En biología , la reproducción es un proceso biológico que permite la producción de nuevos organismos de una especie a partir de individuos preexistentes de esa especie . Junto a la nutrición , es una de las principales funciones compartidas por todos los organismos vivos, asegurando, según una visión finalista , la continuidad de la especie que, sin reproducirse, muere y se extingue , pero la supervivencia de la especie es una ciencia obsoleta. concepto.
La reproducción puede ir acompañada de un sistema de dispersión en el espacio . Se trata de sistemas que permiten colonizar nuevos biotopos y aumentar las posibilidades de supervivencia de las especies.
Para algunos autores, el término reproducción debería reservarse únicamente para la reproducción sexual . Sin embargo, en la literatura, el término generalmente cubre la reproducción sexual y la multiplicación vegetativa a menudo llamada reproducción asexual .
La reproducción, a menudo considerada obvia en los seres vivos, de hecho plantea múltiples preguntas evolutivas. La frecuencia relativa de eventos de reproducción sexual y asexual varía según la especie. Los biólogos en realidad observan un continuo entre la reproducción sexual exclusiva y la reproducción asexual exclusiva, con todos los posibles intermediarios.
Con variaciones según el contexto, individuos , poblaciones y especies (de fauna , flora , hongos o bacterias ), existe un costo de reproducción, que corresponde aproximadamente a los recursos, energía en particular, que el individuo o especie destina a la reproducción. Estos costos parecen jugar un papel importante en los procesos de selección natural , que pueden, por ejemplo, analizarse de acuerdo con un modelo de costo / beneficio. En algunos casos, los adultos mueren de una manera "en beneficio" de sus crías después de haber producido una gran cantidad de huevos ( salmón después del desove, por ejemplo). En otros casos, como los grandes mamíferos, los adultos producen pocas crías, pero ponen mucha energía en criarlas y protegerlas, al menos en las primeras etapas de la vida.
La reproducción sexual está asegurada por la impregnación , es decir por la fusión de los gametos masculinos y femeninos dando un huevo (o cigoto ). Esta reproducción no idéntica permite el mantenimiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones , porque asegura la mezcla genética .
La reproducción asexual (también llamada reproducción asexual o vegetativa ) significa todos los demás medios de multiplicación que no intervienen ni gametos ni fertilización. En este caso, solo la mitosis asegura la transmisión de información genética a nuevas células: es un proceso de clonación natural. Sin embargo, la descendencia resultante de esta reproducción no es idéntica a su progenitor, ya que las mutaciones pueden ser transmitidas por las células reproductoras de una generación a otra y acumularse con el tiempo, lo que también permite una gran variabilidad.
La reproducción se presenta a menudo como la forma en que los individuos aseguran la " supervivencia de la especie" , su perenneidad o su continuidad, pero esto es un concepto erróneo, de influencia lamarckiana . Los biólogos se ven cada vez más llevados a considerar que los individuos no son un fin en sí mismos, que no se reproducen para asegurar la sostenibilidad de su especie, sino al contrario que "son artificios inventados por los genes. Para reproducirse" porque lo único que persiste y evoluciona con el tiempo es la información genética .
Esta reproducción se refiere al encuentro de individuos de diferentes tipos sexuales (macho y hembra, MATa y MATα, + y -) o, solo células de diferentes tipos. No implica necesariamente apareamiento o cópula, porque los organismos inmóviles como plantas, hongos, mejillones, también son capaces de reproducirse. La reproducción es compartida solo por especies eucariotas , lo que permite la mezcla genética en ellas .
En la misma especie, los individuos tienen casi el mismo número de genes (35.000 en humanos, por ejemplo). Por otro lado, las versiones de estos genes (los alelos ) no son las mismas. Por eso cada individuo es diferente. En las especies eucariotas , la reproducción es una oportunidad para mezclar estos alelos entre dos individuos, generalmente de sexos opuestos. Esto produce una nueva combinación de alelos, por lo tanto, un nuevo genoma. Esto permite que las poblaciones evolucionen , y si el medio ambiente cambiara (calentamiento climático, nuevos parásitos, etc.), estas nuevas combinaciones podrían verse favorecidas por la selección natural .
En cada generación o ciclo reproductivo, encontramos las mismas etapas a nivel celular:
“Por lo tanto, uno puede preguntarse bajo qué condiciones el sexo crea genotipos más ventajosos de los que destruye. Por otra parte, en algunos casos, la creación de genotipos favorables puede estar acompañado por un costo ( carga de la recombinación y de la segregación ) " .
Sin embargo, podemos notar que:
La reproducción que implica la meiosis y la fecundación no reproduce la herencia genética de los padres de forma idéntica. Un niño no tiene las combinaciones de alelos que tiene su padre o su madre, sino una mezcla de los dos.
De hecho, la reproducción sexual permite la transmisión de genes de una generación a otra, pero induciendo variabilidad genética. Es la mezcla genética la que permite que la información genética evolucione (esencial a largo plazo para permitir que las especies se adapten seleccionando el entorno de acuerdo con la visión evolutiva de Darwin ).
Hay dos tipos de reproducción en el insecto palo :
La mayoría de las especies, sin embargo, conocen estos dos modos de reproducción.
Hermafrodismo en el caracolEl caracol es una especie hermafrodita , es decir, es tanto macho como hembra. Tiene genitales masculinos y femeninos, sin embargo, los órganos masculinos maduran primero. No puede auto-fertilizar, fertilización debe ser cruzado: cada reproductor fertiliza sus gametos femeninos con los gametos masculinos de su compañero.
Durante los preludios amorosos, los dos caracoles se excitan mutuamente y se pinchan con finos dardos de piedra caliza para activar la secreción de esperma . Sin embargo, algunos ejemplares envían demasiados golpes, lo que es perjudicial para la salud y la fertilidad de la pareja.
