आपण सजीव कशा पद्धतीने पुनरुत्पत्ती करतात याची चर्चा करण्यापूर्वी, आपण एक अधिक मूलभूत प्रश्न विचारूया - सजीव पुनरुत्पत्ती का करतात? शेवटी, पोषण, श्वसन किंवा उत्सर्जन यासारख्या आवश्यक जीवनप्रक्रियांच्या विपरीत, एखाद्या व्यक्तिगत सजीवाचे जीवन टिकवून ठेवण्यासाठी पुनरुत्पत्ती आवश्यक नाही. दुसरीकडे, जर एखाद्या व्यक्तिगत सजीवाने अधिक व्यक्ती निर्माण करायच्या असतील, तर त्याची बरीचशी ऊर्जा या प्रक्रियेत खर्च होईल. तर मग एखाद्या व्यक्तिगत सजीवाने जगण्यासाठी आवश्यक नसलेल्या प्रक्रियेवर ऊर्जा का वाया घालवावी? वर्गात या प्रश्नाची संभाव्य उत्तरे चर्चा करणे मनोरंजक ठरेल!

या प्रश्नाचे उत्तर कायही असो, हे स्पष्ट आहे की सजीव आपल्याला दिसतात कारण ते पुनरुत्पत्ती करतात. जर एखाद्या विशिष्ट प्रकारचा फक्त एकच, पुनरुत्पत्ती न करणारा सजीव असता, तर त्याचे अस्तित्व आपल्याला कळले असते का याबद्दल शंका आहे. एखाद्या एकाच जातीचे मोठ्या प्रमाणात सजीव असल्यामुळेच ते आपल्या लक्षात येतात. दोन वेगवेगळ्या व्यक्तिगत सजीव एकाच जातीचे आहेत हे आपल्याला कसे कळते? सहसा, ते एकमेकांसारखे दिसतात म्हणून आपण असे म्हणतो. अशाप्रकारे, पुनरुत्पत्ती करणारे सजीव स्वतःसारखेच दिसणारे नवीन व्यक्ती निर्माण करतात.

७.१ सजीव स्वतःची नक्कल तयार करतात का?

सजीव एकमेकांसारखे दिसतात कारण त्यांची शरीररचना सारखी असते. शरीररचना सारखी असायची तर, या रचनांचे नकाशे (ब्लूप्रिंट) सारखे असले पाहिजेत. अशाप्रकारे, सर्वात मूलभूत स्तरावर पुनरुत्पत्तीमध्ये शरीररचनेच्या नकाशांच्या प्रती तयार करणे समाविष्ट असेल. इयत्ता नववी मध्ये, आपण शिकलो की पेशीच्या केंद्रकातील गुणसूत्रांमध्ये DNA (डिऑक्सीरायबो न्यूक्लिक अॅसिड) रेणूंच्या रूपात पालकांकडून पुढील पिढीकडे वैशिष्ट्यांचा वारसा मिळण्यासाठी माहिती असते. पेशी केंद्रकातील DNA ही प्रथिने बनवण्यासाठी माहितीचा स्रोत आहे. जर माहिती बदलली, तर वेगवेगळी प्रथिने तयार होतील. वेगवेगळी प्रथिने शेवटी बदललेल्या शरीररचनेकडे नेतील.

म्हणून, पुनरुत्पत्तीतील एक मूलभूत घटना म्हणजे DNA ची प्रत तयार होणे. पेशी रासायनिक अभिक्रियांचा वापर करून त्यांच्या DNA च्या प्रती तयार करतात. यामुळे पुनरुत्पत्ती करणाऱ्या पेशीमध्ये DNA च्या दोन प्रती तयार होतात आणि त्यांना एकमेकांपासून वेगळे करणे आवश्यक आहे. तथापि, DNA ची एक प्रत मूळ पेशीमध्ये ठेवून आणि दुसरी प्रत फक्त बाहेर ढकलल्यास काम होणार नाही, कारण बाहेर ढकललेल्या प्रतीकडे जीवनप्रक्रिया चालू ठेवण्यासाठी कोणतीही संघटित पेशीय रचना नसेल. म्हणून, DNA ची नक्कल करण्यासोबत अतिरिक्त पेशीय उपकरण तयार होते आणि नंतर DNA च्या प्रती वेगळ्या होतात, प्रत्येक स्वतःच्या पेशीय उपकरणासह. प्रभावीपणे, एक पेशी विभाजित होऊन दोन पेशी तयार करते.

