Înmulțirea asexuată

Înmulțirea asexuată produce indivizi noi fără unirea a doi gameți. La plante, o nouă plantă poate porni dintr-un stolon, rizom, tubercul, bulb sau butaș, în funcție de specie. Căpșunul formează stoloni, cartoful are tuberculi, iar unele plante de apartament se înmulțesc prin butași. Organul folosit conține celule capabile să se dividă și să formeze rădăcini sau lăstari noi. Prin înmulțire vegetativă, descendenții au același material genetic ca planta-mamă, în afara mutațiilor; mediul poate face ca aspectul lor să difere.

Înmulțirea asexuată poate fi utilă în grădinărit pentru păstrarea unor caractere ale unei varietăți. Ea nu este același lucru cu germinarea unei semințe rezultate după fecundație. Un tubercul de cartof nu este un fruct cu semințe: este o tulpină modificată care poate da lăstari din muguri. Într-un experiment simplu, poți observa un butaș pus în apă și poți nota apariția rădăcinilor, fără a presupune că toate speciile răspund la fel. Lecția Reproducerea la plantele cu flori arată cum apar semințele prin reproducere sexuată. Comparația corectă pornește de la prezența sau absența fecundației, apoi urmărește sursa noului individ.

Înmulțirea fără fecundație nu apare doar la plantele cultivate. Mucegaiurile și multe ciuperci se înmulțesc prin spori formați prin mitoză; drojdia se înmulțește prin înmugurire, iar bacteriile prin diviziune directă. La animale, hidra se poate înmulți prin înmugurire, iar fragmentele de planarie pot regenera indivizi. La unele stele de mare, un fragment potrivit poate regenera restul corpului. Mecanismele diferă, dar nu implică unirea gameților. Sporii ferigilor se formează prin meioză și fac parte dintr-un ciclu cu alternanța generațiilor, de aceea ferigile nu sunt exemplu de înmulțire asexuată.

Înmulțirea asexuată este avantajoasă pentru că un singur individ poate forma rapid mulți urmași, fără partener și fără procesul fecundației. Dezavantajul este că urmașii sunt aproape identici cu părintele; dacă o boală sau o schimbare de mediu afectează un individ, poate afecta toți indivizii clonei. Un exemplu real este banana Cavendish, înmulțită vegetativ în toată lumea, ceea ce o face vulnerabilă la o ciupercă ce atacă rădăcinile.

Exemplu pe pași 1: butașul de mușcată.

1. Tai o ramură de aproximativ 10 cm, sub un nod, și scoți frunzele de jos.
2. Pui ramura într-un pahar cu apă, la lumină, dar nu direct la soare.
3. După câteva săptămâni apar rădăcini la baza butașului.
4. Plantezi butașul într-un ghiveci. Planta nouă are același material genetic ca mușcata din care a fost tăiat butașul, deși nu a existat nicio sămânță și nicio fecundație.

Exemplu pe pași 2: bacteria care se divide. O bacterie se divide la fiecare 20 de minute.

1. După primele 20 de minute sunt 2 bacterii.
2. După 40 de minute fiecare se divide din nou: 4 bacterii.
3. După 60 de minute sunt 8 bacterii.
4. Toate bacteriile provin dintr-o singură celulă, deci sunt identice între ele.

Înmulțirea vegetativă naturală folosește organe modificate, iar cea artificială include butășirea, marcotajul și altoirea. Mitoza păstrează materialul genetic al plantei-mamă în descendenți, cu excepția mutațiilor. Altoirea unește țesuturile a două plante, dar nu combină genomurile lor într-un nou zigot. Exemplu lucrat: dacă un butaș este luat dintr-un trandafir cu o anumită culoare, celulele lui au aceeași informație genetică de pornire; după înrădăcinare, noua plantă poate păstra culoarea. O mutație apărută ulterior sau condițiile de mediu pot schimba aspectul, fără să transforme butășirea în reproducere sexuată.

Principalele forme de înmulțire asexuată sunt: diviziunea directă (bipartiția) la bacterii și protozoare (amiba, parameciul); înmugurirea la drojdii și la hidră, unde mugurele crește pe corpul părintelui și apoi se desprinde; sporularea la mucegaiuri (Penicillium, Rhizopus) și ciuperci, prin spori formați prin mitoză; fragmentarea și regenerarea la planarie și la stele de mare; înmulțirea vegetativă la plante, prin organe vegetative (stoloni la căpșun, rizomi la iris, tuberculi la cartof, bulbi la lalea și ceapă) sau artificial (butașii de mușcată, marcotajul, altoirea). Toate aceste forme se bazează pe mitoză, așa că descendenții formează o clonă, în afara mutațiilor. Un spor de ferigă, format prin meioză, dă un gametofit, nu o clonă a plantei-mamă.

Exemplu rezolvat 1: creșterea unei populații de bacterii. Bacteria Escherichia coli se divide la fiecare 20 de minute în condiții bune.

1. În 6 ore sunt $6\cdot 3=18$ de generații.
2. Dintr-o singură celulă rezultă $2^{18}=262144$ de celule.
3. Creșterea reală se oprește când se epuizează hrana sau se acumulează substanțe toxice; modelul exponențial se aplică doar la început.

Exemplu rezolvat 2: înmulțirea cartofului. Un tubercul de cartof are 5 muguri (ochi).

1. Tuberculul se taie în 5 bucăți, fiecare cu câte un mugure.
2. Fiecare bucată plantată dă o plantă; sunt deci 5 plante cu același genotip ca planta-mamă.
3. Dacă fiecare plantă formează 8 tuberculi, se obțin $5\cdot 8=40$ de tuberculi. Dacă planta-mamă avea o boală virală, plantele noi o vor purta și ele, de aceea se folosesc tuberculi certificați.

În grădinărit, marcotajul constă în îndoirea unei ramuri și îngroparea unei porțiuni din ea în sol: ramura formează rădăcini în timp ce rămâne legată de planta-mamă, apoi este tăiată. Altoirea unește o ramură sau un mugur al unei varietăți valoroase (altoiul) cu tulpina unei plante înrădăcinate (portaltoiul); țesuturile se unesc, dar fiecare își păstrează genotipul, de exemplu un păr altoit pe gutui. În natură, regenerarea la planarie este posibilă pentru că ea are celule nediferențiate numeroase; stelele de mare se pot regenera dacă fragmentul conține o parte din discul central. Vegetativ se înmulțesc și plante cu semințe, dar în acest caz planta nouă nu provine din embrion, ci dintr-un organ vegetativ.

Greșeli frecvente

• Greșit: Tuberculul cartofului este o sămânță.
  Corect: Tuberculul este un organ vegetativ implicat în înmulțirea asexuată.
• Greșit: Înmulțirea asexuată cere fecundație.
  Corect: Ea produce descendenți fără unirea gameților.
• Greșit: Toți indivizii obținuți prin înmulțire vegetativă sunt identici în orice privință cu planta-mamă.
  Corect: Ei au același genotip, dar mediul poate produce diferențe, iar mutațiile pot apărea.

Înainte și după