Chapter-07 How Do Organisms Reproduce?

Before we discuss the mechanisms by which organisms reproduce, Blet us ask a more basic question - why do organisms reproduce? After all, reproduction is not necessary to maintain the life of an individual organism, unlike the essential life processes such as nutrition, respiration, or excretion. On the other hand, if an individual organism is going to create more individuals, a lot of its energy will be spent in the process. So why should an individual organism waste energy on a process it does not need to stay alive? It would be interesting to discuss the possible answers in the classroom!

Whatever the answer to this question, it is obvious that we notice organisms because they reproduce. If there were to be only one, nonreproducing member of a particular kind, it is doubtful that we would have noticed its existence. It is the large numbers of organisms belonging to a single species that bring them to our notice. How do we know that two different individual organisms belong to the same species? Usually, we say this because they look similar to each other. Thus, reproducing organisms create new individuals that look very much like themselves.

7.1 DO ORGANISMS CREATE EXACT COPIES OF THEMSELVES?

Organisms look similar because their body designs are similar. If body designs are to be similar, the blueprints for these designs should be similar. Thus, reproduction at its most basic level will involve making copies of the blueprints of body design. In Class IX, we learnt that the chromosomes in the nucleus of a cell contain information for inheritance of features from parents to next generation in the form of DNA (Deoxyribo Nucleic Acid) molecules. The DNA in the cell nucleus is the information source for making proteins. If the information is changed, different proteins will be made. Different proteins will eventually lead to altered body designs.

Therefore, a basic event in reproduction is the creation of a DNA copy. Cells use chemical reactions to build copies of their DNA. This creates two copies of the DNA in a reproducing cell, and they will need to be separated from each other. However, keeping one copy of DNA in the original cell and simply pushing the other one out would not work, because the copy pushed out would not have any organised cellular structure for maintaining life processes. Therefore, DNA copying is accompanied by the creation of an additional cellular apparatus, and then the DNA copies separate, each with its own cellular apparatus. Effectively, a cell divides to give rise to two cells.

These two cells are of course similar, but are they likely to be absolutely identical? The answer to this question will depend on how accurately the copying reactions involved occur. No bio-chemical reaction is absolutely reliable. Therefore, it is only to be expected that the process of copying the DNA will have some variations each time. As a result, the DNA copies generated will be similar, but may not be identical to the original. Some of these variations might be so drastic that the new DNA copy cannot work with the cellular apparatus it inherits. Such a newborn cell will simply die. On the other hand, there could still be many other variations in the DNA copies that would not lead to such a drastic outcome. Thus, the surviving cells are similar to, but subtly different from each other. This inbuilt tendency for variation during reproduction is the basis for evolution, as we will discuss in the next chapter.

7.1.1 The Importance of Variation

Populations of organisms fill well-defined places, or niches, in the ecosystem, using their ability to reproduce. The consistency of DNA copying during reproduction is important for the maintenance of body design features that allow the organism to use that particular niche. Reproduction is therefore linked to the stability of populations of species.

However, niches can change because of reasons beyond the control of the organisms. Temperatures on earth can go up or down, water levels can vary, or there could be meteorite hits, to think of a few examples. If a population of reproducing organisms were suited to a particular niche and if the niche were drastically altered, the population could be wiped out. However, if some variations were to be present in a few individuals in these populations, there would be some chance for them to survive. Thus, if there were a population of bacteria living in temperate waters, and if the water temperature were to be increased by global warming, most of these bacteria would die, but the few variants resistant to heat would survive and grow further. Variation is thus useful for the survival of species over time.

Questions

1. What is the importance of DNA copying in reproduction?

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Answer

DNA (Deoxyribonucleic acid) is the genetic material found in the chromosomes, which are present in the nucleus of a cell. The DNA is the information site for making proteins and each specific type of protein leads to a specific type of body design.

Thus, it is the DNA molecule that determines the body design of an individual. Therefore, it can be concluded that it is the DNA that gets transferred from parents to offsprings and makes them look similar.

DNA determines body structure

2. Why is variation beneficial to the species but not necessarily for the individual?

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Answer

Variations are beneficial to the species than individual because sometimes for a species, the environmental conditions change so drastically that their survival becomes difficult. For example, if the temperature of water increases suddenly, then most of the bacteria living in that water would die. Only few variants that are resistant to heat would be able to survive. However, if these variants were not there, then the entire species of bacteria would have been destroyed. Thus, these variants help in the survival of the species. However, all variations are not necessarily beneficial for the individual organisms.

7.2 MODES OF REPRODUCTION USED BY SINGLE ORGANISMS

Activity 7.1

  • Dissolve about $10 gm$ of sugar in $100 mL$ of water.
  • Take $20 mL$ of this solution in a test tube and add a pinch of yeast granules to it.
  • Put a cotton plug on the mouth of the test tube and keep it in a warm place.
  • After 1 or 2 hours, put a small drop of yeast culture from the test tube on a slide and cover it with a coverslip.
  • Observe the slide under a microscope.

Activity 7.2

  • Wet a slice of bread, and keep it in a cool, moist and dark place.
  • Observe the surface of the slice with a magnifying glass.
  • Record your observations for a week.

Compare and contrast the ways in which yeast grows in the first case, and how mould grows in the second.

Having discussed the context in which reproductive processes work, let us now examine how different organisms actually reproduce. The modes by which various organisms reproduce depend on the body design of the organisms.

7.2.1 Fission

For unicellular organisms, cell division, or fission, leads to the creation of new individuals. Many different patterns of fission have been observed. Many bacteria and protozoa simply split into two equal halves during cell division. In organisms such as Amoeba, the splitting of the two cells during division can take place in any plane.

Activity 7.3

  • Observe a permanent slide of Amoeba under a microscope.
  • Similarly observe another permanent slide of Amoeba showing binary fission.
  • Now, compare the observations of both the slides.

Figure 7.1(a) Binary fission in Amoeba

Figure 7.1(b) Binary fission in Leishmania

However, some unicellular organisms show somewhat more organisation of their bodies, such as is seen in Leishmania (which cause kala-azar), which have a whip-like structure at one end of the cell. In such organisms, binary fission occurs in a definite orientation in relation to these structures. Other single-celled organisms, such as the malarial parasite, Plasmodium, divide into many daughter cells simultaneously by multiple fission.

Figure 7.2 Multiple fission in Plasmodium

Yeast, on the other hand, can put out small buds that separate and grow further, as we saw in Activity 7.1.

7.2.2 Fragmentation

Activity 7.4

  • Collect water from a lake or pond that appears dark green and contains filamentous structures.
  • Put one or two filaments on a slide.
  • Put a drop of glycerine on these filaments and cover it with a coverslip.
  • Observe the slide under a microscope.
  • Can you identify different tissues in the Spirogyra filaments?

In multi-cellular organisms with relatively simple body organisation, simple reproductive methods can still work. Spirogyra, for example, simply breaks up into smaller pieces upon maturation. These pieces or fragments grow into new individuals. Can we work out the reason for this, based on what we saw in Activity 7.4?

This is not true for all multi-cellular organisms. They cannot simply divide cell-by-cell. The reason is that many multi-cellular organisms, as we have seen, are not simply a random collection of cells. Specialised cells are organised as tissues, and tissues are organised into organs, which then have to be placed at definite positions in the body. In such a carefully organised situation, cell-by-cell division would be impractical. Multi-cellular organisms, therefore, need to use more complex ways of reproduction.

A basic strategy used in multi-cellular organisms is that different cell types perform different specialised functions. Following this general pattern, reproduction in such organisms is also the function of a specific cell type. How is reproduction to be achieved from a single cell type, if the organism itself consists of many cell types? The answer is that there must be a single cell type in the organism that is capable of growing, proliferating and making other cell types under the right circumstances.

7.2.3 Regeneration

Many fully differentiated organisms have the ability to give rise to new individual organisms from their body parts. That is, if the individual is somehow cut or broken up into many pieces, many of these pieces grow into separate individuals. For example, simple animals like Hydra and Planaria can be cut into any number of pieces and each piece grows into a complete organism. This is known as regeneration (see Fig. 7.3). Regeneration is carried out by specialised cells. These cells proliferate and make large numbers of cells. From this mass of cells, different cells undergo changes to become various cell types and tissues. These changes take place in an organised sequence referred to as development. However, regeneration is not the same as reproduction, since most organisms would not normally depend on being cut up to be able to reproduce.

Figure 7.3 Regeneration in Planaria

7.2.4 Budding

Organisms such as Hydra use regenerative cells for reproduction in the process of budding. In Hydra, a bud develops as an outgrowth due to repeated cell division at one specific site (Fig. 7.4). These buds develop into tiny individuals and when fully mature, detach from the parent body and become new independent individuals.

Figure 7.4 Budding in Hydra

7.2.5 Vegetative Propagation

There are many plants in which parts like the root, stem and leaves develop into new plants under appropriate conditions. Unlike in most animals, plants can indeed use such a mode for reproduction. This property of vegetative propagation is used in methods such as layering or grafting to grow many plants like sugarcane, roses, or grapes for agricultural purposes. Plants raised by vegetative propagation can bear flowers and fruits earlier than those produced from seeds. Such methods also make possible the propagation of plants such as banana, orange, rose and jasmine that have lost the capacity to produce seeds. Another advantage of vegetative propagation is that all plants produced are genetically similar enough to the parent plant to have all its characteristics.

Activity 7.5

  • Take a potato and observe its surface. Can notches be seen?
  • Cut the potato into small pieces such that some pieces contain a notch or bud and some do not.
  • Spread some cotton on a tray and wet it. Place the potato pieces on this cotton. Note where the pieces with the buds are placed.
  • Observe changes taking place in these potato pieces over the next few days. Make sure that the cotton is kept moistened.
  • Which are the potato pieces that give rise to fresh green shoots and roots?

Figure 7.5 Leaf of Bryophyllum with buds

Similarly buds produced in the notches along the leaf margin of Bryophyllum fall on the soil and develop into new plants (Fig. 7.5).

Activity 7.6

  • Select a money-plant.
  • Cut some pieces such that they contain at least one leaf.
  • Cut out some other portions between two leaves.
  • Dip one end of all the pieces in water and observe over the next few days.
  • Which ones grow and give rise to fresh leaves?
  • What can you conclude from your observations?

Do you know?

Tissue culture

In tissue culture, new plants are grown by removing tissue or separating cells from the growing tip of a plant. The cells are then placed in an artificial medium where they divide rapidly to form a small group of cells or callus. The callus is transferred to another medium containing hormones for growth and differentiation. The plantlets are then placed in the soil so that they can grow into mature plants. Using tissue culture, many plants can be grown from one parent in disease-free conditions. This technique is commonly used for ornamental plants.

7.2.6 Spore Formation

Figure 7.6 Sporeformation in Rhizopus

Even in many simple multi-cellular organisms, specific reproductive parts can be identified. The thread-like structures that developed on the bread in Activity 7.2 above are the hyphae of the bread mould (Rhizopus). They are not reproductive parts. On the other hand, the tiny blob-on-a-stick structures are involved in reproduction. The blobs are sporangia, which contain cells, or spores, that can eventually develop into new Rhizopus individuals (Fig. 7.6). The spores are covered by thick walls that protect them until they come into contact with another moist surface and can begin to grow.

All the modes of reproduction that we have discussed so far allow new generations to be created from a single individual. This is known as asexual reproduction.

Questions

1. How does binary fission differ from multiple fission?

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Answer

In binary fission, a single cell divides into two equal halves. Amoeba and Bacteria divide by binary fission.

Binary fission in Amoeba

In multiple fission, a single cell divides into many daughter cells simultaneously. Amoeba andPlasmodium divide by multiple fission.

