有性生殖

有性生殖涉及雌雄配子的形成，无论是来自同一生物体还是来自不同性别的个体。配子融合形成合子，合子发育成新的生物体。与无性生殖相比，这是一个复杂、漫长且缓慢的过程。由于雌雄配子的融合，有性生殖产生的后代与父母双方都不相同。

我们来看一下各种植物、动物和真菌的例子，虽然它们在外部形态、内部结构和生理学上差异很大，但在有性生殖方式上却遵循着一个共同的模式。我们将首先考虑这些不同物种共有的特征。

所有生物在能够有性生殖之前都必须经历相同的生长和成熟阶段。这个过渡期被称为**幼年期**。在植物中，它也称为**营养生长期**。这个阶段在不同的生物体中持续时间可能不同。

营养期/幼年期的最后阶段标志着生殖期的开始，在较高的植物中，它们开始开花时就能明显看出。

一年生和二年生植物都有明显的生殖期、营养生长期和衰老期。然而，对于多年生植物来说，要清晰地识别这些时期是困难的。有些植物表现出非同寻常开花特征。有些种类，如竹子，一生只开花一次，通常在50到100年后，并结出大量果实后死亡。另一种植物——**南国堇**（Strobilanthus Kunthiana）——每12年才开花一次。你们中的许多人知道，这种花在2006年9月至10月期间盛开。大规模的开花使喀拉拉邦、卡纳塔克邦和泰米尔纳德邦的广阔地区变成了蓝色的海洋，吸引了众多游客。在哺乳动物中，幼年发育阶段之后会出现生理和形态变化，然后进入活跃的生殖阶段。生殖阶段在物种间的持续时间各不相同。

很明显，自然界的动物只在夏天产卵。然而，在圈养条件下，鸟类（如养鸡场）全年都能产卵。在这种情况下，产卵行为与繁殖无关，而是一种商业利用人类福利的行为。胎盘类哺乳动物的雌性在繁殖期间，卵巢和附属管道会发生周期性变化，并伴随激素的产生。在非灵长类哺乳动物中，如绵羊、牛、鹿，以及大鼠、老虎等，繁殖期间发生的周期性变化被称为**动情周期**。然而，在灵长类动物（猴子、猿类以及人类）中，这被称为**月经周期**。许多哺乳动物，尤其是生活在野生自然环境中的，在生殖期的有利季节才会出现这些周期，因此被称为季节性繁殖者。还有许多其他哺乳动物在整个生殖期都保持活跃，因此被称为持续繁殖者。

我们都知道，如果我们活得足够长，我们都会变老。生殖的最后阶段可以被认为是衰老过程的一个指标。在生命的最后阶段，身体会发生各种变化（如新陈代谢减慢等）。衰老过程最终会导致生命的终结。

在动物和植物中，激素是导致这三个阶段变化的主要因素。激素与特定环境因素的相互作用调节着动物的繁殖过程和相应的行为。

有性生殖过程的特征事件

达到成熟年龄时，进行有性生殖的生物会表现出在根本上具有惊人相似性的过程和事件；然而，具体的生殖结构却大不相同。有性生殖的特点是雌雄配子的结合（或受精），以及合子和胚的形成。有性生殖过程是复杂而精密的，并按可预测的顺序排列。总的来说，这一系列事件可分为三个不同的阶段：**受精前事件、受精**和**受精后事件**。

1. 受精前事件

它们包括有性生殖中配子结合之前的所有阶段。两个最重要的受精前活动是配子发生和配子传递。

i) 配子发生

正如你所知，配子发生是产生两种配子——雌配子和雄配子的过程。配子是单倍体细胞。

在某些藻类中，两种配子的外观非常相似，以至于难以区分它们是雄配子还是雌配子。它们被称为**同配子（等配子）**。在绝大多数进行有性生殖的生物中，产生的配子有两种不同的形态变化**（异配子）**。在这种物种中，雄配子可称为精子，雌配子称为**卵**或**卵细胞**。

生物体的性别：生物体的有性生殖通常指两个不同但相似的生物体的配子融合，但并非总是如此，很多时候并非如此。

植物可能在一个个体植物上（雌雄同株）或在不同的植物物种上（雌雄异株）拥有雌雄生殖结构。在许多真菌和植物物种中，术语“雌雄同株”（homothallic）和“单性”（monoecious）用于描述雌雄同株状态，而**雌雄异株**（dioecious）和**异宗配子**（heterothallic）是用于描述单性的两个词。在花中，单性雄花是雄蕊花，即带有雄蕊。雌花是雌蕊花，即带有雌蕊。在某些开花植物中，雄花和雌花可以出现在同一植株上（雌雄同株），也可以出现在不同植株上（雌雄异株）。椰子和葫芦科植物是雌雄同株的一些例子。枣椰子、棕榈树和木瓜是雌雄异株的其他例子。

蚯蚓、海绵、绦虫和蚂蟥，都是典型的雌雄同体双性生物，同时拥有雌雄生殖器官，可以被称为雌雄同体。蟑螂是单性物种的一个例子。

配子形成过程中的细胞分裂：异配子物种的配子有两种性别：雄性和雌性。配子是单倍体的，但它们起源的植物体可以是单倍体或二倍体。单倍体亲本通过有丝分裂产生配子。

许多单界生物、藻类、真菌和苔藓植物具有**单倍体**的植物体。然而，在裸子植物、蕨类植物以及大多数动物（包括人类）中，亲本的身体可以是**二倍体**。很明显，如果二倍体生物需要产生单倍体配子，就必须发生减数分裂或还原分裂。

