רבייה

ערך זה עוסק בתהליך בו יצורים חיים מעמידים צאצאים. אם התכוונתם לתהליך החלוקה של תאים, ראו רבייה תאית.

בביולוגיה, רבייה היא תהליך בו יצורים חיים מעמידים צאצאים. בזכות תהליך זה החיים ממשיכים להתקיים על פני כדור הארץ לאורך זמן.

ניתן לחלק את הרבייה לשני סוגים: רבייה אל-זוויגית רבייה זוויגית. עם זאת חלוקה זו כוללת שיטות שונות מאוד – הרבייה האל-זווגית הנפוצה – בתהליך של פליגה, שונה מחלק מהשיטות של רבייה אל-מינית שנוצרו בקרב יצורים אאוקריוטים.

רבייה אל-זוויגית

ערך מורחב – רבייה אל-זוויגית

רבייה אל-זוויגית (או אל-מינית) היא תהליך ביולוגי שבו יצור יוצר העתק של עצמו הזהה לו מבחינה גנטית (למעט מוטציות), מבלי שיהיה מעורב בתהליך חומר גנטי מיצור אחר.

החמציץ הנטוי מתרבה בישראל רק באמצעות רבייה וגטטיבית

פליגה

הדרך הנפוצה ביותר של רבייה אל-זיווגית היא פליגה (Binary fission) – אופן הרבייה האל-זוויגית של יצורים פרוקריוטיים, קרי יצורים חד תאיים חסרי גרעין. רבייה זו קיימת בקרב חיידקים וארכאונים והתקיימה במשך מילארדי שנים – ברוב ההיסטוריה של החיים בכדור הארץ. רק לאחר זמן רב – לאחר אסון החמצן והתפתחות האאוקריוטים התפתחו יצורים מורכבים יותר שיש להם רבייה מינית.

הפליגה נפתחת בשכפול הדנ"א של התא, המתגלם לרוב בכרומוזום מעגלי יחיד. היא מסתיימת בחלוקת הציטופלזמה. רבייה באמצעות פליגה מאפשרת גידול אוכלוסין בקצב מעריכי. חיידקי קולי למשל מתחלקים בכל עשרים דקות בערך בסביבת מחיה מיטבית. באופן דומה, תאים איקריוטיים סומטיים ובכללם מרבית תאי גוף האדם מתרבים על ידי מיטוזה. עבור יצורים רב תאיים כגון האדם, אופן רבייה תאית זה אינו רבייה פיזיולוגית, קרי העמדת צאצאים של היצור השלם.

צורות נוספות של רבייה אל-זיווגית

בקרב האאוקריוטים ניתן למצוא לעיתים קרובות רבייה מינית, שהיא כאמור התפתחות אבולוציונית מאוחרת יחסית לעומת הרבייה האל-זיווגית. אולם גם בקרב יצורים אלה יש לפעמים רבייה אל-זיווגית. דבר זה כולל:

רבייה וגטטיבית – רבייה אל-זוויגית המתקיימת בצמחים המתקיימת בצמחים רקמות סוֹמָטיות לאורגניזם שלם. בצמחים קיימת אפשרות להתרבות על ידי התפתחות חלק מן הצמח, כגון שורש, גבעול, עלה, ניצן או תאים בודדים, מצמח אחד, לצמח שלם, נוסף. אחת הדוגמאות המוכרות היא הדשא הנפוץ בגינות, שמתרבה באמצעות קני שורש זוחלים.
הנצה (Budding) – בשיטת ההנצה מתרבים בעלי החיים מסוגים רבים כולל אלמוגים, ספוגיים, תולעים שטוחות ונבוביים (הם יכולים להתרבות אף ברבייה זוויגית). בשיטה זו צומח מעין ניצן על אותו נבוב וכשהוא מוכן לכך, הוא ניתק מ"אימו" והופך עצמאי (כבהידרה), או שמתפתחת מושבה (כבאלמוגים). הנצה מתרחשת בצורה נדירה גם בקרב חרקים, לדוגמה בקרב במשפחת הדבורים המין אפיס דורסטה (Apis dorsata) עשוי באופן נדיר להתחלק בהנצה, התנהגות זו נצפתה בקרב קבוצה של "פועלות" שעזבו את הקן בו נולדו ויצרו קן חדש ליד הקודם. הנצה קיימת גם בצמחים – בתופעה זו ניצן יכול להינתק מהצמח הראשון ולהתפתח לצמח עצמאי חדש.
רביית בתולים (Parthenogenesis) – התפתחות של ביצית לתא חי ללא הפריה חיצונית. ישנו דמיון בצורת ההתפתחות של יצורים המתרבים ברביית בתולים ליצורים המתרבים ברבייה מינית. בשני הסוגים הביצית נוצרת בשחלות, זו גם הסיבה שמטבע הדברים רביית בתולים אפשרית רק אצל נקבות.

