Jump to content

Биологический жизненный цикл

(Перенаправлено с Haplontic )
Жизненный цикл комара . Взрослая самка комара откладывает яйца, которые проходят несколько стадий до взрослой жизни. Воспроизведение завершает и увековечивает цикл.

В биологии биологический жизненный цикл (или просто жизненный цикл, если ясен биологический контекст) — это серия стадий жизни организма, которая начинается с зиготы, часто в яйце, и заканчивается взрослой особью, которая размножается. производя потомство в виде новой зиготы, которая затем сама проходит ту же серию стадий, причем процесс повторяется циклически.

«Эта концепция тесно связана с концепциями истории жизни, развития и онтогенеза , но отличается от них акцентом на обновлении». [ 1 ] [ 2 ] Переходы формы могут включать рост, бесполое размножение или половое размножение .

У некоторых организмов разные «поколения» видов сменяют друг друга в течение жизненного цикла. У растений и многих водорослей существуют две многоклеточные стадии, а жизненный цикл называется чередованием поколений . термин «история жизни» Часто используется , особенно для таких организмов, как красные водоросли , которые имеют три (или более) многоклеточные стадии, а не две. [ 3 ]

Жизненные циклы, включающие половое размножение, включают чередование гаплоидных ( n ) и диплоидных (2n ) изменение плоидности стадий, т.е. происходит . Чтобы вернуться из диплоидной стадии в гаплоидную, должен произойти мейоз . Что касается изменений плоидности , то различают три типа циклов:

  • гаплоидный жизненный цикл — гаплоидная стадия — многоклеточная, а диплоидная — одноклеточная, мейоз «зиготический».
  • диплоидный жизненный цикл — диплоидная стадия многоклеточная и гаплоидные гаметы , мейоз «гаметный». образуются
  • гаплодиплонтный жизненный цикл (также называемый диплогаплонтным , дилобионтическим или дибионтным жизненным циклом) — встречаются многоклеточные диплоидные и гаплоидные стадии, мейоз «спорический».

Циклы различаются тем, когда происходит митоз (рост). Зиготический мейоз и гаметный мейоз имеют одну митотическую стадию: митоз происходит во время n- фазы зиготического мейоза и во время 2n - фазы гаметического мейоза. Поэтому зиготический и гаметный мейоз вместе называются «гаплобионтным» (одна митотическая фаза, не путать с гаплонтической). Споровый мейоз, с другой стороны, имеет митоз в две стадии: диплоидную и гаплоидную, что называется «диплобионтным» (не путать с диплоидным). [ нужна ссылка ]

Открытие

[ редактировать ]

Изучением размножения и развития организмов занимались многие ботаники и зоологи.

Вильгельм Гофмейстер продемонстрировал, что чередование поколений является свойством, объединяющим растения, и опубликовал этот результат в 1851 году (см. сексуальность растений ).

Некоторые термины (гаплобионт и диплобионт), используемые для описания жизненных циклов, были первоначально предложены Нильсом Сведелиусом для водорослей, а затем стали использоваться и для других организмов. [ 4 ] [ 5 ] Другие термины (автогамия и гамонтогамия), используемые в жизненных циклах протистов, были введены Карлом Готлибом Греллем. [ 6 ] Описание сложных жизненных циклов различных организмов способствовало опровержению идей самозарождения в 1840-1850-х гг. [ 7 ]

Гаплонтический жизненный цикл

[ редактировать ]
Зиготический мейоз

Зиготический мейоз — сразу после мейоз зиготы кариогамии , то есть слияния двух ядер клеток . Таким образом, организм завершает диплоидную фазу и производит несколько гаплоидных клеток. Эти клетки делятся митотически , образуя либо более крупные многоклеточные особи, либо более гаплоидные клетки. Два противоположных типа гамет (например, мужская и женская) этих особей или клеток сливаются, образуя зиготу.

За весь цикл зиготы — единственная диплоидная клетка; митоз происходит только в гаплоидной фазе.