在二倍体生物中，称为**减数分裂细胞**（配子母细胞）的特殊细胞会发生**减数分裂**。减数分裂结束后，每形成一个配子，就只整合一组染色体。

ii) 配子传递

配子形成后，雄配子和雌配子需要物理连接才能发生融合（受精）。在大多数生物中，雄配子是运动的，而雌配子是静止的。然而，在某些藻类和真菌中，两种配子都是运动的。雄配子需要一个介质才能移动。在许多低等植物中，如苔藓植物、藻类和蕨类植物，水是配子传递的介质。大量的雄配子无法到达雌配子。为了弥补雄配子在运输过程中的损失，制造的雄配子数量是制造的雌配子数量的许多倍。

在种子植物中，花粉粒充当雄配子的载体，胚珠产生卵。花药产生的花粉粒必须在受精前移动到柱头。在雌雄同株的自花授粉植物中，例如豌豆，花粉粒到柱头的传递非常简单，因为柱头和花药彼此靠近，花粉粒在散落后不久就遇到柱头。然而，在异花授粉植物（包括雌雄异株物种）中，一种称为授粉的特殊过程有助于花粉粒转移到柱头上。花粉粒在柱头上发芽，携带雄配子的花粉管到达胚珠，释放雄配子靠近卵。在雌雄异株物种中，由于雌雄配子由不同个体形成，动物必须开发出特定的机制来传递配子。成功的配子传递和结合对于有性生殖最重要的阶段——受精——至关重要。

2. 受精

有性生殖中最关键的事件是**配子**的结合。这个过程称为**接合**，它导致了**合子**的产生。它也称为受精，并且通常用来描述这种过程。接合和受精经常一起使用，但要区分。

但是，必须注意的是，在某些生物体，如蜜蜂、轮虫、某些鸟类和蜥蜴（火鸡）中，雌配子会发生发育变化，在没有受精的情况下产生新的生物体。这被称为**孤雌生殖**。

在大多数水生生物中，如大多数鱼类、藻类和两栖动物，接合发生在外部介质（水）中，即生物体外。这种配子融合称为**外 fertilization**。表现出外 fertilization 的生物体在性别之间表现出惊人的同步性，并向环境中（水）释放大量配子以提高接合的几率。这是硬骨鱼类和青蛙的情况，它们会产生大量的后代。主要的缺点是后代非常容易受到捕食者的威胁，直到成年。

许多陆生生物属于真菌、爬行动物、高等动物、鸟类、哺乳动物以及大多数植物（苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物），它们的接合发生在生物体内部。在所有这些生物体中，卵在雌性器官内形成，并在那里与雄配子结合。因此，这个过程被称为内 fertilization。对于具有内 fertilization 的生物体，雄配子是活动的，必须到达卵才能与其结合。在这些生物体中，即使产生的精子数量很大，但产生的卵数量却大大减少。然而，在种子植物中，不动的雄配子通过花粉管传递给雌配子。

3. 受精后事件

在合子形成后有性生殖中发生的事件称为**受精后事件**。

i) 合子

二倍体合子的形成在所有进行有性生殖的物种中都很常见。对于进行外 fertilization 的生物体，合子在外部介质（通常是水）中产生；然而，在进行内 fertilization 的生物体中，它是在生物体内部产生的。

合子的生长取决于生物体所经历的生命周期类型以及它所暴露的环境类型。在真菌和藻类等生物中，合子会形成一层非常厚的壁，可以抵抗损伤和干燥。在发芽过程之前，它会经历一个休眠期。在单倍体生命周期的生物体中，合子通过减数分裂进行分裂，产生单倍体孢子，然后发育成单个的单倍体个体。合子是确保物种代代相传的物种连续性的关键纽带。所有进行有性生殖的生物，如人类，都以一个细胞——合子——开始生命。

ii) 胚胎发生

“胚胎发生”一词是指由合子发育而来的胚胎的形成过程。在胚胎发生过程中，合子会经历细胞分裂（有丝分裂）和细胞分化。细胞分裂增加了发育中胚胎的细胞数量。细胞分化使得细胞群可以进行特定的变化，形成特定的器官和组织，从而构成一个生物体。

根据合子的发育是发生在雌性亲本的体外还是体内，即它们是产卵（受精卵/未受精卵）还是产仔，动物被分为**卵生**和**胎生**。在卵生的爬行动物中，如蛇和鸟类，受精卵，外面覆盖着坚硬的石灰质外壳，被放置在自然环境中安全的地方。经过一段时间的孵化后，卵就会孵化。然而，在胎生动物（大多数哺乳动物和人类）中，合子在雌性生物体内发育成新的个体。当达到一定发育阶段时，新的个体就会从雌性器官中释放出来。通过适当的胚胎护理和保护，胎生物种的幼体存活几率更高。

在花中，合子在胚珠内形成。受精后，花萼、花蕊和花瓣凋零脱落。然而，雌蕊仍与植株相连。合子发育成胚，胚珠发育成种子。子房发育成果实，果实发育出**果皮**，一层厚厚的保护层。种子散播后，在适宜的条件下发芽，形成新的植物。