हे दोन्ही पेशी अर्थातच सारख्याच असतात, पण त्या पूर्णपणे एकसारख्या असण्याची शक्यता आहे का? या प्रश्नाचे उत्तर संलग्न असलेल्या नकल प्रतिक्रिया किती अचूकपणे घडतात यावर अवलंबून असेल. कोणतीही जैवरासायनिक अभिक्रिया पूर्णपणे विश्वसनीय नसते. म्हणून, प्रत्येक वेळी DNA ची नक्कल करण्याच्या प्रक्रियेत काही फरक असणारच याची अपेक्षा आहे. परिणामी, तयार होणाऱ्या DNA प्रती मूळसारख्याच असतील, पण त्या मूळबरोबर एकसारख्या नसतील. यापैकी काही फरक इतके मोठे असू शकतात की नवीन DNA प्रत तिला मिळालेल्या पेशीय उपकरणासोबत कार्य करू शकणार नाही. अशी नवीन पेशी फक्त मरून जाईल. दुसरीकडे, DNA प्रतीमध्ये असे अनेक इतर फरक असू शकतात ज्यामुळे असे नाट्यमय परिणाम होणार नाहीत. अशाप्रकारे, टिकून राहिलेल्या पेशी एकमेकांसारख्या पण सूक्ष्मपणे वेगवेगळ्या असतात. पुनरुत्पत्ती दरम्यान बदलांची ही अंतर्निहित प्रवृत्ती ही उत्क्रांतीचा आधार आहे, जसे आपण पुढील प्रकरणात चर्चा करू.

७.१.१ बदलांचे महत्त्व

सजीवांची लोकसंख्या पुनरुत्पत्तीची क्षमता वापरून परिसंस्थेमध्ये सुस्पष्ट जागा किंवा निकष (niches) व्यापते. पुनरुत्पत्ती दरम्यान DNA नकल करण्याची सातत्यता हे शरीररचनेची वैशिष्ट्ये टिकवून ठेवण्यासाठी महत्त्वाचे आहे ज्यामुळे सजीवाला तो विशिष्ट निकष वापरता येतो. म्हणून पुनरुत्पत्ती ही जातींच्या लोकसंख्येच्या स्थिरतेशी जोडलेली आहे.

तथापि, सजीवांच्या नियंत्रणाबाहेरील कारणांमुळे निकष बदलू शकतात. पृथ्वीवरील तापमान वाढू किंवा कमी होऊ शकते, पाण्याची पातळी बदलू शकते किंवा उल्कापात होऊ शकतो, असे काही उदाहरणे विचारात घेतली तर. जर पुनरुत्पत्ती करणाऱ्या सजीवांची लोकसंख्या एखाद्या विशिष्ट निकषासाठी अनुकूल असेल आणि जर तो निकष मोठ्या प्रमाणात बदलला तर, ती लोकसंख्या नष्ट होऊ शकते. तथापि, जर या लोकसंख्येतील काही व्यक्तींमध्ये काही बदल असतील, तर त्यांना टिकून राहण्याची काही शक्यता असेल. अशाप्रकारे, जर समशीतोष्ण पाण्यात जीवाणूंची लोकसंख्या राहत असेल आणि जागतिक तापमानवाढीमुळे पाण्याचे तापमान वाढवले गेले तर, यापैकी बहुतेक जीवाणू मरतील, पण उष्णतेस प्रतिरोधक असलेले काही बदललेले जीवाणू टिकून राहतील आणि पुढे वाढतील. अशाप्रकारे, कालांतराने जातींच्या अस्तित्वासाठी बदल उपयुक्त आहेत.

