna järkjärgulise muutumise tingimustes (kliimamuutused, uute välistegurite esilekerkimine) on kohanemisoskused alati asjakohased.
Ja mis on väetamise bioloogiline tähtsus biokeemilisel tasandil? Vaatame:
- See on muna lõplik moodustumine.
- See on tulevase embrüo soo määramine meessugurakkude poolt toodud vastavate geenide tõttu.
- Lõpuks mängib rolli ka väetaminekromosoomide diploidse komplekti taastamisel, kuna sugurakud on üksikult haploidsed.
Õistaimede paljundamine
Taimedel on loomadega võrreldes mõned paljunemisomadused. Erilist tähelepanu nõuavad katteseemnetaimede esindajad, mida iseloomustab kahekordne viljastumine (avastas vene teadlane Navašin 1898. aastal).
Struktuurid, mis määravad sugu õistaimedel, on tolmukad ja seemned. Õietolm, mis koosneb suurest hulgast teradest, valmib tolmukates. Üks tera sisaldab kahte rakku: vegetatiivset ja generatiivset. Õietolmu tera on kaetud kahe kestaga ja välimisel on alati väljakasvud ja süvendid.
Pistil on pirnikujuline struktuur, mis koosneb stigmast, stiilist ja munasarjast. Munasarjas moodustub üks või mitu munarakku, mille sees küpsevad naise sugurakud.
Kui õietolmu tera tabab emaka häbi, hakkab vegetatiivne rakk moodustama õietolmutoru. See kanal on suhteliselt pikk ja lõpeb munaraku mikropüüliga. Samal ajal jaguneb generatiivne rakk mitoosi teel ja moodustab kaks spermatosoidi, mis sisenevad õietolmutoru kaudu munaraku koesse.
Miks kaks spermat? Mille poolest erineb väetamise bioloogiline tähtsus taimedes samast protsessist loomadel? Fakt on see, et munaraku embrüokott on esindatud seitsme rakuga, mille hulgas on haploidnaiste sugurakud ja diploidne keskrakk. Mõlemad sulanduvad sissetuleva spermaga, moodustades vastav alt sigooti ja endospermi.
Taimede topeltväetamise bioloogiline tähtsus
Seemnete moodustumine on katteseemnetaimede paljunemise oluline tunnus. Täielikuks mullas küpsemiseks vajab see suures koguses toitaineid, mis hõlmavad erinevaid ensüüme, süsivesikuid ja muid orgaanilisi/anorgaanilisi komponente.
Kaitsmeseemnerakkude endosperm on triploidne, kuna embrüokoti diploidne keskrakk on ühinenud haploidse spermaga. See on taimede viljastamise bioloogiline tähtsus: kolmekordne kromosoomide komplekt aitab kaasa endospermi koe massi kiirele kasvule. Tänu sellele saab seeme idanemiseks palju toitaineid ja energiavarusid.
Seemnete tüübid
Sõltuv alt endospermi saatusest on kahte peamist tüüpi seemneid:
- Üheiduiduliste taimede seemned. Neil on selgelt näha hästi arenenud endosperm, mis võtab enda alla suurema mahu. Iduleht on redutseeritud ja esitatakse kilbi kujul. Seda tüüpi seemned on tüüpilised kõigile teravilja esindajatele.
- Kaheiduleheliste taimede seemned. Siin endosperm kas puudub või jääb perifeeriasse väikeste kudede kogunemisena. Selliste seemnete toitefunktsiooni täidavad kaks suurt idulehte. Taimede näited: herned, oad, tomatid, kurgid,kartul.
Järeldused
Muidugi oleks viga nimetada sellist väetamist kahekordseks, kuna me teame nüüd selle protsessi põhijooned ja funktsioonid. Kui tsentraalne rakk sulandub spermaga, ei moodustu sigooti ja saadud geneetiline komplekt muutub kolmekordseks. Lõppude lõpuks ei koosne seeme kahest sõltumatust embrüost.
Samas on topeltväetamise bioloogiline tähtsus tõesti suur. Seemned vajavad idanemisel suures koguses orgaanilisi ja anorgaanilisi aineid ning see probleem lahendatakse triploidse endospermi moodustumisega.
