43.1 Æxlunaraðferðir

Hæfniviðmið

Í lok þessa hluta munt þú geta gert eftirfarandi:

• Lýst kostum og göllum kynlausrar æxlunar og kynæxlunar
• Fjallað um aðferðir við kynlausa æxlun
• Fjallað um aðferðir við kynæxlun

Dýr mynda afkvæmi með kynlausri æxlun og/eða kynæxlun. Báðar aðferðir hafa kosti og galla. Kynlaus æxlun myndar afkvæmi sem eru erfðafræðilega eins og foreldrið, því afkvæmin eru öll klón af upprunalega foreldrinu. Einn einstaklingur getur fjölgað sér kynlaust og mörg afkvæmi geta myndast hratt. Í stöðugu eða fyrirsjáanlegu umhverfi er kynlaus æxlun áhrifarík æxlunaraðferð, því öll afkvæmin verða aðlöguð að því umhverfi. Í óstöðugu eða ófyrirsjáanlegu umhverfi geta tegundir sem fjölga sér kynlaust verið í óhag, því öll afkvæmin eru erfðafræðilega eins og gætu skort þann erfðabreytileika sem þarf til að lifa af við nýjar eða breyttar aðstæður. Á hinn bóginn getur hraði kynlausrar æxlunar gert tegund kleift að bregðast hratt við umhverfisbreytingum ef einstaklingar bera stökkbreytingar. Annar kostur kynlausrar æxlunar er að landnám á nýjum búsvæðum getur verið auðveldara þegar einstaklingur þarf ekki að finna maka til að fjölga sér.

Við kynæxlun sameinast erfðaefni tveggja einstaklinga og myndar erfðafræðilega fjölbreytt afkvæmi sem eru ólík foreldrum sínum. Talið er að erfðafræðilegur fjölbreytileiki afkvæma sem verða til við kynæxlun gefi tegundum betri möguleika á að lifa af í ófyrirsjáanlegu eða breytilegu umhverfi. Tegundir sem fjölga sér með kynæxlun verða að viðhalda tveimur mismunandi gerðum einstaklinga, karldýrum og kvendýrum, sem getur takmarkað getu þeirra til að nema land á nýjum búsvæðum þar sem bæði kynin þurfa að vera til staðar.

Kynlaus æxlun

Kynlaus æxlun á sér stað hjá dreifkjörnungum (bakteríum) og hjá sumum einfruma og fjölfruma heilkjörnungum. Dýr geta fjölgað sér kynlaust á nokkra vegu.

Skipting

Skipting, einnig kölluð tvískipting, á sér stað hjá dreifkjörnungum og hjá sumum fjölfruma hryggleysingjum. Eftir vaxtarskeið skiptist lífvera í tvær aðskildar lífverur. Sumir einfruma heilkjörnungar gangast undir tvískiptingu með mítósu. Hjá öðrum lífverum aðskilst hluti einstaklingsins og myndar annan einstakling. Þetta ferli á sér til dæmis stað hjá mörgum skrápdýrum af flokki krossfiska (Asteroidea), þegar miðskífan klofnar. Sumir sæfíflar og sumir kórallsepar (mynd 43.2) fjölga sér einnig með skiptingu.

Knappskot

Knappskot er form kynlausrar æxlunar þar sem útvöxtur myndast á frumu eða líkamssvæði og verður að lokum að sérstökum einstaklingi sem aðskilst frá upprunalegu lífverunni. Knappskot er algengt hjá sumum hryggleysingjum, svo sem kóröllum og hýdrum. Hjá hýdrum myndast knappur sem þroskast í fullorðinn einstakling og losnar frá meginlíkamanum, eins og sýnt er á mynd 43.3. Við knappskot hjá kóröllum losnar knappurinn hins vegar ekki heldur fjölgar sér sem hluti af nýrri nýlendu.

Brotun

Brotun er það þegar líkaminn brotnar í tvo hluta og endurmyndun fylgir í kjölfarið. Ef dýrið getur fjölgað sér með brotun og hlutinn er nógu stór vex nýr einstaklingur upp af honum.

Til dæmis fer kynlaus æxlun hjá mörgum krossfiskum fram með brotun. Mynd 43.4 sýnir krossfisk þar sem armur einstaklingsins hefur brotnað af og er að endurmynda nýjan krossfisk. Þekkt er að starfsmenn í fiskeldi hafi reynt að drepa krossfiska sem átu úr samloku- eða ostrubeðum þeirra með því að skera þá í tvennt og kasta þeim aftur í hafið. Því miður fyrir starfsmennina getur hvor hlutinn um sig endurmyndað nýjan helming, sem leiðir til tvöfalt fleiri krossfiska sem éta ostrurnar og samlokurnar. Brotun á sér einnig stað hjá liðormum, iðormum og svampdýrum.

Athugið að við brotun er yfirleitt greinilegur stærðarmunur á einstaklingunum, en við skiptingu myndast tveir einstaklingar af nokkurn veginn sömu stærð.

Meyfæðing

Meyfæðing er form kynlausrar æxlunar þar sem egg þroskast í heilan einstakling án þess að vera frjóvgað. Afkvæmin sem verða til geta verið annaðhvort einlitna eða tvílitna, eftir ferlinu og tegundinni. Meyfæðing á sér stað hjá hryggleysingjum eins og vatnaflóm, hjóldýrum, blaðlúsum, stafskordýrum, sumum maurum, geitungum og býflugum. Býflugur nota meyfæðingu til að mynda einlitna karldýr. Ef egg eru frjóvguð þroskast tvílitna kvendýr, og ef frjóvguðu eggin fá sérstakt fæði, svokallað drottningarhunang, verður til drottning.

Sum hryggdýr, svo sem ákveðin skriðdýr, froskdýr og fiskar, fjölga sér einnig með meyfæðingu. Þótt hún sé algengari hjá plöntum hefur meyfæðing sést hjá dýrategundum þar sem kynin voru aðskilin í dýragörðum eða sjávardýragörðum. Tveir kvenkyns Kómódódrekar, hamarhákarl og svartugga hákarl hafa eignast unga með meyfæðingu þegar kvendýrin hafa verið einangruð frá karldýrum.

Kynæxlun

Kynæxlun er sameining (oftast einlitna) kynfrumna frá tveimur einstaklingum sem myndar þriðja, einstakt (oftast tvílitna) afkvæmi. Kynæxlun myndar afkvæmi með nýjum samsetningum gena. Þetta getur verið aðlögunarkostur í óstöðugu eða ófyrirsjáanlegu umhverfi. Mönnum er tamt að hugsa um dýr sem tvö aðskilin kyn, karldýr og kvendýr, sem ákvarðast við getnað. Í dýraríkinu eru þó mörg tilbrigði við þetta þema.

Tvíkynjun

Tvíkynjun á sér stað hjá dýrum þar sem einn einstaklingur hefur bæði karl- og kvenkyns æxlunarfæri. Hryggleysingjar eins og ánamaðkar, sniglar, bandormar og brekkusniglar, sýndir á mynd 43.5, eru oft tvíkynja. Tvíkynja dýr geta sjálffrjóvgað sig eða makast við annan einstakling af sömu tegund, þannig að þau frjóvga hvort annað og mynda bæði afkvæmi. Sjálffrjóvgun er algeng hjá dýrum sem hafa takmarkaða hreyfigetu eða eru fastsetin, svo sem hrúðurkörlum og samlokum.

Kynákvörðun

Kynákvörðun spendýra ræðst erfðafræðilega af tilvist X- og Y-litninga. Einstaklingar sem hafa tvo X-litninga (XX) eru kvenkyns og einstaklingar með X- og Y-litning (XY) eru karlkyns. Tilvist Y-litnings veldur þroskun karlkynseinkenna og fjarvera hans leiðir til kvenkynseinkenna. XY-kerfið finnst einnig hjá sumum skordýrum og plöntum.

Kynákvörðun fugla er háð tilvist Z- og W-litninga. Einstaklingar sem hafa tvo Z-litninga (ZZ) verða karldýr og einstaklingar með Z- og W-litning (ZW) verða kvendýr. W-litningurinn virðist vera nauðsynlegur við kynákvörðun einstaklingsins, svipað og Y-litningurinn hjá spendýrum. Sumir fiskar, krabbadýr, skordýr (til dæmis fiðrildi og mölflugur) og skriðdýr nota þetta kerfi.

Kyn sumra tegunda ræðst ekki af erfðum heldur af einhverjum þætti í umhverfinu. Kynákvörðun hjá sumum krókódílum og skjaldbökum er til dæmis oft háð hitastigi á mikilvægum tímabilum eggþroska. Þetta kallast umhverfisháð kynákvörðun, eða nánar tiltekið hitaháð kynákvörðun. Hjá mörgum skjaldbökum leiðir svalara hitastig við útungun eggja til karldýra og hlýtt hitastig til kvendýra. Hjá sumum krókódílum leiðir hóflegt hitastig til karldýra en bæði hlýtt og svalt hitastig til kvendýra. Hjá sumum tegundum er kynákvörðun bæði erfða- og hitaháð. Athugið að í þessari umfjöllun og í kaflanum er aðeins átt við líffræðilegt kyn (sex), ekki félagslegt kyn (gender), þegar vísað er til karldýra og kvendýra. Félagslegt kyn er flóknara hugtak og, auk þess að hafa félagslega þætti, er það ekki algilt í dýraríkinu.

Einstaklingar sumra tegunda skipta um kyn á lífsleiðinni og eru þá ýmist karldýr eða kvendýr. Ef einstaklingurinn er fyrst kvendýr kallast það protogyny, eða „fyrst kvendýr“; ef hann er fyrst karldýr kallast það protandry, eða „fyrst karldýr“. Ostrur fæðast til dæmis sem karldýr, vaxa, verða kvendýr og verpa eggjum; sumar ostrutegundir skipta oft um kyn.