主な違い – 有性生殖と無性生殖
生物の子孫を残す仕組みには、有性生殖と無性生殖があります。
有性生殖では、雄性生殖器と雌性生殖器の中で、それぞれ雄性配偶子と雌性配偶子と呼ばれる2種類の配偶子が形成される。
2倍体の細菌細胞は、減数分裂と呼ばれる細胞分裂の過程を経て、4倍体の配偶子を作る。
無性生殖では、2倍体の体細胞が有糸分裂によって分裂し、新たな2倍体の娘細胞が作られる。
有性生殖と無性生殖の大きな違いは、有性生殖では減数分裂を行い、2倍体の配偶子を融合させて2倍体の接合体を作るのに対し、無性生殖では有糸分裂を細胞分裂のメカニズムとし、すべての細胞世代を通じて均一な倍数体を維持することである。
この記事では
- 有性生殖とは
– 定義、特徴、種類、例 - 無性生殖とは
– 定義、特徴、種類、例 - 有性生殖と無性生殖の違いとは？
性的生殖とは何か
有性生殖とは、雄性配偶子と雌性配偶子という形態的に異なる2種類の配偶子が融合し、2倍体の接合子を形成することである。
雄性配偶子は小さく、精子と呼ばれる。
雌性配偶子は大きく、卵子と呼ばれる。
それぞれの配偶子は単為子であり、減数分裂と呼ばれる過程を経て形成される。
減数分裂は真核生物にのみ起こる。
減数分裂の際、染色体の交差はキアズマと呼ばれる点を経由してシナプスで起こる。
このとき、姉妹染色体以外の染色体が組み合わされることで、配偶子には遺伝的変異が生じる。
遺伝的変異は、新しい形質を生み出すことによって進化を促進する。
減数分裂では、2回の細胞分裂が行われ、1つの2倍体生殖細胞から4つの倍数体配偶子が作られる。
受精は、2つの配偶子が融合して2倍体の接合子を形成するイベントです。
ヒトの体細胞には46本の染色体があり、母方由来の染色体と父方由来の染色体の2つに相同性で分けられる。
このうち、母方と父方の染色体を持つ23本の染色体は、独立分離の法則により、1つの配偶子となる。
このように、配偶子が形成される過程で、ゲノム上の染色体が独立に組み合わされることも、有性生殖における遺伝子の変異を促進する。
受精の際、精子と卵子が融合すると、接合子には46本の染色体からなる2倍体が再生される。
図1に真核生物の有性生殖サイクルを示す。
図1：有性生殖サイクル
有性生殖のための相手を見つけることは、有性選択と呼ばれ、進化における自然選択を促進する。
有性生殖の種類
バクテリアとアーキアの有性生殖
原核生物の生殖は通常、無性生殖です。
しかし、抱合、形質転換、トランスダクションの際に起こる横方向の遺伝子移動は、有性生殖のメカニズムと考えられている。
．菌類の有性生殖について
菌類では、有性生殖によって静止胞子が作られる。
この胞子は、過酷な環境下で生き抜くために利用される。
菌類の有性生殖には、形質転換、核形成、減数分裂の3つの段階が確認される。
形質転換では、2つの親細胞が細胞質によって融合される。
そして、核融合では、その融合した細胞の2つの核が融合される。
そして、減数分裂により、倍数体配偶子が作られ、胞子へと成長する。
図2に胞子を放出する菌類を示す。
植物の有性生殖について
肝藻類、コケ類、ツノゴケ類などの蘚苔類は、鞭毛を持つ運動性の精子で構成されている。
そのため、生殖には水を必要とする。
これらの植物のライフサイクルは、ハプロイドの胞子が成長し、優勢型になることで成り立っている。
このハプロイドは配偶子として知られ、葉のような構造からなる光合成を行う多細胞体です。
この多細胞体は葯からなり、有糸分裂によってハプロイドの配偶子を作る。
配偶子の受精により、2倍体の接合子が作られる。
接合体は有糸分裂により分裂し、胞子体を生じる。
胞子体では胞子嚢が作られる。
減数分裂により胞子を作る。
シダ植物では、2倍体の胞子体が胞子を作る。
胞子が発芽すると配偶子ができ、精子と卵を産む。
精子は卵と受精するために水膜の中を泳ぐ。
生成された接合体は、新しい胞子体に成長する。
花は、顕花植物の生殖器官です。
雄性配偶子を含む花粉粒は、葯の中で作られる。
雌性配偶子は卵巣に存在する。
受精した接合体は、種子を含む果実に成長する。
図3は、花に受粉するシバンムシの図です。
：図3 昆虫による花の受粉
動物の有性生殖について
昆虫では、雄は精子を、雌は卵子を産む。
受精すると接合子ができる。
哺乳類などの高等動物は、配偶子を作り、その配偶子を受精させ、接合子を成長させて新たに誕生させるために、複雑な生殖器官で構成されている。
無性生殖とは？
無性生殖とは、一つの生物から、その親と同じ遺伝子だけを受け継いだ子孫を作ることです。
従って、配偶子は形成されず、新しい生物の形成に受精は関与しない。
無性生殖は、細菌や古細菌などの下等生物に多く見られる。
菌類や植物でも無性生殖が観察されることがあります。
無性生殖は有性生殖に比べ、早く世代を形成することができる。
無性生殖の種類
無性生殖には、核分裂、出芽、植物繁殖、胞子形成、断片化、アガモ形成など、さまざまな種類があります。
核分裂
核分裂には、二元核分裂と多元核分裂の2種類があります。
二元核分裂では、親生物が2つの娘生物に置き換わる。
細菌と古細菌はほとんど二元核分裂を示す。
原生生物では、多発性核分裂が起こる。
核を数回分割して、複数の娘細胞を作る。
発芽