Multiple fission in Plasmodium

2. How will an organism be benefited if it reproduces through spores?

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Answer

There are many advantages, if an organism reproduces through spores.

Advantages of spore formation:

  • Large numbers of spores are produced in one sporangium.
  • $\quad$ Spores are distributed easily by air to far-off places to avoid competition at one place.
  • Spores are covered by thick walls to prevent dehydration under unfavourable conditions.

3. Can you think of reasons why more complex organisms cannot give rise to new individuals through regeneration?

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Answer

Simple organisms such as Hydra and Planaria are capable of producing new individuals through the process of regeneration. The process of regeneration involves the formation of new organisms from its body parts. Simple organisms can utilize this method of reproduction as their entire body is made of similar kind of cells in which any part of their body can be formed by growth and development.

However, complex organisms have organ-system level of organization. All the organ systems of their body work together as an interconnected unit. They can regenerate their lost body parts such as skin, muscles, blood, etc. However, they cannot give rise to new individuals through regeneration.

4. Why is vegetative propagation practised for growing some types of plants?

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Answer

Vegetative propagation is the ability of the plants to reproduce by producing new plants from the vegetative plant parts such as leaf, stem, or roots under appropriate conditions. This method is the only means of reproduction for some seedless plant varieties such as banana, rose, and jasmine. However, this method of reproduction is also used for agricultural purposes in commercial production of some plants such as sugarcane, grapes, roses, etc.

5. Why is DNA copying an essential part of the process of reproduction?

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Answer

DNA (Deoxyribonucleic acid) copying is an essential part of reproduction as it passes genetic information from parents to offspring. It determines the body design of an individual. The reproducing cells produce a copy of their DNA through some chemical reactions and result in two copies of DNA. The copying of DNA always takes place along with the creation of additional cellular structure. This process is then followed by division of a cell to form two cells.

7.3 SEXUAL REPRODUCTION

We are also familiar with modes of reproduction that depend on the involvement of two individuals before a new generation can be created. Bulls alone cannot produce new calves, nor can hens alone produce new chicks. In such cases, both sexes, males and females, are needed to produce new generations. What is the significance of this sexual mode of reproduction? Are there any limitations of the asexual mode of reproduction, which we have been discussing above?

7.3.1 Why the Sexual Mode of Reproduction?

The creation of two new cells from one involves copying of the DNA as well as of the cellular apparatus. The DNA copying mechanism, as we have noted, cannot be absolutely accurate, and the resultant errors are a source of variations in populations of organisms. Every individual organism cannot be protected by variations, but in a population, variations are useful for ensuring the survival of the species. It would therefore make sense if organisms came up with reproductive modes that allowed more and more variation to be generated.

While DNA-copying mechanisms are not absolutely accurate, they are precise enough to make the generation of variation a fairly slow process. If the DNA copying mechanisms were to be less accurate, many of the resultant DNA copies would not be able to work with the cellular apparatus, and would die. So how can the process of making variants be speeded up? Each new variation is made in a DNA copy that already has variations accumulated from previous generations. Thus, two different individuals in a population would have quite different patterns of accumulated variations. Since all of these variations are in living individuals, it is assured that they do not have any really bad effects. Combining variations from two or more individuals would thus create new combinations of variants. Each combination would be novel, since it would involve two different individuals. The sexual mode of reproduction incorporates such a process of combining DNA from two different individuals during reproduction.

But this creates a major difficulty. If each new generation is to be the combination of the DNA copies from two pre-existing individuals, then each new generation will end up having twice the amount of DNA that the previous generation had. This is likely to mess up the control of the cellular apparatus by the DNA. How many ways can we think of for solving this difficulty?

We have seen earlier that as organisms become more complex, the specialisation of tissue increases. One solution that many multi-cellular organisms have found for the problem mentioned above is to have special lineages of cells in specialised organs in which only half the number of chromosomes and half the amount of DNA as compared to the nonreproductive body cells. This is achieved by a process of cell division called meiosis. Thus, when these germ-cells from two individuals combine during sexual reproduction to form a new individual, it results in reestablishment of the number of chromosomes and the DNA content in the new generation.

If the zygote is to grow and develop into an organism which has highly specialised tissues and organs, then it has to have sufficient stores of energy for doing this. In very simple organisms, it is seen that the two germ-cells are not very different from one another, or may even be similar. But as the body designs become more complex, the germ-cells also specialise. One germ-cell is large and contains the food-stores while the other is smaller and likely to be motile. Conventionally, the motile germcell is called the male gamete and the germ-cell containing the stored food is called the female gamete. We shall see in the next few sections how the need to create these two different types of gametes give rise to differences in the male and female reproductive organs and, in some cases, differences in the bodies of the male and female organisms.

7.3.2 Sexual Reproduction in Flowering Plants

The reproductive parts of angiosperms are located in the flower. You have already studied the different parts of a flower - sepals, petals, stamens and pistil. Stamens and pistil are the reproductive parts of a flower which contain the germ-cells. What possible functions could the petals and sepals serve?

The flower may be unisexual (papaya, watermelon) when it contains either stamens or pistil or bisexual (Hibiscus, mustard) when it contains both stamens and pistil. Stamen is the male reproductive part and it produces pollen grains that are yellowish in colour. You must have seen this yellowish powder that often sticks to our hands if we touch the stamen of a flower. Pistil is present in the centre of a flower and is the female reproductive part. It is made of three parts.

Figure 7.7 Longitudinal section of flower

The swollen bottom part is the ovary, middle elongated part is the style and the terminal part which may be sticky is the stigma. The ovary contains ovules and each ovule has an egg cell. The male germ-cell produced by pollen grain fuses with the female gamete present in the ovule. This fusion of the germ-cells or fertilisation gives us the zygote which is capable of growing into a new plant.

Thus the pollen needs to be transferred from the stamen to the stigma. If this transfer of pollen occurs in the same flower, it is referred to as self-pollination. On the other hand, if the pollen is transferred from one flower to another, it is known as crosspollination. This transfer of pollen from one flower to another is achieved by agents like wind, water or animals.

After the pollen lands on a suitable stigma, it has to reach the female germ-cells which are in the ovary. For this, a tube grows out of the pollen grain and travels through the style to reach the ovary.

After fertilisation, the zygote divides several times to form an embryo within the ovule. The ovule develops a tough coat and is gradually converted into a seed. The ovary grows rapidly and ripens to form a fruit. Meanwhile, the petals, sepals, stamens, style and stigma may shrivel and fall off. Have you ever observed any flower part still persisting in the fruit? Try and work out the advantages of seed-formation for the plant. The seed contains the future plant or embryo which develops into a seedling under appropriate conditions. This process is known as germination.

Figure 7.8 Germination of pollen on stigma

Activity 7.7

  • Soak a few seeds of Bengal gram (chana) and keep them overnight.
  • Drain the excess water and cover the seeds with a wet cloth and leave them for a day. Make sure that the seeds do not become dry.
  • Cut open the seeds carefully and observe the different parts.
  • Compare your observations with the Fig. 7.9 and see if you can identify all the parts.

Figure 7.9 Germination

7.3.3 Reproduction in Human Beings

So far, we have been discussing the variety of modes that different species use for reproduction. Let us now look at the species that we are most interested in, namely, humans. Humans use a sexual mode of reproduction. How does this process work?

Let us begin at an apparently unrelated point. All of us know that our bodies change as we become older. You have learnt changes that take place in your body earlier in Class VIII also. We notice that our height has increased continuously from early age till now. We acquire teeth, we even lose the old, so-called milk teeth and acquire new ones.

All of these are changes that can be grouped under the general process of growth, in which the body becomes larger. But in early teenage years, a whole new set of changes occurs that cannot be explained simply as body enlargement. Instead, the appearance of the body changes. Proportions change, new features appear, and so do new sensations.

Some of these changes are common to both boys and girls. We begin to notice thick hair growing in new parts of the body such as armpits and the genital area between the thighs, which can also become darker in colour. Thinner hair can also appear on legs and arms, as well as on the face. The skin frequently becomes oily and we might begin to develop pimples. We begin to be conscious and aware of both our own bodies and those of others in new ways.

On the other hand, there are also changes taking place that are different between boys and girls. In girls, breast size begins to increase, with darkening of the skin of the nipples at the tips of the breasts. Also, girls begin to menstruate at around this time. Boys begin to have new thick hair growth on the face and their voices begin to crack. Further, the penis occasionally begins to become enlarged and erect, either in daydreams or at night.

All of these changes take place slowly, over a period of months and years. They do not happen all at the same time in one person, nor do they happen at an exact age. In some people, they happen early and quickly, while in others, they can happen slowly. Also, each change does not become complete quickly either. So, for example, thick hair on the face in boys appears as a few scattered hairs first, and only slowly does the growth begin to become uniform. Even so, all these changes show differences between people. Just as we have differently shaped noses or fingers, so also we have different patterns of hair growth, or size and shape of breast or penis. All of these changes are aspects of the sexual maturation of the body.

Why does the body show sexual maturation at this age? We have talked about the need for specialised cell types in multi-cellular bodies to carry out specialised functions. The creation of germ-cells to participate in sexual reproduction is another specialised function, and we have seen that plants develop special cell and tissue types to create them. Human beings also develop special tissues for this purpose. However, while the body of the individual organism is growing to its adult size, the resources of the body are mainly directed at achieving this growth. While that is happening, the maturation of the reproductive tissue is not likely to be a major priority. Thus, as the rate of general body growth begins to slow down, reproductive tissues begin to mature. This period during adolescence is called puberty.

So how do all the changes that we have talked about link to the reproductive process? We must remember that the sexual mode of reproduction means that germ-cells from two individuals have to join together. This can happen by the external release of germ-cells from the bodies of individuals, as happens in flowering plants. Or it can happen by two individuals joining their bodies together for internal transfer of germ-cells for fusion, as happens in many animals. If animals are to participate in this process of mating, their state of sexual maturity must be identifiable by other individuals. Many changes during puberty, such as new hair-growth patterns, are signals that sexual maturation is taking place.

On the other hand, the actual transfer of germ-cells between two people needs special organs for the sexual act, such as the penis when it is capable of becoming erect. In mammals such as humans, the baby is carried in the mother’s body for a long period, and will be breast-fed later. The female reproductive organs and breasts will need to mature to accommodate these possibilities. Let us look at the systems involved in the process of sexual reproduction.

7.3.3 (a) Male Reproductive System

The male reproductive system (Fig. 7.10) consists of portions which produce the germ-cells and other portions that deliver the germ-cells to the site of fertilisation.

The formation of germ-cells or sperms takes place in the testes. These are located outside the abdominal cavity in scrotum because sperm formation requires a lower temperature than the normal body temperature. We have discussed the role of the testes in the secretion of the hormone, testosterone, in the previous chapter. In addition to regulating the formation of sperms, testosterone brings about changes in appearance seen in boys at the time of puberty.

The sperms formed are delivered through the vas deferens which unites with a tube coming from the urinary bladder. The urethra thus forms a common passage for both the sperms and urine. Along the path of the vas deferens, glands like the prostate and the seminal vesicles add their secretions so that the sperms are now in a fluid which makes their transport easier and this fluid also provides nutrition. The sperms are tiny bodies that consist of mainly genetic material and a long tail that helps them to move towards the female germ-cell.

Figure 7.10 Human-male reproductive system

7.3.3 (b) Female Reproductive System

The female germ-cells or eggs are made in the ovaries. They are also responsible for the production of some hormones. Look at Fig. 7.11 and identify the various organs in the female reproductive system.

When a girl is born, the ovaries already contain thousands of immature eggs. On reaching puberty, some of these start maturing. One egg is produced every month by one of the ovaries. The egg is carried from the ovary to the womb through a thin oviduct or fallopian tube. The two oviducts unite into an elastic bag-like structure known as the uterus. The uterus opens into the vagina through the cervix.

Figure 7.11 Human-female reproductive system

The sperms enter through the vaginal passage during sexual intercourse. They travel upwards and reach the oviduct where they may encounter the egg. The fertilised egg (zygote) starts dividing and form a ball of cells or embryo. The embryo is implanted in the lining of the uterus where they continue to grow and develop organs to become foetus. We have seen in earlier sections that the mother’s body is designed to undertake the development of the child. Hence the uterus prepares itself every month to receive and nurture the growing embryo. The lining thickens and is richly supplied with blood to nourish the growing embryo.

The embryo gets nutrition from the mother’s blood with the help of a special tissue called placenta. This is a disc which is embedded in the uterine wall. It contains villi on the embryo’s side of the tissue. On the mother’s side are blood spaces, which surround the villi. This provides a large surface area for glucose and oxygen to pass from the mother to the embryo. The developing embryo will also generate waste substances which can be removed by transferring them into the mother’s blood through the placenta. The development of the child inside the mother’s body takes approximately nine months. The child is born as a result of rhythmic contractions of the muscles in the uterus.

7.3.3 (c) What happens when the Egg is not Fertilised?

If the egg is not fertilised, it lives for about one day. Since the ovary releases one egg every month, the uterus also prepares itself every month to receive a fertilised egg. Thus its lining becomes thick and spongy. This would be required for nourishing the embryo if fertilisation had taken place. Now, however, this lining is not needed any longer. So, the lining slowly breaks and comes out through the vagina as blood and mucous. This cycle takes place roughly every month and is known as menstruation. It usually lasts for about two to eight days.

7.3.3 (d) Reproductive Health

As we have seen, the process of sexual maturation is gradual, and takes place while general body growth is still going on. Therefore, some degree of sexual maturation does not necessarily mean that the body or the mind is ready for sexual acts or for having and bringing up children. How do we decide if the body or the mind is ready for this major responsibility? All of us are under many different kinds of pressures about these issues. There can be pressure from our friends for participating in many activities, whether we really want to or not. There can be pressure from families to get married and start having children. There can be pressure from government agencies to avoid having children. In this situation, making choices can become very difficult.

We must also consider the possible health consequences of having sex. We have discussed in Class IX that diseases can be transmitted from person to person in a variety of ways. Since the sexual act is a very intimate connection of bodies, it is not surprising that many diseases can be sexually transmitted. These include bacterial infections such as gonorrhoea and syphilis, and viral infections such as warts and HIV-AIDS. Is it possible to prevent the transmission of such diseases during the sexual act? Using a covering, called a condom, for the penis during sex helps to prevent transmission of many of these infections to some extent.

The sexual act always has the potential to lead to pregnancy. Pregnancy will make major demands on the body and the mind of the woman, and if she is not ready for it, her health will be adversely affected. Therefore, many ways have been devised to avoid pregnancy. These contraceptive methods fall in a number of categories. One category is the creation of a mechanical barrier so that sperm does not reach the egg. Condoms on the penis or similar coverings worn in the vagina can serve this purpose. Another category of contraceptives acts by changing the hormonal balance of the body so that eggs are not released and fertilisation cannot occur. These drugs commonly need to be taken orally as pills. However, since they change hormonal balances, they can cause side-effects too. Other contraceptive devices such as the loop or the copper-T are placed in the uterus to prevent pregnancy. Again, they can cause side effects due to irritation of the uterus. If the vas deferens in the male is blocked, sperm transfer will be prevented. If the fallopian tube in the female is blocked, the egg will not be able to reach the uterus. In both cases fertilisation will not take place. Surgical methods can be used to create such blocks. While surgical methods are safe in the long run, surgery itself can cause infections and other problems if not performed properly. Surgery can also be used for removal of unwanted pregnancies. These may be misused by people who do not want a particular child, as happens in illegal sex-selective abortion of female foetuses. For a healthy society, the female-male sex ratio must be maintained. Because of reckless female foeticides, child sex ratio is declining at an alarming rate in some sections of our society, although prenatal sex determination has been prohibited by law.

We have noted earlier that reproduction is the process by which organisms increase their populations. The rates of birth and death in a given population will determine its size. The size of the human population is a cause for concern for many people. This is because an expanding population makes it harder to improve everybody’s standard of living. However, if inequality in society is the main reason for poor standards of living for many people, the size of the population is relatively unimportant. If we look around us, what can we identify as the most important reason(s) for poor living standards?

Questions

1. How is the process of pollination different from fertilisation?

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Answer

Pollination is the process of transfer of pollens from anther to stigma. It occurs with the help of certain pollinators such as air, water, birds, or some insects.

Fertilization, on the other hand, is the fusion of the male and female gametes. It occurs inside the ovule and leads to the formation of zygote.

2. What is the role of the seminal vesicles and the prostate gland?

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The secretions from seminal vesicles and prostate glands lubricate the sperms and provide a fluid medium for easy transport of sperms. Their secretion also provides nutrient in the form of fructose, calcium, and some enzymes.

3. What are the changes seen in girls at the time of puberty?

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Secondary sexual characteristics in girls:

  • Increase in breast size and darkening of skin of the nipples present at the tips of the breasts.
  • Appearance of hair in the genital area.
  • Appearance of hair in other areas of skin like underarms, face, hands, and legs.
  • Increase in the size of uterus and ovary.
  • Beginning of menstrual cycle.
  • More secretion of oil from the skin, which results in the appearance of pimples.

4. How does the embryo get nourishment inside the mother’s body?

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Answer

The embryo develops inside the mother’s body for about nine months. Inside the uterus, the outer tissue surrounding the embryo develops finger-like projections called villi. These villi are surrounded by uterine tissue and maternal blood. They provide a large surface area for exchange of oxygen and nutrients. Also, there is a special tissue called placenta, which is embedded in the uterine wall. The embryo receives the oxygen and nutrients from the mother’s blood via the placenta. The waste materials produced by the embryo are also removed through the placenta.

5. If a woman is using a copper-T, will it help in protecting her from sexually transmitted diseases?

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Answer

No. Using a copper-T will not provide a protection from sexually transmitted diseases, as it does not prevent the entry of semen. It only prevents the implantation of the embryo in the uterus.

What you have learnt

  • Reproduction, unlike other life processes, is not essential to maintain the life of an individual organism.
  • Reproduction involves creation of a DNA copy and additional cellular apparatus by the cell involved in the process.
  • Various organisms use different modes of reproduction depending on their body design.
  • In fission, many bacteria and protozoa simply divide into two or more daughter cells.
  • Organisms such as hydra can regenerate if they are broken into pieces. They can also give out buds which mature into new individuals.
  • Roots, stems and leaves of some plants develop into new plants through vegetative propagation.
  • These are examples of asexual reproduction where new generations are created from a single individual.
  • Sexual reproduction involves two individuals for the creation of a new individual.
  • DNA copying mechanisms creates variations which are useful for ensuring the survival of the species. Modes of sexual reproduction allow for greater variation to be generated.
  • Reproduction in flowering plants involves transfer of pollen grains from the anther to the stigma which is referred to as pollination. This is followed by fertilisation.
  • Changes in the body at puberty, such as increase in breast size in girls and new facial hair growth in boys, are signs of sexual maturation.
  • The male reproductive system in human beings consists of testes which produce sperms, vas deferens, seminal vesicles, prostate gland, urethra and penis.
  • The female reproductive system in human beings consists of ovaries, fallopian tubes, uterus and vagina.
  • Sexual reproduction in human beings involves the introduction of sperm in the vagina of the female. Fertilisation occurs in the fallopian tube.
  • Contraception to avoid pregnancy can be achieved by the use of condoms, oral pills, copper-T and other methods.

EXERCISES

1. Asexual reproduction takes place through budding in

(a) Amoeba.

(b) Yeast.

(c) Plasmodium.

(d) Leishmania.

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(b) Asexual reproduction takes place through budding in yeast.

2. Which of the following is not a part of the female reproductive system in human beings?

(a) Ovary

(b) Uterus

(c) Vas deferens

(d) Fallopian tube

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(c) Vas deferens is not a part of the female reproductive system in human beings.

3. The anther contains

(a) sepals.

(b) ovules.

(c) pistil.

(d) pollen grains.

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(d) The anther contains pollen grains.

4. What are the advantages of sexual reproduction over asexual reproduction?

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Advantages of sexual reproduction:

  • In sexual reproduction, more variations are produced. Thus, it ensures survival of species in a population.
  • The new formed individual has characteristics of both the parents.
  • Variations are more viable in sexual mode than in asexual one. This is because in asexual reproduction, DNA has to function inside the inherited cellular apparatus.

5. What are the functions performed by the testis in human beings?

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The testes are the male reproductive organs that are located outside the abdominal cavity within a pouch called scrotum.

Functions of testes:

  • Produce sperms
  • Produce a hormone called testosterone, which brings about secondary sexual characters in boys.

6. Why does menstruation occur?

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Menstruation is a process in which blood and mucous flows out every month through the vagina. This process occurs every month because one egg is released from the ovary every month and at the same time, the uterus (womb) prepares itself to receive the fertilized egg. Thus, the inner lining of the uterus gets thickened and is supplied with blood to nourish the embryo. If the egg does not get fertilised, then the lining of the uterus breaks down slowly and gets released in the form of blood and mucous from the vagina.

7. Draw a labelled diagram of the longitudinal section of a flower.

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8. What are the different methods of contraception?

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The contraceptive methods can be broadly divided into the following types:

  • Natural method $\rightarrow$ It involves avoiding the chances of meeting of sperms and ovum. In this method, the sexual act is avoided from day 10th to 17th of the menstrual cycle because during this period, ovulation is expected and therefore, the chances of fertilization are very high.

  • Barrier method $\rightarrow$ In this method, the fertilization of ovum and sperm is prevented with the help of barriers. Barriers are available for both males and females. Condoms are barriers made of thin rubber that are used to cover penis in males and vagina in females.

  • Oral contraceptives $\rightarrow$ In this method, tablets or drugs are taken orally. These contain small doses of hormones that prevent the release of eggs and thus fertilization cannot occur.

  • Implants and surgical methods $\rightarrow$ Contraceptive devices such as the loop or Copper-T are placed in uterus to prevent pregnancy. Some surgical methods can also be used to block the gamete transfer. It includes the blocking of vas deferens to prevent the transfer of sperms known as vasectomy. Similarly, fallopian tubes of the female can be blocked so that the egg will not reach the uterus known as tubectomy.

9. How are the modes for reproduction different in unicellular and multicellular organisms?

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In unicellular organisms, reproduction occurs by the division of the entire cell. The modes of reproduction in unicellular organisms can be fission, budding, etc. whereas in multicellular organisms, specialised reproductive organs are present. Therefore, they can reproduce by complex reproductive methods such as vegetative propagation, spore formation, etc. In more complex multicellular organisms such as human beings and plants, the mode of reproduction is sexual reproduction.

10. How does reproduction help in providing stability to populations of species?

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Living organisms reproduce for the continuation of a particular species. It helps in providing stability to the population of species by producing a new individual that resembles the parents. This is the reason why cats give birth to only cats or dogs give birth to only dogs.

Therefore, reproduction provides stability to populations of dogs or cats or any other species.

11. What could be the reasons for adopting contraceptive methods?

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Contraceptive methods are mainly adopted because of the following reasons:

(i) To prevent unwanted pregnancies.

(ii) To control population rise or birth rate.

(iii) To prevent the transfer of sexually transmitted diseases.

जीवों के जनन की क्रिया-विधि पर चर्चा करने से पूर्व आइए, हम एक मूलभूत प्रश्न करें- कि जीव जनन क्यों करते हैं? वास्तव में पोषण, श्वसन अथवा उत्सर्जन जैसे आवश्यक जैव-प्रक्रमों की तुलना में किसी व्यष्टि (जीव) को जीवित रहने के लिए जनन आवश्यक नहीं है। दूसरी ओर, जीव को संतति उत्पन्न करने के लिए अत्यधिक ऊर्जा व्यय करनी पड़ती है। फिर जीव उस प्रक्रम में अपनी ऊर्जा व्यर्थ क्यों करे, जो उसके जीवित रहने के लिए आवश्यक नहीं है? कक्षा में इस प्रश्न के संभावित उत्तर खोजना अत्यंत रोचक होगा।

इस प्रश्न का जो भी उत्तर हो, परंतु यह स्पष्ट है कि हमें विभिन्न जीव इसीलिए दृष्टिगोचर होते हैं, क्योंकि वे जनन करते हैं। यदि वह जीव एकल होता तथा कोई भी जनन द्वारा अपने सदृश व्यष्टि उत्पन्न नहीं करता, तो संभव है कि हमें उनके अस्तित्व का पता भी नहीं चलता। किसी प्रजाति में पाए जाने वाले जीवों की विशाल संख्या ही हमें उसके अस्तित्व का ज्ञान कराती है। हमें कैसे पता चलता है कि दो व्यष्टि एक ही प्रजाति के सदस्य हैं? सामान्यतः हम ऐसा इसलिए कहते हैं, क्योंकि वे एकसमान दिखाई देते हैं। अतः जनन करने वाले जीव संतति का सृजन करते हैं जो बहुत सीमा तक उनके समान दिखते हैं।

7.1 क्या जीव पूर्णतः अपनी प्रतिकृति का सृजन करते हैं?

विभिन्न जीवों की अभिकल्प, आकार एवं आकृति समान होने के कारण ही वे सदृश प्रतीत होते हैं। शरीर का अभिकल्प समान होने के लिए उनका ब्लूप्रिंट भी समान होना चाहिए। अतः अपने आधारभूत स्तर पर जनन जीव के अभिकल्प का ब्लूप्रिंट तैयार करता है। कक्षा 9 में आप पढ़ चुके हैं कि कोशिका के केंद्रक में पाए जाने वाले गुणसूत्रों के डी.एन.ए.-DNA (डि. आक्सीराइबोन्यूक्लीक अम्ल) के अणुओं में आनुवंशिक गुणों का संदेश होता है, जो जनक से संतति पीढ़ी में जाता है। कोशिका के केंद्रक के डी. एन. ए. में प्रोटीन संश्लेषण हेतु सूचना निहित होती है। इस संदेश के भिन्न होने की अवस्था में बनने वाली प्रोटीन भी भिन्न होगी। विभिन्न प्रोटीन के कारण अंततः शारीरिक अभिकल्प में भी विविधता होगी।

अतः जनन की मूल घटना डी.एन.ए. (DNA) की प्रतिकृति बनाना है। डी. एन.ए. की प्रतिकृति बनाने के लिए कोशिकाएँ विभिन्न रासायनिक क्रियाओं का उपयोग करती हैं। जनन कोशिका में इस प्रकार डी.एन.ए. की दो प्रतिकृतियाँ बनती हैं तथा उनका एक-दूसरे से अलग होना आवश्यक है। परंतु डी.एन.ए. की एक प्रतिकृति को मूल कोशिका में रखकर दूसरी प्रतिकृति को उससे बाहर निकाल देने से काम नहीं चलेगा, क्योंकि दूसरी प्रतिकृति के पास जैव-प्रक्रमों के अनुरक्षण हेतु संगठित कोशिकीय संरचना तो नहीं होगी। इसलिए डी.एन.ए. की प्रतिकृति बनने के साथ-साथ दूसरी कोशिकीय संरचनाओं का सृजन भी होता रहता है। इसके बाद डी.एन.ए. की प्रतिकृतियाँ विलग हो जाती हैं। परिणामतः एक कोशिका विभाजित होकर दो कोशिकाएँ बनाती है।

यह दोनों कोशिकाएँ यद्यपि एकसमान हैं, परंतु क्या वे पूर्णरूपेण समरूप हैं? इस प्रश्न का उत्तर इस बात पर निर्भर करता है कि प्रतिकृति की प्रक्रियाएँ कितनी यथार्थता से संपादित होती हैं। कोई भी जैव-रासायनिक प्रक्रिया पूर्णरूपेण विश्वसनीय नहीं होती। अतः यह अपेक्षित है कि डी.एन.ए. प्रतिकृति की प्रक्रिया में कुछ विभिन्नता आएगी। परिणामतः बनने वाली डी.ए.ए. प्रतिकृतियाँ एकसमान तो होंगी, परंतु मौलिक डी.एन.ए. का समरूप नहीं होंगी। हो सकता है कि कुछ विभिन्नताएँ इतनी उग्र हों कि डी.एन.ए. की नई प्रतिकृति अपने कोशिकीय संगठन के साथ समायोजित नहीं हो पाए। इस प्रकार की संतति कोशिका मर जाती है। दूसरी ओर डी.एन.ए. प्रतिकृति की अनेक विभिन्नताएँ इतनी उग्र नहीं होतीं। अतः संतति कोशिकाएँ समान होते हुए भी किसी न किसी रूप में एक दूसरे से भिन्न होती हैं। जनन में होने वाली यह विभिन्नताएँ जैव-विकास का आधार हैं, जिसकी चर्चा हम अगले अध्याय में करेंगे।

7.1.1 विभिन्नता का महत्व

अपनी जनन क्षमता का उपयोग कर जीवों की समष्टि पारितंत्र में स्थान अथवा निकेत ग्रहण करते हैं। जनन के दौरान डी.एन.ए. प्रतिकृति का अविरोध जीव की शारीरिक संरचना एवं डिज़ाइन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है, जो उसे विशिष्ट निकेत के योग्य बनाती है। अतः किसी प्रजाति (स्पीशीज़) की समष्टि के स्थायित्व का संबंध जनन से है।

परंतु, निकेत में अनेक परिवर्तन आ सकते हैं, जो जीवों के नियंत्रण से बाहर हैं। पृथ्वी का ताप कम या अधिक हो सकता है, जल स्तर में परिवर्तन अथवा किसी उल्का पिंड का टकराना इसके कुछ उदाहरण हैं। यदि एक समष्टि अपने निकेत के अनुकूल है तथा निकेत में कुछ उग्र परिर्वतन आते हैं तो ऐसी अवस्था में समष्टि का समूल विनाश भी संभव है, परंतु यदि समष्टि के जीवों में कुछ विभिन्नता होगी तो उनके जीवित रहने की कुछ संभावना है। अतः यदि शीतोष्ण जल में पाए जाने वाले जीवाणुओं की कोई समष्टि है तथा वैश्विक ऊष्मीकरण (global warming) के कारण जल का ताप बढ़ जाता है तो अधिकतर जीवाणु व्यष्टि मर जाएँगे, परंतु उष्ण प्रतिरोधी क्षमता वाले कुछ परिवर्त ही जीवित रहते हैं तथा वृद्धि करते हैं। अतः विभिन्नताएँ स्पीशीज की उत्तरजीविता बनाए रखने में उपयोगी हैं।

प्रश्न

1. डी.एन.ए. प्रतिकृति का प्रजनन में क्या महत्व है?

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2. जीवों में विभिन्नता स्पीशीज़ के लिए तो लाभदायक है, परंतु व्यष्टि के लिए आवश्यक नहीं है, क्यों?

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7.2 एकल जीवों में प्रजनन की विधि

क्रियाकलाप 7.1

  • $100 \mathrm{~mL}$ जल में लगभग $10 \mathrm{~g}$ चीनी को घोलिए।
  • एक परखनली में इस विलयन का $20 \mathrm{~mL}$ लेकर उसमें एक चुटकी यीस्ट पाउडर डालिए।
  • परखनली के मुख को रुई से ढक कर किसी गर्म स्थान पर रखिए।
  • या 2 घंटे पश्चात, परखनली से यीस्ट-संवर्ध की एक बूँद स्लाइड पर लेकर उस पर कवर-स्लिप रखिए।
  • सूक्ष्मदर्शी की सहायता से स्लाइड का प्रेक्षण कीजिए।

क्रियाकलाप 7.2

  • डबल रोटी के एक टुकड़े को जल में भिगोकर ठंडे, नम तथा अँधेरे स्थान पर रखिए।
  • आवर्धक लेंस की सहायता से स्लाइस की सतह का निरीक्षण कीजिए।
  • अपने एक सप्ताह के प्रेक्षण कॉपी में रिकॉर्ड कीजिए।

यीस्ट की वृद्धि एवं दूसरे क्रियाकलाप में कवक की वृद्धि के तरीके की तुलना कीजिए तथा ज्ञात कीजिए कि इनमें क्या अंतर है।

इस चर्चा के बाद कि जनन किस प्रकार कार्य करता है? आइए, हम जानें कि विभिन्न जीव वास्तव में किस प्रकार जनन करते हैं। विभिन्न जीवों के जनन की विधि उनके शारीरिक अभिकल्प पर निर्भर करती है।

7.2.1 विखंडन

एककोशिक जीवों में कोशिका विभाजन अथवा विखंडन द्वारा नए जीवों की उत्पत्ति होती है। विखंडन के अनेक तरीके प्रेक्षित किए गए। अनेक जीवाणु तथा प्रोटोजोआ की कोशिका विभाजन द्वारा सामान्यतः दो बराबर भागों में विभक्त हो जाती है। अमीबा जैसे जीवों में कोशिका विभाजन किसी भी तल से हो सकता है।

क्रियाकलाप 7.3

  • अमीबा की स्थायी स्लाइड का सूक्ष्मदर्शी की सहायता से प्रेक्षण कीजिए।
  • इसी प्रकार अमीबा के द्विखंडन की स्थायी स्लाइड का प्रेक्षण कीजिए।
  • अब दोनों स्लाइडों की तुलना कीजिए।

चित्र 7.1 (a) अमीबा में द्विखंडन

चित्र 7.1 (b) लेस्मानिया में द्विखंडन

परंतु कुछ एककोशिक जीवों में शारीरिक संरचना अधिक संगठित होती है। उदाहरणतः कालाज़ार के रोगाणु, लेस्मानिया में कोशिका के एक सिरे पर कोड़े के समान सूक्ष्म संरचना होती है। ऐसे जीवों में द्विखंडन एक निर्धारित तल से होता है। मलेरिया परजीवी, प्लैज्मोडियम जैसे अन्य एककोशिक जीव एक साथ अनेक संतति कोशिकाओं में विभाजित हो जाते हैं, जिसे बहुखंडन कहते हैं।

चित्र 7.2 प्लैज़्मोडियम में बहुखंडन

दूसरी ओर यीस्ट कोशिका से छोटे मुकुल उभर कर कोशिका से अलग हो जाते हैं तथा स्वतंत्र रूप से वृद्धि करते हैं जैसा कि हम क्रियाकलाप 7.1 में देख चुके हैं।

7.2.2 खंडन

क्रियाकलाप 7.4

  • किसी झील अथवा तालाब जिसका जल गहरा हरा दिखाई देता हो और जिसमें तंतु के समान संरचनाएँ हों, उससे कुछ जल एकत्र कीजिए।
  • एक स्लाइड पर एक अथवा दो तंतु रखिए।
  • इन तंतुओं पर ग्लिसरीन की एक बूँद डालकर कवर-स्लिप से ढक दीजिए।
  • सूक्ष्मदर्शी के नीचे स्लाइड का प्रेक्षण कीजिए।
  • क्या आप स्पाइरोगाइरा तंतुओं में विभिन्न ऊतक पहचान सकते हैं?

सरल संरचना वाले बहुकोशिक जीवों में जनन की सरल विधि कार्य करती है। उदाहरणतः स्पाइरोगाइरा सामान्यतः विकसित होकर छोटे-छोटे टुकड़ों में खंडित हो जाता है। यह टुकड़े अथवा खंड वृद्धि कर नए जीव (व्यष्टि) में विकसित हो जाते हैं। क्रियाकलाप 7.4 के प्रेक्षण के आधार पर क्या हम इसका कारण खोज सकते हैं?

परंतु यह सभी बहुकोशिक जीवों के लिए सत्य नहीं है। वे सरल रूप से कोशिका- दर-कोशिका विभाजित नहीं होते। ऐसा क्यों है? इसका कारण है कि अधिकतर बहुकोशिक जीव विभिन्न कोशिकाओं का समूह मात्र ही नहीं हैं। विशेष कार्य हेतु विशिष्ट कोशिकाएँ संगठित होकर ऊतक का निर्माण करती हैं तथा ऊतक संगठित होकर अंग बनाते हैं, शरीर में इनकी स्थिति भी निश्चित होती है। ऐसी सजग व्यवस्थित परिस्थिति में कोशिका-दर-कोशिका विभाजन अव्यावहारिक है। अतः बहुकोशिक जीवों को जनन के लिए अपेक्षाकृत अधिक जटिल विधि की आवश्यकता होती है।

बहुकोशिक जीवों द्वारा प्रयुक्त एक सामान्य युक्ति यह है कि विभिन्न प्रकार की कोशिकाएँ विशिष्ट कार्य के लिए दक्ष होती हैं। इस सामान्य व्यवस्था का परिपालन करते हुए इस प्रकार के जीवों में जनन के लिए विशिष्ट प्रकार की कोशिकाएँ होती हैं। क्या जीव अनेक प्रकार की कोशिकाओं का बना होता है? इसका उत्तर है कि जीव में कुछ ऐसी कोशिकाएँ होनी चाहिए, जिनमें वृद्धि, क्रम, प्रसरण तथा उचित परिस्थिति में विशेष प्रकार की कोशिका बनाने की क्षमता हो।

7.2.3 पुनरुद्भवन (पुनर्जनन)

पूर्णरूपेण विभेदित जीवों में अपने कायिक भाग से नए जीव के निर्माण की क्षमता होती है। अर्थात यदि किसी कारणवश जीव क्षत-विक्षत हो जाता है अथवा कुछ टुकड़ों में टूट जाता है तो इसके अनेक टुकड़े वृद्धि कर नए जीव में विकसित हो जाते हैं। उदाहरणतः हाइड्रा तथा प्लेनेरिया जैसे सरल प्राणियों को यदि कई टुकड़ों में काट दिया जाए तो प्रत्येक टुकड़ा विकसित होकर पूर्णजीव का निर्माण कर देता है। यह पुनरुद्धवन (चित्र 7.3) कहलाता है। पुनरुद्धवन (पुनर्जनन) विशिष्ट कोशिकाओं द्वारा संपादित होता है। इन कोशिकाओं के क्रमप्रसरण से अनेक कोशिकाएँ बन जाती हैं। कोशिकाओं के इस समूह से परिवर्तन के दौरान विभिन्न प्रकार की कोशिकाएँ एवं ऊतक बनते हैं। यह परिवर्तन बहुत व्यवस्थित रूप एवं क्रम से होता है, जिसे परिवर्धन कहते हैं। परंतु पुनरुद्धवन जनन के समान नहीं है, इसका मुख्य कारण यह है कि प्रत्येक जीव के किसी भी भाग को काटकर सामान्यतः नया जीव उत्पन्न नहीं होता।

चित्र 7.3 प्लेनेरिया में पुनरुद्धवन

7.2.4 मुकुलन

हाइड्रा जैसे कुछ प्राणी पुरर्जनन की क्षमता वाली कोशिकाओं का उपयोग मुकुलन के लिए करते हैं। हाइड्रा में कोशिकाओं के नियमित विभाजन के कारण एक स्थान पर उभार विकसित हो जाता है। यह उभार (मुकुल) वृद्धि करता हुआ नन्हे जीव में बदल जाता है तथा पूर्ण विकसित होकर जनक से अलग होकर स्वतंत्र जीव बन जाता है।

चित्र 7.4 हाइड्रा में मुकुलन

7.2.5 कायिक प्रवर्धन

ऐसे बहुत से पौधे हैं, जिनमें कुछ भाग जैसे जड़, तना तथा पत्तियाँ उपयुक्त परिस्थितियों में विकसित होकर नया पौधा उत्पन्न करते हैं। अधिकतर जंतुओं के विपरीत, एकल पौधे इस क्षमता का उपयोग जनन की विधि के रूप में करते हैं। परतन, कलम अथवा रोपण जैसी कायिक प्रवर्धन की तकनीक का उपयोग कृषि में भी किया जाता है। गन्ना, गुलाब अथवा अंगूर इसके कुछ उदाहरण हैं। कायिक प्रवर्धन द्वारा उगाए गए पौधों में बीज द्वारा उगाए पौधों की अपेक्षा पुष्प एवं फल कम समय में लगने लगते हैं। यह पद्धति केला, संतरा, गुलाब एवं चमेली जैसे उन पौधों को उगाने के लिए उपयोगी है, जो बीज उत्पन्न करने की क्षमता खो चुके हैं। कायिक प्रवर्धन का दूसरा लाभ यह भी है कि इस प्रकार उत्पन्न सभी पौधे आनुवांशिक रूप से जनक पौधे के समान होते हैं।

क्रियाकलाप 7.5

  • एक आलू लेकर उसकी सतह का निरीक्षण कीजिए। क्या इसमें कुछ गर्त दिखाई देते हैं?
  • आलू को छोटे-छोटे टुकड़ों में इस प्रकार काटिए कि कुछ में तो यह गर्त हों और कुछ में नहीं।
  • एक ट्रे में रुई की पतली पर्त बिछा कर उसे गीला कीजिए। कलिका (गर्त) वाले टुकड़ों को एक ओर तथा बिना गर्त वाले टुकड़ों को दूसरी ओर रख दीजिए।
  • अगले कुछ दिनों तक इन टुकड़ों में होने वाले परिवर्तनों का प्रेक्षण कीजिए। ध्यान रखिए कि रुई में नमी बनी रहे।
  • वे कौन से टुकड़े हैं, जिनसे हरे प्ररोह तथा जड़ विकसित हो रहे हैं?

चित्र 7.5 कलिकाओं के साथ ब्रायोफिलम की पत्ती

इसी प्रकार ब्रायोफिलम की पत्तियों की कोर पर कुछ कलिकाएँ विकसित होकर मृदा में गिर जाती हैं तथा नए पौधे (चित्र 7.5) में विकसित हो जाती हैं।

क्रियाकलाप 7.6

  • एक मनीप्लांट लीजिए।
  • इसे कुछ टुकड़ों में इस प्रकार काटिए कि प्रत्येक में कम से कम एक पत्ती अवश्य हो।
  • दो पत्तियों के मध्य वाले भाग के कुछ टुकड़े काटिए।
  • सभी टुकड़ों के एक सिरे को जल में डुबोकर रखिए तथा अगले कुछ दिनों तक उनका अवलोकन कीजिए।
  • कौन से टुकड़ों में वृद्धि होती है तथा नई पत्तियाँ निकली हैं।
  • आप अपने प्रेक्षणों से क्या निष्कर्ष निकाल सकते हैं।

इसे भी जानिया!

ऊतक संवर्धन

ऊतक संवर्धन तकनीक में पौधे के ऊतक अथवा उसकी कोशिकाओं को पौधे के शीर्ष के वर्धमान भाग से पृथक कर नए पौधे उगाए जाते हैं। इन कोशिकाओं को कृत्रिम पोषक माध्यम में रखा जाता है, जिससे कोशिकाएँ विभाजित होकर अनेक कोशिकाओं का छोटा समूह बनाती हैं, जिसे कैलस कहते हैं। कैलस को वृद्धि एवं विभेदन के हार्मोन युक्त एक अन्य माध्यम में स्थानांतरित करते हैं। पौधे को फिर मिट्टी में रोप देते हैं, जिससे कि वे वृद्धि कर विकसित पौधे बन जाते हैं। ऊतक संवर्धन तकनीक द्वारा किसी एकल पौधे से अनेक पौधे संक्रमण-मुक्त परिस्थितियों में उत्पन्न किए जा सकते हैं। इस तकनीक का उपयोग सामान्यतः सजावटी पौधों के संवर्धन में किया जाता है।

7.2.6 बीजाणु समासंघ

चित्र 7.6 राइजोपस में बीजाणु समासंघ

अनेक सरल बहुकोशिक जीवों में भी विशिष्ट जनन संरचनाएँ पाई जाती हैं। क्रियाकलाप 7.2 में ब्रेड पर धागे के समान कुछ संरचनाएँ विकसित हुई थीं। यह राइजोपस का कवक जाल है। ये जनन के भाग नहीं हैं, परंतु ऊर्ध्व तंतुओं पर सूक्ष्म गुच्छ (गोल) संरचनाएँ जनन में भाग लेती हैं। ये गुच्छ बीजाणुधानी हैं, जिनमें विशेष कोशिकाएँ अथवा बीजाणु पाए जाते (चित्र 7.6) हैं। यह बीजाणु वृद्धि करके राइजोपस के नए जीव उत्पन्न करते हैं। बीजाणु के चारों ओर एक मोटी भित्ति होती है, जो प्रतिकूल परिस्थितियों में उसकी रक्षा करती है, नम सतह के संपर्क में आने पर वह वृद्धि करने लगते हैं।

अब तक जनन की जिन विधियों की हमने चर्चा की उन सभी में नई पीढ़ी का सृजन केवल एकल जीव द्वारा होता है। इसे अलैंगिक जनन कहते हैं।

प्रश्न

1. द्विखंडन, बहुखंडन से किस प्रकार भिन्न है?

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2. बीजाणु द्वारा जनन से जीव किस प्रकार लाभान्वित होता है?

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3. क्या आप कुछ कारण सोच सकते हैं, जिससे पता चलता हो कि जटिल संरचना वाले जीव पुनरुद्धवन द्वारा नई संतति उत्पन्न नहीं कर सकते?

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4. कुछ पौधों को उगाने के लिए कायिक प्रवर्धन का उपयोग क्यों किया जाता है?

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5. डी.एन.ए. की प्रतिकृति बनाना जनन के लिए आवश्यक क्यों है?

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7.3 लैंगिक जनन

हम जनन की उस विधि से भी परिचित हैं, जिसमें नई संतति उत्पन्न करने हेतु दो व्यष्टि (एकल जीवों) की भागीदारी होती है। न तो एकल बैल संतति बछड़ा पैदा कर सकता है, और न ही एकल मुर्गी से नए चूजे उत्पन्न हो सकते हैं। ऐसे जीवों में नवीन संतति उत्पन्न करने हेतु नर एवं मादा दोनों लिंगों की आवश्यकता होती है। इस लैंगिक जनन की सार्थकता क्या है? क्या अलैंगिक जनन की कुछ सीमाएँ हैं, जिनकी चर्चा हम ऊपर कर चुके हैं?

7.3.1 लैंगिक जनन प्रणाली क्यों?

एकल (पैत्रक) कोशिका से दो संतति कोशिकाओं के बनने में डी.एन.ए. की प्रतिकृति बनना एवं कोशिकीय संगठन दोनों ही आवश्यक हैं। जैसा कि हम जान चुके हैं कि डी.एन.ए. प्रतिकृति की तकनीक पूर्णतः यथार्थ नहीं है, परिणामी त्रुटियाँ जीव की समष्टि में विभिन्नता का स्रोत हैं। जीव की प्रत्येक व्यष्टि विभिन्नताओं द्वारा संरक्षित नहीं हो सकती, परंतु स्पीशीज़ की समष्टि में पाई जाने वाली विभिन्नता उस स्पीशीज़ के अस्तित्व को बनाए रखने में सहायक है। अतः जीवों में जनन की कोई ऐसी विधि अधिक सार्थक होगी, जिसमें अधिक विभिन्नता उत्पन्न हो सके।

यद्यपि डी.एन.ए. प्रतिकृति की प्रणाली पूर्णरूपेण यथार्थ नहीं है। वह इतनी परिशुद्ध अवश्य है, जिसमें विभिन्नता अत्यंत धीमी गति से उत्पन्न होती है। यदि डी.एन.ए. प्रतिकृति की क्रियाविधि कम परिशुद्ध होती, तो बनने वाली डी.एन.ए. प्रतिकृतियाँ कोशिकीय संरचना के साथ सामंजस्य नहीं रख पातीं। परिणामतः कोशिका की मृत्यु हो जाती। अतः परिवर्त उत्पन्न करने के प्रक्रम को किस प्रकार गति दी जा सकती है? प्रत्येक डी.एन.ए. प्रतिकृति में नई विभिन्नता के साथ-साथ पूर्व पीढ़ियों की विभिन्नताएँ भी संग्रहित होती रहती हैं। अतः समष्टि के दो जीवों में संग्रहित विभिन्नताओं के पैटर्न भी काफी भिन्न होंगे, क्योंकि यह सभी विभिन्नताएँ जीवित व्यष्टि में पाई जा रही हैं, अतः यह सुनिश्चित ही है कि यह विभिन्नताएँ हानिकारक नहीं हैं। दो अथवा अधिक एकल जीवों की विभिन्नताओं के संयोजन से विभिन्नताओं के नए संयोजन उत्पन्न होंगे, क्योंकि इस प्रक्रम में दो विभिन्न जीव भाग लेते हैं। अतः प्रत्येक संयोजन अपने आप में अनोखा होगा। लैंगिक जनन में दो भिन्न जीवों से प्राप्त डी.एन.ए. को समाहित किया जाता है।

परंतु इससे एक और समस्या पैदा हो सकती है। यदि संतति पीढ़ी में जनक जीवों के डी.एन.ए. का युग्मन होता रहे, तो प्रत्येक पीढ़ी में डी.एन.ए. की मात्रा पूर्व पीढ़ी की अपेक्षा दोगुनी होती जाएगी। इससे डी.एन.ए. द्वारा कोशिकी संगठन पर नियंत्रण टूटने की अत्यधिक संभावना है। इस समस्या के समाधान के लिए हम कितने तरीके सोच सकते हैं?

हम पहले ही जान चुके हैं कि जैसे-जैसे जीवों की जटिलता बढ़ती जाती है वैसे-वैसे ऊतकों की विशिष्टता बढ़ती जाती है। उपरोक्त समस्या का समाधान जीवों ने इस प्रकार खोजा जिसमें विशिष्ट अंगों में कुछ विशेष प्रकार की कोशिकाओं की परत होती है, जिनमें जीव की कायिक कोशिकाओं की अपेक्षा गुणसूत्रों की संख्या आधी होती है तथा डी.एन.ए. की मात्रा भी आधी होती है। यह कोशिका विभाजन की प्रक्रिया जिसे अर्द्धसूत्री विभाजन कहते हैं, के द्वारा प्राप्त किया जाता है। अतः दो भिन्न जीवों की यह युग्मक कोशिकाएँ लैंगिक जनन में युग्मन द्वारा युग्मनज (जायगोट) बनाती हैं तो संतति में गुणसूत्रों की संख्या एवं डी.एन.ए. की मात्रा पुनर्स्थापित हो जाती है।

यदि युग्मनज वृद्धि एवं परिवर्धन द्वारा नए जीव में विकसित होता है तो इसमें ऊर्जा का भंडार भी पर्याप्त होना चाहिए। अति सरल संरचना वाले जीवों में प्रायः दो जनन कोशिकाओं (युग्मकों) की आकृति एवं आकार में विशेष अंतर नहीं होता अथवा वे समाकृति भी हो सकते हैं। परंतु जैसे ही शारीरिक डिज़ाइन अधिक जटिल होता है, जनन कोशिकाएँ भी विशिष्ट हो जाती हैं। एक जनन-कोशिका अपेक्षाकृत बड़ी होती है एवं उसमें भोजन का पर्याप्त भंडार भी होता है, जबकि दूसरी अपेक्षाकृत छोटी एवं अधिक गतिशील होती है। गतिशील जनन-कोशिका को नर युग्मक तथा जिस जनन कोशिका में भोजन का भंडार संचित होता है, उसे मादा युग्मक कहते हैं। अगले कुछ अनुभागों में हम देखेंगे कि इन दो प्रकार के युग्मकों के सृजन की आवश्यकता ने नर एवं मादा व्यष्टियों (जनकों) में विभेद उत्पन्न किए हैं तथा कुछ जीवों में नर एवं मादा में शारीरिक अंतर भी स्पष्ट दृष्टिगोचर होते हैं।

7.3.2 पुष्पी पौधों में लैंगिक जनन

आवृतबीजी (एंजियोस्पर्म) के जननांग पुष्प में अवस्थित होते हैं। आप पुष्प के विभिन्न भागों के विषय में पहले ही पढ़ चुके हैं- बाह्यदल, दल (पंखुड़ी), पुंकेसर एवं स्रीकेसर। पुंकेसर एवं स्तीकेसर पुष्प के जनन भाग हैं, जिनमें जनन-कोशिकाएँ होती हैं। पंखुड़ी एवं बाह्यदल के क्या कार्य हो सकते हैं?

जब पुष्प में पुंकेसर अथवा स्रीकेसर में से कोई एक जननांग उपस्थित होता है तो पुष्प एकलिंगी (पपीता, तरबूज) कहलाते हैं। जब पुष्प में पुंकेसर एवं स्रीकेसर दोनों उपस्थित होते हैं, (गुड़हल, सरसों) तो उन्हें उभयलिंगी पुष्प कहते हैं। पुंकेसर नर जननांग है, जो परागकण बनाते हैं। परागकण सामान्यतः पीले हो सकते हैं। आपने देखा होगा कि जब आप किसी पुष्प के पुंकेसर को छूते हैं तब हाथ में एक पीला पाउडर लग जाता है। स्त्रीकेसर पुष्प के केंद्र में अवस्थित होता है तथा यह पुष्प का मादा जननांग है। यह तीन भागों से बना होता है।

चित्र 7.7 पुष्प की अनुदैर्य काट

आधार पर उभरा-फूला भाग अंडाशय है, मध्य में लंबा भाग वर्तिका है तथा शीर्ष भाग वर्तिकाग्र है, जो प्रायः चिपचिपा होता है। अंडाशय में बीजांड होते हैं तथा प्रत्येक बीजांड में एक अंड-कोशिका होती है। परागकण द्वारा उत्पादित नर युग्मक अंडाशय की अंडकोशिका (मादा युग्मक) से संलयित हो जाता है। जनन कोशिकाओं के इस युग्मन अथवा निषेचन से युग्मनज बनता है, जिसमें नए पौधे में विकसित होने की क्षमता होती है।

अतः परागकणों को पुंकेसर से वर्तिकाग्र तक स्थानांतरण की आवश्यकता होती है। यदि परागकणों का यह स्थानांतरण उसी पुष्प के वर्तिकाग्र पर होता है तो यह स्वपरागण कहलाता है। परंतु एक पुष्प के परागकण दूसरे पुष्प पर स्थानांतरित होते हैं, तो उसे परपरागण कहते हैं। एक पुष्प से दूसरे पुष्प तक परागकणों का यह स्थानांतरण वायु, जल अथवा प्राणी जैसे वाहक द्वारा संपन्न होता है।

परागकणों के उपयुक्त, वर्तिकाग्र पर पहुँचने के पश्चात नर युग्मक को अंडाशय में स्थित मादा-युग्मक तक पहुँचना होता है। इसके लिए परागकण से एक नलिका विकसित होती है तथा वर्तिका से होती हुई बीजांड तक पहुँचती है।

निषेचन के पश्चात, युग्मनज में अनेक विभाजन होते हैं तथा बीजांड में भ्रूण विकसित होता है। बीजांड से एक कठोर आवरण विकसित होता है तथा यह बीज में परिवर्तित हो जाता है। अंडाशय तीव्रता से वृद्धि करता है तथा परिपक्व होकर फल बनाता है। इस अंतराल में बाह्यदल, पंखुड़ी, पुंकेसर, वर्तिका एवं वर्तिकाग्र प्रायः मुरझाकर गिर जाते हैं। क्या आपने कभी पुष्प के किसी भाग को फल के साथ स्थायी रूप से जुड़े हुए देखा है? सोचिए, बीजों के बनने से पौधे को क्या लाभ है। बीज में भावी पौधा अथवा भ्रूण होता है, जो उपयुक्त परिस्थितियों में नवोद्भिद में विकसित हो जाता है। इस प्रक्रम को अंकुरण कहते हैं।

चित्र 7.8 वर्तिकाग्र पर परागकणों का अंकुरण

क्रियाकलाप 7.7

  • चने के कुछ बीजों को एक रात तक जल में भिगो दीजिए।
  • अधिक जल को फेंक दीजिए तथा भीगे हुए बीजों को गीले कपड़े से ढककर एक दिन के लिए रख दीजिए। ध्यान रहे कि बीज सूखें नहीं।
  • बीजों को सावधानी से खोलकर उसके विभिन्न भागों का प्रेक्षण कीजिए।
  • अपने प्रेक्षण की तुलना चित्र 7.9 से कीजिए, क्या आप सभी भागों को पहचान सकते हैं?

चित्र 7.9 अंकुरण

7.3.3 मानव में लैंगिक जनन

अब तक हम विभिन्न स्पीशीज़ में जनन की विभिन्न प्रणालियों की चर्चा करते रहे हैं। आइए, अब हम उस स्पीशीज़ के विषय में जानें जिसमें हमारी सर्वाधिक रुचि है, वह है मनुष्य। मानव में लैंगिक जनन होता है। यह प्रक्रम किस प्रकार कार्य करता है?

आइए, अब स्थूल रूप से एक असंबद्ध बिंदु से प्रारंभ करते हैं। हम सभी जानते हैं कि आयु के साथ-साथ हमारे शरीर में कुछ परिवर्तन आते हैं। आपने पहले भी कक्षा 8 में शरीर में होने वाले बदलावों के बारे में सीखा। कक्षा 1 से 10 तक पहुँचते-पहुँचते हमारी लंबाई एवं भार बढ़ जाता है। हमारे दाँत जो गिर जाते हैं, दूध के दाँत कहलाते हैं तथा नए दाँत निकल आते हैं।

इन सभी परिवर्तनों को एक सामान्य प्रक्रम वृद्धि में समूहबद्ध कर सकते हैं, जिसमें शारीरिक वृद्धि होती है। परंतु किशोरावस्था के प्रारंभिक वर्षों में, कुछ ऐसे परिवर्तन होते हैं, जिन्हें मात्र शारीरिक वृद्धि नहीं कहा जा सकता। जबकि शारीरिक सौष्ठव ही बदल जाता है। शारीरिक अनुपात बदलता है, नए लक्षण आते हैं तथा संवेदना में भी परिवर्तन आते हैं।

इनमें से कुछ परिवर्तन तो लड़के एवं लड़कियों में एकसमान होते हैं। हम देखते हैं कि शरीर के कुछ नए भागों जैसे कि काँख एवं जाँघों के मध्य जननांगी क्षेत्र में बाल-गुच्छ निकल आते हैं तथा उनका रंग भी गहरा हो जाता है। पैर, हाथ एवं चेहरे पर भी महीन रोम आ जाते हैं। त्वचा अक्सर तैलीय हो जाती है तथा कभी-कभी मुँहासे भी निकल आते हैं। हम अपने और दूसरों के प्रति अधिक सजग हो जाते हैं।

दूसरी ओर, कुछ ऐसे भी परिवर्तन हैं, जो लड़कों एवं लड़कियों में भिन्न होते हैं। लड़कियों में स्तन के आकार में वृद्धि होने लगती है तथा स्तनाग्र की त्वचा का रंग भी गहरा होने लगता है। इस समय लड़कियों में रजोधर्म होने लगता है। लड़कों के चेहरे पर दाढ़ी-मूँछ निकल आती है तथा उनकी आवाज़ फटने लगती है। साथ ही दिवास्वप्न अथवा रात्रि में शिश्न भी अक्सर विवर्धन के कारण ऊर्ध्व हो जाता है।

ये सभी परिवर्तन महीनों एवं वर्षों की अवधि में मंद गति से होते हैं। ये परिवर्तन सभी व्यक्तियों में एक ही समय अथवा एक निश्चित आयु में नहीं होते। कुछ व्यक्तियों में ये परिवर्तन कम आयु में एवं तीव्रता से होते हैं, जबकि अन्य में मंद गति से होते हैं। प्रत्येक परिवर्तन तीव्रता से पर्ण भी नहीं होता। उदाहरणतः लड़कों के चेहरे पर पहले छितराए हुए से कुछ मोटे बाल परिलक्षित होते हैं, तथा धीर-धीरे यह वृद्धि एक जैसी हो जाती है। फिर भी इन सभी परिवर्तनों में विभिन्न व्यक्तियों के बीच विविधता परिलक्षित होती है। जैसे कि हमारे नाक-नक्श अलग-अलग हैं, उसी प्रकार इन बालों की वृद्धि का पैटर्न, स्तन अथवा शिश्न की आकृति एवं आकार भी भिन्न होते हैं। यह सभी परिवर्तन शरीर की लैंगिक परिपक्वता के पहलू हैं।

इस आयु में शरीर में लैंगिक परिपक्वता क्यों परिलक्षित होती है? हम बहुकोशिक जीवों में विशिष्ट कार्यों के संपादन हेतु विशिष्ट प्रकार की कोशिकाओं की आवश्यकता की बात कर चुके हैं। लैंगिक जनन में भाग लेने के लिए जनन कोशिकाओं का उत्पादन इसी प्रकार का एक विशिष्ट कार्य है तथा हम देख चुके हैं कि पौधों में भी इस हेतु विशेष प्रकार की कोशिकाएँ एवं ऊतक विकसित होते हैं। प्राणियों, जैसे कि मानव भी इस कार्य हेतु विशिष्ट ऊतक विकसित करता है। यद्यपि किसी व्यक्ति के शरीर में युवावस्था के आकार हेतु वृद्धि होती है, परंतु शरीर के संसाधन मुख्यतः इस वृद्धि की प्राप्ति की ओर लगे रहते हैं। इस प्रक्रम के चलते जनन ऊतक की परिपक्वता मुख्य प्राथमिकता नहीं होती। अतः जैसे-जैसे शरीर की सामान्य वृद्धि दर धीमी होनी शुरू होती है, जनन-ऊतक परिपक्व होना प्रारंभ करते हैं। किशोरावस्था की इस अवधि को यौवनारंभ (puberty) कहा जाता है।

अतः वे सभी परिवर्तन जिनकी हमने चर्चा की जनन-प्रक्रम से किस प्रकार संबद्ध हैं? हमें याद रखना चाहिए कि लैंगिक जनन प्रणाली का अर्थ है कि दो भिन्न व्यक्तियों की जनन कोशिकाओं का परस्पर संलयन। यह जनन कोशिकाओं के बाह्य-मोचन द्वारा हो सकता है जैसे कि पुष्पी पौधों में होता है। अथवा दो जीवों के परस्पर संबंध द्वारा जनन कोशिकाओं के आंतरिक स्थानांतरण द्वारा भी हो सकता है, जैसे कि अनेक प्राणियों में होता है। यदि जंतुओं को संगम के इस प्रक्रम में भाग लेना हो, तो यह आवश्यक है कि दूसरे जीव उनकी लैंगिक परिपक्वता की पहचान कर सकें। यौवनारंभ की अवधि में अनेक परिवर्तन जैसे कि बालों का नवीन पैटर्न इस बात का संकेत है कि लैंगिक परिपक्वता आ रही है।

दूसरी ओर, दो व्यक्तियों के बीच जनन कोशिकाओं के वास्तविक स्थानांतरण हेतु विशिष्ट अंग अथवा संरचना की आवश्यकता होती है; उदाहरण के लिए- शिश्न के ऊर्ध्व होने की क्षमता। स्तनधारियों जैसे कि मानव में शिशु माँ के शरीर में लंबी अवधि तक गर्भस्थ रहता है तथा जन्मोपरांत स्तनपान करता है। इन सभी स्थितियों के लिए मादा के जननांगों एवं स्तन का परिपक्व होना आवश्यक है। आइए, जनन तंत्र के विषय में जानें।

7.3.3 (a) नर जनन तंत्र

जनन कोशिका उत्पादित करने वाले अंग एवं जनन कोशिकाओं को निषेचन के स्थान तक पहुँचाने वाले अंग, संयुक्त रूप से, नर जनन तंत्र (चित्र 7.10) बनाते हैं।

नर जनन-कोशिका अथवा शुक्राणु का निर्माण वृषण में होता है। यह उदर गुहा के बाहर वृषण कोष में स्थित होते हैं। इसका कारण यह है कि शुक्राणु उत्पादन के लिए आवश्यक ताप शरीर के ताप से कम होता है। टेस्टोस्टॉरॉन हार्मोन के उत्पादन एवं स्रवण में वृषण की भूमिका की चर्चा हम पिछले अध्याय में कर चुके हैं। शुक्राणु उत्पादन के नियंत्रण के अतिरिक्त टेस्टोस्टेरॉन लड़कों में यौवनावस्था के लक्षणों का भी नियंत्रण करता है।

उत्पादित शुक्राणुओं का मोचन शुक्रवाहिकाओं द्वारा होता है। ये शुक्रवाहिकाएँ मूत्राशय से आने वाली नली से जुड़कर एक संयुक्त नली बनाती है। अतः मत्रमार्ग (urethra) शुक्राणुओं एवं मतत्र दोनों के प्रवाह के उभय मार्ग है। प्रोस्ट्रेट तथा शुक्राशय अपने स्राव शुक्रवाहिका में डालते हैं, जिससे शुक्राणु एक तरल माध्यम में आ जाते हैं। इसके कारण इनका स्थानांतरण सरलता से होता है साथ ही यह स्राव उन्हें पोषण भी प्रदान करता है। शुक्राणु सूक्ष्म सरंचनाएँ हैं, जिसमें मुख्यतः आनुवंशिक पदार्थ होते हैं तथा एक लंबी पूँछ होती है, जो उन्हें मादा जनन-कोशिका की ओर तैरने में सहायता करती है।

चित्र 7.10 मानव का नर जनन तंत्र

7.3.3 (b) मादा जनन तंत्र

मादा जनन-कोशिकाओं अथवा अंड-कोशिका का निर्माण अंडाशय में होता है। वे कुछ हार्मोन भी उत्पादित करती हैं। चित्र 7.11 को ध्यानपूर्वक देखिए तथा मादा जनन तंत्र के विभिन्न अंगों को पहचानिए।

लड़की के जन्म के समय ही अंडाशय में हज़ारों अपरिपक्व अंड होते हैं। यौवनारंभ में इनमें से कुछ परिपक्व होने लगते हैं। दो में से एक अंडाशय द्वारा अंडवाहिका (फेलोपियन ट्यूब) अंडाशय प्रत्येक माह एक अंड परिपक्व होता है। महीन अंडवाहिका अथवा फेलोपियन ट्यूब द्वारा यह अंडकोशिका गर्भाशय तक ले जाए जाते हैं। दोनों अंडवाहिकाएँ संयुक्त होकर एक लचीली थैलेनुमा संरचना का निर्माण करती हैं, जिसे गर्भाशय कहते हैं। गर्भाशय, ग्रीवा द्वारा योनि में खुलता है।

चित्र 7.11 मानव का मादा जनन तंत्र

मैथुन के समय शुक्राणु योनि मार्ग में स्थापित होते हैं, जहाँ से ऊपर की ओर यात्रा करके वे अंडवाहिका तक पहुँच जाते हैं, जहाँ अंडकोशिका से मिल सकते हैं। निषेचित अंडा विभाजित होकर कोशिकाओं की गेंद जैसी संरचना या भ्रूण बनाता है। भ्रूण गर्भाशय में स्थापित हो जाता है, जहाँ यह लगातार विभाजित होकर वृद्धि करता है तथा अंगों का विकास करता है। हम पहले पढ़ चुके हैं कि माँ का शरीर गर्भधारण एवं उसके विकास के लिए विशेष रूप से अनुकूलित होता है। अतः गर्भाशय प्रत्येक माह भ्रूण को ग्रहण करने एवं उसके पोषण हेतु तैयारी करता है। इसकी आंतरिक पर्त मोटी होती जाती है तथा भ्रूण के पोषण हेतु रुधिर प्रवाह भी बढ़ जाता है।

भ्रूण को माँ के रुधिर से ही पोषण मिलता है, इसके लिए एक विशेष संरचना होती है जिसे प्लैसेंटा कहते हैं। यह एक तश्तरीनुमा संरचना है, जो गर्भाशय की भित्ति में धँसी होती है। इसमें भ्रूण की ओर के ऊतक में प्रवर्ध होते हैं। माँ के ऊतकों में रक्तस्थान होते हैं, जो प्रवर्ध को आच्छादित करते हैं। यह माँ से भ्रूण को ग्लूकोज, ऑक्सीजन एवं अन्य पदार्थों के स्थानांतरण हेतु एक बृहद क्षेत्र प्रदान करते हैं। विकासशील भ्रूण द्वारा अपशिष्ट पदार्थ उत्पन्न होते हैं, जिनका निपटान उन्हें प्लैसेंटा के माध्यम से माँ के रुधिर में स्थानांतरण द्वारा होता है। माँ के शरीर में गर्भ को विकसित होने में लगभग 9 मास का समय लगता है। गर्भाशय की पेशियों के लयबद्ध संकुचन से शिशु का जन्म होता है।

7.3.3 (c) क्या होता है जब अंड का निषेचन नहीं होता?

यदि अंडकोशिका का निषेचन नहीं हो तो यह लगभग एक दिन तक जीवित रहती है, क्योंकि अंडाशय प्रत्येक माह एक अंड का मोचन करता है। अतः निषेचित अंड की प्राप्ति हेतु गर्भाशय भी प्रति माह तैयारी करता है। अतः इसकी अंतः भित्ति मांसल एवं स्पोंजी हो जाती है। यह अंड के निषेचन होने की अवस्था में उसके पोषण के लिए आवश्यक है, परंतु निषेचन न होने की अवस्था में इस पर्त की भी आवश्यकता नहीं रहती। अतः यह पर्त धीर-धीरे टूटकर योनि मार्ग से रुधिर एवं म्यूकस के रूप में निष्कासित होती है। इस चक्र में लगभग एक मास का समय लगता है तथा इसे ॠतुस्राव अथवा रजोधर्म कहते हैं। इसकी अवधि लगभग 2 से 8 दिनों की होती है।

7.3.3 (d) जनन स्वास्थ्य

जैसा कि हम देख चुके हैं, लैंगिक परिपक्वता एक क्रमिक प्रक्रम है तथा यह उस समय होता है जब शारीरिक वृद्धि भी होती रहती है। अतः किसी सीमा (आंशिक रूप से) तक लैंगिक परिपक्वता का अर्थ यह नहीं है कि शरीर अथवा मस्तिष्क जनन क्रिया अथवा गर्भधारण योग्य हो गए हैं। हम यह निर्णय किस प्रकार ले सकते हैं कि शरीर एवं मस्तिष्क इस मुख्य उत्तरदायित्व के योग्य हो गया है? इस विषय पर हम सभी पर किसी न किसी प्रकार का दबाव है। इस क्रिया के लिए हमारे मित्रों का दबाव भी हो सकता है, भले ही हम चाहें या न चाहें। विवाह एवं संतानोत्पत्ति के लिए पारिवारिक दबाव भी हो सकता है। संतानोत्पत्ति से बचकर रहने का, सरकारी तंत्र की ओर से भी दबाव हो सकता है। ऐसी अवस्था में कोई निर्णय लेना काफ़ी मुश्किल हो सकता है।

यौन क्रियाओं के स्वास्थ्य पर पड़ने वाले प्रभाव के विषय में भी हमें सोचना चाहिए। हम कक्षा 9 में पढ़ चुके हैं कि एक व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति को रोगों का संचरण अनेक प्रकार से हो सकता है, क्योंकि यौनक्रिया में प्रगाढ़ शारीरिक संबंध स्थापित होते हैं। अतः इसमें आश्चर्य की कोई बात नहीं है कि अनेक रोगों का लैंगिक संचरण भी हो सकता है। इसमें जीवाणु जनित, जैसे- गोनेरिया तथा सिफलिस एवं वाइरस संक्रमण जैसे कि मस्सा (Wart) तथा HIV-AIDS शामिल हैं। लैंगिक क्रियाओं के दौरान क्या इन रोगों के संचरण का निरोध संभव है? शिश्न के लिए आवरण अथवा कंडोम के प्रयोग से इनमें से अनेक रोगों के संचरण का कुछ सीमा तक निरोध संभव है।

यौन (लैंगिक) क्रिया द्वारा गर्भधारण की संभावना सदा ही बनी रहती है। गर्भधारण की अवस्था में स्री के शरीर एवं भावनाओं की माँग एवं आपूर्ति बढ़ जाती है एवं यदि वह इसके लिए तैयार नहीं है तो इसका उसके स्वास्थ्य पर विपरीत प्रभाव पड़ता है। अतः गर्भधारण रोकने के अनेक तरीके खोजे गए हैं। यह गर्भरोधी तरीके अनेक प्रकार के हो सकते हैं। एक तरीका यांत्रिक अवरोध का है, जिससे शुक्राणु अंडकोशिका तक न पहुँच सके। शिश्न को ढकने वाले कंडोम अथवा योनि में रखने वाली अनेक युक्तियों का उपयोग किया जा सकता है। दूसरा तरीका शरीर में हार्मोन संतुलन के परिवर्तन का है, जिससे अंड का मोचन ही नहीं होता अतः निषेचन नहीं हो सकता। ये दवाएँ सामान्यतः गोली के रूप में ली जाती हैं, परंतु ये हार्मोन संतुलन को परिवर्तित करती हैं अतः उनके कुछ विपरीत प्रभाव भी हो सकते हैं। गर्भधारण रोकने के लिए कुछ अन्य युक्तियाँ जैसे कि लूप अथवा कॉपर-टी (Copper-T) को गर्भाशय में स्थापित करके भी किया जाता है, परंतु गर्भाशय के उत्तेजन से भी कुछ विपरीत प्रभाव हो सकते हैं। यदि पुरुष की शुक्रवाहिकाओं को अवरुद्ध कर दिया जाए तो शुक्राणुं का स्थानांतरण रुक जाएगा। यदि स्री की अंडवाहिनी अथवा फेलोपियन नलिका को अवरुद्ध कर दिया जाए तो अंड (डिंब) गर्भाशय तक नहीं पहुँच सकेगा। दोनों ही अवस्थाओं में निषेचन नहीं हो पाएगा। शल्यक्रिया तकनीक द्वारा इस प्रकार के अवरोध उत्पन्न किए जा सकते हैं। यद्यपि शल्य तकनीक भविष्य के लिए पूर्णतः सुरक्षित है, परंतु असावधानीपूर्वक की गई शल्यक्रिया से संक्रमण अथवा दूसरी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। शल्यक्रिया द्वारा अनचाहे गर्भ को हटाया भी जा सकता है। इस तकनीक का दुरुपयोग उन लोगों द्वारा किया जा सकता है जो किसी विशेष लिंग का बच्चा नहीं चाहते, ऐसा गैरकानूनी कार्य अधिकतर मादा गर्भ के चयनात्मक गर्भपात हेतु किया जा रहा है। एक स्वस्थ समाज के लिए, मादा-नर लिंग अनुपात बनाए रखना आवश्यक है। यद्यपि हमारे देश में भ्रूण लिंग निर्धारण एक कानूनी अपराध है। हमारे समाज की कुछ इकाइयों में मादा भ्रूण की निर्मम हत्या के कारण हमारे देश में शिशु लिंग अनुपात तीव्रता से घट रहा है जो चिंता का विषय है।

हमने पहले देखा कि जनन एक ऐसा प्रक्रम है, जिसके द्वारा जीव अपनी समष्टि की वृद्धि करते हैं। एक समष्टि में जन्मदर एवं मृत्युदर उसके आकार का निर्धारण करते हैं। जनसंख्या का विशाल आकार बहुत लोगों के लिए चिंता का विषय है। इसका मुख्य कारण यह है कि बढ़ती हुई जनसंख्या के कारण प्रत्येक व्यक्ति के जीवन स्तर में सुधार लाना दुष्कर कार्य है। यदि सामाजिक असमानता हमारे समाज के निम्न जीवन स्तर के लिए उत्तरदायी है तो जनसंख्या के आकार का महत्व इसके लिए अपेक्षाकृत कम हो जाता है। यदि हम अपने आस-पास देखें तो क्या आप जीवन के निम्न स्तर के लिए उत्तरदायी सबसे महत्वपूर्ण कारण की पहचान कर सकते हैं?

प्रश्न

1. परागण क्रिया निषेचन से किस प्रकार भिन्न है?

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2. शुक्राशय एवं प्रोस्टेट ग्रंथि की क्या भमिका है?

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3. यौवनारंभ के समय लड़कियों में कौन से परिवर्तन दिखाई देते हैं?

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4. माँ के शरीर में गर्भस्थ भ्रूण को पोषण किस प्रकार प्राप्त होता है?

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5. यदि कोई महिला कॉपर-टी का प्रयोग कर रही है तो क्या यह उसकी यौन-संचरित रोगों से रक्षा करेगा?

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आपने क्या सीखा

  • अन्य जैव प्रक्रमों के विपरीत किसी जीव के अपने अस्तित्व के लिए जनन आवश्यक नहीं है।
  • जनन में एक कोशिका द्वारा डी.एन.ए. प्रतिकृति का निर्माण तथा अतिरिक्त कोशिकीय संगठन का सृजन होता है।
  • विभिन्न जीवों द्वारा अपनाए जाने वाले जनन की प्रणाली उनके शारीरिक अभिकल्प पर निर्भर करती है।
  • खंडन विधि में जीवाणु एवं प्रोटोजोआ की कोशिका विभाजित होकर दो या अधिक संतति कोशिका का निर्माण करती है।
  • यदि हाइड्रा जैसे जीवों का शरीर कई टुकड़ों में विलग हो जाए तो प्रत्येक भाग से पुनरुद्धवन द्वारा नए जीव विकसित हो जाते हैं। इनमें कुछ मुकुल भी उभर कर नए जीव में विकसित हो जाते हैं।
  • कुछ पौधों में कायिक प्रवर्धन द्वारा जड़, तना अथवा पत्ती से नए पौधे विकसित होते हैं।
  • उपरोक्त अलैंगिक जनन के उदाहरण हैं, जिसमें संतति की उत्पत्ति एक एकल जीव (व्यष्टि) द्वारा होती है।
  • लैंगिक जनन में संतति उत्पादन हेतु दो जीव भाग लेते हैं।
  • डी.एन.ए. प्रतिकृति की तकनीक से विभिन्नता उत्पन्न होती है, जो स्पीशीज़ के अस्तित्व के लिए लाभप्रद है। लैंगिक जनन द्वारा अधिक विभिन्नताएँ उत्पन्न होती हैं।
  • पुष्पी पौधों में जनन प्रक्रम में परागकण परागकोश से स्तीकेसर के वर्तिकाग्र तक स्थानांतरित होते हैं, जिसे परागण कहते हैं। इसका अनुगमन निषेचन द्वारा होता है।
  • यौवनारंभ में शरीर में अनेक परिवर्तन आते हैं, उदाहरण के लिए लड़कियों में स्तन का विकास तथा लड़कों के चेहरे पर नए बालों का आना, लैंगिक परिपक्वता के चिह्न हैं।
  • मानव में नर जनन तंत्र में वृषण, शुक्राणुवाहिनी, शुक्राशय, प्रोस्टेट ग्रंथि, मूत्र मार्ग तथा शिश्न होते हैं। वृषण शुक्राणु उत्पन्न करते हैं।
  • मानव के मादा जनन तंत्र में अंडाशय, डिंबवाहिनी, गर्भाशय तथा योनि पाए जाते हैं।
  • मानव में लैंगिक जनन प्रक्रिया में शुक्राणुओं का स्री की योनि में स्थानांतरण होता है तथा निषेचन डिम्बवाहिनी में होता है।
  • गर्भनिरोधी युक्तियाँ अपनाकर गर्भधारण रोका जा सकता है। कंडोम, गर्भनिरोधी गोलियाँ, कॉपर-टी तथा अन्य युक्तियाँ इसके उदाहरण हैं।

अभ्यास

1. अलैंगिक जनन मुकुलन द्वारा होता है।

(a) अमीबा

(b) यीस्ट

(c) प्लैज़्मोडियम

(d) लेस्मानिया

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2. निम्नलिखित में से कौन मानव में मादा जनन तंत्र का भाग नहीं है?

(a) अंडाशय

(b) गर्भाशय

(c) शुक्रवाहिका

(d) डिंबवाहिनी

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3. परागकोश में होते हैं-

(a) बाह्यदल

(b) अंडाशय

(c) अंडप

(d) पराग कण

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4. अलैंगिक जनन की अपेक्षा लैंगिक जनन के क्या लाभ हैं?

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5. मानव में वृषण के क्या कार्य हैं?

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6. ऋतुस्राव क्यों होता है?

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7. पुष्प की अनुदैर्घ्य काट का नामांकित चित्र बनाइए।

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8. गर्भनिरोधन की विभिन्न विधियाँ कौन सी हैं?

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9. एककोशिक एवं बहुकोशिक जीवों की जनन पद्धति में क्या अंतर है?

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10. जनन किसी स्पीशीज़ की समष्टि के स्थायित्व में किस प्रकार सहायक है?

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11. गर्भनिरोधक युक्तियाँ अपनाने के क्या कारण हो सकते हैं?

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