miniatura|Una parella de mosques (sírfids) aparellant-se En el camp de biologia s'entén per reproducció o procreació al procés mitjançant el qual es generen nous organismes. La reproducció és doncs un principi fonamental de totes les formes de vida, ja que cada individu existeix com a resultat d'una reproducció.
A nivell fisiològic existeixen diverses formes de reproducció i aquestes es poden classificar en dos grans grups: la reproducció asexual i la reproducció sexual. A més, la reproducció sexual pot ser interna o externa. Pel que fa a les estratègies evolutives de la reproducció, se'n poden distingir dues: la de la K i la de la R.
La reproducció asexual és un tipus de reproducció en què la descendència deriva d'un sol progenitor. Una definició més estricta va lligada al concepte d'agamogènesi, un tipus de reproducció sense la fusió dels gàmetes. La reproducció asexual és la forma més primària en la reproducció d'organismes unicel·lulars com les arquees, bacteris i protists. També moltes plantes i fongs es reprodueixen asexualment. Si bé tots els procariotes es reprodueixen asexualment, existeixen alguns mecanismes —la conjugació, la transformació i la transducció– que fan possible la transferència lateral de gens i que en alguns aspectes s'assembla a la reproducció sexual.
La reproducció sexual és la creació d'un nou organisme tot combinant el material genètic de dos organismes. Els dos processos principals són la meiosi –amb la reducció a la meitat del nombre de cromosomes–, i la fecundació –amb la fusió de dos gàmetes i la restauració del nombre original de cromosomes–. Durant la meiosi, els cromosomes de cada parell generalment es creuen per aconseguir la recombinació homòloga. L'evolució de la reproducció sexual és un gran enigma. La primera prova de fòssils d'organismes amb reproducció sexual prové d'eucariotes del període estenià, fa entre 1.000 i 1.200 milions d'anys. La reproducció sexual és el principal mètode de reproducció per a la gran majoria d'organismes macroscòpics, incloent gairebé tots els animals i plantes.
La manca de reproducció sexual és relativament poc comú entre els organismes multicel·lulars, en particular dels animals, per raons que no es coneixen amb exactitud. Les hipòtesis actuals suggereixen que la reproducció asexual pot tenir beneficis a curt termini quan el creixement accelerat de la població és important o quan hi ha entorns estables, mentre que la reproducció sexual ofereix un avantatge net en fer possible més ràpidament una diversitat genètica més gran, fet que permet que l'espècie s'adapti més fàcilment a entorns canviants. Les restriccions en el desenvolupament poden ser l'explicació fonamental que permet entendre perquè alguns animals han renunciat totalment a la reproducció sexual en el seu cicle vital.
Reproducció asexual
La reproducció asexual és el procés a través del qual un organisme crea còpies genètiques idèntiques a si mateix sense requerir la combinació de material genètic amb un altre individu de la seva espècie. miniatura|Aparició de nous individus en el marge foliar d'una crassulàcia, Kalanchoe pinnata. La nova planta té 1 centímetre d'altura. En la reproducció asexual els nous individus són clònics, ja que comparteixen una càrrega genètica idèntica, excepte en el cas de mutacions espontànies. Comparteixen una mateixa sensibilitat als canvis ambientals, de tal manera que un canvi dràstic pot suposar la desaparició d'alguna d'aquestes espècies. Tot i així, moltes espores són formes de vida altament resistents i poden esperar durant períodes molts llargs al restabliment d'unes circumstàncies favorables.
L'hidra i el llevat són capaços de reproduir-se mitjançant la gemmació. Aquests organismes no posseeixen sexes diferents i són capaços de "separar-se" en dues o més parts i regenerar les parts del seu organisme en cada descendent. Algunes espècies asexuals, com l'hidra i la medusa, també són capaces de reproduir-se sexualment. La majoria de les plantes posseeixen l'habilitat de la reproducció vegetativa. Altres tipus de reproducció asexual inclouen la bipartició, la fragmentació, la formació d'espores i la partenogènesi.
La bipartició o fissió binària (binary fission), és la subdivisió d'un organisme, d'una població o d'una espècie en parts i la regeneració d'aquestes parts en individus separats. Molts organismes unicel·lulars, els procariotes (els arqueus i eubacteri) i eucariotes (com protists i fongs unicel·lulars), es reprodueixen asexualment per bipartició, i molts d'aquests organismes també poden reproduir-se sexualment. miniatura|La reproducció vegetativa d'una planta a patir d'un tros d'una tija. Algunes espècies són més propícies a aquest mitjà de propagació que altres. La reproducció vegetativa és un tipus de reproducció asexual que es produeix en les plantes on els individus es formen sense la producció de llavors ni espores, per meiosi o singàmia. Alguns exemples de reproducció vegetativa inclouen la formació de petites plantes en les fulles especialitzades, les anomenades plàntules –per exemple, a Kalanchoe–, i alguns produeixen noves plantes a partir de rizomes o estolons, com per exemple, a la maduixera silvestre). Altres plantes es reprodueixen per bulbs o tubercles; per exemple, el bulb d'una tulipa o els tubercle de la dàlia. Algunes plantes produeixen brots adventicis i xucladors que es formen al llarg de les seves arrels laterals. Les plantes que es reprodueixen de manera vegetativa, poden formar una colònia clonal on tots els individus són clons, i els clons poden cobrir una gran superfície.
La partenogènesi (del grec pàrtenos παρθένος, "verge", + gènesi γένεσις, "creació") és el creixement i el desenvolupament de l'embrió o llavor per part d'un mascle sense fertilització. La partenogènesi es produeix de manera natural en algunes espècies, com en la reducció de plantes (apomixi), invertebrats (per exemple, en les puces d'aigua, pugons, algunes abelles i vespes paràsites) i vertebrats (per exemple, alguns rèptils, peixos, i, molt rarament, ocells i taurons). De vegades s'utilitza també per descriure les formes de reproducció d'espècies hermafrodites que són capaces de fertilitzar.
L'apomixi és un tipus de reproducció asexual que es realitza mitjançant la producció de llavors. Les plantes que presenten aquest tipus de reproducció s'anomenen apomíctiques, i produeixen aquestes llavors sense el procés de la meiosi ni de cap mena de fertilització; per aquest motiu, els seus descendents són genèticament idèntics a la planta mare. Tot i que des del punt de vista evolutiu les plantes apomíctiques no tenen els avantatges adaptatius que ofereix la reproducció sexual, l'apomixi permet la fixació indefinida d'un genotip altament adaptat al seu ambient. Aquest avantatge és des del punt de vista genètic similar al que presenta la multiplicació vegetativa. No obstant això, en el cas de les plantes apomíctiques, els descendents no romanen als voltants de la planta mare, que els obligaria a competir amb ella pels recursos, sinó que gràcies a la dispersió de les llavors els nous individus poden explorar i conquerir nous ambients.Sven E. Asker, Lenn Jerling: Apomixis in Plants. CRC Press, Boca Raton 1992, S. 50f.
Reproducció sexual
miniatura|En la primera etapa de la reproducció sexual, durant la meiosi, el nombre de cromosomes es redueix d'un nombre diploide (2n) a un haploide (n). Durant la fertilització, els gàmetes haploides s'uneixen per formar un zigot diploide i restablir el nombre original de cromosomes (2n). La reproducció sexual és un procés biològic mitjançant el qual els organismes originen descendents a través de la combinació de material genètic que normalment procedeix de dos individus de tipus sexuals diferents o solament de cèl·lules de tipus diferents. Aquests organismes posseeixen dos sexes adults distints, el mascle i la femella. Es caracteritza per la unió de dues cèl·lules especialitzades (cèl·lules sexuals o reproductores) anomenades gàmetes. Aquest procés s'anomena fecundació, i dona lloc a la formació d'un zigot, que es desenvoluparà en un embrió i més tard formarà un individu complet.
La reproducció sexual suposa l'intercanvi de material genètic, amb la qual cosa els individus són diferents, excepte en el cas de bessons idèntics. L'avantatge de la reproducció sexual és que els individus d'una determinada espècie tenen més capacitat d'adaptació davant de circumstàncies adverses, de tal manera que sobreviuen els individus que poden adaptar-se a un determinat canvi o que resisteixen una determinada malaltia.
Cada un dels dos organismes progenitors contribueix amb la meitat de la composició genètica de la descendència mitjançant la creació de gàmetes haploides. La majoria d'organismes formen dos tipus diferents de gàmetes. En aquestes espècies anisogames, els dos sexes es coneixen com a mascles (que produeixen espermatozoides o microspores) i femelles (que produeixen òvuls o megaspores). En les espècies isogames, els gàmetes són similars o idèntiques en la forma (isogàmetes), però poden tenir propietats separables i, a continuació es pot donar altres noms diferents (vegeu isogàmia). Per exemple, en l'alga verda Chlamydomonas reinhardtii, hi ha els anomenats gàmetes "més" i "menys". Alguns tipus d'organismes, com ara ciliats com Paramecium aurelia, té més de dos tipus de "sexe", anomenat singens.
La majoria dels animals (incloent-hi l'espècie humana) i les plantes es reprodueixen sexualment. Els organismes amb reproducció sexual tenen diferents conjunts de gens per cada característica (anomenades al·lels). Els descendents hereten un al·lel per a cada característica de cada progenitor, el que garanteix que els fills tenen una combinació de gens dels pares. Els diploides tenen dues còpies de cada gen en un organisme. Es creu que "l'emmascarament dels al·lels deleteris afavoreix l'evolució d'una fase diploide dominant en els organismes que s'alternen entre les fases haploides i diploides", on es produeix la recombinació lliure.
Els briòfits es reprodueix sexualment, però les seves formes de vida que es veuen normalment són haploides, que produeixen gàmetes. Els zigots dels gàmetes es desenvolupen i formen un esporangi que produeix espores haploides. La fase diploide és relativament curta en comparació amb el de fase haploide, és a dir, predomina la fase haploide. L'avantatge de diploide, per exemple, heterosi, només té lloc en l'etapa de la vida diploide. Els briòfits encara mantenen la reproducció sexual durant la seva evolució tot i que la fase haploide no es beneficia en absolut de l'heterosi. Això pot ser un exemple que la reproducció sexual és molt avantatjosa per si mateixa, ja que permet l'intercanvi de gens (híbrids o de la recombinació entre els loci múltiples) entre diferents membres de l'espècie, fet que fa possible la selecció natural del més apte en aquests nous híbrids o recombinants que són formes haploides.
Classificació La reproducció sexual pot ser externa o interna. És externa quan la fecundació es produeix en el medi extracorporal i interna quan ocorre en l'interior. La reproducció externa suposa l'emissió coordinada d'òvuls o d'ous per part de la femella i d'esperma per part d'individus mascles. En canvi la reproducció interna es dona quan la fecundació es produeix a l'interior del cos de la femella, que actua com a receptor i que aporta un o diversos òvuls, al mateix temps que el mascle aporta l'esperma. En el cas d'organismes hermafrodites es pot donar fecundació mútua o bé que cadascun dels organismes pren el rol de mascle o de femella. En els mamífers la reproducció sexual és interna.
Avantatges i desavantatges