شارح الدرس: التكاثر اللاجنسي العلوم • الصف الثالث الإعدادي

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نَصِف السمات المميِّزة للتكاثر اللاجنسي، ونُعطي أمثلةً لطرق التكاثر اللاجنسي.

يُعَد التكاثر من العمليات الحيوية المهمة للغاية. فمن خلال التكاثر يستطيع كل كائن حي إنتاج نسل. إذا توقَّفت جميع الكائنات الحية عن التكاثر، فسرعان ما سيموت نوع تلو الآخر بمعدل يُنذر بالخطر.

يوجد نوعان أساسيان من التكاثر؛ هما التكاثر الجنسي والتكاثر اللاجنسي. في هذا الشارح، سوف نركِّز على طرق التكاثر اللاجنسي التي تستخدمها بعض الكائنات الحية لضمان استمرارية بقاء نوعها.

التكاثر الجنسي هو طريقة التكاثر في البشر. في التكاثر الجنسي تندمج الخلايا الجنسية للأبوين (الجاميتات) معًا، في عملية تُسمَّى الإخصاب، لإنتاج نسل جديد فريد وراثيًّا. يوضِّح ذلك الشكل ١ المبسَّط الآتي.

يساعد إنتاج النسل عن طريق التكاثر الجنسي على زيادة التباين الوراثي لتجمُّعات الكائنات الحية. والتباين الوراثي هو ما يَصِف اختلافات المادة الوراثية بين أفراد تجمُّعات الكائنات الحية. من المفيد عمومًا أن يختلف الأفراد الذين ينتمون إلى أحد تجمُّعات الكائنات الحية كلٌّ منهم عن الآخر. سبب ذلك أنه في حالة حدوث أي تغيُّرات بيئية كبيرة، سيكون بإمكان بعض الأفراد على الأقل التكيُّف والتعايُش مع هذه التغيُّرات.

على عكس التكاثر الجنسي، يحتاج التكاثر اللاجنسي إلى فرد أبوي واحد. وهناك طرق مختلفة للتكاثر اللاجنسي، لكن جميعها تُنتِج نسلًا مطابِقًا وراثيًّا للفرد الأبوي. وقد يُشار إلى أفراد هذا النسل أحيانًا باعتبارها مستنسَخات للفرد الأبوي. بمعنى آخر، إن التكاثر اللاجنسي لا يحقِّق مستوى التباين الوراثي الذي يحقِّقه التكاثر الجنسي في تجمُّعات الكائنات الحية.

في التكاثر اللاجنسي، ليس من الضروري أن يقضي أحد الأبوين وقتًا في البحث عن شريكه؛ لذلك لا تستغرق عملية الإخصاب وقتًا، وتكون عملية التكاثر عادةً أسرع كثيرًا من التكاثر الجنسي. هذا يعني أنه يمكن إنتاج النسل سريعًا.

والآن، هيا نُلقِ نظرةً على بعض الأمثلة للتكاثر اللاجنسي في مختلف الكائنات الحية.

البكتيريا كائن وحيد الخلية. يُشار إلى البكتيريا ببدائية النوى، ما يعني أن مادتها الوراثية لا توجد داخل التركيب الخلوي الخاص المُسمَّى بالنواة، بل تتحرَّك بِحُرِّية داخل خلية. ويوضِّح الشكل ٢ رسمًا مبسَّطًا للخلية البكتيرية.

عندما تتكاثر البكتيريا، فإنها تتكاثر لا جنسيًّا عن طريق عملية تُسمَّى الانشطار الثنائي. في هذه العملية، تنقسم الخلية الأبوية إلى نسل من خليتين بنويتين مستقلتين، تكونان متطابقتين وراثيًّا مع الخلية الأبوية. يعرض الشكل ٣ توضيحًا مبسطًا لعملية الانشطار الثنائي.

في الشكل ٧، نلاحظ أنه قبل الانقسام، تتضاعف المادة الوراثية الموجودة بالخلية البكتيرية. ولعلك تتذكَّر أن هذا الأمر يُشبه إلى حدٍّ كبير عملية الانقسام الخلوي الذي تستخدمه الخلايا الحقيقية النوى (أي الخلايا التي تحتوي على نواة)، ويُسمَّى بالانقسام الميتوزي.