७.२ एकल सजीवांद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या पुनरुत्पत्तीच्या पद्धती

क्रियाकलाप ७.१

• सुमारे $10 gm$ साखर $100 mL$ पाण्यात विरघळवा.
• काचनळीमध्ये या द्रावणापैकी $20 mL$ घ्या आणि त्यात यीस्ट ग्रॅन्युल्सची एक चिमूटभर टाका.
• काचनळीच्या तोंडावर कापसाचे बुचाड लावा आणि ती उबदार जागी ठेवा.
• १ किंवा २ तासांनंतर, काचनळीतून यीस्ट संवर्धनाची एक लहान थेंब स्लाइडवर टाका आणि त्यावर कव्हरस्लिप ठेवा.
• सूक्ष्मदर्शकाखाली स्लाइडचे निरीक्षण करा.

क्रियाकलाप ७.२

• ब्रेडचा एक तुकडा ओला करा आणि तो थंड, ओलसर आणि अंधारी जागी ठेवा.
• भिंग काचेच्या साहाय्याने त्या तुकड्याच्या पृष्ठभागाचे निरीक्षण करा.
• एक आठवड्यासाठी तुमची निरीक्षणे नोंदवा.

पहिल्या प्रकरणात यीस्ट कशी वाढते आणि दुसऱ्या प्रकरणात बुरशी कशी वाढते याची तुलना करा आणि त्यातील फरक स्पष्ट करा.

पुनरुत्पत्ती प्रक्रिया कोणत्या संदर्भात कार्य करतात याची चर्चा केल्यानंतर, आता वेगवेगळे सजीव प्रत्यक्षात कशी पुनरुत्पत्ती करतात ते पाहू. विविध सजीव ज्या पद्धतीने पुनरुत्पत्ती करतात ते त्या सजीवांच्या शरीररचनेवर अवलंबून असते.

७.२.१ विखंडन

एकपेशीय सजीवांसाठी, पेशी विभाजन किंवा विखंडनामुळे नवीन व्यक्ती निर्माण होतात. विखंडनाचे अनेक वेगवेगळे नमुने आढळले आहेत. अनेक जीवाणू आणि प्रोटोझोआ पेशी विभाजनादरम्यान फक्त दोन समान भागांत विभागतात. अमीबा सारख्या सजीवांमध्ये, विभाजनादरम्यान दोन पेशींचे विभाजन कोणत्याही प्रतलात होऊ शकते.

क्रियाकलाप ७.३

• सूक्ष्मदर्शकाखाली अमीबाची कायमस्वरूपी स्लाइड पहा.
• त्याचप्रमाणे द्विभाजन दर्शविणारी अमीबाची दुसरी कायमस्वरूपी स्लाइड पहा.
• आता, दोन्ही स्लाइड्सच्या निरीक्षणांची तुलना करा.

आकृती 7.1(a) अमीबामध्ये द्विभाजन

आकृती 7.1(b) लेशमानियामध्ये द्विभाजन

तथापि, काही एकपेशीय सजीव त्यांच्या शरीराची काहीशी अधिक संघटना दर्शवतात, जसे की लेशमानिया (जे काला-आज़ार होण्यास कारणीभूत असतात) मध्ये दिसते, ज्यांच्या पेशीच्या एका टोकाला चाबूकासारखी रचना असते. अशा सजीवांमध्ये, या रचनांशी संबंधित विशिष्ट दिशेने द्विभाजन होते. इतर एकपेशीय सजीव, जसे की मलेरियाप्रसारक, प्लाझमोडियम, एकाच वेळी अनेक विखंडनाद्वारे अनेक पुत्री पेशींमध्ये विभागतात.

आकृती 7.2 प्लाझमोडियममध्ये बहुविखंडन

दुसरीकडे, यीस्ट, लहान कळ्या बाहेर काढू शकते ज्या वेगळ्या होतात आणि पुढे वाढतात, जसे आपण क्रियाकलाप 7.1 मध्ये पाहिले.

७.२.२ खंडीभवन

क्रियाकलाप ७.४

• सरोवर किंवा तलावातून अशा पाण्याचा नमुना घ्या जे गडद हिरवे दिसते आणि तंतुमय रचना असते.
• एक किंवा दोन तंतू स्लाइडवर ठेवा.
• या तंतूंवर ग्लिसरीनचा एक थेंब टाका आणि त्यावर कव्हरस्लिप ठेवा.
• सूक्ष्मदर्शकाखाली स्लाइडचे निरीक्षण करा.
• तुम्ही स्पायरोगायरा तंतूंमध्ये वेगवेगळे ऊती ओळखू शकता का?

तुलनेने सोप्या शरीर संघटनेसह बहुपेशीय सजीवांमध्ये, सोप्या पुनरुत्पत्तीच्या पद्धती अजूनही कार्य करू शकतात. उदाहरणार्थ, स्पायरोगायरा, परिपक्व झाल्यावर फक्त लहान तुकड्यांत तुटते. हे तुकडे किंवा खंड नवीन व्यक्तींमध्ये वाढतात. क्रियाकलाप 7.4 मध्ये आपण जे पाहिले त्याच्या आधारे याचे कारण आपण शोधू शकतो का?

हे सर्व बहुपेशीय सजीवांसाठी खरे नाही. ते फक्त पेशी-दर-पेशी विभागू शकत नाहीत. कारण असे की आपण पाहिल्याप्रमाणे, अनेक बहुपेशीय सजीव केवळ पेशींचा यादृच्छिक संग्रह नसतात. विशेष पेशी ऊती म्हणून संघटित केल्या जातात आणि ऊती अवयवांमध्ये संघटित केल्या जातात, ज्यांना नंतर शरीरातील विशिष्ट स्थानांवर ठेवावे लागते. अशा काळजीपूर्वक संघटित परिस्थितीत, पेशी-दर-पेशी विभाजन व्यावहारिक ठरणार नाही. म्हणून, बहुपेशीय सजीवांना पुनरुत्पत्तीच्या अधिक गुंतागुंतीच्या मार्गांचा वापर करणे आवश्यक आहे.

बहुपेशीय सजीवांमध्ये वापरलेली एक मूलभूत रणनीती म्हणजे वेगवेगळ्या पेशी प्रकारांनी वेगवेगळी विशेषीकृत कार्ये करणे. या सामान्य नमुन्याचे अनुसरण करून, अशा सजीवांमध्ये पुनरुत्पत्ती देखील एका विशिष्ट पेशी प्रकाराचे कार्य आहे. जर सजीव स्वतः अनेक पेशी प्रकारांचा बनलेला असेल तर एकाच पेशी प्रकारातून पुनरुत्पत्ती कशी साध्य करायची? याचे उत्तर असे आहे की सजीवामध्ये एकच पेशी प्रकार असणे आवश्यक आहे जो योग्य परिस्थितीत वाढण्यास, वेगाने वाढण्यास आणि इतर पेशी प्रकार बनवण्यास सक्षम आहे.

७.२.३ पुनर्जनन

अनेक पूर्णपणे विभेदित सजीवांमध्ये त्यांच्या शरीराच्या भागांपासून नवीन व्यक्तिगत सजीव निर्माण करण्याची क्षमता असते. म्हणजेच, जर व्यक्ती कशीतरी कापली गेली किंवा अनेक तुकड्यांत मोडली गेली तर, यापैकी अनेक तुकडे स्वतंत्र व्यक्तींमध्ये वाढतात. उदाहरणार्थ, हायड्रा आणि प्लॅनेरिया सारख्या साध्या प्राण्यांना कोणत्याही संख्येने तुकड्यांत कापता येते आणि प्रत्येक तुकडा पूर्ण सजीवात वाढतो. याला पुनर्जनन म्हणतात (आकृती 7.3 पहा). पुनर्जनन विशेष पेशींद्वारे केले जाते. या पेशी वेगाने वाढतात आणि मोठ्या संख्येने पेशी तयार करतात. या पेशींच्या समूहातून, वेगवेगळ्या पेशी विविध पेशी प्रकार आणि ऊती बनण्यासाठी बदल घडवून आणतात. हे बदल विकास म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या संघटित क्रमाने घडतात. तथापि, पुनर्जनन हे पुनरुत्पत्तीसारखे नाही, कारण बहुतेक सजीव सामान्यतः पुनरुत्पत्ती करण्यास सक्षम होण्यासाठी कापले जाण्यावर अवलंबून नसतात.

आकृती 7.3 प्लॅनेरियामध्ये पुनर्जनन

७.२.४ कलिका विभाजन

हायड्रा सारखे सजीव कलिका विभाजनाच्या प्रक्रियेत पुनरुत्पत्तीसाठी पुनर्जननक्षम पेशी वापरतात. हायड्रामध्ये, एका विशिष्ट स्थळावर वारंवार पेशी विभाजनामुळे बाहेर वाढ म्हणून एक कळी विकसित होते (आकृती 7.4). ही कळी लहान व्यक्तींमध्ये विकसित होते आणि पूर्णपणे परिपक्व झाल्यावर, पालक शरीरापासून वेगळी होते आणि नवीन स्वतंत्र व्यक्ती बनते.

आकृती 7.4 हायड्रामध्ये कलिका विभाजन

७.२.५ वनस्पतींची कायिक प्रवर्धन

अनेक वनस्पतींमध्ये मूळ, खोड आणि पाने यासारखे भाग योग्य परिस्थितीत नवीन वनस्पतींमध्ये विकसित होतात. बहुतेक प्राण्यांप्रमाणे नाही, तर वनस्पती खरोखरच पुनरुत्पत्तीसाठी अशा पद्धतीचा वापर करू शकतात. कायिक प्रवर्धनाचा हा गुणधर्म लेयरिंग किंवा ग्राफ्टिंग सारख्या पद्धतींमध्ये वापरला जातो ज्यामुळे ऊस, गुलाब किंवा द्राक्षे यासारख्या अनेक वनस्पती शेतीच्या हेतूंसाठी वाढवता येतात. कायिक प्रवर्धनाद्वारे वाढवलेल्या वनस्पती बियांपासून तयार झालेल्या वनस्पतींपेक्षा लवकर फुले आणि फळे देऊ शकतात. अशा पद्धती केळी, संत्री, गुलाब आणि जास्मीन यासारख्या अशा वनस्पतींचे प्रवर्धन देखील शक्य करतात ज्यांना बियांची निर्मिती करण्याची क्षमता गमावली आहे. कायिक प्रवर्धनाचा आणखी एक फायदा असा आहे की तयार केलेल्या सर्व वनस्पती आनुवंशिकदृष्ट्या पालक वनस्पतीसारख्या पुरेशा सारख्या असतात की त्यांची सर्व वैशिष्ट्ये असतात.

क्रियाकलाप ७.५

• एक बटाटा घ्या आणि त्याच्या पृष्ठभागाचे निरीक्षण करा. खाची दिसतात का?
• बटाटा लहान तुकड्यांत कापा जेणेकरून काही तुकड्यांमध्ये खाच किंवा कळी असेल आणि काहीमध्ये नसेल.
• एका ट्रेवर काही कापसाचा थर पसरवा आणि तो ओला करा. या कापसावर बटाट्याचे तुकडे ठेवा. कळ्या असलेले तुकडे कोठे ठेवले आहेत ते लक्षात घ्या.
• पुढील काही दिवसांत या बटाट्याच्या तुकड्यांमध्ये होणारे बदल निरीक्षण करा. कापसाचा थर ओलसर ठेवला आहे याची खात्री करा.
• कोणते बटाट्याचे तुकडे ताजे हिरवे कोंब आणि मुळे तयार करतात?

आकृती 7.5 कळ्यांसह ब्रायोफिलमचे पान

त्याचप्रमाणे ब्रायोफिलमच्या पानाच्या काठावरील खाचीमध्ये तयार झालेल्या कळ्या मातीवर पडतात आणि नवीन वनस्पतींमध्ये विकसित होतात (आकृती 7.5).

क्रियाकलाप ७.६

• एक मनी-प्लांट निवडा.
• काही तुकडे असे कापा की त्यात किमान एक पान असेल.
• दोन पानांमधील काही इतर भाग कापून टाका.
• सर्व तुकड्यांचे एक टोक पाण्यात बुडवा आणि पुढील काही दिवस निरीक्षण करा.
• कोणते तुकडे वाढतात आणि ताजी पाने देतात?
• तुमच्या निरीक्षणांवरून तुम्ही काय निष्कर्ष काढू शकता?

