Se développer en un individu (ou un groupe d'individus) avec des caractéristiques héréditaires des deux organismes parentaux qui ont produit des gamètes.
Chez certaines espèces, le développement d'un seul gamète (œuf non fécondé) dans le corps est également possible - la parthénogenèse.
Morphologie des gamètes et types de gamétogamie
Isogamie, hétérogamie et oogamie
La morphologie des gamètes de différentes espèces est assez diversifiée, tandis que les gamètes produits peuvent différer à la fois dans l'ensemble chromosomique (avec l'hétérogamité de l'espèce) et dans la taille et la mobilité (la capacité de se déplacer indépendamment), tandis que le dimorphisme des gamètes dans différents Les espèces varient considérablement - de l'absence de dimorphisme sous forme d'isogamie à sa manifestation extrême sous forme d'oogamie.
Isogamie
Si les gamètes fusionnés ne diffèrent pas morphologiquement les uns des autres par leur taille, leur structure et leur ensemble de chromosomes, ils sont alors appelés isogamètes ou gamètes asexués. Ces gamètes sont mobiles, peuvent porter des flagelles ou ressembler à des amibes. L'isogamie est typique de nombreuses algues.
Anisogamie (hétérogamie)
Les gamètes capables de fusionner diffèrent par leur taille, les microgamètes mobiles portent des flagelles, les macrogamètes peuvent être à la fois mobiles (de nombreuses algues) et immobiles (les macrogamètes de nombreux protistes dépourvus de flagelles).
Oogamie
Les gamètes d'une espèce biologique capables de fusion diffèrent fortement en taille et en mobilité en deux types : les petits gamètes mâles mobiles - les spermatozoïdes - et les gros gamètes femelles immobiles - les œufs. La différence de taille des gamètes est due au fait que les œufs contiennent un apport de nutriments suffisant pour assurer les premières divisions du zygote lors de son développement en embryon.
La théorie de la sélection perturbatrice de Parker... Si la taille du zygote est suffisamment importante pour sa survie (chez les organismes à fécondation externe), alors l'anisogamie serait une stratégie évolutivement stable. Dans de tels cas, une population de mâles (reproducteurs de petits gamètes) et de femelles (reproducteurs de gros gamètes) sera stable. La théorie de la sélection perturbatrice permet d'expliquer l'émergence et le maintien de la dioïque chez de nombreuses plantes et certains animaux à fécondation externe.
Type de gamète et sexe
Le concept de sexe est associé à une différenciation par la taille des gamètes, c'est-à-dire que nous nous référons au sexe masculin en tant qu'individus produisant de petits gamètes mobiles et au sexe féminin - ceux qui en produisent de gros. Dans le même temps, la différenciation par le type de gamète (homo - XX ou constitution hétérogamétique - XY) chez certaines espèces peut ne pas coïncider avec la différenciation en taille.
Au cours de l'évolution, chez la plupart des espèces, de petits gamètes et une constitution hétérogamétique XY ont été trouvés chez les mâles, et de gros gamètes et une constitution homogamétique XX ont été trouvés chez les femelles. Ce sont des espèces de type gamète drosophile... Au contraire, chez les espèces à gamètes du type Abraxas (Anglais)russe(oiseaux, papillons, mites, certaines espèces de poissons, etc.) les directions de ces différenciations ne coïncidaient pas. Les ovules de la femelle sont hétérogamétiques et les spermatozoïdes du mâle sont homogamétiques.
La conception a lieu au moment de l'union de l'ovule de la mère et du sperme du père, ou gamètes, - à partir de ce moment, un nouvel organisme se développe chez la mère pendant neuf mois avant la naissance et le début d'une vie indépendante.
La naissance d'un nouvel organisme commence au moment de la fécondation - fusion de gamètes ou cellules germinales : ovule et spermatozoïde. Chacune de ces cellules contient 23 chromosomes, c'est-à-dire la moitié de ceux qui contiennent les cellules du corps, de sorte que la combinaison de deux de ces cellules forme une nouvelle cellule - un zygote avec 46 chromosomes, à partir duquel, grâce à la division, les organes et les systèmes du nouvel organisme sont formés.
La conception commence par la copulation pendant la période de reproduction, c'est-à-dire pendant la période d'ovulation. Avec l'éjaculation, de 300 à 500 millions de spermatozoïdes contenus dans le sperme pénètrent dans le vagin de la femme : grâce à leur queue, les spermatozoïdes se déplacent, et certains d'entre eux pénètrent dans l'utérus, et les plus mobiles sont capables de passer de l'utérus dans les trompes de Fallope , dans lequel ils peuvent rencontrer l'œuf. Moins de 100 spermatozoïdes atteignent la troisième section de la trompe de Fallope : entrant en collision avec l'ovule, ils l'entourent, tentent de traverser toutes ses membranes et de pénétrer à l'intérieur, mais un seul spermatozoïde y parvient.
Le spermatozoïde pénètre dans l'ovule comme on le voit au microscope électronique.
Après la fécondation, les noyaux de l'ovule et du spermatozoïde fusionnent et forment un zygote - un ovule fécondé.
Le processus commence immédiatement division du zygote, ou segmentation : après le premier division du zygote deux cellules - les blastomères se divisent également - on obtient quatre cellules qui continuent à se diviser. Trois jours plus tard, le zygote se compose déjà de 16 cellules qui forment un amas qui ressemble à une baie - morula. Au cinquième jour, les cellules de morula, continuant à se diviser, commencent à s'organiser. A l'intérieur de la morula, du liquide s'accumule, ce qui provoque le déplacement des cellules de sa partie interne vers l'extérieur : la morula se transforme en une blastula, constituée de deux parties : un embryoblaste, cellules à partir desquelles un embryon se formera par la suite ; et le trophoblaste, une fine couche de cellules qui sépare un espace rempli de liquide, ou blastocèle, - de cette couche par la suite le placenta se forme.
Au fur et à mesure qu'il se divise, le zygote se déplace le long de la trompe de Fallope vers l'utérus en raison de contractions musculaires et de mouvements rythmiques de petits cils de cellules dans la couche muqueuse des trompes de Fallope. Le zygote se déplace le long de la trompe de Fallope, atteint l'utérus, qui reçoit la blastula et dans lequel un nouvel organisme se forme sur une période de neuf mois. Morula, entrant dans l'utérus, continue d'y être pendant un certain temps, jusqu'à ce que l'endomètre soit complètement formé pour l'accepter. Le septième jour après la conception, la blastula est attachée à la surface de l'endomètre à la recherche d'un endroit où s'arrêter et recevoir des nutriments - ce processus est appelé implantation.
Croissance, maturation des gamètes et d'autres circonstances conduisant à la rencontre des cellules germinales mâles et femelles n'ont qu'une importance préliminaire sur le chemin de leur union. La pénétration du sperme dans l'ovule et la fusion qui en résulte des substances nucléaires des deux cellules est le point culminant du processus de fécondation et annonce le début d'une nouvelle vie.
Observations directes sur la jonction des gamètes chez les mammifères sont très insignifiants et fragmentaires. Néanmoins, en comparant ces observations avec des données plus étendues obtenues dans l'étude des animaux aquatiques, dans lesquels la fécondation a lieu en dehors de l'organisme de la mère, il n'est pas difficile d'imaginer tout le cours des événements.
Si sexuel rapports sexuels entre hommes et femmes en bonne santé s'est produit au moment de l'ovulation, il ne faudra que quelques heures pour que l'ovule, qui est entré dans l'extrémité frangée de la trompe de Fallope, soit entouré d'un grand nombre de spermatozoïdes, dont un seul pénètre dans l'ovule. Immédiatement après l'introduction du sperme, l'ovule subit des modifications visant à empêcher d'autres spermatozoïdes d'y pénétrer.
Ce phénomène peut il est facile à observer au microscope chez de nombreuses espèces marines en réalisant des expériences dans un bol d'eau de mer. Une fois les spermatozoïdes injectés dans la boîte contenant les ovules, vous pouvez immédiatement les voir grouiller autour de chaque ovule en masse. Malgré le volume relativement important de l'ovule, il peut même être mis en rotation sous l'influence des efforts conjugués des spermatozoïdes.
Quand seul sperme a pénétré dans l'œuf, sa coquille superficielle s'épaissit immédiatement et s'arrête moins perméable; en même temps, le reste des spermatozoïdes perdent leur activité dirigée, et bientôt il ne reste plus que des spermatozoïdes isolés à proximité de l'ovule fécondé. Que ces changements soient liés à la fécondation de l'ovule, et non à la perte d'activité d'autres spermatozoïdes, peut facilement être prouvé en ajoutant des ovules non fécondés dans la boîte et en observant leur fécondation avec le sperme restant.
V ovule seuls la tête du spermatozoïde (qui se compose presque exclusivement de matière nucléaire) et le cou (contenant l'appareil centrosomal) pénètrent. La queue disparaît lorsque le sperme est introduit. Dans l'ovule, la substance nucléaire contenue dans la tête du spermatozoïde perd immédiatement son aspect compact et les chromosomes y sont révélés. Dans cet état, on l'appelle le pronucleus mâle.
Habituellement à mammifères dans l'ovogenèse, la première division de maturation est observée immédiatement après l'ovulation, et la deuxième division de maturation est probablement retardée jusqu'à ce que le sperme pénètre dans l'ovule. Cependant, dès que le spermatozoïde pénètre dans l'ovule, tous les processus sont rapidement activés et au moment où le pronucléus mâle est formé, la deuxième division de maturation se termine. Le noyau de l'œuf est à partir de ce moment appelé pronucleus femelle.
Fertilisation ne se termine que lorsque les chromosomes des pronoyaux mâles et femelles fusionnent. Étant donné que chaque pronucleus contient un ensemble haploïde de chromosomes, l'ensemble diploïde complet de chromosomes caractéristiques d'une espèce donnée est restauré dans un œuf fécondé.
Compris entre pénétration dans l'ovule du sperme et l'union des chromosomes des deux pronoyaux, l'appareil centrosomique délivré par le sperme forme le fuseau mitotique. Pendant cette période, les chromosomes se préparent à la première division mitotique d'un œuf fécondé. Cette division se produit généralement peu de temps après l'adhésion des pronoyaux, mais le mécanisme de son activation est extrêmement complexe et sa nature reste inconnue.
Il est clair qu'il ne se limite pas à connecter pronuclei mâle et femelle, puisque chez certains des animaux inférieurs, qui ont des gamètes facilement disponibles pour l'expérimentation, les spermatozoïdes peuvent commencer à se diviser dans le cytoplasme des ovocytes dont les noyaux ont été retirés. Dans d'autres cas, le sperme, dont la substance nucléaire était irréversiblement endommagée par les rayons du radium, pouvait encore pénétrer dans l'ovule et l'amener à se diviser.
Par ailleurs, ovules de nombreux animaux inférieurs peuvent commencer leur développement en l'absence de spermatozoïdes, sous l'influence de stimuli mécaniques ou chimiques appropriés, ce qui a été appelé parthénogenèse artificielle. Cependant, en règle générale, dans de tels cas, le développement est beaucoup plus faible et ne dure pas longtemps. L'activation de la division cellulaire est insuffisante sans la présence d'un spermatozoïde à chaîne complète, ce qui est nécessaire pour maintenir une force de croissance normale.
Dans notre article, vous apprendrez ce qu'est un gamète. Il s'agit d'une cellule spéciale dont les fonctions sont strictement spécialisées. De quoi parlent-ils tous ? Déterminons-le ensemble.
Qu'est-ce qu'un gamète : définition
Traduit du grec, ce terme signifie « épouse » ou « mari ». Celui-ci en détermine le sens le plus précisément possible. Le gamète est une cellule reproductrice. Dans la nature, il en existe deux types - mâle et femelle.
Dans tous les cas, les gamètes se forment à la suite de la division des cellules germinales primaires. Dans le même temps, leur ensemble diploïde de chromosomes est préservé. Cela conduit à une augmentation de leur nombre. Le processus de formation des gamètes mâles et femelles a ses propres différences significatives. Ainsi, à partir d'un spermatozoïde primaire, il se forme quatre cellules à part entière capables de fécondation. Chez les gamètes femelles, un seul ovule acquiert cette capacité.