Особи или клетки в результате митоза представляют собой гаплонты, поэтому этот жизненный цикл также называют гаплонтическим жизненным циклом. Гаплонты – это:

Диплонтический жизненный цикл

[ редактировать ]
Гаметический мейоз

При гаметном мейозе вместо немедленного мейотического деления с образованием гаплоидных клеток зигота делится митотически с образованием многоклеточной диплоидной особи или группы более одноклеточных диплоидных клеток. Клетки диплоидных особей затем подвергаются мейозу с образованием гаплоидных клеток или гамет . Гаплоидные клетки могут снова делиться (путем митоза) с образованием большего количества гаплоидных клеток, как у многих дрожжей, но гаплоидная фаза не является преобладающей фазой жизненного цикла. У большинства диплодтов митоз происходит только в диплоидной фазе, т.е. гаметы обычно образуются быстро и сливаются, образуя диплоидные зиготы. [ 14 ]

Во всем цикле гаметы обычно являются единственными гаплоидными клетками, а митоз обычно происходит только в диплоидной фазе.

Диплоидная многоклеточная особь представляет собой диплонт, поэтому гаметный мейоз также называют диплодным жизненным циклом. Диплонты – это:

Гаплодиплонтический жизненный цикл

[ редактировать ]
Споровый мейоз

При споровом мейозе (также известном как промежуточный мейоз) зигота делится митотически с образованием многоклеточного диплоидного спорофита . Спорофит создает споры посредством мейоза, которые затем делятся митотически, образуя гаплоидные особи, называемые гаметофитами . Гаметофиты производят гаметы путем митоза. У некоторых растений гаметофит не только мелкий, но и недолговечный; у других растений и многих водорослей гаметофит является «доминирующей» стадией жизненного цикла. [ 19 ]

Гаплодиплонты – это:

У некоторых животных есть система определения пола, называемая гаплодиплоидной , но она не связана с гаплодиплоидным жизненным циклом.

Вегетативный мейоз

[ редактировать ]

Некоторые красные водоросли (например, Bonnemaisonia [ 20 ] и Lemanea ) и зеленые водоросли (такие как Prasiola ) имеют вегетативный мейоз, также называемый соматическим мейозом, что является редким явлением. [ 21 ] Вегетативный мейоз может происходить как в гаплодиплонтическом, так и в диплонтическом жизненном цикле. Гаметофиты остаются прикрепленными к спорофиту и являются его частью. Вегетативные (нерепродуктивные) диплоидные клетки подвергаются мейозу, образуя вегетативные гаплоидные клетки. Они претерпевают множество митозов и производят гаметы.

Другое явление, называемое вегетативной диплоидизацией, тип апомиксиса , встречается у некоторых бурых водорослей (например, Elachista stellaris ). [ 22 ] Клетки гаплоидной части растения спонтанно дублируют свои хромосомы с образованием диплоидной ткани.

Жизненный цикл паразита

[ редактировать ]

Паразиты зависят от эксплуатации одного или нескольких хозяев . те, которые должны заразить более одного вида- Говорят, что Dirofilaria immitis , хозяина для завершения своего жизненного цикла, имеют сложные или непрямые жизненные циклы. Например, или сердечный червь, имеет непрямой жизненный цикл. Микрофилярии личиночную сначала должны быть проглочены самкой комара , где они развиваются в инфекционную . стадию Затем комар кусает животное и передает ему инфекционные личинки, где они мигрируют в легочную артерию и созревают во взрослых особей. [ 23 ]

Те паразиты, которые заражают один вид, имеют прямой жизненный цикл. Примером паразита с прямым жизненным циклом является Ancylostoma caninum , или собачий нематод. Они развиваются в окружающей среде до инфекционной личиночной стадии, затем проникают непосредственно в кожу собаки и созревают до взрослых особей в тонком кишечнике . [ 24 ] [ нужна проверка ]

Если паразиту необходимо заразить данного хозяина, чтобы завершить свой жизненный цикл, то говорят, что он является облигатным паразитом этого хозяина; иногда заражение носит факультативный характер — паразит может выжить и завершить свой жизненный цикл, не заражая конкретный вид хозяина. Паразиты иногда заражают хозяев, у которых они не могут завершить свой жизненный цикл; это случайные хозяева.

