Φύλο

Οργανισμοί όλων των ειδών διακρίνονται σε αρσενικές και θηλυκές ποικιλίες, γνωστές ως βιολογικό φύλο. Η σεξουαλική αναπαραγωγή αποτελείται από συνδυασμούς και μείγματα γενετικών χαρακτηριστικών: ειδικά κύτταρα, γνωστά ως γαμέτες, συνδυάζονται για τη δημιουργία απογόνων που κληρονομούν χαρακτηριστικά από τους γονείς. Οι γαμέτες μπορεί να είναι πανομοιότυποι στη μορφή και τη λειτουργία (το φαινόμενο της ισογαμίας), αλλά σε πολλές περιπτώσεις εμφανίζεται ασυμμετρία, στις οποίες υπάρχουν δύο τύποι γαμετών που καθορίζουν το φύλο (ετερογαμέτες) (ανισογαμία).
Στον άνθρωπο και σε άλλα θηλαστικά, τα αρσενικά φέρουν συνήθως χρωμοσώματα ΧΥ, ενώ τα θηλυκά φέρουν χρωμοσώματα ΧΧ, τα οποία είναι μέρος του ΧΥ συστήματος φυλοκαθορισμού. Τα υπόλοιπα ζώα έχουν επίσης σύστημα φυλοκαθορισμού, όπως το ZW για τα πτηνά και το XO για τα έντομα.
Οι γαμέτες που παράγονται από έναν οργανισμό καθορίζονται από το φύλο του: το αρσενικό παράγει αρσενικούς γαμέτες (σπερματοζωάρια, ή σπέρμα στα ζώα και γύρη στα φυτά) ενώ το θηλυκό παράγει θηλυκούς γαμέτες (ωάρια). Οργανισμοί που παράγουν και αρσενικούς και θηλυκούς γαμέτες ονομάζονται ερμαφρόδιτοι. Οι σωματικές διαφορές πολλές φορές συνδέονται με τα διαφορετικά φύλα ενός οργανισμού. Αυτός ο σεξουαλικός διμορφισμός αντανακλά τη διαφορετική πίεση σχετικά με την αναπαραγωγή που βιώνει το κάθε φύλο. Η επιλογή συντρόφου μπορεί να επιταχύνει την εξέλιξη των σωματικών διαφορών μεταξύ των φύλων.

Επισκόπηση

Μία από τις βασικές ιδιότητες της ζωής είναι η αναπαραγωγή - η δυνατότητα δημιουργίας καινούργιων ατόμων - και το βιολογικό φύλο είναι μία διάσταση αυτής της διαδικασίας. Η ζωή έχει εξελιχθεί από απλά στάδια σε πολύπλοκα, όπως και οι μηχανισμοί αναπαραγωγής. Αρχικά η αναπαραγωγή αποτελούσε μία αντιγραφόμενη διαδικασία που συντελούσε στην παραγωγή καινούργιων ατόμων που περιέχουν την ίδια γενετική πληροφορία με το πρωτότυπο ή τον γονέα. Αυτός ο τρόπος πολλαπλασιασμού αποκαλείται αγενής ή ασεξουαλικός και εφαρμόζεται ακόμα σε πολλά είδη, ειδικότερα μονοκύτταρα, αλλά είναι πολύ κοινό επίσης και σε πολυκύτταρους οργανισμούς.  Στην εγγενή (αλλιώς σεξουαλική ή φυλετική) αναπαραγωγή, το γενετικό υλικό του απογόνου προέρχεται από δύο διαφορετικά άτομα. Ενώ η εγγενής αναπαραγωγή εμφανίστηκε μέσα από μια μακρά διαδικασία εξέλιξης, υπάρχει και η διαμεσολάβηση. Τα βακτήρια, για παράδειγμα, πολλαπλασιάζονται ασεξουαλικά, υποβάλλονται όμως σε μία διαδικασία, κατά την οποία ένα μέρος γενετικού υλικού ενός ατόμου (δότης) μεταφέρεται σε ένα άλλο (παραλήπτης).

Η φυλετική ή εγγενής αναπαραγωγή με συμμετοχή δύο φύλων

Το φύλο καθορίζεται κατά βάση από το είδος των γεννητικών οργάνων με τα οποία γεννήθηκε ο οργανισμός, ενώ τα μέρη τους διακρίνονται σε εσωτερικά και εξωτερικά. Όλα τα ζώα που έχουν φύλο έχουν εσωτερικά γεννητικά όργανα, στα οποία παράγονται οι γαμέτες. Πρόκειται για τους όρχεις στους αρσενικούς και τις ωοθήκες στους θηλυκούς οργανισμούς. Τα υδρόβια πλάσματα εκμεταλλεύονται το νερό προκειμένου να γίνει η γονιμοποίηση μέσα σε αυτό. Τα γονιμοποιημένα ωάρια γίνονται γυρίνοι και αναπτύσσονται μέσα στο νερό (με ορισμένες εξαιρέσεις όπως ο ιππόκαμπος). Τα άνθη εκμεταλλεύονται τον αέρα ή τα δελεασμένα από το νέκταρ έντομα για τη μεταφορά, ενώ η γονιμοποίηση γίνεται στην ανθοδόχη. Τα γονιμοποιημένα άνθη μετατρέπονται σε σπόρους εκτελώντας διαφορετική αναπαραγωγική πορεία από τα ζώα.
Τα ζώα της ξηράς και ο άνθρωπος δεν εκμεταλλεύονται το περιβάλλον τους για τη μεταφορά ή τη γονιμοποίηση. Δίνουν έμφαση στη συνουσία, ώστε να έχουν αναπτύξει αρκετά και τα εξωτερικά γεννητικά τους όργανα και να εμφανίζουν φυλετικό διμορφισμό. Το γεννητικό όργανο των αρσενικών είναι το πέος με βασική λειτουργία την εναπόθεση του σπέρματος μέσα στην κοιλιά του θηλυκού. Το αντίστοιχο όργανο των θηλυκών είναι το αιδοίο με βασική λειτουργία την απορρόφηση του σπέρματος. Ύστερα, τα θηλυκά ερπετά και πτηνά γεννούν αυγά με τα γονιμοποιημένα ωάρια, και τα εκκολάπτουν μέχρι να γεννηθούν τα νεογνά.
Στα θηλαστικά (όπου εντάσσονται και οι άνθρωποι) τα γονιμοποιημένα ωάρια αναπτύσσονται μέσα σε ειδικό χώρο (μήτρα) των θηλυκών ως έμβρυα. Η περίοδος αυτή ονομάζεται κύηση και είναι χαρακτηριστικής διάρκειας για το κάθε θηλαστικό. Για αυτό το σκοπό τα θηλυκά έχουν αναπτύξει τη μήτρα και μεγαλύτερη σωματική αντοχή σε σχέση με τα αρσενικά. Μόλις αναπτυχθούν αρκετά τα έμβρυα, εγκαταλείπουν τη μήτρα της μητέρας τους με τη γέννηση. Ακόμα και μετά τη γέννηση το σώμα των θηλυκών εξακολουθεί να συμβάλει στην ανάπτυξη των απογόνων μέσω του θηλασμού με ειδικά όργανα, τους μαστούς. Όλη αυτή η διαδικασία βοηθάει στην ανάπτυξη ισχυρών συναισθηματικών δεσμών μεταξύ των απογόνων, αλλά και των γονέων μεταξύ τους.

