Hình 1: Sơ đồ chu kỳ sống của người. Chú thích:Haploid = giai đoạn đơn bội. Diploid = giai đoạn lưỡng bội. Meiosis = giảm phân. Fertilisation = thụ tinh.
Trong Sinh học, chu kỳ sống là quá trình lặp lại theo trình tự nhất định các thay đổi mà một cá thể sinh vật phải trải qua bắt đầu từ khi được sinh ra cho đến các giai đoạn sinh trưởng, phát triển trở nên cơ thể trưởng thành, có thể sinh sản, rồi chết.[1][2][3][4] Trong tiếng Anh, thuật ngữ này là life cycle.
Các thành viên cùng loài đều có chu kỳ luân hồi sống như nhau. Ví dụ :
- Người bắt đầu sinh ra từ hợp tử – phát triển dần thành phôi, thai – thành em bé – lớn dần thành bố hoặc mẹ – rồi sinh thế hệ tiếp theo (hình 1). Trường hợp này thường gặp ở động vật sinh sản hữu tính, khi chu kỳ sống bắt đầu từ hợp tử là kết quả của thụ tinh giữa trứng với tinh trùng, phát triển thành phôi, từ đó nên cá thể trưởng thành, có thể có biến đổi hình thái hoặc không.
- Nếu cá thể là sinh vật đơn bào, sinh sản vô tính theo phương thức nguyên phân, thì mỗi chu kỳ sống của “con” bắt đầu từ khi được “mẹ” sinh ra, lớn lên rồi phân chia tạo ra tế bào mới. Trong trường hợp này, mỗi chu kỳ sống là một chu kỳ tế bào gồm lớn lên (pha G1), tổng hợp DNA và các chất (pha S), rồi lại tiếp tục sinh trưởng (pha G2) và phân chia (pha M) (hình 2).
Trong ngôn ngữ hàng ngày, chu kỳ sống thường được gọi là vòng đời; trong sinh học phát triển, chu kỳ sống bao hàm toàn bộ sự phát triển cá thể (ontogenesis).[5][6]
Lược sử và những kiểu[sửa|sửa mã nguồn]
Phát hiện về chu kỳ sống của sinh vật đã có từ rất lâu, nhưng cơ chế của quá trình mới được sáng tỏ dần từ khoảng vài thế kỉ trước, khi các nhà khoa học nghiên cứu về sinh sản và phát triển ở nhiều loài thực vật và động vật. Wilhelm Hofmeister vào năm 1851 đã chứng minh rằng ở thực vật thì chu kỳ sống có sự xen kẽ các thế hệ. Một số thuật ngữ (haplobiont và diplobiont) được sử dụng để mô tả các vòng đời được đề xuất ban đầu cho chu kỳ sống của tảo nhờ Nils Svedelius, và sau đó được sử dụng cho các sinh vật khác. Các thuật ngữ khác (autogamy và gamontogamy) được sử dụng trong vòng đời của nguyên sinh vật được đề xuất bởi Karl Gottlieb Grell. Các phát hiện trên diễn ra trong khoảng những năm 1840 và 1850.[7]
Chu kỳ sống của những loài sinh vật sinh sản hữu tính thường gồm có quá trình đơn bội ( n ) xen kẽ với quy trình tiến độ lưỡng bội ( 2 n ), nghĩa là có sự đổi khác của mức bội thể. Do đó, để quay lại quy trình tiến độ đơn bội, thì chu kỳ luân hồi sống bắt buộc phải qua giảm phân. Dựa vào đó, những nhà nghiên cứu phân loại thành 3 kiểu chu kỳ luân hồi sống :
- kiểu giao tử thể, thường gọi là kiểu đơn bội (haplontic)[8]
- kiểu bào tử thể, thường gọi là kiểu lưỡng bội (diplontic)[9]
- kiểu xen kẽ (haplodiplontic).[10]
Chu kỳ giao tử thể ( đơn bội )[sửa|sửa mã nguồn]
Hình 3: Chu kỳ kiểu giao tử thể – đơn bội ở tảo lục. Chú thích tiếng Anh trong hình: Micro green algae (Ulothrix) = Vi tảo lục nhóm Ulothrix. Haploid = đơn bội (n). Diploid = lưỡng bội (2n). Phase = giai đoạn, pha. Fertilisation = thụ tinh. Meiosis = giảm phân. Zoospore = bào tử động.
Bài này viết về Vòng đời sinh học. Đối với ” giao tử thể “, xem Thể giao tửTrong kiểu chu kỳ luân hồi này ( haplontic life cycle ), hầu hết thời hạn sống sót và tăng trưởng của một thành viên là trong tiến trình đơn bội ( n ), hoàn toàn có thể ở dạng đơn bào hoặc ở dạng đa bào .
Các dạng sống đơn bội (n) nguyên phân tạo ra các giao tử thể gọi là bào tử (spore). Sau khi hai bào tử hợp nhất trong thụ tinh, thì hợp tử lưỡng bội (2n) được hình thành, là tế bào lưỡng bội duy nhất trong toàn bộ vòng đời (hình 3).[11]
- Kiểu vòng đời đơn bội như vậy phổ biến ở hầu hết các loại nấm, một số loài vi tảo như vi tảo cổ (Archaeplastidans), Chlamydomonas,[12] chi trùng sốt rét (Plasmodium),[13] nhóm excavates, nhóm nấm đảm (basidiomycetes).[12][14]
Hình 4: Chu kỳ sống của kí sinh trùng sốt rét trải qua giai đoạn n ở người (từ chú thích 1 – 4) và qua giai đoạn 2n ở muỗi (5 – 6).
- Chu kỳ sống của trùng sốt rét cũng giống như tảo lục hiển vi nói trên, nhưng có điểm đặc biệt. Các loài trùng sốt rét bắt buộc phải kí sinh, nên phải trải qua hai giai đoạn ở hai vật chủ khác nhau là người và muỗi sốt rét, do vậy, mỗi chu kỳ sống lại gồm hai “vòng đời” họp thành: “vòng đời” ở người (vật chủ chính) và “vòng đời” ở muỗi (vật chủ trung gian) tách biệt nhau.
– Khi muỗi sốt rét đốt người, nó đùn vào máu người bị đốt những trùng sốt rét ở dạng đơn bội ( n ), gọi là bào tử động ( sporozoite ). Các tế bào đơn bội này sẽ kí sinh bên trong tế bào người ( phương pháp nội kí sinh ), sinh sản rất nhanh qua nguyên phân, tạo ra rất nhiều trùng con xâm nhập vào hàng loạt hồng cầu, từ đó gây bệnh sốt rét. Vòng đời mỗi thành viên này rất ngắn, nhưng mỗi thành viên sinh sản nhiều nên ” tổng ” vòng đời rất dài, làm người bệnh lên cơn rất nhiều lần. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp bệnh tự khỏi do trùng sốt rét dần bị hủy hoại vì bộ gen bị suy thoái và khủng hoảng bởi không được tái tổng hợp và sức đề kháng của người bệnh, nếu không bị muỗi đốt lại .- Khi người bệnh bị muỗi đốt, thì trùng sốt rét vào trong khung hình muỗi ( vật chủ trung gian và cũng gọi là vectơ truyền bệnh ), khởi đầu tiến trình hữu tính : phát sinh giao tử đực, giao tử cái và thụ tinh, qua đó bộ gen được tổng hợp lại, làm trùng tăng cường sức sống. Vòng đời 2 n này rất ngắn ( hình 4 ), nhưng qua đó người bệnh hoàn toàn có thể bị nặng hơn và có năng lực truyền bệnh mình đã mắc cho người khác qua muỗi làm vectơ .
Chu kỳ bào tử thể[sửa|sửa mã nguồn]
Hình 5: Chu kỳ kiểu bào tử thể – lưỡng bội ở chuột.
Bài này viết về Vòng đời sinh học. Đối với bào tử thể, xem Thể bào tử
Trong kiểu chu kỳ luân hồi này, thay vì phân loại ngay lập tức để tạo ra những tế bào đơn bội, thì hợp tử phân loại theo số nguyên những lần phân bào theo lối nguyên phân, để tạo ra một thành viên lưỡng bội đa bào hoặc một nhóm những tế bào lưỡng bội đơn bào ( tập đoàn lớn hoặc mô lưỡng bội ). Các tế bào từ những thành viên lưỡng bội sau đó trải qua quy trình giảm phân để tạo ra những giao tử. Các tế bào đơn bội hoàn toàn có thể phân loại lại ( bằng nguyên phân ) để hình thành nhiều tế bào đơn bội hơn, như trong nhiều loại nấm men, nhưng tiến trình đơn bội không phải là quá trình chiếm lợi thế trong vòng đời mà là quy trình tiến độ lưỡng bội chiếm lợi thế, còn tiến trình đơn bội có khi chỉ Open trong cơ quan sinh sản của thể bào tử ( hình 5 ), tức là trong quy trình tạo giao tử, rồi giao tử nhanh gọn hợp nhất với nhau tạo ra hợp tử lưỡng bội .Kiểu vòng đời lưỡng bội như vậy thông dụng ở những sinh vật bậc cao như những động vật hoang dã có xương sống, cây có hoa. Đó cũng là nhóm sinh vật có thể bào tử là dạng mà con người thường nhìn thấy .
Kiểu xen kẽ[sửa|sửa mã nguồn]
Hình 6: Vòng đời xen kẽ ở dương xỉ.
Trong kiểu xen kẽ (haplodiplontic), giai đoạn đơn bội và giai đoạn lưỡng bội thay thế nhau và chiếm tỉ lệ thời gian không chênh lệch nhau nhiều. Ở giai đoạn đơn bội (n), cơ thể tồn tại trong dạng thể giao tử, còn ở giai đoạn lưỡng bội (2n) thì cơ thể tồn tại ở dạng thể bào tử. Các sinh vật có chu kỳ sống kiểu trung gian này thường gặp nhiều ở nhất ngành Dương xỉ.
Nguồn trích dẫn[sửa|sửa mã nguồn]
Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]