يُستخدم الانشطار الثنائي أيضًا في بعض الكائنات الحقيقية النوى والوحيدة الخلايا، مثل: «الأميبا» و«البراميسيوم» و«اليوجلينا».

الفطريات مجموعة كبيرة من الكائنات الحية المصنَّفة حقيقية النوى؛ وذلك لأنها تحتوي على نواة. تقوم الفطريات بالعديد من أمثلة التكاثر اللاجنسي المثيرة للاهتمام.

على سبيل المثال، لدينا فطر الخميرة الذي يُعَد أحد أنواع الفطريات الوحيدة الخلية. ولعلك تَعرِف أن هناك نوعًا من فطر الخميرة يُعرَف عادةً بخميرة الخبز، يُستخدَم لزيادة حجم الخبز. تتكاثر خلايا فطر الخميرة عن طريق عملية تُسمَّى التبرعم. يعرض الشكل ٤ توضيحًا مبسطًا لعملية التبرعم في خلايا فطر الخميرة.

يمكنك أيضًا معرفة الطريقة التي تتم بها عملية التبرعم بنفسك. يمكنك تطبيق التجربة البسيطة الآتية لفحص عملية التبرعم في خلايا فطر الخميرة.

عرض توضيحي: عملية التبرعم في خلايا فطر الخميرة

ستحتاج إلى عيِّنة من فطر الخميرة، ومحلول سكري، وماء دافئ، ومجهر مع شرائح زجاجية وأغطية للشرائح.

الخطوة ١: اصنع محلولًا من الخميرة؛ وذلك بوضع عيِّنة صغيرة من الخميرة في ١٠٠ مل من الماء الدافئ وملعقة كبيرة من السكر.

الخطوة ٢: اترك المحلول لمدة ساعتين أو أكثر، إذا لزم الأمر.

الخطوة ٣: خُذ كمية صغيرة من الخليط وضعها على شريحة زجاجية.

الخطوة ٤: ضع غطاء الشريحة على الشريحة الزجاجية.

الخطوة ٥: انظر من خلال عدسة المجهر عند درجة التكبير الصغرى، إذا لزم الأمر، واضبط ارتفاع المنصة لتكون الصورة في مجال الرؤية.

الخطوة ٦: فَوْر أن تصبح الصورة في مجال الرؤية، استخدم درجة التكبير الكبرى. إذا كانت الخميرة قد بدأت بالتبرعم، فقد ترى شيئًا يُشبه الخلية أسفل المستعمرة في الصورة الموضَّحة بالأسفل.

هناك كائنات أخرى يمكنها أيضًا استخدام التبرعم، مثل الإسفنجيات المائية أو الهيدرا التي تعيش في المياه العذبة، وتوضِّح الصورة الآتية شكلها بعد ظهور برعم جانبي. خلال عملية التبرعم في جميع هذه الكائنات، يظهر نتوء جانبي صغير على الكائن الأبوي الذي ينمو ويتطوَّر حتى ينفصل ويصبح كائنًا جديدًا مستقلًّا مطابِقًا وراثيًّا للكائن الأبوي.

مثال ٣: وَصْف عملية التبرعم في الهيدرا

يوضِّح المخطط الآتي مراحل التبرعم، وهي عملية تكاثر لا جنسي تَستخدمها الهيدرا.

أيٌّ من الآتي يُكمِل المخطط؟

1. ينقسم البرعم إلى كائنين جديدين من الهيدرا.
2. ينمو البرعم ويصبح كائنًا صغيرًا، وينفصل عن الكائن الأبوي.
3. يجذب البرعم كائن هيدرا آخر ليتزاوج مع الكائن الأبوي الأصلي.

الحل

تستخدم الكائنات الحية العديد من الأنواع المختلفة للتكاثر اللاجنسي. أحد هذه الأنواع هو التبرعم، وهو العملية التي يَستخدمها فطر الخميرة وأنواع أخرى من الفطريات، وكذلك الهيدرا، كما هو مذكور في السؤال. الهيدرا أحد الكائنات الصغيرة الحجم التي تعيش في المياه العذبة، ويعتبره العلماء كائنًا مثيرًا للاهتمام للغاية؛ لأنه لا يتقدَّم في العمر.