Άλλα είδη αναπαραγωγής

Από τα παραπάνω διαφαίνεται ότι το φύλο έχει άμεση σχέση με την αμφιγονική αναπαραγωγή. Πιο συγκεκριμένα με την αναπαραγωγή οργανισμών που διαθέτουν διαφορετικά γεννητικά όργανα. Στη φύση υπάρχουν και άλλοι τρόποι αναπαραγωγής, ενώ μερικές φορές συνδυάζονται μεταξύ τους. Ένας άλλος τρόπος αμφιγονικής αναπαραγωγής εμφανίζεται σε κάποια ασπόνδυλα. Ενώ και αυτά παράγουν δύο ειδών γαμέτες ο κάθε οργανισμός παράγει και τα δύο είδη, ενώ κατά τη συνουσία γίνεται αμοιβαία μεταβίβαση του σπέρματος, όπως στα σκουλήκια. Αυτοί οι οργανισμοί ονομάζονται ερμαφρόδιτοι. Άλλος ένας τρόπος αμφιγονικής αναπαραγωγής υπάρχει στα μικρόβια, όπου γεννητικό υλικό μεταβιβάζεται από ένα νέο μικροοργανισμό σε ένα γηραιότερο. 
Όσον αφορά τη μονογονική αναπαραγωγή υπάρχουν για παράδειγμα η εκβλάστηση στα φυτά ή η διχοτόμηση στους μικροοργανισμούς. Η μονογονική αναπαραγωγή είναι σχετικά μία πιο απλή διαδικασία, γιατί καθορίζεται αποκλειστικά από έναν οργανισμό. Υπάρχουν, όμως και περιπτώσεις όπου η αναπαραγωγή είναι (ή μπορεί να γίνει) αμφιγονική, αλλά καθορίζεται από ένα συγκεκριμένο οργανισμό, όπως στις μέλισσες. Τότε μπορεί να παρατηρηθεί το φαινόμενο της παρθενογένεσης, όπου ένα ωάριο ή ένα ερμαφρόδιτο άνθος αυτογονιμοποιείται. Τέλος, ένα επιπλέον είδος περίεργης αναπαραγωγής είναι αυτό των ιών. Οι ιοί αναπαράγονται παρασιτικά μέσω άλλων οργανισμών. Μόλις προσβάλλουν ένα κύτταρο, το μετατρέπουν σε εργοστάσιο παραγωγής ιών, και μόλις εκπληρωθεί η αποστολή τους το κύτταρο καταστρέφεται. Αξιοσημείωτα, οι ιοί θεωρούνται ζωντανοί μόνο όταν αναπαράγωνται.

Φυλοκαθορισμός

Το βασικό φυλετικό σύστημα είναι εκείνο στο οποίο όλοι οι οργανισμοί είναι ερμαφρόδιτοι, οι οποίοι παράγουν και αρσενικούς και θηλυκούς γαμέτες· αυτό ισχύει για κάποια ζώα (όπως τα σαλιγκάρια) και για την πλειοψηφία των ανθίζοντων φυτών. Σε πολλές περιπτώσεις, ωστόσο, η εξειδίκευση του φύλου έχει εξελιχθεί έτσι ώστε κάποιοι οργανισμοί να παράγουν μόνο θηλυκούς ή αρσενικούς γαμέτες. Τα βιολογικά αίτια κατά τα οποία ένας οργανισμός εξελίσσεται σε ένα από τα φύλα ονομάζεται φυλοκαθορισμός.
Η πλειοψηφία των ειδών με φυλετική εξειδίκευση, είναι οργανισμοί είτε αρσενικοί (παράγουν μόνο αρσενικούς γαμέτες) είτε θηλυκοί (παράγουν μόνο θηλυκούς γαμέτες). Συναντώνται πολλές εξαιρέσεις· ο σκώληκας C. elegans για παράδειγμα, έχει ερμαφρόδιτο και αρσενικό φύλο.
Μερικές φορές η ανάπτυξη ενός οργανισμού βρίσκεται ενδιάμεσα στο αρσενικό και στο θηλυκό, μία κατάσταση που ονομάζεται ίντερσεξ.

Γενετική

Στα γενετικά φυλοκαθοριστικά συστήματα, το φύλο ενός οργανισμού καθορίζεται από το γονιδίωμα που κληρονομεί. Ο γενετικός φυλοκαθορισμός συνήθως βασίζεται σε ασύμμετρα κληρονομημένα φυλετικά χρωμοσώματα που μεταφέρουν γενετικά χαρακτηριστικά τα οποία επηρεάζουν την ανάπτυξη· το φύλο καθορίζεται είτε από την παρουσία φυλετικού χρωμοσώματος ή από την ποσότητα αυτών στον οργανισμό. Ο γενετικός φυλοκαθορισμός, επειδή καθορίζεται από την εκτίμηση των χρωμοσωμάτων, συνήθως έχει αποτελέσματα σε αναλογία 1:1 αρσενικού ή θηλυκού απογόνου.