આપણે સજીવો કેવી રીતે પ્રજનન કરે છે તેની પદ્ધતિઓની ચર્ચા કરતા પહેલા, ચાલો એક વધુ મૂળભૂત પ્રશ્ન પૂછીએ - સજીવો શા માટે પ્રજનન કરે છે? છેવટે, પોષણ, શ્વસન અથવા ઉત્સર્જન જેવી આવશ્યક જીવન પ્રક્રિયાઓથી વિપરીત, એક વ્યક્તિગત સજીવના જીવનને જાળવી રાખવા માટે પ્રજનન જરૂરી નથી. બીજી બાજુ, જો એક વ્યક્તિગત સજીવ વધુ વ્યક્તિઓનું સર્જન કરવાનું હોય, તો તેની ઘણી ઊર્જા આ પ્રક્રિયામાં ખર્ચાશે. તો પછી એક વ્યક્તિગત સજીવને જીવિત રહેવા માટે જરૂરી ન હોય તેવી પ્રક્રિયા પર ઊર્જા કેમ ખર્ચવી જોઈએ? વર્ગખંડમાં સંભવિત જવાબોની ચર્ચા કરવી રસપ્રદ થઈ શકે!

આ પ્રશ્નનો જવાબ ગમે તે હોય, એ સ્પષ્ટ છે કે આપણે સજીવોને નોંધીએ છીએ કારણ કે તેઓ પ્રજનન કરે છે. જો કોઈ ચોક્કસ પ્રકારનો માત્ર એક જ, પ્રજનન ન કરતો સભ્ય હોત, તો તેના અસ્તિત્વની આપણને નોંધ થઈ હોત કે નહીં તે શંકાસ્પદ છે. એક જ જાતિના મોટી સંખ્યામાં સજીવો જ તેમને આપણી નજરમાં લાવે છે. બે અલગ-અલગ વ્યક્તિગત સજીવો એક જ જાતિના છે તે આપણે કેવી રીતે જાણીએ છીએ? સામાન્ય રીતે, આપણે આમ કહીએ છીએ કારણ કે તેઓ એકબીજાને સમાન દેખાય છે. આમ, પ્રજનન કરતા સજીવો નવી વ્યક્તિઓનું સર્જન કરે છે જે તેમના જેવી જ દેખાય છે.

7.1 શું સજીવો પોતાની ચોક્કસ નકલો બનાવે છે?

સજીવો સમાન દેખાય છે કારણ કે તેમના શરીરની રચના સમાન હોય છે. જો શરીરની રચના સમાન હોવી જોઈએ, તો આ રચનાઓની બ્લુપ્રિન્ટ્સ (યોજનાઓ) પણ સમાન હોવી જોઈએ. આમ, તેના સૌથી મૂળભૂત સ્તરે પ્રજનનમાં શરીરની રચનાની બ્લુપ્રિન્ટ્સની નકલો બનાવવાનો સમાવેશ થશે. નવમા વર્ગમાં, આપણે શીખ્યા હતા કે કોષના કેન્દ્રકમાં રહેલા રંગસૂત્રોમાં DNA (ડીઑક્સીરાઇબો ન્યુક્લિક એસિડ) અણુઓના રૂપમાં માતા-પિતાથી આગામી પેઢીમાં લક્ષણોના વારસાની માહિતી હોય છે. કોષના કેન્દ્રકમાં રહેલું DNA પ્રોટીન બનાવવા માટેનો માહિતી સ્ત્રોત છે. જો માહિતી બદલાઈ જાય, તો અલગ પ્રોટીન બનશે. અલગ પ્રોટીન આખરે બદલાયેલી શરીર રચનાઓ તરફ દોરી જશે.

તેથી, પ્રજનનમાં એક મૂળભૂત ઘટના એ DNA ની નકલનું સર્જન છે. કોષો તેમના DNA ની નકલો બનાવવા માટે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરે છે. આ એક પ્રજનન કરતા કોષમાં DNA ની બે નકલો બનાવે છે, અને તેમને એકબીજાથી અલગ કરવાની જરૂર પડશે. જો કે, DNA ની એક નકલ મૂળ કોષમાં રાખવી અને ફક્ત બીજીને બહાર ધકેલવી એ કામ નહીં કરે, કારણ કે બહાર ધકેલાયેલી નકલમાં જીવન પ્રક્રિયાઓ જાળવવા માટે કોઈ સંગઠિત કોષીય રચના હશે નહીં. તેથી, DNA નકલની સાથે વધારાના કોષીય ઉપકરણનું સર્જન થાય છે, અને પછી DNA નકલો અલગ થાય છે, દરેક પોતાના કોષીય ઉપકરણ સાથે. અસરકારક રીતે, એક કોષ વિભાજિત થઈને બે કોષોને જન્મ આપે છે.

