التكاثر

التكاثر ، العملية التي من خلالها تتكاثر الكائنات الحية.

بشكل عام ، يعد التكاثر أحد أهم المفاهيم في مادة الاحياء : يقصد به عمل نسخة ، ومثال ، وبالتالي توفير استمرار وجود محيط . على الرغم من أن التكاثر غالبًا ما يُنظر إليه فقط من حيث إنتاج النسل في الحيوانات والنباتات ، فإن المعنى الأكثر عمومية له أهمية أكبر بكثير للكائنات الحية. لتقدير هذه الحقيقة ، يجب النظر في أصل الحياة وتطور الكائنات الحية. يجب أن تكون إحدى الخصائص الأولى للحياة التي ظهرت في العصور البدائية هي قدرة نظام كيميائي بدائي على عمل نسخ من نفسه.

لذلك ، في أدنى مستوياته ، يكون التكاثر هو التكاثر الكيميائي. مع تقدم التطور ، لا بد أن تكون الخلايا ذات المستويات الأعلى من التعقيد قد نشأت ، وكان من الضروري للغاية أن تكون لديها القدرة على تكوين تشابه بين نفسها. في الكائنات أحادية الخلية ، تعني قدرة الخلية الواحدة على إعادة إنتاج نفسها تكاثر فرد جديد ؛ ومع ذلك ، فإنه في الكائنات متعددة الخلايا يعني النمو والتجدد. تتكاثر الكائنات متعددة الخلايا أيضًا بالمعنى الدقيق للكلمة - أي أنها تصنع نسخًا من نفسها في شكل ذرية - لكنها تفعل ذلك بعدة طرق ، يشتمل العديد منها على أعضاء معقدة وآليات هرمونية متقنة.

مستويات التكاثر

جزيئي تكرار

يتم تخزين الخصائص التي يرثها الكائن الحي إلى حد كبير في الخلايا كمعلومات وراثية في جزيئات طويلة جدًا من الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA). في عام 1953 ، ثبت أن جزيئات الحمض النووي تتكون من خيطين متكاملين ، يمكن لكل منهما عمل نسخ من الأخرى. تشبه الخيوط جانبين من سلم تم لفه بطوله على شكل حلزون مزدوج (زنبرك). تتكون الدرجات ، التي تربط جانبي السلم ، من قاعدتين طرفيتين. هناك أربع قواعد في الحمض النووي: الثايمين والسيتوزين والأدينين والجوانين. في منتصف كل درجة ، ترتبط قاعدة من خيط واحد من الحمض النووي برابطة هيدروجينية بقاعدة الخيط الآخر. لكن لا يمكنهم الاقتران إلا بطرق معينة: يتزاوج الأدينين دائمًا مع الثايمين ، والجوانين مع السيتوزين. هذا هو السبب في اعتبار خيط واحد من الحمض النووي مكملًا للآخر.

كيف تتهجى ميريل ستريب

تضاعف الحلزونات المزدوجة نفسها عن طريق الفصل في مكان واحد بين الخيوط وتصبح غير متصلة بشكل تدريجي. عندما ينفصل أحد الخيطين عن الآخر ، يكتسب كل خيط قواعد تكميلية جديدة حتى يصبح كل خيط في النهاية حلزونًا مزدوجًا جديدًا بحبل تكميلي جديد ليحل محل الأصلي. نظرًا لأن الأدينين يقع دائمًا في مكان مقابل الثايمين والجوانين المعاكس للسيتوزين ، فإن العملية تسمى تكرار القالب - حيث يعمل أحد الحبلين كقالب للآخر. يجب أن نضيف أن الخطوات التي تنطوي على ازدواجية الحمض النووي لا تحدث بشكل تلقائي ؛ يتطلبوا المحفزات في شكل إنزيمات تعزز عملية النسخ المتماثل.

التكاثر الجزيئي

يعمل تسلسل القواعد في جزيء DNA بمثابة رمز يتم بواسطته وراثي يتم تخزين المعلومات. باستخدام هذا الكود ، يقوم الحمض النووي بتخليق خيط واحد من الحمض النووي الريبي (RNA) ، وهي مادة تشبه هيكليًا الحمض النووي لدرجة أنها تتشكل أيضًا عن طريق تكرار نموذج للحمض النووي. يعمل RNA كرسول لحمل الكود الجيني إلى تلك الأماكن في الخلية حيث يتم تصنيع البروتينات. الطريقة التي يتم بها ترجمة RNA المرسال إلى بروتينات معينة هي عملية رائعة ومعقدة. (لمزيد من المعلومات التفصيلية حول DNA و RNA والشفرة الوراثية ، راجع مقالات الحمض النووي والوراثة: الكروموسومات والجينات). تمكن القدرة على تصنيع الإنزيمات والبروتينات الأخرى الكائن الحي من صنع أي مادة كانت موجودة في الجيل السابق. يتم إعادة إنتاج البروتينات مباشرة ؛ ومع ذلك ، يتم إنتاج مواد أخرى مثل الكربوهيدرات والدهون والجزيئات العضوية الأخرى الموجودة في الخلايا عن طريق سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي يتحكم فيها الإنزيم ، ويتم اشتقاق كل إنزيم في الأصل من الحمض النووي من خلال الحمض النووي الريبي المرسال. هذا بسبب كل من العضوية الناخبين التي تصنعها الكائنات الحية تُشتق في النهاية من الحمض النووي الذي يتم استنساخ جزيئات الكائنات الحية بالضبط بواسطة كل جيل متتالي.

تكاثر الخلايا

لا يتم إعادة تصنيع المكونات الكيميائية للسيتوبلازم (ذلك الجزء من الخلية خارج النواة) من الحمض النووي في كل مرة تنقسم فيها الخلية. هذا لأن كل خلية من خليتين ابنتيتين تتشكلان أثناء انقسام الخلية ترث عادةً حوالي نصف المادة الخلوية من الخلية الأم (انظر الخلية: انقسام الخلية ونموها) ، وهي مهمة لأن وجود الإنزيمات الأساسية يمكّن الحمض النووي من التكاثر حتى قبل ذلك. جعلت الإنزيمات اللازمة للقيام بذلك.

تحتوي خلايا الكائنات الحية الأعلى على هياكل معقدة ، وفي كل مرة تقسم الخلية يجب تكرار الهياكل. تختلف طريقة الازدواجية لكل هيكل ، وفي بعض الحالات لا تزال الآلية غير مؤكدة. إحدى الظواهر المدهشة والمهمة هي تكوين غشاء جديد. بالرغم من أن أغشية الخلايا رقيقة جدًا ويبدو أن لها شكلًا وبنية بسيطة ، إلا أنها تحتوي على العديد من الإنزيمات وهي مواقع ذات نشاط استقلابي كبير. هذا لا ينطبق فقط على الغشاء المحيط بالخلية ولكن على جميع الأغشية داخل الخلية. لا يمكن تمييز الأغشية الجديدة ، التي يبدو أنها تتشكل بسرعة ، عن الأغشية القديمة.

وبالتالي ، فإن تكوين خلية جديدة ينطوي على مزيد من التوليف للعديد من المكونات التي كانت موجودة في الخلية الأم. هذا يعني أن جميع المعلومات والمواد اللازمة للخلية لتتكاثر يجب أن يتم توفيرها من قبل المكونات الخلوية والحمض النووي الموروث من الخلية الأم.