گامت‌ها، که به آن‌ها سلول‌های جنسی هم گفته می‌شود، نقش حیاتی در تولید مثل جنسی ایفا می‌کنند. این سلول‌ها با یکدیگر ترکیب شده و سلول جدیدی به نام زیگوت (تخم) را به وجود می‌آورند. گامت‌های نر را اسپرم و گامت‌های ماده را تخمک می‌نامند. اسپرم‌ها متحرک بوده و دارای زائده‌ای شبیه دم به نام تاژک هستند، در حالی که تخمک‌ها غیر متحرک و نسبت به اسپرم‌ها بزرگ‌تر هستند.

در گیاهان دانه‌دار، دانه گرده نقش گامتوفیت نر را ایفا می‌کند و سلول‌های جنسی ماده در داخل تخمک‌های گیاه قرار دارند. در حیوانات، گامت‌ها در اندام‌های تولید مثلی نر و ماده (گنادها) تولید می‌شوند که محل تولید هورمون‌های جنسی نیز هستند. در ادامه، به بررسی چگونگی تقسیم و تولید مثل گامت‌ها می‌پردازیم.

نکات کلیدی

• گامت‌ها سلول‌های جنسی هستند که در حین تولید مثل با هم ترکیب می‌شوند و سلولی به نام زیگوت را تشکیل می‌دهند.
• گامت‌ها از طریق میوز (Meiosis) تشکیل می‌شوند، فرآیندی که سلول‌هایی با یک مجموعه کروموزوم، به نام سلول‌های هاپلوئید، ایجاد می‌کند.
• اووگامی (Oogamy) نوعی تولید مثل است که در آن گامت ماده بزرگ و غیر متحرک است، مانند انسان.

تشکیل گامت

گامت‌ها طی فرآیندی به نام میوز (Meiosis) تشکیل می‌شوند. میوز یک تقسیم سلولی دو مرحله‌ای است که در نتیجه آن، چهار سلول دختر هاپلوئید (n) به وجود می‌آید. سلول‌های هاپلوئید تنها یک دسته کروموزوم دارند. هنگامی که گامت‌های هاپلوئید نر و ماده در طی فرآیند لقاح با هم ترکیب می‌شوند، ساختاری به نام زیگوت (تخم) را تشکیل می‌دهند. زیگوت دیپلوئید (2n) است، به این معنی که دو دسته کروموزوم دارد.

گامت‌ها و لقاح

لقاح زمانی اتفاق می‌افتد که گامت‌های نر و ماده با یکدیگر ادغام شوند. در جانوران، این ادغام اسپرم و تخمک در لوله‌های فالوپ دستگاه تناسلی ماده رخ می‌دهد. طی رابطه جنسی، میلیون‌ها اسپرم آزاد می‌شوند و از طریق واژن به سمت لوله‌های فالوپ حرکت می‌کنند.

فرآیند لقاح

اسپرم‌ها مجهز به مکانیسم‌ها و آنزیم‌های خاصی برای نفوذ و بارور کردن تخمک هستند. قسمت سر اسپرم دارای پوششی کلاهک مانند به نام آکروزوم است که حاوی آنزیم‌هایی است که به اسپرم کمک می‌کنند تا از زونا پلوسیدا، پوشش خارجی غشای تخمک، عبور کند.

هنگامی که یک اسپرم به غشای تخمک می‌رسد، سر آن با تخمک ادغام می‌شود. این عمل باعث آزاد شدن موادی می‌شود که زونا پلوسیدا را تغییر می‌دهند تا از باروری تخمک توسط اسپرم‌های دیگر جلوگیری شود. این فرآیند بسیار مهم است، زیرا باروری توسط چند اسپرم (پلی‌اسپرمی) منجر به ایجاد زیگوت با کروموزوم‌های اضافی می‌شود که برای زیگوت کشنده است.

رشد و تکامل

پس از لقاح، دو گامت هاپلوئید به یک زیگوت دیپلوئید تبدیل می‌شوند. یک زیگوت انسانی دارای 23 جفت کروموزوم همولوگ (در مجموع 46 کروموزوم) است که نیمی از مادر و نیمی از پدر به ارث می‌رسد. زیگوت به تقسیم خود از طریق میتوز ادامه می‌دهد تا یک فرد کاملاً عملکردی شکل گیرد. جنسیت بیولوژیکی این فرد با کروموزوم‌های جنسی که به ارث می‌برد تعیین می‌شود.

یک سلول اسپرم ممکن است دارای کروموزوم جنسی X یا Y باشد، اما یک سلول تخمک فقط می‌تواند کروموزوم X داشته باشد. یک سلول اسپرم با کروموزوم جنسی Y منجر به ایجاد یک فرد نر (XY) می‌شود و یک سلول اسپرم با کروموزوم جنسی X منجر به ایجاد یک فرد ماده (XX) می‌شود.

انواع تولید مثل جنسی

نوع تولید مثل جنسی یک ارگانیسم تا حد زیادی به اندازه و شکل گامت‌های آن بستگی دارد. برخی از گامت‌های نر و ماده اندازه و شکل مشابهی دارند، در حالی که برخی دیگر تفاوت‌های زیادی دارند. به عنوان مثال، در برخی از گونه‌های جلبک و قارچ، سلول‌های جنسی نر و ماده تقریباً یکسان هستند و هر دو معمولاً متحرک هستند. اتصال گامت‌های مشابه به عنوان ایزوگامی شناخته می‌شود.

فرآیند اتصال گامت‌هایی با اندازه و شکل متفاوت را آنیزوگامی یا هتروگامی می‌نامند. گیاهان عالی، حیوانات و برخی از گونه‌های جلبک و قارچ، نوع خاصی از آنیزوگامی به نام اووگامی را نشان می‌دهند. در اووگامی، گامت ماده غیر متحرک و بسیار بزرگتر از گامت نر سریع‌السیر است. این نوع تولید مثل در انسان رخ می‌دهد.