רבייה זוויגית

רבייה מינית (או רבייה זוויגית) היא רבייה באמצעות התלכדות של שני תאי מין (גמטות) לתא אחד אשר תכונותיו מורכבות מתכונות שני תאי המין. ברבייה זוויגית לאורגניזם החדש שני הורים: זכר ונקבה. תא מין נוצר באמצעות חלוקת תא ייחודית בשם מיוזה ("חלוקת הפחתה"), שבה מתחלק התא בדומה למיטוזה אך נעשות שתי חלוקות, ללא הכפלה נוספת של המידע התורשתי בתאים, כך שנוצרים ארבעה תאי צאצא, כשבכל אחד מהם מחצית מן החומר התורשתי של אותו זן. תאי המין נפגשים ומתרחשת הפריה, שהיא תהליך שבו מועבר המידע התורשתי לאחד מתאי המין כך שבאותו תא ישנו מלוא החומר התורשתי של אותו הזן. לאחר ההפריה נוצר תא מופרה (זיגוטה) המתחלק פעמים רבות (בחלוקת מיטוזה) עד שנוצר עובר (בבעלי חיים) או זרע (בצמחים) המתפתח עד לבגרות.

רבייה זוויגית מחוץ לגוף האם

אצל דגים רבים ודו-חיים, ההפריה מתרחשת מחוץ לגוף האם. הנקבה מפרישה מאות תאי ביצה למים, והזכר מפריש עליהם את הזרע. הפריה מסוג זה יכולה להתרחש בכמה דרכים:

לפי להקות – הזכרים והנקבות של הלהקה, שוחים יחד ומטילים למים את תאי הזרע והביצית וכך הגמטות המשתתפות בהפריה שייכות לאותה להקה.
לפי טריטוריות – הזכר קובע לו טריטוריה ומזמין את הנקבה אליו. ביציות שיופרו בטריטוריה שלו, יופרו מזרעו.
לחיצה – בשיטה זאת הזכר לוחץ על הנקבה (פיזית) והיא, כתגובה מטילה ביציות. הזכר מייד מטיל זרעונים.

הפריה מחוץ לגוף האם יכולה להתרחש גם בקרב אלמוגים אלו מתרבים הן ברבייה מינית והן ברבייה על-מינית. ברבייה מינית קיימת הדגרת הפגית בתוך המושבה עצמה (brooding). ושיטה נוספת של רבייה היא שני ההורים משחררים את תאי המין שלהם למים ושם נערכת ההפריה (spawning). הביצית המופרית מתפתחת לפגית אחרי כמה ימים. הפגית מתיישבת על השונית תוך כמה שעות עד כמה ימים. ההפריה יכולה להתרחש על פני השטח של המושבה (surface brooding).

