REPRODUKSI SEKSUAL: CIRI, JENIS, TUMBUHAN, HEWAN - BIOLOGI - 2025

The reproduksi seksual adalah perkalian dari individu dari dua orang tua yang berbeda jenis kelamin: laki-laki dan perempuan - kecuali ketika mengacu pada reproduksi seksual pada bakteri atau protozoa, di mana ada adalah ada perbedaan jenis kelamin. Ini adalah proses yang tersebar luas dalam organisme eukariotik.

Setiap individu yang berpartisipasi dalam reproduksi seksual menghasilkan jenis sel garis germinal khusus: sperma dan telur. Ini disebabkan oleh jenis pembelahan sel khusus, yang disebut meiosis. Peristiwa ini adalah perbedaan penting antara reproduksi aseksual dan seksual.

Sumber: Oleh Manojiritty, dari Wikimedia Commons

Prosesnya dimulai dengan penyatuan dua gamet yang memunculkan zigot. Belakangan, zigot melahirkan individu baru dengan ciri-ciri dari kedua induknya dan dengan ciri-ciri unik tertentu.

Karena proses yang ada di mana-mana, kami menyimpulkan bahwa reproduksi seksual melibatkan serangkaian keunggulan dibandingkan reproduksi aseksual. Namun, kemungkinan kerugian reproduksi seksual lebih terlihat: waktu dan energi yang diinvestasikan untuk mencari pasangan, persaingan untuk betina, biaya produksi gamet yang tidak dibuahi, antara lain.

Biayanya tampaknya sangat tinggi, sehingga mereka harus memiliki keuntungan besar untuk membantu mengimbanginya. Manfaat reproduksi seksual telah menjadi subyek kontroversi dan perdebatan di antara ahli biologi evolusi.

Satu hipotesis menyatakan bahwa reproduksi seksual bermanfaat karena menghasilkan varietas yang, pada saat terjadi perubahan lingkungan, dapat bermanfaat bagi spesies. Faktanya, produksi keragaman genetik adalah salah satu keuntungan yang dikaitkan dengan seks.

Di sisi lain, beberapa peneliti mengusulkan bahwa reproduksi seksual, khususnya rekombinasi, telah dipilih sebagai mekanisme perbaikan DNA. Namun, prevalensi seks, terlepas dari biayanya, masih belum diketahui.

Karakteristik umum

Seks adalah fenomena kompleks yang sangat bervariasi di antara taksa eukariotik. Secara umum kita dapat memahaminya sebagai proses yang melibatkan tiga langkah: fusi dua inti haploid, fenomena rekombinasi yang menghasilkan genotipe baru, dan pembelahan sel diploid untuk membentuk inti haploid.

Dari sudut pandang ini, jenis kelamin pada eukariota bergantung pada siklus hidup, di mana sel diploid harus membelah melalui meiosis. Proses pembelahan meiosis ini bertanggung jawab untuk mendistribusikan materi genetik gamet masa depan.

Meiosis bertujuan untuk memisahkan kromosom homolog, sedemikian rupa sehingga setiap gamet memiliki setengah dari kromosom somatik. Selain mengurangi beban genetik, pada meiosis pertukaran material antara kromatid non-sister juga terjadi, menghasilkan kombinasi yang benar-benar baru.

Gamet

Gamet adalah sel kelamin organisme yang dihasilkan oleh meiosis dan mengandung setengah dari beban genetik, yaitu haploid.

Gamet bervariasi pada tumbuhan dan hewan, dan diklasifikasikan ke dalam tiga kategori mendasar tergantung pada ukuran dan mobilitas relatifnya: isogami, anisogami, dan oogami.

Isogami adalah salah satu bentuk reproduksi seksual dimana gamet yang melebur untuk memunculkan individu baru memiliki ukuran, mobilitas dan struktur yang identik. Isogami diwakili terutama pada tumbuhan.

Sebaliknya, anisogami terdiri dari penyatuan dua gamet yang berbeda dalam ukuran dan struktur. Salah satu jenis anisogami tertentu adalah oogami, dimana gamet jantan berukuran relatif kecil dan jumlahnya melimpah. Yang betina jauh lebih mencolok dan diproduksi dalam jumlah yang lebih sedikit.

Reproduksi seksual pada hewan

Dalam kerajaan hewan, reproduksi seksual merupakan fenomena yang tersebar luas di antara anggota kelompok.