El apareamiento dura entre ocho y doce horas. Aproximadamente diez días después, los dos padres ponen sus propios huevos después de cavar un hoyo en la tierra suelta.
La reproducción asegura la supervivencia de las especies a lo largo del tiempo. Además, ciertos eventos o factores ambientales que actúan sobre la reproducción tendrán un impacto en la dinámica y mantenimiento de las poblaciones. La especie a veces incluso adoptará estrategias reproductivas para optimizar la ocupación de un medio ambiente.
Como la supervivencia de la especie debe asegurarse constantemente, frente a diferentes entornos, la evolución ha seleccionado una variedad de estrategias diferentes. Aquí están las dos descripciones extremas:
Por ejemplo, en los vertebrados , el alce tiene una estrategia K: pocos descendientes, lactancia… En cambio, la rana se caracteriza por una estrategia R: muchos descendientes y mortalidad, sin cuidado de las crías.
La reproducción de una especie puede depender de variaciones en la población de otra especie. Este es el caso de los búhos níveos y los lemmings.
Los lemmings juegan un papel ecológico importante en el ecosistema de la isla Bylot . Son la principal presa de varios depredadores como el búho nival. También influyen en la vegetación de la tundra al dispersar semillas y destruir plantas con pastoreo intensivo. La población de lemmings evoluciona de forma cíclica. Si las condiciones son buenas, los lemmings pueden reproducirse y tener varias camadas al año. Por lo tanto, su población aumenta hasta que ya no hay suficientes plantas para sustentar a todos los individuos de la población. En este punto, la población disminuye, la vegetación se regenera y el ciclo se reanuda. En la isla Bylot, el intervalo de tiempo entre dos picos de abundancia en la población de lemming es de 3 a 4 años.
El búho nival es un depredador que se puede encontrar periódicamente en la isla Bylot. El búho nival vive principalmente en las áreas abiertas y cubiertas de hierba de la tundra ártica y se alimenta principalmente de pequeños mamíferos como los lemmings. Aunque el búho nival es reconocido como un ave migratoria, sus movimientos migratorios son muy impredecibles, influenciados por fluctuaciones en la abundancia de su principal presa, el lemming.
El búho se adapta a las variaciones de los lemmings. Debido a que el búho nival tiene dificultades para cazar otros mamíferos árticos, como la liebre ártica ( Lepus arcticus ), su reproducción se ve afectada en gran medida por la fluctuación de las poblaciones de lemming. La hembra pone un huevo cada dos días, por lo que los polluelos nacen con el mismo intervalo. Por tanto, el nido contiene crías de muy diferentes tamaños. Si la cantidad de presas no permite alimentar a todos los polluelos, los más pequeños y los más pequeños no pueden competir con sus mayores y acaban muriendo de hambre. En épocas de abundancia de comida, una lechuza pone hasta doce huevos, en comparación con solo cuatro cuando la presa es escasa. Cuando hay muy poca comida, las lechuzas no ponen huevos y en este caso las hembras ni siquiera construyen un nido.
Desde 1946, el uso de insecticidas a base de organoclorados como DDT , aldrín y dieldrín ha llegado a los halcones peregrinos .
Provocaron una perturbación en la reproducción de estos, lo que provocó una caída en el número de huevos puestos por los halcones peregrinos, y un cambio en el grosor de la cáscara del huevo que comenzó a crecer. Disminuye desde 1953 luego se estabiliza hasta 1964 y luego aumentar hasta 1990 cuando el grosor de la cáscara recuperó su apariencia y grosor normales.
Estos insecticidas también aumentan la tasa de crías de halcón que mueren por contacto con estos productos a una edad muy temprana.
Después de pasar varios años en el mar, los salmones adultos regresan a sus ríos nativos para reproducirse: por lo tanto, son peces migratorios. Nacen en agua dulce, se unen al mar para crecer y vuelven al río para reproducirse.
La extinción del salmón del Atlántico pone de relieve el efecto nocivo de las represas. Cualquier obstáculo físico presente en un curso de agua puede perturbar más o menos seriamente los movimientos de los peces, especialmente aquellos hacia las áreas de reproducción.
Desde mediados de la década de 1990, las presas se construyeron con la creación o mejora de dispositivos de cruce (pasos de peces).
En muchas especies, animales o vegetales, los organismos adultos (capaces de reproducirse) son inmóviles: plantas, hongos, ostras , corales ... Los sistemas de reproducción se acoplan luego a sistemas de dispersión de organismos jóvenes:
Como estas estructuras jóvenes son pequeñas y ligeras, el transporte es pasivo. Lo proporciona el viento, las corrientes de agua o incluso gracias a otras especies.
Ya sea para la reproducción sexual o la propagación vegetativa, la herencia solo es posible si el portador de la información genética ( ADN ) se duplica y se transmite al nuevo organismo. Esto es posible en todos los casos gracias a la replicación del ADN , que generalmente precede a cualquier división celular como la mitosis o la meiosis . El modo de replicación del ADN es universal en el mundo viviente: es el modo semiconservador.
El producto de una reproducción exitosa puede no pertenecer a la misma especie, stricto sensu. De hecho, ciertas especies diferenciadas por "un corto tiempo" en una escala evolutiva permanecen lo suficientemente cerca como para que la procreación sexual siga siendo posible, incluso si el producto ( híbrido ) rara vez es fértil . El caso es bien conocido:
El fenómeno puede llegar incluso a tener una extensión espectacular, con importantes variaciones en la estructura genética (importante modificación en el número y estructura de los cromosomas) y en la forma y características del híbrido: