Bài 22: Sinh sản ở động vật

I. SINH SẢN VÔ TÍNH

- Sinh sản vô tính ở động vật giúp tăng nhanh số lượng cá thể, cá thể mới duy trì được đặc điểm của cá thể ban đầu. Tuy nhiên, loài có độ đa dạng di truyền thấp.

- Các hình thức sinh sản vô tính ở động vật bao gồm: phân đôi (ví dụ: sinh vật đơn bào, giun dẹp,...), nảy chồi (ví dụ: bọt biển, ruột khoang,...), phân mảnh (ví dụ: sao biển, giun dẹp,...), trinh sản (ví dụ: ong, rệp, kiến, cá mập đầu búa,...).

II. SINH SẢN HỮU TÍNH

1. Các hình thức sinh sản hữu tính

Ở động vật, có nhiều hình thức sinh sản hữu tính khác nhau. Các hình thức sinh sản được phân loại dựa vào hình thức thụ tinh hoặc hình thức sinh (đẻ).

Hình thức thụ tinh: Tuỳ theo vị trí thụ tinh xảy ra bên trong hay bên ngoài cơ thể, thụ tinh gồm hai hình thức là thụ tinh ngoài và thụ tinh trong:

- Thụ tinh ngoài là hình thức thụ tinh mà trứng và tinh trùng gặp nhau ở bên ngoài cơ thể con cái, có ở đa số động vật ở nước (cá, ếch,...).

- Thụ tinh trong là hình thức thụ tinh mà trứng và tinh trùng gặp nhau trong cơ quan sinh dục của con cái, phổ biến ở động vật trên cạn như côn trùng, bò sát, chim, thú.

Hình thức sinh (đẻ): gồm đẻ trứng, đẻ trứng thai (noãn thai sinh) và đẻ con.

- Đẻ trứng: Hình thức này có ở cả loài thụ tinh ngoài và thụ tinh trong. Với loài thụ tinh trong, trứng được thụ tinh trước khi được đẻ ra ngoài. Phổi phát triển nhờ chất dự trữ có ở noãn hoàng. Ví dụ: ong, cá, gà, thú mỏ vịt,...

- Đẻ trứng thai: Hình thức này có ở loài thụ tinh trong. Sau thụ tinh, phôi phát triển thành con ở trong trứng trước khi được mẹ đẻ ra ngoài. Ví dụ: cá kiếm, cá đuối,... - Đẻ con: Hình thức này có ở loài thụ tinh trong. Phôi thai phát triển trong cơ thể mẹ nhờ chất dự trữ có ở noãn hoàng và chất dinh dưỡng nhận từ cơ thể mẹ. Ví dụ: nai, sư tử, chó....

2. Quá trình sinh sản hữu tính

Quá trình sinh sản hữu tính ở động vật bao gồm bốn giai đoạn: (1) hình thành trứng, tỉnh trùng; (2) thụ tinh tạo thành hợp tử; (3) phát triển phôi thai; (4) đẻ.

Hình thành trứng, tinh trùng

- Buồng trứng sản xuất trứng, tinh hoàn sản xuất tinh trùng. Thông qua quá trình nguyên phân và giảm phân, trứng và tinh trùng được tạo ra mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội.

- Ví dụ: Ở người, buồng trứng ở nữ sản xuất trứng chín theo chu kì, tỉnh hoàn ở nam sản xuất tinh trùng liên tục từ khi dậy thì. Trứng trưởng thành (trứng chín) sẽ rụng vào phễu của ống dẫn trứng, rồi di chuyển trong ống dẫn trứng, hướng về phía tử cung. Hiệu quả thụ tỉnh cao nhất là khoảng 12 – 24 giờ sau khi trứng rụng.

Thụ tinh tạo hợp tử

- Một tinh trùng và một trứng kết hợp với nhau tạo thành hợp tử có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội.

- Ví dụ: Ở người, khi nam giới phóng tỉnh, tinh dịch có chứa khoảng 200 – 300 triệu tinh trùng được đưa vào âm đạo. Trong cơ quan sinh dục nữ, tỉnh trùng có thể sống từ 3 – 4 ngày. Tinh trùng di chuyển vào tử cung, rồi vào ống dẫn trứng. Trong quá trình di chuyển, nhiều tinh trùng bị chết, chỉ còn khoảng vài trăm tinh trùng tiếp xúc được với trứng. Sự thụ tinh xảy ra trong ống dẫn trứng (ở vị trí 1/3 ống dẫn trứng kể từ vòi trứng). Nhân trứng và nhân tinh trùng kết hợp với nhau tạo thành hợp tử có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội.

Phát triển phôi thai

- Hợp tử phân chia tạo thành phôi. Ở những loài đẻ con, phôi phát triển thành thai.

- Ví dụ: Ở người, hợp tử vừa di chuyển trong ống dẫn trứng về phía tử cung vừa phân chia. Sau khoảng 5 – 7 ngày, hợp tử đến và làm tổ ở tử cung. Phôi thai tiếp tục phát triển nhờ nguồn dinh dưỡng từ quá trình trao đổi chất với máu của cơ thể mẹ qua nhau thai.

Đẻ

- Khi đủ thời gian phát triển, trứng (đối với loài đẻ trứng), hoặc thai (đối với loài đẻ con) sẽ được đẩy ra khỏi tử cung của cơ thể mẹ nhờ quá trình đẻ.

- Ví dụ: Ở người, trong quá trình đẻ, tử cung co bóp tăng dần về cường độ và tần số, dưới tác dụng của oxytocin, gây ra những cơn đau, làm cho cổ tử cung mở rộng (đường kính lên đến 10 cm) giúp đẩy thai ra ngoài. Sau đó, nhau thai cũng được đẩy ra ngoài.

III. ĐIỀU HOÀ SINH SẢN

Quá trình sinh sản ở cơ thể động vật được điều hoà bởi hệ thần kinh, thể dịch (hormone) và các yếu tố môi trường. Hiểu biết về cơ chế điều hoà sinh sản giúp điều hoà sinh sản ở người và điều khiển sinh sản ở động vật.

1. Cơ chế điều hoà sinh sản

Tác động của hệ thần kinh và hormone

- Sự phối hợp hoạt động thần kinh và thể dịch trong điều hoà quá trình sinh sản có sự khác nhau giữa động vật không xương sống và động vật có xương sống.

- Hormone GnRH (do vùng dưới đồi tiết ra) kích thích tuyến yên tiết FSH và LH. Hai hormone này tác động lên tuyến sinh dục: kích thích quá trình sản sinh tinh trùng (ở tỉnh hoàn của cá thể đực) và quá trình chín và rụng trứng (ở buồng trứng của cá thể cái).

- Các hormone được tiết ra bởi tỉnh hoàn (testosterone, inhibin), buồng trứng (estrogen), thể vàng (estrogen và progesterone) có mối liên hệ ngược lên tuyến yên và vùng dưới đồi.

Tác động của yếu tố môi trường

Pheromone, chế độ dinh dưỡng, ánh sáng, nhiệt độ, các chất kích thích,... ảnh hưởng đến quá trình sinh tinh và sinh trứng ở động vật do làm biến đổi quá trình trao đổi chất hoặc tác động lên hệ thần kinh và hệ nội tiết.

2. Điều khiển sinh sản ở động vật

Trong chăn nuôi, dựa trên cơ chế điều hoà sinh sản ở động vật, con người có thể điều khiển số con, số trứng và giới tính của vật nuôi. Bên cạnh đó, các kĩ thuật điều khiển sinh sản còn góp phần vào các nghiên cứu bảo tồn động vật, đảm bảo đa dạng sinh học. Một số biện pháp được sử dụng như:

- Thụ tinh nhân tạo giúp làm tăng hiệu quả thụ tinh. Ví dụ: Sử dụng tinh trùng của bò đực khoẻ mạnh đưa vào cơ quan sinh dục của bò cái.

- Sử dụng hormone hoặc chất kích thích tổng hợp để làm tăng sản sinh tinh trùng, kích thích trứng chín, rụng nhiều trứng cùng một lúc hoặc tăng hiệu quả thụ thai. Ví dụ: Tiêm hCG để kích thích sinh sản cho ba ba.

- Thay đổi thời gian chiếu sáng, nhiệt độ theo chu kì sinh sản của con vật. Ví dụ: Tăng cường chiếu sáng cho gà để kích thích đẻ trứng.

- Xử lí nhiệt độ hoặc chọn lọc tinh trùng để điều khiển giới tính con vật. Ví dụ: Xử lí nhiệt độ cao để sản xuất cá rô phi đơn tính.

- Thụ tinh trong ống nghiệm và nuôi cấy phôi: Trứng và tinh trùng được cho kết hợp với nhau trong ống nghiệm, phôi được nuôi đến một giai đoạn phát triển nhất định rồi cấy vào tử cung của con cái. Thụ tinh trong ống nghiệm đã thực hiện thành công trên nhiều loài động vật như bò, thỏ, dê, cừu, chó,... và cả trên người.

Các biện pháp này có thể được phối hợp với nhau tuỳ theo mục đích trong chăn nuôi.

3. Điều hoà sinh sản ở người

- Sinh đẻ có kế hoạch là việc thực hiện các biện pháp nhằm kiểm soát số con, thời điểm sinh con và khoảng cách giữa các lần sinh con sao cho phù hợp với việc nâng cao chất lượng cuộc sống của mỗi cá nhân, gia đình và xã hội.

- Sử dụng biện pháp tránh thai giúp sinh đẻ chủ động, thực hiện kế hoạch hoá gia đình.

- Các biện pháp tránh thai thường được sử dụng gồm: ức chế quá trình chín và rụng trứng hoặc ngăn cản tỉnh trùng gặp trứng hoặc ngăn cản sự làm tổ của phôi trong tử cung.

- Kĩ thuật hỗ trợ sinh sản là liệu pháp điều trị vô sinh hoặc hiếm muộn. Các kĩ thuật hỗ trợ sinh sản có thể được xếp thành các nhóm sau: kĩ thuật thu nhận giao tử, chuẩn bị giao tử, hỗ trợ thụ tinh, nuôi phôi, cấy chuyền phôi.

- Bên cạnh đó, còn có kĩ thuật bảo quản phôi và các giao tử. Trong đó, các kĩ thuật thường được sử dụng là IUI (bơm tinh trùng vào tử cung), IVF (thụ tỉnh trong ống nghiệm) và ICSI (bơm tinh trùng vào bào tương trứng).