આ બે કોષો અલબત્ત સમાન છે, પરંતુ શું તે સંપૂર્ણ રીતે સમાન હોવાની સંભાવના છે? આ પ્રશ્નનો જવાબ એના પર નિર્ભર કરશે કે સામેલ નકલની પ્રક્રિયાઓ કેટલી ચોકસાઈપૂર્વક થાય છે. કોઈ પણ જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયા સંપૂર્ણ રીતે વિશ્વસનીય નથી. તેથી, એવી જ અપેક્ષા રાખવી જોઈએ કે DNA ની નકલની પ્રક્રિયામાં દર વખતે કેટલીક ભિન્નતાઓ હશે. પરિણામે, જનરેટ થયેલી DNA નકલો સમાન હશે, પરંતુ મૂળ જેવી સરખી ન પણ હોઈ શકે. આમાંથી કેટલીક ભિન્નતાઓ એટલી તીવ્ર હોઈ શકે છે કે નવી DNA નકલ તેને મળેલા કોષીય ઉપકરણ સાથે કામ કરી શકશે નહીં. આવો નવજાત કોષ ફક્ત મરી જશે. બીજી બાજુ, DNA નકલોમાં હજી પણ ઘણી બધી ભિન્નતાઓ હોઈ શકે છે જે આવા તીવ્ર પરિણામ તરફ દોરી ન જાય. આમ, બચેલા કોષો એકબીજાને સમાન હોય છે, પરંતુ સૂક્ષ્મ રીતે એકબીજાથી અલગ હોય છે. પ્રજનન દરમિયાન ભિન્નતા માટેની આ અંતર્ગત પ્રવૃત્તિ ઉત્ક્રાંતિનો આધાર છે, જેમ કે આપણે આગલા અધ્યાયમાં ચર્ચા કરીશું.

7.1.1 ભિન્નતાનું મહત્વ

સજીવોની વસ્તી પોતાની પ્રજનન ક્ષમતાનો ઉપયોગ કરીને પરિસ્થિતિતંત્રમાં સુવ્યાખ્યાયિત સ્થાનો, અથવા નિક (niches) ભરે છે. પ્રજનન દરમિયાન DNA નકલની સુસંગતતા શરીરની રચનાના લક્ષણો જાળવવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે જે સજીવને તે ચોક્કસ નિક (niche) નો ઉપયોગ કરવા દે છે. તેથી પ્રજનન જાતિઓની વસ્તીની સ્થિરતા સાથે જોડાયેલું છે.

જો કે, સજીવોના નિયંત્રણથી બહારના કારણોસર નિક (niches) બદલાઈ શકે છે. થોડા ઉદાહરણો વિચારવા માટે, પૃથ્વી પર તાપમાન વધી અથવા ઘટી શકે છે, પાણીનું સ્તર બદલાઈ શકે છે, અથવા ઉલ્કાપાતની અથડામણ થઈ શકે છે. જો પ્રજનન કરતા સજીવોની વસ્તી કોઈ ચોક્કસ નિક (niche) માટે યોગ્ય હોય અને જો નિક (niche) માં નાટકીય રીતે ફેરફાર થયો હોય, તો વસ્તી નાશ પામી શકે છે. જો કે, જો આ વસ્તીમાંના થોડા વ્યક્તિગત સજીવોમાં કેટલીક ભિન્નતાઓ હોય, તો તેમના બચવાની કેટલીક તક હશે. આમ, જો શીતોષ્ણ પાણીમાં રહેતા બેક્ટેરિયાની વસ્તી હોય, અને જો વૈશ્વિક તાપમાન વધારાને કારણે પાણીનું તાપમાન વધારવામાં આવે, તો આમાંના મોટાભાગના બેક્ટેરિયા મરી જશે, પરંતુ ગરમી માટે પ્રતિરોધક થોડા ભિન્ન પ્રકારો બચી જશે અને વધુ વૃદ્ધિ પામશે. આમ, સમય જતાં જાતિઓના અસ્તિત્વ માટે ભિન્નતા ઉપયોગી છે.

7.2 એકલ સજીવો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રજનનની રીતો

પ્રવૃત્તિ 7.1

• લગભગ $10 gm$ ખાંડ $100 mL$ પાણીમાં ઓગાળો.
• આ દ્રાવણમાંથી $20 mL$ એક ટેસ્ટ ટ્યુબમાં લો અને તેમાં યીસ્ટના દાણાઓની એક ચપટી ઉમેરો.
• ટેસ્ટ ટ્યુબના મોં પર કપાસનું પ્લગ મૂકો અને તેને ગરમ જગ્યાએ રાખો.
• 1 અથવા 2 કલાક પછી, ટેસ્ટ ટ્યુબમાંથી યીસ્ટ સંસ્કૃતિની એક નાની ટીપ સ્લાઇડ પર મૂકો અને તેને કવરસ્લિપથી ઢાંકો.
• સૂક્ષ્મદર્શક હેઠળ સ્લાઇડનું નિરીક્ષણ કરો.

પ્રવૃત્તિ 7.2

• બ્રેડનો એક સ્લાઇસ ભીનો કરો અને તેને ઠંડી, ભીની અને અંધારી જગ્યાએ રાખો.
• મેગ્નિફાઇંગ ગ્લાસથી સ્લાઇસની સપાટીનું નિરીક્ષણ કરો.
• એક અઠવાડિયા માટે તમારા અવલોકનો રેકોર્ડ કરો.

પ્રથમ કિસ્સામાં યીસ્ટ કેવી રીતે વધે છે અને બીજા કિસ્સામાં મોલ્ડ કેવી રીતે વધે છે તેની તુલના અને વિરોધાભાસ કરો.

પ્રજનન પ્રક્રિયાઓ કામ કરે છે તે સંદર્ભની ચર્ચા કર્યા પછી, ચાલો હવે જોઈએ કે વિવિધ સજીવો વાસ્તવમાં કેવી રીતે પ્રજનન કરે છે. વિવિધ સજીવો જે રીતે પ્રજનન કરે છે તે સજીવોની શરીર રચના પર આધારિત છે.

7.2.1 વિખંડન (Fission)

એકકોષી સજીવો માટે, કોષ વિભાજન, અથવા વિખંડન, નવી વ્યક્તિઓના સર્જન તરફ દોરી જાય છે. વિખંડનના ઘણા વિવિધ નમૂના જોવા મળ્યા છે. ઘણા બેક્ટેરિયા અને પ્રોટોઝોઆ કોષ વિભાજન દરમિયાન ફક્ત બે સમાન ભાગોમાં વિભાજિત થાય છે. અમીબા જેવા સજીવોમાં, વિભાજન દરમિયાન બે કોષોનું વિભાજન કોઈપણ સમતલમાં થઈ શકે છે.

પ્રવૃત્તિ 7.3

• સૂક્ષ્મદર્શક હેઠળ અમીબાની સ્થાયી સ્લાઇડનું નિરીક્ષણ કરો.
• તે જ રીતે દ્વિભાજન દર્શાવતી અમીબાની બીજી સ્થાયી સ્લાઇડનું નિરીક્ષણ કરો.
• હવે, બંને સ્લાઇડના અવલોકનોની તુલના કરો.

આકૃતિ 7.1(a) અમીબામાં દ્વિભાજન

આકૃતિ 7.1(b) લેશમાનિયામાં દ્વિભાજન

જો કે, કેટલાક એકકોષી સજીવો તેમના શરીરની કંઈક વધુ સંગઠિત રચના દર્શાવે છે, જેમ કે લેશમાનિયામાં જોવા મળે છે (જે કાળા-અજારનું કારણ બને છે), જેમાં કોષના એક છેડે ચાબુક જેવી રચના હોય છે. આવા સજીવોમાં, આ રચનાઓના સંદર્ભમાં ચોક્કસ દિશામાં દ્વિભાજન થાય છે. અન્ય એકકોષી સજીવો, જેમ કે મલેરિયા પરોપજીવી, પ્લાઝમોડિયમ, બહુવિભાજન દ્વારા એકસાથે ઘણી પુત્રી કોષોમાં વિભાજિત થાય છે.

આકૃતિ 7.2 પ્લાઝમોડિયમમાં બહુવિભાજન

બીજી બાજુ, યીસ્ટ, જેમ આપણે પ્રવૃત્તિ 7.1 માં જોયું તેમ, નાના કલિકાઓ (buds) બહાર કાઢી શકે છે જે અલગ થઈને વધુ વૃદ્ધિ પામે છે.

7.2.2 ખંડીકરણ (Fragmentation)

પ્રવૃત્તિ 7.4

• એક સરોવર અથવા તળાવમાંથી પાણી એકત્રિત કરો જે ઘેરા લીલા રંગનું દેખાય છે અને તંતુમય રચનાઓ ધરાવે છે.
• એક અથવા બે તંતુઓને સ્લાઇડ પર મૂકો.
• આ તંતુઓ પર ગ્લિસરીનની એક ટીપ મૂકો અને તેને કવરસ્લિપથી ઢાંકો.
• સૂક્ષ્મદર્શક હેઠળ સ્લાઇડનું નિરીક્ષણ કરો.
• શું તમે સ્પાયરોગાયરા તંતુઓમાં વિવિધ પેશીઓને ઓળખી શકો છો?

સરળ શરીર સંગઠન ધરાવતા બહુકોષી સજીવોમાં, સરળ પ્રજનન પદ્ધતિઓ હજુ પણ કામ કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્પાયરોગાયરા, પરિપક્વતા પર ફક્ત નાના ટુકડાઓમાં તૂટી જાય છે. આ ટુકડાઓ અથવા ખંડો નવી વ્યક્તિઓમાં વિકસિત થાય છે. શું આપણે પ્રવૃત્તિ 7.4 માં જોયું તેના આધારે આનું કારણ શોધી શકીએ?

આ બધા બહુકોષી સજીવો માટે સાચું નથી. તેઓ ફક્ત કોષ-દર-કોષ વિભાજિત થઈ શકતા નથી. તેનું કારણ એ છે કે ઘણા બહુકોષી સજીવો, જેમ આપણે જોયું છે, ફક્ત કોષોનો રેન્ડમ સંગ્રહ નથી. વિશિષ્ટ કોષો પેશીઓ તરીકે સંગઠિત થયેલા હોય છે, અને પેશીઓ અંગોમાં સંગઠિત થયેલી હોય છે, જે પછી શરીરમાં ચોક્કસ સ્થાન પર મૂકવામાં આવે છે. આવી કાળજીપૂર્વક સંગઠિત પરિસ્થિતિમાં, કોષ-દર-કોષ વિભાજન અવ્યવહારુ હશે. તેથી, બહુકોષી સજીવોને પ્રજનનની વધુ જટિલ રીતોનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર છે.

બહુકોષી સજીવોમાં ઉપયોગમાં લેવાતી એક મૂળભૂત વ્યૂહરચના એ છે કે વિવિધ કોષ પ્રકારો વિવિધ વિશિષ્ટ કાર્યો કરે છે. આ સામાન્ય પેટર્નને અનુસરીને, આવા સજીવોમાં પ્રજનન પણ એક ચોક્કસ કોષ પ્રકારનું કાર્ય છે. જો સજીવ પોતે ઘણા પ્રકારના કોષો ધરાવે છે, તો એક જ કોષ પ્રકારથી પ્રજનન કેવી રીતે પ્રાપ્ત કરવું? જવાબ એ છે કે સજીવમાં એક જ કોષ પ્રકાર હોવો જોઈએ જે યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં વૃદ્ધિ પામવા, વધવા અને અન્ય કોષ પ્રકારો બનાવવા સક્ષમ હોય.

7.2.3 પુનરુત્પાદન (Regeneration)

ઘણા સંપૂર્ણ રીતે વિભેદિત સજીવોમાં તેમના શરીરના ભાગોમાંથી નવા વ્યક્તિગત સજીવોનું સર્જન કરવાની ક્ષમતા હોય છે. એટલે કે, જો વ્યક્તિગત સજીવ કોઈ રીતે કાપવામાં આવે અથવા ઘણા ટુકડાઓમાં તોડવામાં આવે, તો આમાંના ઘણા ટુકડાઓ અલગ વ્યક્તિગત સજીવોમાં વિકસિત થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઈડ્રા અને પ્લેનેરિયા જેવા સરળ પ્રાણીઓને કોઈપણ સંખ્યાના ટુકડાઓમાં કાપી શકાય છે અને દરેક ટુકડો એક સંપૂર્ણ સજીવમાં વિકસિત થાય છે. આને પુનરુત્પાદન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે (આકૃતિ 7.3 જુઓ). પુનરુત્પાદન વિશિષ્ટ કોષો દ્વારા કરવામાં આવે છે. આ કોષો વધે છે અને મોટી સંખ્યામાં કોષો બનાવે છે. કોષોના આ સમૂહમાંથી, વિવિધ કોષો વિવિધ કોષ પ્રકારો અને પેશીઓ બનવા માટે પરિવર્તનથી પસાર થાય છે. આ ફેરફારો વિકાસ તરીકે ઓળખાતા સંગઠિત ક્રમમાં થાય છે. જો કે, પુનરુત્પાદન એ પ્રજનન જેટલું જ નથી, કારણ કે મોટાભાગના સજીવો સામાન્ય રીતે પ્રજનન કરવા માટે કાપવા પર આધારિત રહેશે નહીં.

આકૃતિ 7.3 પ્લેનેરિયામાં પુનરુત્પાદન

7.2.4 કલિકાસર્જન (Budding)

હાઈડ્રા જેવા સજીવો કલિકાસર્જનની પ્રક્રિયામાં પ્રજનન માટે પુનરુત્પાદક કોષોનો ઉપયોગ કરે છે. હાઈડ્રામાં, એક ચોક્કસ સ્થાને (આકૃતિ 7.4) કોષ વિભાજનના પુનરાવર્તનને કારણે એક કલિકા (bud) એક બહિર્ગમન તરીકે વિકસિત થાય છે. આ કલિકાઓ નાની વ્યક્તિઓમાં વિકસિત થાય છે અને જ્યારે સંપૂર્ણ રીતે પરિપક્વ થાય છે, ત્યારે માતૃ શરીરથી અલગ થઈ જાય છે અને નવા સ્વતંત્ર વ્યક્તિગત સજીવો બની જાય છે.

આકૃતિ 7.4 હાઈડ્રામાં કલિકાસર્જન

7.2.5 વાનસ્પતિક પ્રસાર (Vegetative Propagation)

ઘણા છોડમાં, મૂળ, દાંડી અને પાંદડા જેવા ભાગો યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં નવા છોડમાં વિકસિત થાય છે. મોટાભાગના પ્રાણીઓથી વિપરીત, છોડ ખરેખર પ્રજનન માટે આવી રીતનો ઉપયોગ કરી શકે છે. વાનસ્પતિક પ્રસારનો આ ગુણધર્મ ખેતીના હેતુઓ માટે ગન્ના, ગુલાબ અથવા દ્રાક્ષ જેવા ઘણા છોડ ઉગાડવા માટે લેયરિંગ અથવા ગ્રાફ્ટિંગ જેવી પદ્ધતિઓમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. વાનસ્પતિક પ્રસાર દ્વારા ઉછેરેલા છોડ બીજમાંથી ઉત્પન્ન થયેલા છોડ કરતાં વહેલા ફૂલો અને ફળો આપી શકે છે. આવી પદ્ધતિઓ કેળા, સંતરા, ગુલાબ અને જાસ્મિન જેવા છોડના પ્રસારને પણ શક્ય બનાવે છે જેમણે બીજ ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા ગુમાવી છે. વાનસ્પતિક પ્રસારનો બીજો ફાયદો એ છે કે ઉત્પન્ન થયેલા બધા છોડ જનીનિક રીતે માતૃ છોડ જેટલા સમાન હોય છે કે જેથી તેની બધી લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે.

પ્રવૃત્તિ 7.5

• એક બટાકા લો અને તેની સપાટીનું નિરીક્ષણ કરો. શું ખાંચો (notches) જોઈ શકાય છે?
• બટાકાને નાના ટુકડાઓમાં કાપો જેથી કેટલાક ટુકડાઓમાં ખાંચો અથવા કલિકા (bud) હોય અને કેટલાકમાં ન હોય.
• એક ટ્રે પર થોડો કપાસ ફેલાવો અને તેને ભીનો કરો. આ કપાસ પર બટાકાના ટુકડાઓ મૂકો. ધ્યાન રાખો કે કલિકાવાળા ટુકડાઓ ક્યાં મૂકવામાં આવ્યા છે.
• આગામી થ