パン酵母のような菌類では、母細胞から娘細胞を作るために突起を作るものがあります。
ヒドラも出芽によって無性生殖を行う。
成熟した個体に成長することで、母生物から娘生物を分離する。
植物性繁殖
植物は種子や胞子を形成することなく無性生殖を行う。
カランコエの葉に小植物体ができること、イチゴの根茎やストロンから新しい植物ができること、チューリップの球根やダリアの塊茎ができることなどが、植物増殖の一例です。
カランコエの植物体を図4に示す。
スポロジェネシス
植物や藻類は無性生殖の際に、胞子形成という過程を経て胞子を作る。
胞子が発芽すると、ハプロイドの配偶子ができる。
配偶体は有糸分裂により配偶子を作る。
配偶子の受精により接合子が作られ、これが最終的に胞子体を形成する。
フラグメンテーション
親生物の断片から新しい生物が形成されることを断片化という。
それぞれの断片は、新しい生物に発展することができる。
プラナリア、環形動物、ヒトデは断片化を示す。
肝臓のような植物には、断片化によって再生することに特化したゲルマのような構造を持つものがあります。
図5に、ヒトデが断片化によって脚を再生している様子を示す。
図5: 脚を再生するヒトデ
アガモジェネシス
雄性配偶子を介さない生殖を無花果形成という。
単為生殖やアポミクシスなどがその例です。
単為生殖では、受精していない卵が新しい個体に成長する。
ワムシ、アブラムシ、ミジンコ、一部のアリ、ハチ、ナナフシ、両生類、爬虫類などが単為生殖を行う。
植物では、受精せずに新しい胞子体を形成することをアポミクシスという。
受精を伴わない種子の形成はアポミクシスでよく見られる例です。
図6に、アブラムシが単為生殖によって生きた子供を産む様子を示す。
図6：アブラムシの単為生殖
有性生殖と無性生殖の違い
生物種
有性生殖。
有性生殖は、ほとんどすべての動物、植物、および菌類、細菌、原生生物などの生命体に見られるものです。
無性生殖。
無性生殖は、下等動物や植物、菌類、原生生物、バクテリアに見られる。
保護者数
有性生殖。
有性生殖は、二親で行われる。
無性生殖。
無性生殖は、一人親方式です。
配偶子の形成
有性生殖。
有性生殖では、雄と雌の配偶子が形成される。
無性生殖。
無性生殖では配偶子は形成されない。
生殖単位
有性生殖。
生殖細胞は有性生殖の際に生殖単位となる。
無性生殖。
体細胞は無性生殖の際の生殖単位となる。
受精
有性生殖。
雄と雌の配偶子が受精し、接合子が得られる。
無性生殖。
無性生殖では、受精は起こらない。
倍率
有性生殖。
減数分裂の際、2倍体の生殖細胞から1倍体の配偶子が作られる。
配偶子の融合により、2倍体の接合子が再生される。
無性生殖。
染色体は終始2倍体です。
有糸分裂/減数分裂
有性生殖。
有性生殖では、減数分裂が細胞分裂に関与し、有糸分裂がそのプロセスを継続する。
無性生殖。
無性生殖では、有糸分裂、分裂、出芽、再生が細胞分裂に関与している。
タイプ
有性生殖。
有性生殖：減数分裂、合体、抱合などがあります。
無性生殖。
発芽、植物的生殖、断片化、胞子生産が無性生殖のタイプです。
遺伝子の変異
有性生殖。
染色体の交叉によって遺伝子の組み替えが起こり、子孫に遺伝子のバリエーションがもたらされる。
無性生殖。
細胞分裂の際に有糸分裂が起こるため、娘細胞は親と遺伝的に同一です。
進化への貢献
有性生殖。
有性生殖により、子孫の間で遺伝的な変異が起こり、進化が進む。
無性生殖。
無性生殖により、子孫の遺伝情報を継続させることができる。
プロセスの効率化
有性生殖。
有性生殖では、子孫を残すスピードが遅い。
無性生殖。
無性生殖は、短時間で子孫を残すことに関与している。
子孫
有性生殖。
有性生殖の子孫は非常に健康です。
無性生殖。
無性生殖の子孫は健康であるか、ほとんど健康でない。
ライフスパン
有性生殖を行う。
有性生殖を行う細胞は死滅する。
無性生殖。
無性生殖を行う細胞は不死身とされる。
生殖器官
有性生殖。
有性生殖には、雄と雌の生殖器が必要である。
無性生殖。
無性生殖には生殖器は必要ない。
結論
生物の生殖には、有性生殖と無性生殖の2つの形態があります。
有性生殖では、減数分裂によってハプロイド配偶子が作られ、その後、形態的に異なる2つの配偶子が受精して、2倍体の接合子が再生される。
しかし、無性生殖の場合、子孫を残すのは片親だけです。
無性生殖の細胞分裂は有糸分裂によって行われ、すべての細胞世代を通じて均一な倍数性が維持される。
有性生殖は、細菌を含むほとんど全ての生物に見られる。
バクテリアの有性生殖は抱合によって行われる。
無性生殖は、主に細菌や古細菌のような下等生物に見られる。
無性生殖は、核分裂、出芽、植物繁殖、胞子形成、断片化、アガモジェネシスによって起こることがあります。
生物の有性生殖に見られる最も重要な特徴は、進化に寄与することである。
有性生殖の最大の特徴は、生物の進化に寄与することである。
染色体の独立した組み合わせと、シナプスの際に起こる染色体の交差によって、遺伝的変異が子孫に導入されるのです。
以上が、有性生殖と無性生殖の違いです。
Web. 21 Mar. 2017.
2. “無性生殖”. ウィキペディア. ウィキメディア財団、2017年3月17日。
