V biologii je reprodukce biologický proces, který umožňuje produkci nových organismů druhu z již existujících jedinců tohoto druhu . Spolu s výživou je to jedna z hlavních funkcí sdílených všemi živými organismy, která podle finalistické vize zajišťuje kontinuitu druhu, který bez reprodukce umírá a vyhyne , ale přežití tohoto druhu je zastaralým vědeckým pojem.
Reprodukce může být spojena se systémem rozptýlení v prostoru . Jedná se o systémy, které umožňují kolonizovat nové biotopy a zvyšovat šance na přežití druhů.
U některých autorů by měl být termín reprodukce vyhrazen pouze pro sexuální rozmnožování . V literatuře však tento termín obecně pokrývá sexuální rozmnožování a vegetativní rozmnožování, které se často nazývá nepohlavní rozmnožování .
Reprodukce, která je u živých věcí často považována za zjevnou, ve skutečnosti vyvolává řadu evolučních otázek. Relativní frekvence událostí sexuálního a nepohlavního rozmnožování se liší podle druhu. Biologové ve skutečnosti sledují kontinuum mezi výlučnou sexuální reprodukcí a exkluzivní nepohlavní reprodukcí se všemi možnými prostředníky.
Se změnami v závislosti na kontextu, jednotlivcích , populacích a druzích ( fauny , flóry , hub nebo bakterií ) existují náklady na reprodukci, které zhruba odpovídají zdrojům, zejména energii, kterou jedinec nebo druh přiděluje reprodukci. Zdá se, že tyto náklady hrají důležitou roli v procesech přirozeného výběru , které lze například analyzovat podle modelu nákladů a přínosů. V některých případech dospělí umírají způsobem „ve prospěch“ svých potomků poté, co vyprodukovali velké množství vajec (například losos po rozmnožení). V jiných případech, jako jsou velcí savci, dospělí produkují několik mláďat, ale přinášejí spoustu energie do jejich chovu a ochrany, alespoň v raných fázích života.
Pohlavní rozmnožování je zajištěna impregnací , to znamená, že by fúze gamet mužských a ženských dávat vejce (nebo zygoty ). Tato neidentická reprodukce umožňuje zachování genetické rozmanitosti v populacích , protože zajišťuje genetické míchání .
Nepohlavní rozmnožování (také nazývaný nepohlavní nebo vegetativní rozmnožování ) se rozumí všechny ostatní násobení prostředky, které nezasahují nebo gamety, nebo oplodnění. V tomto případě pouze mitóza zajišťuje přenos genetické informace do nových buněk: jedná se o přirozený klonovací proces . Potomci, kteří jsou výsledkem této reprodukce, však nejsou totožní s jejich předky, protože mutace mohou být přenášeny reprodukčními buňkami z jedné generace na druhou a hromadit se v průběhu času, což také umožňuje velkou variabilitu.
Reprodukce je často prezentována jako způsob, jakým jednotlivci zajišťují „ přežití druhu“ , jeho trvalost nebo kontinuitu, ale toto je mylná představa o Lamarckianově vlivu . Biologové jsou stále více vedeni k názoru, že jednotlivci nejsou cílem sami o sobě, že se nereprodukují, aby zajistili udržitelnost svého druhu, ale naopak, že „jsou uměle vytvořenými geny. K reprodukci“, protože jediná věc, která přetrvává a vyvíjí se v čase je genetická informace .
Tato reprodukce odkazuje na setkání jednotlivců různých sexuálních typů (mužů a žen, MATa a MATα, + a -) nebo pouze buněk různých typů. Nemusí to nutně zahrnovat páření nebo páření, protože nepohyblivé organismy, jako jsou rostliny, houby, slávky, jsou také schopné reprodukce. Reprodukce je sdílena pouze eukaryotickými druhy , což v nich umožňuje genetické míchání .