خلال عملية التبرعم، تكوِّن الخلية الأبوية أو الكائن الأبوي برعمًا أو نتوءًا جانبيًّا. بعد ذلك، يتضاعف الحمض النووي (DNA) للخلية الأبوية أو الكائن الأبوي؛ فتنتقل إلى البرعم المادة الوراثية الموجودة في الكائن الأبوي نفسها.

وإذا كانت الظروف مناسبة، يستمر البرعم في النمو. وعندما يكتمل نموه ويصبح جاهزًا، ينفصل عن الخلية الأبوية، ليصبح كائنًا جديدًا مستقلًّا مطابِقًا وراثيًّا للكائن الأبوي.

والآن، هيا نستخدم هذه المعلومات ونُلقِ نظرةً على خيارات الإجابة المُعطاة.

في عملية التبرعم، لا ينقسم البرعم نفسه إلى أكثر من كائن. إنه ينمو ببساطة ثم ينفصل عن الكائن الأبوي عندما يكتمل نموه. التبرعم أحد أنواع التكاثر اللاجنسي، ما يعني أنه يحتاج إلى كائن أبوي واحد فقط. ومن ثَمَّ، لن يحتاج البرعم إلى جذب كائن هيدرا آخر ليتزاوج مع كائن الهيدرا الأبوي الأصلي على الإطلاق.

وبهذا، تكون العبارة الصحيحة لإكمال المخطط هي أن البرعم ينمو ويُصبِح كائنًا صغيرًا، وينفصل عن الكائن الأبوي.

هناك نوع آخر من الفطريات، مثل فطر عفن الخبز وفطر عيش الغراب النفَّاث العملاق، يمكنه التكاثر لا جنسيًّا باستخدام تراكيب خاصة تُسمَّى الجراثيم.

الجراثيم هي الخلايا التي تحتوي على نصف المادة الوراثية للخلايا الأبوية للفطريات، ويُشار إليها بأنها أحادية الصيغة الصبغية. يُنتِج الكائن الأبوي عددًا هائلًا من الجراثيم ويُخزِّنها في تركيب يُشبه الكيس يُسمَّى الحافظة الجرثومية. وعندما تصبح الجراثيم جاهزة، تتمزَّق الحافظة الجرثومية وتُطلِق هذه الجراثيم.

وعندما تعثُر هذه الجراثيم على بيئات مناسبة للنمو، يمكنها أن تتحوَّل إلى كائنات جديدة دون أن تُخصَّب.

عادةً ما يكون التكاثر اللاجنسي في مملكة الحيوان نادرًا، ولكن هناك بعض الأمثلة المثيرة للاهتمام.

يُعَد التجدُّد أحد أنواع التكاثر اللاجنسي التي تَستخدمها كائنات مثل نجم البحر والديدان المفلطحة. ويمكن لهذه الكائنات استخدام عملية التجدُّد لإعادة إنماء الأطراف المقطوعة أو حتى لإنتاج كائن جديد تمامًا.

على سبيل المثال، قد يفقد نجم البحر (الموضَّح في الصورة بالأسفل) إحدى ذراعَيْه نتيجةً لتعرُّضه للافتراس أو الإصابة. لكن يمكنه أن يُعيد إنماء الذراع المفقودة، ما دام القرص الوسطي كما هو.

على الرغم من أن هذا يُعَد مثالًا على التجدُّد، فإنه ليس مثالًا واضحًا على عملية التكاثر؛ لأنه لا يتضمَّن إنتاج جسم جديد. هيا نُلقِ نظرةً على مثال للتجدُّد يُنتَج فيه كائن حي جديد تمامًا.

إذا قُطِّعت الدودة المفلطحة إلى عدة أجزاء، فيمكن لكل جزء إعادة تكوين خلايا جديدة. هذه الخلايا ستنمو وتتخصَّص لتحل محل الجزء المقطوع من الدودة المفلطحة الأصلية. ومن ثَمَّ، إذا قُطِّعت دودة مفلطحة واحدة إلى جزأين، فإنها تَستخدم عملية التجدُّد لتكوِّن دودتين من الديدان المفلطحة. ويمكننا ملاحظة توضيح مبسَّط لهذه العملية في الشكل ٧.