Hampir semua invertebrata dan vertebrata memiliki jenis kelamin dalam organisme terpisah - yaitu, kita dapat membedakan individu jantan dan betina dalam suatu spesies. Kondisi ini disebut dioecious, istilah yang berasal dari akar bahasa Yunani “dua rumah”

Sebaliknya, ada lebih sedikit spesies tertentu yang jenis kelaminnya ada pada individu yang sama yang disebut monoecious: “rumah”. Hewan ini juga dikenal sebagai hermafrodit.

Perbedaan antara jenis kelamin tidak ditentukan oleh karakteristik morfologis ukuran atau warna, tetapi oleh jenis gamet yang dihasilkan oleh setiap jenis kelamin.

Betina menghasilkan ovula, ditandai dengan ukurannya yang besar dan imobilitasnya. Sperma, di sisi lain, diproduksi oleh laki-laki dalam jumlah yang lebih banyak, mereka jauh lebih kecil dan memiliki struktur khusus untuk menggerakkan dan membuahi sel telur.

Selanjutnya kami akan menjelaskan ciri-ciri organ seksual hewan dan kemudian kami akan merinci proses reproduksi pada setiap kelompok hewan.

Struktur yang berhubungan dengan reproduksi

Sel khusus untuk reproduksi seksual - telur dan sperma - diproduksi di jaringan khusus yang disebut gonad.

Pada jantan, testis bertanggung jawab untuk produksi sperma, sedangkan gamet betina terbentuk di ovarium.

Gonad dianggap sebagai organ seksual utama. Organ seksual aksesori hadir dalam kelompok penting metazoa yang bertanggung jawab untuk menerima dan mentransfer telur dan sperma. Pada wanita kita temukan vagina, tuba rahim atau tuba falopi dan uterus, sedangkan pada pria terdapat penis.

Berliang renik

Porifera umumnya dikenal sebagai spons dan dapat berkembang biak baik secara seksual maupun aseksual. Pada kebanyakan spesies, produksi gamet jantan dan betina terjadi pada satu individu.

Choanocytes adalah jenis sel tertentu dari garis keturunan ini, yang dapat berubah menjadi sperma. Dalam kelompok lain, gamet dapat diturunkan dari archeocytes.

Banyak spesies yang vivipar, yang menunjukkan bahwa setelah fenomena pembuahan, zigot dipertahankan oleh organisme induk hingga terjadi pelepasan larva. Pada spesies ini, sperma dilepaskan ke air dan diambil oleh spons lain.

Cnidaria

Cnidaria adalah organisme laut yang termasuk ubur-ubur dan sejenisnya. Hewan ini memiliki dua morfologi: yang pertama adalah polip dan bercirikan gaya hidup sesil, sedangkan yang kedua adalah ubur-ubur yang mampu bergerak dan mengambang.

Polip umumnya berkembang biak secara aseksual dengan proses tunas atau fisi. Ubur-ubur itu dioecious dan bereproduksi secara seksual. Siklus hidup dalam kelompok ini sangat bervariasi.

Acelomorphs dan cacing pipih

Cacing pipih, seperti planarian, dikenal terutama karena kemampuannya untuk beregenerasi dan menghasilkan banyak klon secara aseksual dari satu individu.

Sebagian besar hewan vermiform ini berumah satu. Namun, mereka mencari pasangan untuk melakukan pemupukan silang.

Sistem reproduksi jantan mencakup beberapa testis dan struktur mirip papilla yang mirip dengan penis vertebrata kompleks.

Moluska dan annelida

Sebagian besar moluska bersifat dioecious dan reproduksinya memunculkan larva yang berenang bebas yang disebut trocófera (sangat mirip dengan larva yang ada di annelida) dan bervariasi menurut spesies moluska.

Demikian pula, annelida memiliki jenis kelamin yang berbeda dan di beberapa mereka memiliki gonad yang muncul sementara.

Arthropoda

Arthropoda adalah kelompok hewan yang sangat beragam, ditandai dengan eksoskeleton yang terdiri dari kitin dan pelengkap bersendi. Garis keturunan ini termasuk myriapoda, chelicerates, krustasea, dan hexapoda.

Jenis kelamin umumnya dipisahkan, organ khusus reproduksi muncul berpasangan. Sebagian besar spesies mengalami pembuahan internal. Mereka bisa jadi ovipar, ovovivipar, atau vivipar.