U stejného druhu mají jednotlivci téměř stejný počet genů (například 35 000 u lidí). Na druhou stranu verze těchto genů ( alel ) nejsou stejné. Proto je každý jedinec jiný. U eukaryotických druhů je rozmnožování příležitostí ke smíchání nebo smíchání těchto alel mezi dvěma jedinci, obvykle opačného pohlaví. To produkuje novou kombinaci alel, tedy nový genom. To umožňuje populace se vyvíjejí , a v případě, že prostředí bylo ke změně (oteplování klimatu, nové parazita, atd), by mohly být tyto nové kombinace zvýhodněný přirozeným výběrem .
V každé generaci nebo reprodukčním cyklu najdeme na buněčné úrovni stejné fáze:
"Proto si člověk může klást otázku, za jakých podmínek vytváří sex výhodnější genotypy, než jaké ničí." Kromě toho, v některých případech vytvoření příznivých genotypů může být doprovázena nákladově ( zátěž rekombinace a z segregace ) " .
Můžeme si však všimnout, že:
Reprodukce zahrnující meiózu a oplodnění nereprodukuje genetické dědictví rodičů shodně. Dítě nemá kombinace alel, které má jeho otec nebo matka, ale směs těchto dvou.
Sexuální reprodukce skutečně umožňuje přenos genů z jedné generace na druhou, ale indukcí genetické variability. Je to genetická míšení , který umožňuje genetickou informaci se vyvinout (esenciální v dlouhodobém horizontu, aby druhy přizpůsobit podle výběru prostředí podle k Darwinově evoluční vize ).
V hůlkovém hmyzu existují dva typy reprodukce :
Většina druhů však tyto dva způsoby reprodukce zná.
Hermafrodismus v šnekuHlemýžď je jen hermafrodit druhu , to znamená, že je u mužů i žen. Má mužské i ženské genitálie, avšak mužské orgány nejdříve dozrávají. Nemůže se samo oplodnit, oplodnění musí být překročeno: každý reprodukční pracovník oplodňuje své ženské gamety mužskými gametami svého partnera.
Během milostných preludií si tito dva šneci navzájem dráždí antény a píchají se jemnými vápencovými šipkami, aby aktivovali sekreci spermií . Některé vzorky však vysílají příliš mnoho úderů, což má nepříznivé účinky na zdraví a plodnost partnera.
Páření trvá mezi osmi a dvanácti hodinami. Asi o deset dní později oba rodiče položili vlastní vejce poté, co vykopali díru ve volné půdě.
Reprodukce zajišťuje přežití druhů v průběhu času. Určité události nebo faktory prostředí, které působí na reprodukci, budou mít také dopad na dynamiku a údržbu populací. Tento druh někdy dokonce přijme reprodukční strategie, aby optimalizoval obsazení prostředí.
Vzhledem k tomu, že přežití druhu musí být neustále zajištěno, tváří v tvář různým prostředím si evoluce zvolila řadu různých strategií. Zde jsou dva extrémní popisy:
Například u obratlovců má los strategii K: málo potomků, kojenců ... Na druhou stranu je žába charakterizována strategií R: mnoho potomků a úmrtnost, žádná péče o mladé.
Reprodukce jednoho druhu může záviset na variacích v populaci jiného druhu. To je případ sněžných sov a lumíků.
Tyto lumíci hrají důležitou roli v ekologické ekosystému Bylot . Jsou hlavní kořistí několika predátorů, jako je Sněžná sova. Ovlivňují také vegetaci tundry rozptylováním semen a ničením rostlin intenzivní pastvou. Populace lumíků se vyvíjí cyklickým způsobem. Pokud jsou dobré podmínky, mohou se lumíci množit a mít několik vrhů ročně. Jejich populace se tedy zvyšuje, dokud již nebude dostatek rostlin na podporu všech jedinců v populaci. V tomto bodě populace klesá, vegetace se regeneruje a cyklus pokračuje. Na ostrově Bylot je časový interval mezi dvěma vrcholy hojnosti v lemovací populaci 3 až 4 roky.