तुम्हाला माहिती आहे का?

ऊती संवर्धन

ऊती संवर्धनामध्ये, वनस्पतीच्या वाढत्या टोकापासून ऊती काढून किंवा पेशी वेगळे करून नवीन वनस्पती वाढवल्या जातात. पेशी नंतर एका कृत्रिम माध्यमात ठेवल्या जातात जिथे त्या वेगाने विभाजित होऊन पेशींचा एक लहान गट किंवा कॅलस तयार करतात. कॅलस वाढ आणि विभेदनासाठी हॉर्मोन्स असलेल्या दुसऱ्या माध्यमात हस्तांतरित केला जातो. नंतर प्लांटलेट्स मातीत ठेवल्या जातात जेणेकरून त्या परिपक्व वनस्पतींमध्ये वाढू शकतील. ऊती संवर्धन वापरून, एका पालकापासून अनेक वनस्पती रोगमुक्त परिस्थितीत वाढवता येतात. हे तंत्र सामान्यतः सजावटीच्या वनस्पतींसाठी वापरले जाते.

७.२.६ बीजाणू निर्मिती

आकृती 7.6 रायझोपसमध्ये बीजाणू निर्मिती

अगदी अनेक साध्या बहुपेशीय सजीवांमध्ये, विशिष्ट पुनरुत्पादक भाग ओळखले जाऊ शकतात. वरील क्रियाकलाप 7.2 मध्ये ब्रेडवर विकसित झालेल्या दोरासारख्या रचना ह्या ब्रेड बुरशीच्या (रायझोपस) हायफा आहेत. ते पुनरुत्पादक भाग नाहीत. दुसरीकडे, काठीवरील लहान गोळ्यासारख्या रचना पुनरुत्पत्तीमध्ये सहभागी असतात. ते गोळे बीजाणुधानी (स्पोरॅन्जिया) आहेत, ज्यामध्ये पेशी किंवा बीजाणू असतात, जे शेवटी नवीन रायझोपस व्यक्तींमध्ये विकसित होऊ शकतात (आकृती 7.6). बीजाणू जाड भिंतींनी झाकलेले असतात जे त्यांना दुसऱ्या ओलसर पृष्ठभागाशी संपर्कात येईपर्यंत संरक्षण देतात आणि नंतर ते वाढू लागतात.

आपण आतापर्यंत चर्चा केलेल्या पुनरुत्पत्तीच्या सर्व पद्धतींमुळे एका व्यक्तीपासून नवीन पिढ्या निर्माण होणे शक्य होते. याला अलैंगिक पुनरुत्पत्ती म्हणतात.

७.३ लैंगिक पुनरुत्पत्ती

नवीन पिढी निर्माण होण्यापूर्वी दोन व्यक्तींचा सहभाग आवश्यक असलेल्या पुनरुत्पत्तीच्या पद्धती देखील आपल्याला परिचित आहेत. एकट्या बैलांकडून नवीन वासरे निर्माण होऊ शकत नाहीत, किंवा एकट्या कोंबड्यांकडून नवीन पिल्लू निर्माण होऊ शकत नाहीत. अशा परिस्थितीत, नवीन पिढ्या निर्माण करण्यासाठी दोन्ही लिंगे, नर आणि मादी, आवश्यक असतात. पुनरुत्पत्तीच्या या लैंगिक पद्धतीचे महत्त्व काय आहे? वरील आपण चर्चा करत असलेल्या अलैंगिक पुनरुत्पत्तीच्या पद्धतीच्या काही मर्यादा आहेत का?

७.३.१ लैंगिक पुनरुत्पत्तीची पद्धत का?

एका पेशीपासून दोन नवीन पेशी तयार होण्यामध्ये DNA ची नक्कल तसेच पेशीय उपकरणाची नक्कल करणे समाविष्ट असते. DNA नकल करण्याची यंत्रणा, आपण पाहिल्याप्रमाणे, पूर्णपणे अचूक असू शकत नाही आणि परिणामी त्रुटी सजीवांच्या लोकसंख्येतील बदलांचे स्रोत आहेत. प्रत्येक व्यक्तिगत सजीवाला बदलांद्वारे संरक्षित केले ज