گفتار 4
تولیدمثل در جانوران
نحوه لقاح
مقدمه
اساس تولیدمثل جنسی در همه جانوران مشابه است، ولی در چگونگی انجام آن، مراحل مختلف و نحوه حفاظت و تغذیه جنین وجود دارد.
در انواع مختلف تولیدمثل جنسی، فرایند تولید گامت‌ها جزو مراحل اصلی به‌شمار می‌رود. در این گفتار، به مقایسه انواع لقاح، بکرزایی و تولیدمثل در جانوران نرماده می‌پردازیم.
انواع لقاح
تولیدمثل جنسی در جانوران معمولاً از طریق لقاح انجام می‌شود. لقاح می‌تواند خارجی یا داخلی باشد که در ادامه، ویژگی‌ها و تفاوت‌های آن‌ها بررسی شده است.
1. لقاح خارجی
در آبزیانی مانند ماهی‌ها، دوزیستان و بسیاری از بی‌مهرگان آبزی، لقاح به‌صورت خارجی انجام می‌شود. ویژگی‌های این نوع لقاح عبارت‌اند از:
والدین گامت‌های خود را در محیط آبی رها می‌کنند.
لقاح در بیرون از بدن هر دو جانور نر و ماده، یعنی در آب، انجام می‌گیرد.
هر دو نوع گامت (تخمک و زامه) به مقدار زیاد تولید می‌شوند تا احتمال برخورد آن‌ها افزایش یابد.
معمولاً تماس فیزیکی مستقیمی بین والدین وجود ندارد.
هم‌زمانی رهاسازی گامت‌ها با عوامل محیطی و رفتاری تنظیم می‌شود. از جمله این عوامل:
دمای محیط
طول مدت روشنایی روز
مواد شیمیایی ترشح‌شده از بدن نر یا ماده
رفتارهای جفت‌گیری
رفتارهای جفت‌گیری نیز یکی از رفتارهای زادآوری مهم هستند که به افزایش احتمال زنده‌ماندن زاده‌ها کمک می‌کنند.
شکل 17 - رفتار جفت‌گیری در ماهی که به‌صورت حرکات رقص مانند است.
2. لقاح داخلی
لقاح داخلی در جانوران خشکی‌زی و برخی جانوران آبزی مشاهده می‌شود. این نوع لقاح ویژگی‌های خاصی دارد:
زامه وارد دستگاه تولیدمثلی فرد ماده می‌شود و لقاح معمولاً در درون بدن ماده صورت می‌گیرد.
در برخی موارد، مانند اسبک ماهی، تخمک‌ها توسط جانور ماده به داخل حفره‌ای در بدن نر منتقل می‌شوند و لقاح در بدن جنس نر انجام می‌شود.
برای انجام لقاح داخلی، وجود اندام‌های تولیدمثلی تخصص‌یافته ضروری است.
در این نوع لقاح، گامت نر معمولاً به تعداد زیاد، ولی گامت ماده کمتر تولید می‌شود.
تماس فیزیکی بین والدین در همه موارد وجود دارد.
لقاح داخلی نوعی سازش برای حفاظت از یاخته تخم در حال تکوین در برابر شرایط نامساعد محیطی مانند دمای بالا و خشکی است.
در برخی جانوران نرماده مانند کرم کبد، لقاح داخلی بدون خروج گامت‌ها از بدن انجام می‌شود، زیرا یک فرد هر دو نوع گامت را تولید می‌کند.
مقایسه ویژگی‌های لقاح خارجی و داخلی
لقاح خارجی | لقاح داخلی | |
محل انجام | بیرون از بدن (در آب) | درون بدن (معمولاً ماده، گاهی نر) |
اندام‌های تخصص‌یافته | ندارد. | دارد. |
تماس فیزیکی والدین | اغلب بدون تماس مستقیم | همواره با تماس فیزیکی |
تعداد گامت‌ها | هر دو نوع گامت (تخمک و زامه) به مقدار زیاد | گامت نر زیاد، گامت ماده کمتر |
تنظیم هم‌زمانی گامت‌ها | با عوامل محیطی و رفتاری (دما، نور، مواد شیمیایی، جفت‌گیری) | - |
سازش در برابر شرایط محیطی | - | حفاظت از یاخته تخم در برابر شرایط نامساعد (دما، خشکی) |
مثال از جانوران | ماهی‌ها، دوزیستان، بی‌مهرگان آبزی | جانوران خشکی‌زی، برخی آبزیان (اسبک ماهی)، کرم کبد |
بکرزایی
بکرزایی نوعی از تولیدمثل جنسی است که برای مثال در زنبور عسل و بعضی مارها دیده می‌شود. در این روش، فرد ماده گاهی اوقات به تنهایی تولیدمثل می‌کند.
در بکرزایی:
لقاح رخ نمی‌دهد و جنین بدون مشارکت گامت نر به وجود می‌آید.
والد ماده می‌تواند بدون جفت‌گیری، به تنهایی فرزندی به وجود آورد.
این فرآیند می‌تواند به دو صورت رخ دهد:
تخمک بدون لقاح شروع به تقسیم کرده و موجودی تک‌لاد به وجود می‌آید.
از روی فام‌تن‌های تخمک، در ابتدا یک نسخه ساخته می‌شود تا فام‌تن‌ها دو برابر شوند، سپس تقسیم صورت می‌گیرد و موجودی دولاد پدید می‌آید.
شکل 18 - الف) انواع بکرزایی
شکل 18 - ب) انواع بکرزایی
نرماده (هرمافرودیت)
در برخی جانوران، هر دو نوع دستگاه تولیدمثلی نر و ماده در بدن یک فرد وجود دارد. این جانوران نرماده یا هرمافرودیت نامیده می‌شوند. ویژگی‌های این جانوران عبارت‌اند از:
قادر به تولید هر دو نوع گامت هستند: گامت نر (متحرک) و گامت ماده (غیرمتحرک).
این گامت‌ها از نظر ساختار و عملکرد با یکدیگر متفاوت‌اند.
بسته به گونه جانور، نحوه لقاح متفاوت است:
در کرم‌های پهن مانند کرم کبد، هر فرد می‌تواند تخمک‌های خودش را بارور کند. در این حالت، خروج گامت از بدن ضروری نیست.
در کرم‌های حلقوی مانند کرم خاکی، لقاح به‌صورت دوطرفی انجام می‌شود. هنگامی‌که دو کرم خاکی کنار هم قرار می‌گیرند، زامه‌های هر یک، تخمک‌های دیگری را بارور می‌کنند.
شکل 19 - الف) کرم کبد
شکل 19 - ب) کرم خاکی
تغذیه و حفاظت جنین
تغذیه جنین
اوایل رشد جنین
در آغاز رشد، غذای مورد نیاز جنین تا چند روز پس از لقاح، از اندوخته غذایی تخمک تأمین می‌شود. این اندوخته شامل ترکیبی از مواد مغذی مختلف است.
در ماهی‌ها و دوزیستان، به دلیل کوتاه بودن دوره‌ی جنینی، اندوخته غذایی تخمک معمولاً کم است.
در جانوران با لقاح خارجی، تخمک دیواره‌ای چسبناک و ژله‌ای دارد که به عنوان غذای اولیه مورد استفاده جنین قرار می‌گیرد.
در پستانداران، به علت وجود ارتباط خونی بین جنین و مادر از طریق جفت، اندوخته غذایی تخمک کاهش یافته است.
اندازه تخمک در جانوران مختلف
اندازه تخمک وابسته به میزان اندوخته غذایی در آن است:
در جانوران تخم‌گذار، به‌دلیل عدم ارتباط مستقیم جنین با بدن مادر، تخمک دارای اندوخته غذایی زیادی است.
در پستانداران (اعم از جفت‌دار و کیسه‌دار) به علت فراهم بودن منابع غذایی از طریق مادر، این اندوخته کاهش یافته است.
مقایسه اندازه و اندوخته غذایی تخمک
گروه جانوری | ارتباط با بدن مادر | میزان اندوخته غذایی تخمک | علت میزان اندوخته |
جانوران تخم‌گذار | عدم ارتباط مستقیم | زیاد | عدم ارتباط مستقیم جنین با بدن مادر |
پستانداران (جفت‌دار و کیسه‌دار) | فراهم بودن منابع غذایی از طریق مادر | کاهش یافته | فراهم بودن منابع غذایی از طریق مادر |
حفاظت از جنین
حفاظت از جنین در جانوران با لقاح خارجی
ساختار تخمک: تخمک‌ها دیواره‌های چسبناک و ژله‌ای دارند که پس از لقاح، تخم‌ها را به هم می‌چسباند.
کارکرد لایه ژله‌ای:
در مراحل ابتدایی، از جنین در برابر شرایط نامساعد محیطی محافظت می‌کند.
پس از آن، نقش غذای اولیه را ایفا می‌کند.
نکته: حتی در انسان (با لقاح داخلی)، تخمک دارای لایه‌ای شفاف و ژله‌ای است؛ اما این لایه نقشی در تغذیه جنین ندارد.
شکل 20 - لایۀ ژله‌ای اطراف تخم‌های قورباغه
حفاظت از جنین در جانوران با لقاح داخلی
جانوران تخم‌گذار
تخم‌ها با پوسته‌ای ضخیم احاطه شده‌اند که از جنین محافظت می‌کند.
در خزندگان مانند لاک‌پشت، تخم‌ها سفیدرنگ‌اند و زیر ماسه یا خاک پنهان می‌شوند تا از دید شکارچیان در امان بمانند؛ زیرا در صورت آشکار ماندن، به‌راحتی شناسایی و شکار می‌شوند.
در پرندگان، والدین با خوابیدن بر روی تخم‌ها، از آن‌ها محافظت می‌کنند.
در پلاتی‌پوس (پستاندار تخم‌گذار)، تخم مدتی در بدن مادر باقی می‌ماند و سپس تخم‌گذاری انجام می‌شود. مادر با نشستن روی تخم‌ها، رشد و نمو نهایی جنین را تسهیل می‌کند.
شکل 21 - الف) تخم‌های لاک‌پشت
شکل 21 - ب) تخم پرنده در آشیانه
شکل 21 - پ) تخم پلاتی‌پوس
پستانداران کیسه‌دار
جنین درون رحم ابتدایی مادر شروع به رشد و نمو می‌کند، اما به‌علت عدم تکامل شرایط داخلی، نارس به دنیا می‌آید.
جنین پس از تولد، خود را به کیسه‌ای روی شکم مادر می‌رساند.
در این کیسه، ضمن برخورداری از حفاظت، از غدد شیری مادر تغذیه می‌کند تا مراحل رشد و نمو خود را کامل کند.
پستانداران جفت‌دار
جنین در رحم مادر رشد می‌یابد و به‌واسطه‌ی اندامی به‌نام جفت با خون مادر مرتبط می‌شود و تغذیه می‌کند.
پس از تولد، رشد نوزاد با تغذیه از غدد شیری مادر ادامه می‌یابد تا زمانی که بتواند به طور مستقل به زندگی ادامه دهد.