Echinodermata

Echinodermata antara lain bintang laut, teripang, bulu babi, dan sejenisnya. Meskipun ada beberapa spesies hermafrodit, sebagian besar dicirikan memiliki jenis kelamin yang berbeda. Gonad adalah struktur besar, salurannya sederhana, dan tidak ada organ persetubuhan yang rumit.

Pembuahan terjadi secara eksternal dan larva bilateral berkembang yang dapat bergerak bebas di badan air. Beberapa spesies memiliki perkembangan langsung.

Chordates

Sebagian besar jenis kelamin terpisah. Dalam kelompok ini kami menemukan organ yang lebih kompleks untuk reproduksi. Setiap jenis kelamin memiliki gonad dengan saluran yang mengarahkan produk ini ke kloaka atau ke beberapa lubang khusus yang terletak di dekat anus. Tergantung pada kelompoknya, pembuahan dapat dilakukan secara eksternal atau internal.

Partenogenesis pada hewan

Partenogenesis adalah fenomena yang secara luas diwakili dalam kerajaan hewan, terutama pada invertebrata dan beberapa vertebrata, yang memungkinkan generasi individu baru dengan satu orang tua. Meskipun merupakan bentuk reproduksi aseksual, jenis partenogenesis tertentu dianggap sebagai jenis reproduksi seksual.

Dalam partenogenesis meiosis, sel telur dibentuk oleh meiosis dan mungkin atau mungkin tidak dibuahi oleh sperma dari laki-laki.

Dalam beberapa kasus, telur harus diaktifkan oleh gamet kelamin jantan. Dalam kasus ini, tidak ada fusi dari kedua inti tersebut, karena materi genetik dari sperma dibuang.

Namun, pada beberapa spesies sel telur dapat berkembang secara spontan tanpa perlu proses aktivasi.

Reproduksi seksual pada tumbuhan

Analog dengan kasus hewan, tumbuhan dapat mengalami reproduksi seksual. Ini terdiri dari penyatuan dua gamet haploid yang akan memunculkan individu baru dengan karakteristik genetik yang unik.

Tumbuhan dapat memiliki organ jantan dan betina dalam satu individu atau dapat dipisahkan. Dalam mentimun dan susu jenis kelamin dipisahkan, sedangkan pada mawar dan petunia jenis kelamin bersama.

Bunga

Organ yang bertanggung jawab atas proses reproduksi seksual adalah bunga. Struktur khusus ini memiliki daerah yang tidak berpartisipasi langsung dalam reproduksi: kelopak dan daun mahkota, dan struktur yang aktif secara seksual: androecium dan gynoecium.

Androecium adalah organ reproduksi laki-laki yang terdiri dari benang sari, yang kemudian dibagi menjadi filamen dan antera. Wilayah terakhir ini bertanggung jawab atas produksi butiran serbuk sari.

Gynoecium adalah organ bunga betina dan terdiri dari unit-unit yang disebut karpel. Strukturnya mirip dengan “tetesan” yang memanjang dan terbagi menjadi stigma, stilus dan terakhir ovarium.

Penyerbukan

Proses reproduksi seksual pada tumbuhan terjadi terutama melalui penyerbukan, yang terdiri dari pengangkutan butiran serbuk sari dari kepala sari ke kepala putik.

Penyerbukan dapat terjadi pada bunga yang sama (butir serbuk sari masuk ke organ betina dari tumbuhan yang sama) atau dapat pula disilangkan, di mana butir serbuk sari membuahi individu yang berbeda.

Pada kebanyakan tumbuhan, intervensi hewan diperlukan untuk melakukan penyerbukan. Ini bisa berupa invertebrata seperti lebah atau serangga atau vertebrata lain seperti burung dan kelelawar. Tanaman menawarkan penyerbuk nektar sebagai hadiah dan mereka bertugas menyebarkan serbuk sari.

Struktur bunga yang tidak berpartisipasi langsung dalam reproduksi adalah mahkota dan kelopak. Ini adalah daun yang dimodifikasi, dalam banyak kasus dengan warna cerah dan cerah, yang bertanggung jawab untuk menarik secara visual atau kimiawi penyerbuk potensial.

Demikian pula, beberapa tumbuhan tidak memerlukan penyerbuk hewan dan menggunakan angin atau air untuk menyebarkan serbuk sari.

Pemupukan, biji dan buah

Prosesnya dimulai dengan masuknya serbuk sari ke kepala putik bunga. Ini berjalan sesuai gaya sampai mereka menemukan ovarium.

Pembuahan ganda adalah ciri khas tumbuhan berbunga dan unik di antara semua organisme. Fenomena tersebut terjadi sebagai berikut: inti sperma bersatu dengan sel telur, dan inti sperma lainnya bergabung dengan embrio diploid dari sporofit.

Hasil dari peristiwa pembuahan yang tidak biasa ini adalah endosperma trioploid yang akan berperan sebagai jaringan nutrisi untuk perkembangan organisme. Setelah pematangan ovula berhasil, mereka berubah menjadi benih. Buah, di sisi lain, dibentuk oleh ovarium yang matang.

Buahnya tergolong sederhana jika berasal dari ovarium yang matang dan ditambah jika berkembang dari beberapa ovarium, seperti stroberi misalnya.

Reproduksi seksual pada bakteri

Bakteri dikenal terutama karena kemampuannya untuk bereproduksi secara aseksual.

Dalam garis keturunan prokariotik ini, seorang individu mampu membelah menjadi dua melalui proses yang disebut pembelahan biner. Namun, ada serangkaian mekanisme pada bakteri yang mengingatkan pada reproduksi seksual karena terjadi pertukaran materi genetik.

Sampai pertengahan 1940-an, bakteri dianggap bereproduksi secara eksklusif secara aseksual. Namun, peneliti Joshua Lederberg dan Edward Tatum membantah keyakinan ini melalui eksperimen cerdik yang menggunakan bakteri E. coli dengan kebutuhan makanan yang berbeda sebagai model.

Percobaan terdiri dari strain A yang tumbuh di media minimal dengan metionin dan biotin, dan strain B yang hanya tumbuh di lingkungan dengan treonin, leusin dan tiamin. Dengan kata lain, setiap strain membawa mutasi yang mencegahnya mensintesis senyawa tersebut, oleh karena itu harus disintesis dalam media kultur.

Ketika koloni bersentuhan selama beberapa jam, individu memperoleh kemampuan untuk mensintesis nutrisi yang sebelumnya tidak dapat mereka lakukan. Dengan demikian, Lederberg dan Tatum mendemonstrasikan adanya proses pertukaran DNA yang mirip dengan reproduksi seksual dan menyebutnya konjugasi.

Konjugasi

Proses konjugasi terjadi melalui struktur mirip jembatan yang disebut pili seksual, yang secara fisik mengikat dua bakteri bersama-sama dan memungkinkan mereka untuk bertukar DNA.

Karena bakteri tidak memiliki dimorfisme seksual, kita tidak dapat berbicara tentang pria dan wanita. Namun, hanya satu jenis yang dapat menghasilkan pili, dan mereka memiliki fragmen DNA khusus yang disebut faktor F, untuk "kesuburan". Faktor F memiliki gen untuk produksi pili.

DNA yang terlibat dalam pertukaran bukanlah bagian dari kromosom bakteri tunggal. Sebaliknya itu adalah bagian melingkar yang terisolasi yang disebut plasmid, yang memiliki sistem replikasinya sendiri.

Transformasi

Selain konjugasi, ada proses lain di mana bakteri dapat memperoleh DNA ekstra dan dicirikan dengan lebih sederhana daripada konjugasi. Salah satunya adalah transformasi, yang terdiri dari pengambilan DNA telanjang dari lingkungan luar. Fragmen DNA eksogen ini dapat diintegrasikan ke dalam kromosom bakteri.

Mekanisme transformasi tersebut masuk ke dalam konsep reproduksi seksual. Meskipun bakteri mengambil DNA bebas, materi genetik ini pasti berasal dari organisme lain - misalnya bakteri yang mati dan melepaskan DNA-nya ke lingkungan.

Transduksi

Mekanisme ketiga dan terakhir yang diketahui pada bakteri untuk mendapatkan DNA asing adalah transduksi. Ini menyiratkan partisipasi virus yang menginfeksi bakteri: bakteriofag.

Dalam transduksi, virus mengambil sebagian DNA bakteri dan ketika menginfeksi bakteri, perbedaan dapat meneruskan fragmen ini padanya. Beberapa penulis menggunakan istilah "peristiwa parasexual" untuk merujuk pada tiga mekanisme ini.

Perspektif evolusi

Reproduksi seksual organisme di mana-mana adalah fakta yang luar biasa. Jadi, salah satu pertanyaan terbesar dalam biologi evolusi adalah mengapa seks tersebar di begitu banyak garis keturunan jika itu adalah aktivitas yang sangat mahal - dan dalam beberapa kasus bahkan berbahaya.