Structure de l'ovule
Qu'est-ce qu'un gamète femelle ? C'est toujours une cellule immobile contenant un apport suffisant en nutriments nécessaires au développement du futur organisme. Il a une forme arrondie ou sphérique. L'ovule est protégé de manière fiable par plusieurs membranes: jaune, transparente et externe. Son cytoplasme est un véritable réservoir d'inclusions vitellines.
Caractéristiques des cellules germinales mâles
Voyons maintenant ce qu'est un gamète de type mâle. Les spermatozoïdes sont toujours beaucoup plus petits que les œufs. En effet, les gamètes mâles ne contiennent que des informations génétiques. Pourquoi manquent-ils de nutriments? Le fait est que la base du futur organisme est précisément l'œuf, qui en a assez.
Les gamètes des plantes et des animaux : similitudes et différences
Les gamètes mâles des animaux sont mobiles. Le sperme est composé de trois parties : la tête, le cou et la queue. Le premier contient le noyau. Son jeu de chromosomes est haploïde ou unique. Cette caractéristique structurelle est typique de toutes les cellules germinales. La tête du spermatozoïde contient également l'acrosome, ou corps apical. produit une enzyme spéciale capable de dissoudre les membranes protectrices de l'œuf. Le col de l'utérus contient des centrioles et des mitochondries. Ils génèrent l'énergie nécessaire pour propulser la queue.
Les gamètes mâles des plantes sont appelés spermatozoïdes. Dans les plus hauts représentants des semences de ce royaume, ils se trouvent dans les anthères des étamines. Ils se déplacent avec l'aide du vent, des insectes ou des humains. Le processus de leur transfert vers le stigmate du pistil est appelé pollinisation.
Qu'est-ce qu'un gamète végétal et où se trouve-t-il ? Si nous parlons d'un ovule, alors, comme chez les plantes, il s'agit d'une cellule de forme ovale immobile. Il est situé dans la partie inférieure élargie du pistil de la fleur. Pour que les gamètes fusionnent, les deux spermatozoïdes se rendent au gamète femelle au fur et à mesure que le tube germinatif se développe. À la suite de leur fécondation, une graine est formée.
Dans les plantes à spores supérieures, les cellules germinales mûrissent dans des organes spécialisés - la gamétange. Chez ces organismes, une nette alternance de générations est observée dans le cycle de vie.
Considérons ce processus en utilisant l'exemple des mousses. Sa génération sexuelle est représentée par un tapis vert. Il se compose de plantes à feuilles individuelles. Des gamétophytes se forment sur eux, dans lesquels les cellules sexuelles mûrissent. À la suite du processus de fertilisation, pour la mise en œuvre duquel de l'eau est nécessaire, une génération asexuée se développe - un sporophyte. Cela ressemble à une boîte avec une tige sèche. Dans celui-ci, les cellules de reproduction asexuée, appelées spores, mûrissent. Ils pénètrent dans le sol et donnent à nouveau naissance au gamétophyte. Ainsi, les phases du cycle de vie se remplacent.
Résultat de la fécondation
Un œuf fécondé s'appelle un zygote. Son jeu de chromosomes est déjà diploïde, ou double. Chez les animaux, la fécondation est externe et interne. Dans le premier cas, il se produit en dehors du corps de la femelle. Cette méthode est typique pour les poissons et les amphibiens. Avec l'aide, le mâle introduit le sperme dans le corps de la femelle. Le développement du fœtus s'y déroule également, cette méthode est donc plus progressive.
Chez les plantes, le processus le plus complexe de fusion des gamètes est observé chez les plantes à fleurs. On l'appelle double car le gamète femelle et la cellule germinale centrale sont reliés au spermatozoïde. Le résultat est la formation de l'embryon, le nutriment de stockage appelé endosperme et l'écorce. Et tous ensemble est une graine.
Le zygote commence à se séparer. Dans ce cas, l'embryon est formé. Au début, il se compose d'une couche. On l'appelle blastula. Plus loin commence la pose des tissus et des futurs organes. Pendant cette période, on l'appelle gastrula. La formation de l'embryon se poursuit par la formation de trois couches germinales, à partir desquelles se développent certains organes et leurs systèmes.
Ainsi, dans notre article, nous avons examiné ce que sont un gamète et un zygote. Ces structures sont porteuses d'informations héréditaires et donnent naissance à un nouvel organisme.
