Gametogenese, Befruchtung und spezielle Fortpflanzungsformen

Gametogenese: Die Bildung der Keimzellen

Gametogenese ist der Prozess der Bildung von Gameten (Keimzellen). Dabei entstehen aus undifferenzierten diploiden Zellen (2n) haploide Gameten (n) durch den meiotischen Prozess. Man unterscheidet zwischen der Spermatogenese und der Oogenese.

Spermatogenese: Die Bildung der Spermien

Die Spermatogenese ist die Bildung der männlichen Gameten oder Spermien. Sie läuft in vier Phasen ab:

1. Vermehrung (Proliferation): Die Keimzellen (Spermatogonien) stammen durch Mitose von anderen Keimzellen ab.
2. Wachstum: Die vergrößerten Spermatogonien wandeln sich in Spermatozyten erster Ordnung (2n) um.
3. Reifung: Die Meiose findet statt. Jeder Spermatozyt erster Ordnung (2n) durchläuft die erste meiotische Teilung, woraus zwei Spermatozyten zweiter Ordnung (n) entstehen. In der zweiten Reifeteilung bilden sich vier Spermatiden (n).
4. Spermiogenese: Die Spermatiden durchlaufen eine tiefgreifende Veränderung und entwickeln sich zu vier reifen Spermien.

Oogenese: Die Bildung der Eizellen

Die Oogenese ist die Bildung der weiblichen Gameten oder Eizellen. Sie läuft in folgenden Phasen ab:

1. Vermehrung (Proliferation): Die Keimzellen (Oogonien) stammen durch Mitose von anderen Keimzellen ab.
2. Wachstum: Die Oogonien akkumulieren Reservestoffe, nehmen an Größe zu und verwandeln sich in Oozyten erster Ordnung (2n).
3. Reifung: Jede Eizelle erster Ordnung (2n) durchläuft die erste meiotische Teilung, was zu einer großen Oozyte zweiter Ordnung (n) führt, welche die Nährstoffe behält, und einem kleinen Polkörper (n). Beide durchlaufen die zweite Reifeteilung, wobei eine reife Eizelle (n) entsteht, in der alle Nährstoffreserven konzentriert sind, sowie drei Polkörper, welche degenerieren und absterben.

Befruchtung: Verschmelzung der Gameten

Die Befruchtung ist die Verschmelzung von männlichen und weiblichen Gameten zur Bildung der Zygote, die zu einem neuen Lebewesen führt.

• Externe Befruchtung: Die männlichen und weiblichen Gameten werden gleichzeitig und am selben Ort in großen Mengen in die äußere Umgebung abgegeben, wo einige von ihnen befruchtet werden. Dies tritt bei der Mehrzahl der Wassertiere auf.
• Interne Befruchtung: Es muss ein direkter Kontakt zwischen zwei Individuen verschiedenen Geschlechts bestehen. Die Befruchtung erfolgt innerhalb der weiblichen Fortpflanzungsorgane. Männchen scheiden eine Flüssigkeit für den Transport der Spermien aus, da diese ein flüssiges Medium benötigen, um zu überleben und die Eizelle zu erreichen. Bei höher entwickelten Tieren erreichen die Spermien die Eizelle durch ein Begattungsorgan, während bei Tieren, denen dieses fehlt, die Paarung durch Aneinanderlegen der Zuchtöffnungen (Kloaken) erfolgt. Die Befruchtung ist ein wichtiger Entwicklungsschritt.

Besondere Formen der sexuellen Fortpflanzung

Parthenogenese (Jungfernzeugung)

Die Parthenogenese beschreibt die Entwicklung eines neuen Lebewesens aus einer einzigen, in der Regel weiblichen, unbefruchteten Keimzelle.

• Optionale Parthenogenese: Die Eizelle kann sich mit oder ohne Befruchtung entwickeln. Dies ist typisch für Insekten wie Bienen. Die Bienenkönigin wird einmalig im Hochzeitsflug von Männchen befruchtet und speichert die Spermien in einer Samentasche im Abdomen, die über einen Schließmuskel mit ihren Genitalien verbunden ist.
  • Wird der Schließmuskel nicht geöffnet, werden keine Spermien freigesetzt. Die Eizellen werden nicht befruchtet, und es entstehen haploide Männchen (Drohnen).
  • Werden Spermien freigesetzt, befruchten sie die Eizellen. Aus diesen Eiern schlüpfen diploide Weibchen (Arbeiterinnen oder Königinnen), deren Entwicklung durch ihre Ernährung bestimmt wird.
• Gebunden-Zyklische Parthenogenese: Parthenogenetische Generationen wechseln sich mit Generationen ab, die durch Befruchtung entstehen. Zum Beispiel produzieren einige Arten von Rädertierchen Weibchen, die diploide oder haploide Eier legen können.
  • Die unbefruchteten diploiden Eier bringen nur Weibchen hervor, die wiederum diploide oder haploide Eier produzieren können.
  • Wenn die haploiden Eier nicht befruchtet werden, entstehen kleine Männchen.
  • Wenn die haploiden Eier befruchtet werden, entstehen große Eier, die Kälte und Trockenheit widerstehen können und diploide Eier produzierende Weibchen hervorbringen.
• Vollständig Gebundene Parthenogenese: Alle Generationen sind parthenogenetisch. Tritt bei einigen niederen Krebstieren auf.

Neotenie

Die Neotenie ist ein Prozess, der für einige Tiere charakteristisch ist, bei denen die Geschlechtsreife vor dem Abschluss ihrer körperlichen Entwicklung eintritt. Das Individuum kann sich somit fortpflanzen, obwohl es noch Larvenmerkmale aufweist.

Klonen

Das Klonen besteht darin, den Kern einer somatischen Zelle in eine Eizelle einzufügen, deren genetisches Material zuvor entfernt wurde. Diese Eizelle wird in die Gebärmutter eines weiblichen Tieres implantiert und erzeugt ein neues Lebewesen, das genetisch identisch mit dem Spender der somatischen Zelle ist.

Alternierende Fortpflanzung (Metagenese)

Die alternierende Reproduktion, auch Metagenese genannt, ist ein Prozess, bei dem sich sexuelle und asexuelle Fortpflanzungsgenerationen (z. B. Strobilation oder Knospung) abwechseln.