Diduga bahwa kekuatan selektif yang berasal dari reproduksi seksual pada eukariota adalah kekuatan yang sama yang mempertahankan proses parasexual yang dijelaskan untuk bakteri.

Biaya seks

Dalam terang evolusi, istilah "sukses" mengacu pada kemampuan individu untuk mewariskan gen mereka ke generasi berikutnya. Paradoksnya, seks adalah proses yang tidak sepenuhnya memenuhi definisi ini, karena serangkaian biaya yang terkait dengan reproduksi.

Reproduksi seksual melibatkan menemukan pasangan dan dalam banyak kasus tugas ini tidak sepele. Sejumlah besar waktu dan energi harus diinvestasikan dalam usaha ini yang akan menentukan keberhasilan keturunan - dalam hal menemukan "pasangan ideal".

Hewan-hewan tersebut menampilkan serangkaian ritual untuk merayu calon pasangannya dan dalam beberapa kasus mereka harus berjuang untuk mengekspos kehidupan mereka sendiri untuk mencapai sanggama.

Bahkan pada tingkat sel, seks itu mahal, karena pembelahan dengan meiosis membutuhkan waktu lebih lama daripada mitosis. Jadi mengapa kebanyakan eukariota bereproduksi secara seksual?

Ada dua teori fundamental. Satu terkait dengan fusi sel sebagai mekanisme untuk transmisi horizontal dari elemen genetik "egois" sedangkan teori kedua mengusulkan rekombinasi sebagai mekanisme perbaikan DNA. Di bawah ini kami akan menjabarkan pro dan kontra dari masing-masing teori:

Manfaat seks

Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus fokus pada kemungkinan manfaat reproduksi seksual pada eukariota pertama.

Fusi gamet untuk membentuk zigot mengarah pada kombinasi dua genom berbeda yang mampu mengkompensasi kemungkinan gen yang rusak dalam satu genom dengan salinan normal genom lainnya.

Pada manusia, misalnya, kita mewarisi satu salinan dari setiap orang tua. Jika kita mewarisi gen yang rusak dari ibu kita, gen normal dari ayah kita dapat mengimbanginya (dalam kasus seperti itu patologi atau penyakit hanya muncul sebagai resesif homozigot).

Teori kedua - tidak seintuitif yang pertama - mengusulkan bahwa meiosis bertindak sebagai mekanisme perbaikan dalam DNA. Kerusakan materi genetik merupakan masalah yang harus dihadapi semua organisme. Namun, ada organisme yang hanya bereproduksi secara aseksual dan DNA mereka tidak terlalu rusak.

Hipotesis lain menyatakan bahwa seks mungkin telah berevolusi sebagai adaptasi parasit antara elemen genetik yang egois, untuk didistribusikan ke garis keturunan genetik lainnya. Mekanisme serupa telah dibuktikan pada E. coli.

Meskipun ada kemungkinan penjelasannya, evolusi seks masih menjadi bahan perdebatan sengit di antara para ahli biologi evolusi.

Seleksi seksual

Seleksi seksual adalah konsep yang diperkenalkan oleh Charles Darwin yang hanya berlaku untuk populasi yang bereproduksi secara seksual. Ini digunakan untuk menjelaskan keberadaan perilaku, struktur, dan atribut lain yang keberadaannya tidak dapat dipahami oleh seleksi alam.

Misalnya, bulu burung merak yang sangat berwarna dan agak "berlebihan" tidak memberikan manfaat langsung bagi individu tersebut, karena membuatnya lebih terlihat oleh calon predator. Selain itu, hanya ada pada pria.

Referensi

1. Colegrave, N. (2012). Keberhasilan evolusi seks: Seri Sains & Masyarakat tentang Seks dan Sains. Laporan EMBO, 13 (9), 774-778.
2. Crow, JF (1994). Keuntungan reproduksi seksual. Genetika perkembangan, 15 (3), 205-213.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analisis evolusioner. Prentice Hall.
4. Goodenough, U., & Heitman, J. (2014). Asal Usul Reproduksi Seksual Eukariotik. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6 (3), a016154.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip-prinsip zoologi yang terintegrasi. New York: McGraw-Hill.
6. Leonard, J., & Córdoba-Aguilar, A. (Eds.). (2010). Evolusi karakter seksual primer pada hewan. Oxford University Press.
7. Sawada, H., Inoue, N., & Iwano, M. (2014). Reproduksi seksual pada hewan dan tumbuhan. Springer-Verlag GmbH.