רבייה זוויגית מול רבייה אל-זוויגית

מספר הפרטים באוכלוסייה של אורגניזמים המתרבים ברבייה אל-זוויגית נוטה לעלות באופן מעריכי או ליתר דיוק בפונקציה סיגמואידית. התרבות כזו היא פשוטה יותר (אין צורך לחפש בן או בת זוג), אין בה סוגי הונאה או ניצול שונים היכולים להתקיים ברבייה מינית והיא מהירה בהרבה. כמו כן היא חסכונית יותר משום שאין צורך לפרנס זכרים שאינם יכולים להתרבות בכוחות עצמם. החסרון ברבייה אל-זווגית היא שכל הצאצאים הם בעלי פגיעות דומה מפני שהם תלויים במוטציות לשינויים בחומר התורשתי שלהם (DNA). כדי להפחית סיכון זה חיידיקים פיתחו דרך נוספת של מגוון גנטי והיא העברה גנטית אופקית שבה חיידק מ"מין טקסנומי" אחד מעביר חומר גנטי לחיידק אחר שאינו צאצא שלו – והעברה כזו יכולה להתרחש גם בקרב חיידקים שיש מרחק גנטי משמעותי ביניהם. אורגניזמים המתרבים ברבייה זוויגית, לעומת זאת, מולידים פחות צאצאים, אלא שהמגוון הגנטי שלהם (שמקורו בשחלוף ובהיערכות הכרומוזומים במהלך החלוקה) מהווה תשובה חלקית בפני מחלות, טפילים, השתנות תנאי הסביבה (לדוגמה סביבה יבשה או קרה יותר) או מעבר לסביבת מחיה חדשה.

לדוגמה לטאות שחיו באי מסוים בים התקיימו בעיקר בזכות טריפה של פרוקי רגליים. חוקרים העבירו חלק מלטאות אלה לאי אחר שבו הן נאלצו להתקיים בעיקר על מזון צמחי. המגוון הגנטי הקיים בקרב הלטאות עקב הרבייה המינית שלהן, גרם לכך שחלק מהלטאות היו בעלי לסתות מעט יותר גדולות – דבר המעניק יתרון בלעיסת חומר צמחי, שהוא נוקשה יותר עקב התאית שיש בו. לטאות אלה שרדו באי החדש טוב יותר לעומת הלטאות מאותו המין שהיו בעלות לסתות קטנות יותר.^[1]

ישנם גם אורגניזמים בעלי יכולת בחירה בין רבייה זוויגית לחד-זוויגית בהתאם לנסיבות, כמו כנימות, ריריות, שושנות ים וסוגים שונים של צמחים. כאשר שוררים תנאים סביבתיים נוחים, ניתנת עדיפות לרבייה אל-זוויגית המנצלת את התנאים המיטיביים, כגון היצע מזון בשפע, מחסה הולם, אקלים רצוי, היעדר מחלות, רמת חומציות אופטימלית (pH) או שילוב מתאים של צרכים קיומיים אחרים. אוכלוסיות כאלה, המתרבות באופן אל-זוויגי, גדלות באופן מעריכי תוך ניצול מרבי של מלאי המשאבים.

משהתרוקנו מקורות המזון, האקלים השתנה לרעה, או שלהישרדות הפרט נשקפת סכנה משינוי עוין כלשהו בתנאי המחיה, פונים אורגניזמים אלו לרבייה זוויגית. רבייה זוויגית מבטיחה ערבוב של מאגר הגנים של המין. השוני המצוי בצאצאים של רבייה זוויגית מקנה להם כושר הישרדות עדיף בתנאים החדשים, ומאפשר את פעילותו של מנגנון ההסתגלות הבררני. בנוסף, רבייה זוויגית מביאה בדרך כלל לידי יצירת שלב חיים שמסוגל להתמודד עם תנאים שמסכנים את צאצאיהם של יצורים אל-זוויגים. זרעים, נבגים, ביצים, גלמים, ציסטות או שלבי "תרדמת" אחרים של רבייה זוויגית, מבטיחים את הישרדותם של האורגניזמים בתנאים עוינים, בכך שהם מאפשרים להם להמתין עד חלוף המצב המאיים, ולהתאושש חזרה כשהתנאים משתפרים.