Хозяин, в котором паразиты размножаются половым путем, известен как окончательный, окончательный или первичный хозяин. У промежуточных хозяев паразиты либо не размножаются, либо размножаются бесполым путем, но у этого типа хозяев паразит всегда развивается до новой стадии. В некоторых случаях паразит заражает хозяина, но не развивается; такие хозяева называются паратеническими. [ 25 ] или транспортные узлы. Паратенический хозяин может быть полезен для повышения вероятности передачи паразита окончательному хозяину. Например, кошачий легочный червь ( Aelurostrongylus abstrusus ) использует в качестве промежуточного хозяина слизняка или улитку; личинка первой стадии проникает в моллюск и развивается в личинку третьей стадии, заразную для окончательного хозяина — кошки. Если мышь съедает слизняка, личинка третьей стадии проникнет в ткани мыши, но не будет развиваться. [ нужна ссылка ]

Жизненный цикл апикомплексана , одноклеточного паразита Babesia , включая заражение человека

Эволюция

[ редактировать ]

Примитивный тип жизненного цикла, вероятно, имел гаплоидные особи с бесполым размножением. [ 12 ] Бактерии и археи имеют такой жизненный цикл, и некоторые эукариоты, по-видимому, тоже (например, Cryptophyta , Choanoflagellata , многие Euglenozoa , многие Amoebozoa , некоторые красные водоросли, некоторые зеленые водоросли , несовершенные грибы , некоторые коловратки и многие другие группы, не обязательно гаплоидный). [ 26 ] Однако эти эукариоты, вероятно, не являются примитивно бесполыми, а утратили половое размножение или оно просто еще не наблюдалось. [ 27 ] [ 28 ] Многие эукариоты (включая животных и растения) демонстрируют бесполое размножение , которое может быть факультативным или обязательным в жизненном цикле, при этом половое размножение происходит более или менее часто. [ 29 ]

Отдельные организмы, участвующие в биологическом жизненном цикле, обычно стареют и умирают, тогда как клетки этих организмов, соединяющие последовательные поколения жизненного цикла (клетки зародышевой линии и их потомки), потенциально бессмертны. В основе этого различия лежит фундаментальная проблема биологии. Российский биолог и историк Жорес Александрович Медведев. [ 30 ] считали, что точность репликации генома и других синтетических систем сама по себе не может объяснить бессмертие зародышевых линий . Скорее Медведев считал, что известные особенности биохимии и генетики полового размножения указывают на наличие уникальных процессов поддержания и восстановления информации на этапе гаметогенеза биологического жизненного цикла. В частности, Медведев считал, что важнейшие возможности информационного обеспечения половых клеток создаются за счет рекомбинации при мейозе и репарации ДНК ; он рассматривал их как процессы внутри клеток зародышевой линии, которые были способны восстанавливать целостность ДНК и хромосом от тех типов повреждений, которые вызывают необратимое старение в клетках незародышевой линии, например, в соматических клетках . [ 30 ]

Предки каждой современной клетки, по-видимому, ведут непрерывную линию на протяжении более 3 миллиардов лет к зарождению жизни . являются не клетки, На самом деле бессмертными а клеточные линии, состоящие из нескольких поколений. [ 31 ] Бессмертие клеточной линии зависит от сохранения потенциала клеточного деления . Этот потенциал может быть утерян в любой конкретной линии из-за повреждения клеток, терминальной дифференцировки , как это происходит в нервных клетках, или запрограммированной гибели клеток ( апоптоза ) во время развития. Поддержание потенциала клеточного деления биологического жизненного цикла на протяжении последующих поколений зависит от предотвращения и точного восстановления клеточных повреждений, особенно повреждений ДНК . В половых организмах непрерывность зародышевой линии на протяжении последующих поколений клеточного цикла зависит от эффективности процессов предотвращения повреждений ДНК и восстановления тех повреждений ДНК , которые действительно происходят. Половые процессы у эукариот предоставляют возможность эффективной репарации повреждений ДНК в зародышевой линии путем гомологичной рекомбинации . [ 31 ] [ 32 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Белл, Грэм; Куфопану, Василики (1991). «Архитектура жизненного цикла малых организмов». Философские труды: Биологические науки . 332 (1262): 81–89. Бибкод : 1991РСТБ.332...81Б . дои : 10.1098/rstb.1991.0035 . JSTOR   55494 .
  2. ^ Родригес, Хулиани Кола Фернандес; Годиньо, Жозеан Лима Прадо; Де Соуза, Вандерли (2014). «Биология патогенных трипаносоматид человека: эпидемиология, жизненный цикл и ультраструктура». Белки и протеомика лейшмании и трипаносомы . Субклеточная биохимия. Том. 74. стр. 1–42. дои : 10.1007/978-94-007-7305-9_1 . ISBN  978-94-007-7304-2 . ПМИД   24264239 .
  3. ^ Диксон, PS 1973. Биология Rhodophyta. Оливер и Бойд. ISBN   0 05 002485 Х [ нужна страница ]
  4. ^ К. Скоттсберг (1961), «Нильс Эберхард Сведелиус. 1873–1960», Биографические мемуары членов Королевского общества , 7 : 294–312, doi : 10.1098/rsbm.1961.0023
  5. ^ Сведелиус, Н. 1931. Ядерные фазы и чередование у Rhodophyceae. Архивировано 5 октября 2013 г. в Wayback Machine в: Дополнения к Botanical Centralblatt. Том 48/1: 38–59.
  6. ^ Маргулис, Л. (6 февраля 1996 г.). «Архейно-эубактериальные слияния в происхождении эукариев: филогенетическая классификация жизни» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (3): 1071–1076. Бибкод : 1996PNAS...93.1071M . дои : 10.1073/pnas.93.3.1071 . ПМЦ   40032 . ПМИД   8577716 .
  7. ^ Моселио Шехтер (2009). Энциклопедия микробиологии . Академическая пресса. Том 4, с. 85.
  8. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Диас, TE; Фернандес-Карвахаль, К.; Фернандес, JA (2004). Курс ботаники . Хихон: Треа.
  9. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Диас Гонсалес, Томас; Фернандес-Карвахаль Альварес, Мю дель Кармен; Фернандес Прието, Хосе Антонио. «Ботаника: Биологические циклы растений» . Кафедра биологии организмов и систем Университета Овьедо (на испанском языке). Архивировано из оригинала 14 мая 2020 года.
  10. ^ Синден, Р.Э.; Хартли, Р.Х. (ноябрь 1985 г.). «Идентификация мейотического отдела малярийных паразитов». Журнал протозоологии . 32 (4): 742–744. дои : 10.1111/j.1550-7408.1985.tb03113.x . ПМИД   3906103 .
  11. ^ Лар, Дэниел Дж.Г.; Парфри, Лаура Вегенер; Митчелл, Эдвард А.Д.; Кац, Лаура А.; Лара, Энрике (22 июля 2011 г.). «Целомудрие амеб: переоценка доказательств пола у амебоидных организмов» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 278 (1715): 2081–2090. дои : 10.1098/rspb.2011.0289 . ПМК   3107637 . ПМИД   21429931 .
  12. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Руперт, Эдвард Э.; Фокс, Ричард С.; Барнс, Роберт Д. (2004). Зоология беспозвоночных: функционально-эволюционный подход . Томсон-Брукс/Коул. п. 26. ISBN  978-0-03-025982-1 .
  13. ^ ван ден Хук, Манн и Янс 1995 , стр. 15.
  14. ^ Смит, Гилберт М. (1938). «Ядерные фазы и чередование поколений у Chlorophyceae» . Ботанический обзор . 4 (3): 132–139. Бибкод : 1938BotRv...4..132S . дои : 10.1007/BF02872350 . ISSN   0006-8101 . JSTOR   4353174 .
  15. ^ ОП Шарма. Учебник по Водорослям, с. 189
  16. ^ ван ден Хук, Манн и Янс 1995 , стр. 207.
  17. ^ ван ден Хук, Манн и Янс 1995 , стр. 124.
  18. ^ Белл, Грэм (1988). Секс и смерть у простейших: история одержимости . Издательство Кембриджского университета. п. 11. ISBN  978-0-521-36141-5 .
  19. ^ Бенничи, Андреа (2008). «Происхождение и ранняя эволюция наземных растений: проблемы и соображения» . Коммуникативная и интегративная биология . 1 (2): 212–218. дои : 10.4161/cib.1.2.6987 . ISSN   1942-0889 . ПМК   2686025 . ПМИД   19513262 .
  20. ^ Сальвадор Солер, Ноэми; Гомес Гаррета, Амелия; Антония Рибера Сигуан, М. (август 2009 г.). «Соматический мейоз в истории жизни Bonnemaisonia asparagoides и Bonnemaisonia clavata (Bonnemaisoniales, Rhodophyta) с Пиренейского полуострова». Европейский журнал психологии . 44 (3): 381–393. Бибкод : 2009EJPhy..44..381S . дои : 10.1080/09670260902780782 . S2CID   217511084 .
  21. ^ ван ден Хук, Манн и Янс 1995 , стр. 82.
  22. ^ Льюис, Рэймонд Дж. (январь 1996 г.). «Хромосомы бурых водорослей». Психология . 35 (1): 19–40. Бибкод : 1996Phyco..35...19L . дои : 10.2216/i0031-8884-35-1-19.1 .
  23. ^ «ВетФолио» . www.vetfolio.com . Проверено 18 мая 2021 г.
  24. ^ Дац, Крейг (2011). «Паразитарные и протозойные болезни». Педиатрия мелких животных . стр. 154–160. дои : 10.1016/B978-1-4160-4889-3.00019-X . ISBN  978-1-4160-4889-3 .
  25. ^ Шмидт и Робертс. 1985. Основы паразитологии, 3-е изд. Times Mirror / Издательство колледжа Мосби [ нужна страница ]
  26. ^ Хейвуд, П.; Маги, ПТ (1976). «Мейоз у простейших. Некоторые структурные и физиологические аспекты мейоза у водорослей, грибов и простейших» . Бактериологические обзоры . 40 (1): 190–240. дои : 10.1128/ммбр.40.1.190-240.1976 . ПМК   413949 . ПМИД   773364 .
  27. ^ Шере-Бану Малик; Артур В. Пайтлинг; Лорен М. Стефаниак; Эндрю М. Шурко и Джон М. Логсдон-младший (2008). «Расширенный перечень консервативных мейотических генов доказывает наличие пола у Trichomonas vaginalis » . ПЛОС ОДИН . 3 (8): e2879. Бибкод : 2008PLoSO...3.2879M . дои : 10.1371/journal.pone.0002879 . ПМЦ   2488364 . ПМИД   18663385 .
  28. ^ Спейер, Дэйв; Лукеш, Юлиус; Элиаш, Марек (21 июля 2015 г.). «Секс — это вездесущий, древний и неотъемлемый атрибут эукариотической жизни» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (29): 8827–8834. Бибкод : 2015PNAS..112.8827S . дои : 10.1073/pnas.1501725112 . ПМЦ   4517231 . ПМИД   26195746 .
  29. ^ Шен, Иса; Мартенс, Коэн; Дейк, Питер ван (2009). Потерянный пол: эволюционная биология партеногенеза . Springer Science & Business Media. ISBN  978-90-481-2770-2 . [ нужна страница ]
  30. ^ Перейти обратно: а б Медведев, Жорес А. (1981). «О бессмертии зародышевой линии: генетические и биохимические механизмы. Обзор». Механизмы старения и развития . 17 (4): 331–359. дои : 10.1016/0047-6374(81)90052-X . ПМИД   6173551 . S2CID   35719466 .
  31. ^ Перейти обратно: а б Бернштейн, К.; Бернштейн, Х.; Пейн, К. (1999). «Бессмертие клеток: поддержание потенциала деления клеток». Иммортализация клеток . Прогресс молекулярной и субклеточной биологии. Том. 24. С. 23–50. дои : 10.1007/978-3-662-06227-2_2 . ISBN  978-3-642-08491-1 . ПМИД   10547857 .
  32. ^ Авис, Джон К. (октябрь 1993 г.). «Перспектива: эволюционная биология старения, полового размножения и восстановления ДНК» . Эволюция . 47 (5): 1293–1301. дои : 10.1111/j.1558-5646.1993.tb02155.x . ПМИД   28564887 . S2CID   29262885 .

Источники

[ редактировать ]
  • ван ден Хук, К.; Ноль; Янс, Х.М. (1995). Водоросли: введение в психологию . Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-31687-3 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Боннер, Джон Тайлер (1995). Жизненные циклы: размышления биолога-эволюциониста . Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-00151-7 .
  • Валеро, Мириам; Ричерд, Софи; Перро, Вероника; Дестомб, Кристоф (январь 1992 г.). «Эволюция чередования гаплоидных и диплоидных фаз в жизненных циклах». Тенденции в экологии и эволюции . 7 (1): 25–29. дои : 10.1016/0169-5347(92)90195-H . ПМИД   21235940 .
  • Мейбл, Барбара К.; Отто, Сара П. (1998). «Эволюция жизненных циклов с гаплоидными и диплоидными фазами». Биоэссе . 20 (6): 453–462. doi : 10.1002/(sici)1521-1878(199806)20:6<453::aid-bies3>3.0.co;2-n . S2CID   11841044 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c1e601a5aa2d1a6a959da2d4f8e5ddcb__1713991140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c1/cb/c1e601a5aa2d1a6a959da2d4f8e5ddcb.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Biological life cycle - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)