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Saturday, September 12, 2015

Asexual or Sexual

 Plants on Plants?
Dr. Brad Mogen/Visuals Unlimited
Look closely at the edges of this plantleavesTiny plants are growing thereThis type of plant can reproduce without meiosis and fertilization.
What is asexual reproduction?
In asexual reproduction, one parent organism produces offspring without meiosis and fertilizationBecause the offspring inherit all their DNA from one parentthey are genetically identical to each other and to their parent.
Types of Asexual Reproduction
There are many different types of organisms that reproduce by asexual reproduction, including fungibacteriaprotistsplantsand animals.
Fission
Recall that prokaryotes have simpler cell structure than eukaryotesprokaryoteDNA is not contained in nucleusFor this reasonmitosis does not occur and cell division in prokaryote is simpler process than in eukaryote.

Cell division in prokaryotes that forms two genetically identical cells is known as fission.
Fission begins when prokaryoteDNA molecule is copiedEach copy attaches to the cell membraneThen the cell begins to grow longerpulling the two copies of DNA apartAt the same timethe cell membrane begins to pinch inward along the middle of the cellFinally the cell splits and forms two new identical offspringThe original cell no longer exists.

As shown in Figure 1, Ecolicommon bacteriumdivides through fissionSome bacteria can divide every 20 minutesAt that rate512 bacteria can be produced from one original bacterium in about three hours.

(r) CNRI/Photo Researchers
Figure 1 Bacteria can divide very rapidly through fission.

Mitosis Cell Division
Many unicellular eukaryotes reproduce by mitotic cell divisionIn this type of asexual reproductionan organism forms two offspring through mitosis and cell divisionIn Figure 2, an amoebanucleus has divided by mitosisNextthe cytoplasm and its contents divide through cytokinesis and two new amoebas form.

Budding
In budding, new organism grows by mitosis and cell division on the body of its parentThe budor offspringis genetically identical to its parentWhen the bud becomes large enoughit can break from the parent and live on its ownIn some casesan offspring remains attached to its parent and starts to form colony.
Figure 3 shows hydra in the process of buddingThe hydra is an example of multicellular organism that can reproduce asexuallyUnicellular eukaryotessuch as yeastcan also reproduce through buddingas you saw in the Launch Lab.

(l and r) Biophoto Associates/Photo Researchers
Figure 3 The hydra bud has the same genetic makeup as its parent.

 Aninal Regeneration
Another type of asexual reproductionregeneration, occurs when an offspring grows from piece of its parentThe ability to regenerate new organism varies greatly among animals.

Producing New Organisms Some sea stars have five armsIf separated from the parent sea stareach arm has the potential to grow into new organismTo regenerate new sea starthe arm must contain part of the central disk of the parentIf conditions are rightone five-armed sea star can produce as many as five new organisms.

Sea urchinssea cucumbersspongesand planarianssuch as the one shown in Figure 4, can also reproduce through regenerationNotice that each piece of the original planarian becomes new organismAs with all types of asexual reproductionthe offspring is genetically identical to the parent.
Figure 4 planarian can reproduce through regeneration.

Producing New Parts When you hear the term regenerationyou might think about salamander regrowing lost tail or legRegeneration of damaged or lost body parts is common in many animalsNewtstadpolescrabshydraand zebra fish are all able to regenerate body partsEven humans are able to regenerate some damaged body partssuch as the skin and the liverThis type of regenerationhoweveris not considered asexual reproductionIt does not produce new organism.

Vegetative 
Reproduction
Plants can also reproduce asexually in process similar to regenerationVegetative reproduction is form of asexual reproduction in which offspring grow from part of parent plant.

For examplethe strawberry plants shown in Figure 5 send out long horizontal stems called stolonsWherever stolon touches the groundit can produce rootsOnce the stolons have grown rootsnew plant can groweven if the stolons have broken off the parent plantEach new plant grown from stolon is genetically identical to the parent plant.
Vegetative reproduction usually involves structures such as the rootsthe stemsand the leaves of plantsIn addition to strawberriesmany other plants can reproduce by this methodincluding raspberriespotatoesand geraniums.

Wally Eberhart/Visuals Unlimited
Cloning
Fissionbuddingand regeneration are all types of asexual reproduction that can produce genetically identical offspring in natureIn the pastthe term cloning described any process that produced genetically identical offspringTodayhoweverthe word usually refers to technique developed by scientists and performed in laboratories.

Cloning is type of asexual reproduction performed in laboratory that produces identical individuals from cell or from cluster of cells taken from multicellular organism. Farmers and scientists often use cloning to make copies of organisms or cells that have desirable traitssuch as large flowers.
Figure 6 New carrot plants can be produced from cells of carrot root using tissue culture techniques.
Animal Cloning In addition to cloning plantsscientists have been able to clone many animalsBecause all of clonechromosomes come from one parent (the donor of the nucleus), the clone is genetic copy of its parentThe first mammal cloned was sheep named DollyFigure 7 illustrates how this was done.
Scientists are currently working to save some endangered species from extinction by cloningAlthough cloning is an exciting advancement in sciencesome people are concerned about the high cost and the ethics of this techniqueEthical issues include the possibility of human cloningYou might be asked to consider issues like this during your lifetime.

(l) Roslin Institute
Figure 7 Scientists used two different sheep to produce the cloned sheep known as Dolly.

Advantages of Asexual Reproduction
What are the advantages to organisms of reproducing asexuallyAsexual reproduction enables organisms to reproduce without mateRecall that searching for mate takes time and energyAsexual reproduction also enables some organisms to rapidly produce large number of offspringFor examplethe crabgrass shown in Figure 8 reproduces asexually by underground stems called stolonsThis enables one plant to spread and colonize an area in short period of time.
\

(l) Mark Steinmetz
Figure 8 Crabgrass can spread quickly because it reproduces asexually.

Disadvantages of Asexual Reproduction
Although asexual reproduction usually enables organisms to reproduce quicklyit does have some disadvantages.

Asexual reproduction produces offspring that are genetically identical to their parentThis results in little genetic variation within population.

Why is genetic variation importantRecall that genetic variation can give organisms better chance of surviving if the environment changesAdaptation is possible.
Another disadvantage of asexual reproduction involves genetic changescalled mutationsthat can occur. If an organism has harmful mutation in its cellsthe mutation will be passed to asexually reproduced offspring. This could affect the offspringability to survive.
You probably know that plants can grow from seedsBut you might be surprised to learn that other parts of plants can grow and produce new plant.

(tl) sciencephotos / Alamy, (tr) DEA/G.CIGOLINI/Getty Images, (b) Jerome Wexler / Photo Researchers, Inc.
Lesson Review
Visual Summary
In asexual reproductionoffspring are produced with mitosis.

Dr. Brad Mogen/Visuals Unlimited
Cloning is one type of asexual reproduction.

Roslin Institute
Asexual reproduction enables organisms to reproduce quickly.

Mark Steinmetz
Lesson Assessmen14.B
Use Vocabulary
1. In ________ ________only one parent organism produces offspring.
2. Define the term cloning in your own words.
3. Use the term regeneration in sentence.

Understand Key Concepts
4. State two reasons why asexual reproduction is beneficial.
5. Which is an example of asexual reproduction by regeneration?
      A.cloning sheep
      B.lizard regrowing tail
      C.sea star arm producing new organism
       D.strawberry plant producing stolons
6. Construct chart that includes an example of each type of asexual reproduction.
7. Tissue culture is an example of which type of reproduction?
     A.budding
     B.cloning
      C.fission
      D.regeneration
8. Which type of asexual reproduction is shown in the figure below?
Illustration of a hydra with offspring growing off its side
     A.budding
     B.cloning
     C.fission
     D.regeneration
9. bacterium can reproduce by which method?
     A.budding
     B.cloning
     C.fission
     D.regeneration

Interpret Graphics
10. Examine the diagram below and write short paragraph describing the process of tissue culture.
Flowchart illustrating plant cloning
11. Organize Copy and fill in the graphic organizer below to list the different types of asexual reproduction that occur in multicellular organisms.
Example of a graphic organizer with the center oval labeled Asexual Reproduction and four ovals branching off around it

Photograph of a male and female penguin and their chick
Bill Coster/Getty Images