مثال ٤: تحديد الطرق المختلفة للتكاثر اللاجنسي

يوضِّح الجدول الآتي بعضًا من طُرق التكاثر اللاجنسي والكائنات الحية التي تَستخدِمها.

الكائن الحي	الطريقة	الوصف
بكتيريا السالمونيلا	الانشطار الثنائي	تُضاعِف الخلية الأبوية مادتها الوراثية، قبل أن تنقسم إلى خليتين منفصلتين.
الخميرة	التبرعم	تُكوِّن الخلية الأبوية »نتوءًا« ينمو ليُصبِح كائنًا صغيرًا، وينفصل في النهاية عن الخلية الأبوية.
الدودة المفلطحة	)أ(	تنقسم الخلية الأبوية إلى جزأين، وينمو كلُّ جزء من هذين الجزأين ليُصبِح كائنًا حيًّا جديدًا.

ما الذي يجب أن يحلَّ محلَّ الحرف (أ)؟

1. التكاثر بالجراثيم
2. التجدُّد
3. التوالد البكري
4. التكاثر الخضري

الحل

التكاثر اللاجنسي أحد أنواع التكاثر التي تُنتِج نسلًا مطابِقًا وراثيًّا لأحد الأبوين. وهو يُعَد طريقة التكاثر الأكثر شيوعًا في الكائنات الحية الدقيقة، مثل البكتيريا، وكذلك يمكن أن يَستخدمه بعض أفراد مملكة الحيوان.

تُعَد الديدان المفلطحة أحد أفراد مملكة الحيوان التي يمكنها التكاثر لا جنسيًّا من أحد الأبوين فقط. إذا قُسِّمت دودة مفلطحة إلى أجزاء، أو فَقدت جزءًا من جسمها، يمكنها إعادة إنماء الأجزاء المفقودة. وهذا ما يوضِّحه الشكل الآتي.

تُسمَّى العملية التي تحدث فيها إعادة إنماء للأجزاء المفقودة من الديدان المفلطحة بالتجدُّد. وعندما نقول إن جزءًا ما تجدَّد، فما نعنيه هو أنه تكوَّن من جديد أو أُعيد إنماؤه. وهذا بالضبط ما يحدث هنا، الدودة المفلطحة تستعيد الأجزاء المفقودة من جسمها.

ولذلك، يجب أن يحل محل الحرف (أ) الموضَّح في الجدول كلمة التجدُّد.

يمكن للنباتات أيضًا أن تستفيد من التكاثر اللاجنسي لإنتاج نسل مطابِق لها وراثيًّا بشكلٍ سريع.

وتُعرَف طريقة التكاثر اللاجنسي المستخدَمة في النباتات باسم التكاثر الخضري. باستخدام هذه الطريقة، يمكن للنباتات أن تُنتِج كائنات جديدة من النتوءات التي تكوِّنها على أوراقها وسيقانها وجذورها.

ويُعَد نبات الفراولة مثالًا لاستخدام النباتات للتكاثر الخضري. تمتد جذور هذا النبات تحت الأرض، ويُنتَج برعم جديد من جذوره. ويوضِّح الشكل ٨ طريقة التكاثر هذه.

للتكاثر الخضري فوائد كثيرة. يفيد التكاثر الخضري الإنسان، على سبيل المثال، عن طريق استخدام طريقة التكاثر هذه في زراعة العديد من المحاصيل الزراعية المطلوبة. وبالنسبة إلى النباتات، سيكون بإمكانها التكاثر سريعًا وإنتاج تجمُّع نباتي كبير. لكن، بما أن جميع صور التكاثر اللاجنسي تُنتِج مستنسَخات من الكائن الأبوي، فإن التكاثر الخضري لا يُنتِج نسلًا متباينًا وراثيًّا. وهو ما يجعل الأنواع غير قادرة على التكيُّف مع الظروف البيئية الجديدة.

هيا نلخِّص الآن ما تعلَّمناه عن التكاثر اللاجنسي في هذا الشارح.