Continuitatea ciclică a ființelor vii găsește legăturile dintre generațiile succesive în fenomenele de reproducere.
Reproducerea se efectuează la diferite niveluri ale scării evolutive, în ramificațiile diferite ale regatelor vegetale și animale, în diferitele specii vii, cu o astfel de varietate de mecanisme care singure justifică un întreg tratat.
O primă clasificare a fenomenelor de reproducere trebuie să distingă organismele unicelulare de cele multicelulare, întrucât numai în prima diviziune celulară coincide cu reproducerea.
În multicelular, reproducerea poate fi agamică sau sexuală (sau gamică).
Reproducerea agamică, relativ mai puțin frecventă, se bazează pe mecanismul mitozei, astfel încât variabilitatea speciei este mai degrabă încredințată apariției repetate a mutațiilor.
Există, de asemenea, diferite mecanisme, cum ar fi strobilizarea, sporularea etc., în timp ce la plante găsim forme regenerative bine cunoscute în agricultură (butași, stratificare etc.).
Cel mai răspândit mecanism de reproducere în formele superioare este însă cel sexual, corespunzător apariției meiozei, formării gametilor și fuziunii acestora în zigot (fertilizare).
La speciile primitive gametele nu sunt diferențiate morfologic: în acest caz vorbim de izogametie. Cu toate acestea, există întotdeauna două serii de gameți, identificați cu simbolurile (+) și (-) și fertilizarea poate avea loc doar din „întâlnirea dintre gametii de semn opus: există deci o diferență biologică, neexprimată încă morfologic.
Pe măsură ce scara evolutivă se desfășoară, apare diferențierea morfologică și funcțională, în care un tip de gamete feminin în general dotat cu material de rezervă abundent (deutoplasma sau vițelul, care va asigura dezvoltarea embrionului până când acesta poate fi independent din punct de vedere metabolic) și un tip de gametii masculi înzestrați cu motilitate pentru a ajunge la cei feminini. Gametii sunt întotdeauna haploizi și sunt rezultatul meiozei. Fuziunea lor dă naștere zigotului diploid.
Între meioză și zigot pot să treacă o serie de generații de celule haploide, la fel ca între zigot și meioză o serie de generații de celule diploide pot trece, cu diferitele varietăți de cicluri generative exprimate prin alternarea generațiilor.
O specie diplonte (cu un organism diploid) este caracterizată prin meioză gametică: meioza produce direct gametii, care prin fuziune reconstituie imediat starea diploidă. Acesta este cazul predominant al metazoanilor, inclusiv al omului.
Gametogeneza
Luând în considerare reproducerea cu meioză gametică, așa cum apare la om, să încercăm să clarificăm modul în care meioza se potrivește în gametogeneza (formarea gametilor).
În dezvoltarea embrionară, a gametogenezei masculine și feminine (numite spermatogeneza și oogeneza), există o diferențiere timpurie între celulele destinate formării corpului (linia somatică) și cele destinate să producă gametii (linia germinativă). Celulele inițiale ale liniei germinale se numesc protogoni. Odată cu diferențierea gonadei în sens masculin sau feminin există diferențierea celulelor germinale respectiv în spermatogonie și ovogonie.
Privind la spermatogeneză, vedem că există o serie de generații de celule în spermatogonia, care continuă de-a lungul vieții. Doar o parte din spermatogonia astfel produsă în mod continuu diferă de ciclul mitotic normal, iar cel meiotic începe în schimb.
Celula germinativă în care va începe meioza (reduplicare și apoi prima diviziune) se numește spermatocit de ordinul întâi; diviziunea sa dă naștere la două spermatocite de ordinul doi, care odată cu diviziunea a doua dau naștere unui total de patru spermatide.
Putem absolvi reducerea setului cromozomial de la 4n din spermatocitele de ordinul întâi (după reduplicare există patru cromatile pentru fiecare pereche de omologi) la 2n din spermatocitele de ordinul doi și la n al spermatidelor, așa cum s-a văzut deja prin studiu meioza, care Astfel concluzionăm. Spermatidele sunt, prin urmare, deja haploide, dar nu sunt încă gameți maturi. Din structura unei celule de tip haploid, maturarea funcțională (numită spermiohistogeneză) transformă spermatidele în spermatozoizi, adică gameti masculi maturi.
În gametogeneza feminină (sau oogeneza) există mai multe diferențe. În primul rând, numărul de gameți care trebuie pregătiți este mult mai mic. Se estimează că aproximativ 5 X 105 ovogone sunt preparate în gonadele unei femele din specia umană; dintre aceștia, doar aproximativ 400 sunt interesați de maturarea foliculului și de abilitatea ulterioară, într-un ciclu care afectează de obicei doar un folicul pe lună pentru o perioadă fertilă de aproximativ 35 de ani.
Numărul diferit de gameți pregătiți la cele două sexe corespunde diferenței de funcție și comportament menționate deja: spermatozoizii sunt mici, mobili și numeroși în raport cu necesitatea de a căuta oul și probabilitatea redusă de a-l găsi; ouăle sunt mari, inerte și puține, în raport cu funcția de a garanta embrionului materialul de rezervă și protecția oferită acestora de fertilizarea internă (în mod natural, mai ales în fertilizarea externă și ovulele trebuie să fie mai numeroase).
Necesitatea de a furniza gametilor cu material de rezervă corespunde prezenței, în „oogeneză, a unei faze de stopare a meiozei, în timpul căreia cromozomii sunt parțial despiralizați. Observăm apoi așa-numiții„ cromozomi de pene ”, în care o serie de extroversiuni identifică trăsăturile în care genele responsabile de sinteza deutoplasmei sunt dereprimate.
Numărul mai mic necesar pentru gametele feminine corespunde și faptului că, din cele patru celule haploide produse de meioză, doar una primește întregul material de rezervă și devine gamet, în timp ce celelalte trei (polocitele sau corpurile polare), care conțin doar material cromozomial, nu poate da naștere la zigoti și embrioni și sunt destinați să regreseze.
Fertilizare
Fertilizarea, adică întâlnirea dintre gametul masculin și feminin, poate fi realizată în moduri foarte diferite.În regnul animal observăm trecerea de la fertilizarea externă (gametii expuși la orice risc asupra mediului și, prin urmare, neapărat foarte numeroase la cele două sexe) la fertilizarea internă, la care îngrijirea părintească este legată în continuare de relația metabolică a mamiferelor dintre mamă și făt .
Fertilizarea, odată ce a avut loc întâlnirea dintre gametii de sex opus, trebuie să aibă loc garantând două condiții: specificitatea și unicitatea. Adică, trebuie să ne asigurăm că spermatozoizii sunt de aceeași specie ca oul și că, odată ce intră primul, nu intră alții.
Specificitatea este asigurată de caracteristicile biochimice ale acrosomului și ale suprafeței ovulului. De fapt, se vorbește despre reacții între «fertilizine» și «antifertilizine», cu specificitate comparabilă cu cea a întâlnirii dintre enzime și substrat.
Unicitatea fertilizării este garantată de o modificare a structurii suprafeței ovulului („reacție corticală”) care începe chiar în momentul primei reacții specifice fertilizină / antifertilizină; după această reacție, membrana ovulului este modificată, astfel încât orice alt spermatozoid care ajunge la acesta nu mai este capabil să inițieze reacția specifică de fertilizare.
În urma fertilizării, coada spermotozoarului rămâne externă ovulului, în timp ce materialul cromozomial pătrunde în el. Acesta, numit „pronucleul masculin”, se alătură „pronucleului feminin” al ovulului formând astfel nucleul diploid al zigotului.