Sněžná sova je dravec, který se pravidelně vyskytuje na ostrově Bylot. Sněžná sova žije hlavně v travnatých a otevřených oblastech arktické tundry a živí se hlavně malými savci, jako jsou lumíci. Ačkoli je sněžná sova považována za stěhovavého ptáka, její stěhovavé pohyby jsou velmi nepředvídatelné a jsou ovlivněny výkyvy v hojnosti jeho hlavní kořisti, lumíku.
Sova se přizpůsobuje variacím Lemmings. Vzhledem k tomu, že sněžná sova má potíže s lovem jiných arktických savců, jako je zajíc polární ( Lepus arcticus ), je její reprodukce do značné míry ovlivněna kolísajícími populacemi lemování. Samice snáší vajíčko každý druhý den, takže se mláďata líhnou ve stejném intervalu. Hnízdo proto obsahuje mláďata velmi různých velikostí. Pokud množství kořisti neumožňuje nakrmit všechna kuřata, nemohou nejmladší a nejmenší konkurovat svým starším a skončit s hladem. V dobách hojnosti potravy sova samice klade až dvanáct vajec, ve srovnání s pouhými čtyřmi, když je kořist vzácná. Když je jídla příliš málo, sovy vůbec nekladou vajíčka a v tomto případě si samice ani nestaví hnízdo.
Od roku 1946 se používání insekticidů vyrobených z organochlorů, jako je DDT , aldrin a dieldrin , dostalo k sokolům stěhovavým .
Způsobily narušení jejich reprodukce, což vedlo k poklesu počtu vajec kladených sokoly stěhovavými a ke změně tloušťky skořápky, která začala růst. Pokles od roku 1953, poté je stabilizována do roku 1964 a poté zvětšovat až do roku 1990, kdy tloušťka pláště obnovila svůj normální vzhled a tloušťku.
Tyto insekticidy také zvyšují výskyt jestřábů, kteří ve velmi mladém věku zemřou na kontakt s těmito produkty.
Poté, co dospělí lososové strávili několik let na moři, se vrátili do svých původních řek, aby se rozmnožili: jsou tedy stěhovavé ryby. Rodí se ve sladké vodě, připojují se k moři a rostou a vracejí se k řece, aby se rozmnožovali.
Vyhynutí lososa atlantického zdůrazňuje škodlivý účinek přehrad. Jakákoli fyzická překážka přítomná ve vodním toku může víceméně vážně narušit pohyb ryb, zejména těch, které směřují do chovných oblastí.
Od poloviny 90. let byly přehrady budovány vytvořením nebo zdokonalením přechodových zařízení (rybích přechodů).
U mnoha druhů, zvířat nebo rostlin, jsou dospělé organismy (schopné se rozmnožovat) nepohyblivé: rostliny, houby, ústřice , korály atd. Systémy reprodukce jsou poté spojeny se systémy šíření mladých organismů:
Jelikož jsou tyto mladé struktury malé a lehké, je doprava pasivní. Poskytuje ji vítr, vodní proudy nebo dokonce díky jiným druhům.
Ať už jde o sexuální rozmnožování nebo vegetativní rozmnožování, dědičnost je možná pouze v případě, že je nosič genetické informace ( DNA ) duplikován a přenesen do nového organismu. To je možné ve všech případech díky replikaci DNA , která obecně předchází jakémukoli buněčnému dělení, jako je mitóza nebo meióza . Způsob replikace DNA je v živém světě univerzální: je to semikonzervativní režim.
Produkt úspěšné reprodukce nemusí patřit stejnému druhu, stricto sensu. Určité druhy rozlišené „na krátkou dobu“ v evolučním měřítku zůstávají dostatečně blízko na to, aby bylo možné pohlavní plodení, aby zůstalo možné, i když je produkt ( hybrid ) zřídka plodný . Případ je dobře známý:
Tento jev může mít dokonce velkolepé rozšíření s významnými variacemi v genetické struktuře (důležitá modifikace v počtu a struktuře chromozomů) a tvaru a charakteristikách hybridu: