تولیدمثل جنسی یک فرآیند بیولوژیکی است که با ترکیب مواد ژنتیکی دو موجود زنده، ارگانیسم جدیدی ایجاد می کند. این نوع تولید مثل در میان حیوانات، گیاهان، قارچ ها و میکروارگانیسم های خاص رایج است. این شامل ادغام گامت ها است که سلول های تولید مثلی تخصصی هستند که توسط هر یک از والدین تولید می شوند. گامت های اولیه اسپرم (مرد) و تخمک (ماده) هستند. از همجوشی این گامت ها یک زیگوت تشکیل می شود که در نهایت به یک فرد جدید تبدیل می شود. تولید مثل جنسی تنوع ژنتیکی را امکان پذیر می کند که برای بقا و تکامل گونه ها حیاتی است.
تولید مثل جنسی شامل چندین مرحله کلیدی است: گامتوژنز، جفت گیری، لقاح و تکامل. گامتوژنز فرآیندی است که طی آن گامت ها از طریق میوز تشکیل می شوند. میوز نوعی تقسیم سلولی است که تعداد کروموزوم ها را به نصف کاهش می دهد و اطمینان حاصل می کند که فرزندان تعداد کروموزوم های صحیحی دارند.
در مردان، گامتوژنز اسپرم را طی فرآیندی به نام اسپرماتوژنز تولید می کند. در ماده ها، در فرآیندی به نام اووژنز، تخم تولید می کند. اسپرماتوژنز در بیضه ها اتفاق می افتد، در حالی که اووژنز در تخمدان ها انجام می شود. نتیجه گامتوژنز سلول های هاپلوئید است که شامل یک مجموعه کروموزوم است.
جفت گیری گامت های نر و ماده را به هم نزدیک می کند، که می تواند به روش های مختلف در گونه های مختلف رخ دهد. پس از جفت گیری، لقاح زمانی اتفاق می افتد که یک سلول اسپرم با یک سلول تخمک ترکیب شود. این فرآیند یک زیگوت دیپلوئیدی را تشکیل می دهد که شامل دو مجموعه کروموزوم - یکی از هر والدین است.
زیگوت تحت تقسیم سلولی مکرر قرار می گیرد، فرآیندی که میتوز نامیده می شود و شروع به تمایز به انواع مختلف سلول می کند. این منجر به رشد یک جنین و در نهایت یک ارگانیسم کاملاً توسعه یافته می شود. مراحل رشد می تواند به طور قابل توجهی در بین گونه ها متفاوت باشد.
یکی از مهمترین مزایای تولید مثل جنسی، ایجاد تنوع ژنتیکی است. این تنوع از دو منبع ناشی می‌شود: به هم ریختگی ژن‌ها در طول تشکیل گامت (میوز) و ترکیب ژن‌های دو والدین مختلف در طول لقاح. تنوع ژنتیکی برای سازگاری و بقای گونه ها در محیط های متغیر بسیار مهم است.
در طول میوز، کروموزوم‌ها می‌توانند تحت فرآیندی به نام عبور از یکدیگر قرار گیرند، جایی که بخش‌هایی از DNA بین کروموزوم‌های جفت رد و بدل می‌شود. این، همراه با دسته بندی مستقل کروموزوم ها، منجر به گامت هایی با ترکیبات منحصر به فرد از ژن ها می شود. فرمول های نشان دهنده این تغییرات ژنتیکی عبارتند از:
\( \textrm{تعداد ترکیبات کروموزوم ممکن} = 2^{n} \)که در آن \(n\) تعداد جفت کروموزوم ها است.
در گیاهان، تولید مثل جنسی اغلب شامل ساختارهای نر و ماده مجزا است. گلها ساختارهای زایشی در گیاهان گلدار (آنژیوسپرمها) هستند که گرده افشانی و لقاح در آنها اتفاق می افتد. گرده افشانی انتقال گرده (که حاوی گامت های نر است) از قسمت نر گل ( بساک) به قسمت ماده (کلاله) است. لقاح زمانی اتفاق می افتد که گرده به تخمک داخل تخمدان برسد و منجر به رشد بذرها شود.
در حیوانات، تولید مثل جنسی معمولاً شامل لقاح داخلی یا خارجی است. لقاح داخلی در داخل بدن ماده رخ می دهد، همانطور که در پستانداران دیده می شود، در حالی که لقاح خارجی در خارج از بدن اتفاق می افتد، که در بسیاری از آبزیان مانند ماهی ها و دوزیستان رایج است. روش لقاح بر رفتارهای جفت گیری و استراتژی های تولیدمثلی گونه ها تأثیر می گذارد.
تولید مثل جنسی امکان تنوع ژنتیکی قابل توجهی را فراهم می کند که بقا را در شرایط متغیر محیطی افزایش می دهد. با این حال، نیاز به حضور دو نفر دارد و می‌تواند انرژی‌بر باشد، بنابراین نسبت به تولید مثل غیرجنسی در محیط‌های پایدار کارآمدتر است. علی‌رغم این چالش‌ها، مزایای افزایش تنوع ژنتیکی اغلب بر معایب آن بیشتر است، و تولید مثل جنسی را به روش غالب تولید مثل در بسیاری از گونه‌ها تبدیل می‌کند.
تولیدمثل جنسی یک فرآیند بیولوژیکی اساسی است که تنوع ژنتیکی را تسهیل می‌کند و باعث تکامل و سازگاری گونه‌ها می‌شود. از طریق مکانیسم های پیچیده گامتوژنز، لقاح، و رشد، تولید مثل جنسی، تجدید و تغییر مداوم زندگی بر روی زمین را تضمین می کند.
