การสืบพันธุ์ของสัตว์ (reproductive system) เป็นกระบวนการทําให้เกิดสิ่งมีชีวิตรุ่นใหม่ขึ้นจากสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน โดยสิ่งมีชีวิตรุ่นใหม่จะเจริญเติบโตขึ้นเพื่อทดแทนสิ่งมีชีวิตรุ่นเก่าที่ตายไป ทําให้สิ่งมีชีวิตชนิดนั้นสามารถดํารงเผ่าพันธุ์ไว้ได้โดยไม่สูญพันธุ์ การสืบพันธุ์ของสัตว์จําแนกออกเป็น 2 ลักษณะ คือ การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ (asexual reproduction) และการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ (sexual reproduction)

1. การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ (asexual reproduction)

เป็นการสืบพันธุ์ที่ไม่ต้องอาศัยเซลล์สืบพันธุ์ โดยสามารถสร้างหน่วยใหม่ขึ้นมาจากสิ่งมีชีวิตเดิม  ทําให้หน่วยใหม่ที่เกิดขึ้นมีลักษณะเหมือนสิ่งมีชีวิตเดิมทุกประการ แต่ข้อเสียเปรียบของสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุ์แบบไม่ต้องอาศัยเพศ คือ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่สามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งหากสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม สิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้ทั้งหมดที่อาศัยอยู่ร่วมกันมักจะไม่สามารถดํารงชีวิตอยู่ได้ เนื่องจากไม่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเกิดได้หลายลักษณะ ได้แก่

1.1) การแตกหน่อ (budding) เป็นการสืบพันธุ์ของสัตว์ที่มีวิวัฒนาการต่ำ จะเกิดเมื่อสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ เจริญเติบโตเต็มวัย โดยด้านข้างของเซลล์เดิมจะเกิดการออกเป็นเซลล์ใหม่ เมื่อเจริญเต็มที่แต่มีขนาดเล็กกว่าจึงหลุดออกจากเซลล์เดิม ตัวอย่างเช่น สัตว์ในไฟลัมพอริเฟอรา เช่น ฟองน้ำ และไฟลัมไนดาเรีย เช่น แมงกระพรุน เป็นต้น

1.2) การแบ่งแยกตัวเป็นสองส่วน (binary fission) เป็นการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ มีลักษณะของผลลัพธ์เช่นเดียวกับการแตกหน่อ คือ มีการแบ่งตัวจาก 1 เซลล์เป็น 2 เซลล์ แต่มีความแตกต่างกันที่ขนาดของเซลล์ลูกที่ได้ โดยขนาดของเซลล์ลูกที่ได้จะมีขนาดใกล้เคียงกับเซลล์เดิม ตัวอย่างเช่น สัตว์ในไฟลัมแพลทีเฮลมินทิส เช่น พลานาเรีย เป็นต้น

1.3) การงอกใหม่ (regeneration) เป็นการสร้างส่วนของร่างกายที่ขาดหายไป โดยส่วนที่ขาดไปแต่ละส่วนจะกลับมาเป็นสิ่งมีชีวิตที่ร่างกายสมบูรณ์อีกครั้ง ด้วยเหตุนี้ จึงจัดว่าการเจริญทดแทนเป็นการเพิ่มจํานวนเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอีกวิธีการหนึ่งด้วย พบมากในสัตว์ที่ไม่มีกระดูกหลังในไฟลัมไนดาเรีย ตัวอย่างเช่น ดอกไม้ทะเล และปะการัง ไฟลัมแพลทีเฮลมินทิส ตัวอย่างเช่น พลานาเรีย และไฟลัมเอไคโนเดอร์มาทา ตัวอย่างเช่น ดาวทะเล

1.4) การสืบพันธุ์ไร้การปฏิสนธิ (parthenogenesis) เป็นการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศของแมลงบางชนิด โดยการที่เพศเมียผลิตไข่และสามารถฟักออกเป็นตัวได้โดยไม่ต้องมีการ ปฏิสนธิ ในสภาวะปกติไข่จะฟักออกมาเป็นเพศเมีย และในสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ไข่จะฟักออกมาเป็นได้ทั้งเพศเมียและเพศผู้ ถ้าเพศผู้กับเพศเมียได้ผสมกันไข่จะมีความคงทนต่อสภาวะที่ไม่เหมาะสมได้ ซึ่งเป็นการสร้างความคงทนให้กับสายพันธุ์ของแมลง ตัวอย่างของแมลงที่สืบพันธุ์ด้วยวิธีนี้ เช่น ตั๊กแตนกิ่งไม้ เพลี้ย ไรน้ำ ผึ้ง ต่อ แตน มด เป็นต้น

2. การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ (sexual reproduction)

เกิดจากการปฏิสนธิของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ หรืออสุจิ กับเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย หรือเซลล์ไข่ อาจเกิดภายในหรือภายนอกเพศเมียก็ได้ โดยสัตว์ชั้นสูงส่วนใหญ่มักมีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ และมีการปฏิสนธิภายในร่างกาย เช่น สัตว์ที่เลี้ยงลูกด้วยนม สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์ปีก เป็นต้น

สัตว์ส่วนใหญ่มีอวัยวะเพศแยกกันอยู่คนละตัว เป็นสัตว์เพศผู้และเพศเมีย แต่มีสัตว์บางชนิดที่มีอวัยวะเพศทั้งสองเพศอยู่ในตัวเดียวกัน เรียกว่า กะเทย (hermaphrodite) เช่นไฮดรา พลานาเรีย ไส้เดือนดิน เป็นต้น

ตัวอย่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของสัตว์แต่ละชนิด มีความแตกต่างกันดังนี้

2.1) พลานาเรีย เป็นสัตว์ที่มีอวัยวะเพศทั้งสองเพศอยู่ในตัวเดียวกัน แต่การปฏิสนธิจะเป็นการผสมข้ามตัว โดยพลานาเรียจะจับคู่แล้วแลกเปลี่ยนอสุจิกัน อสุจิจะเคลื่อนไปตามท่อนำไข่แล้วเกิดปฏิสนธิกับเซลล์ไข่ในท่อนำไข่

2.2) ไส้เดือนดิน เกิดขึ้นโดยไส้เดือนดิน 2 ตัวมาจับคู่สลับหัวสลับหางกัน ช่องรับอสุจิของตัวหนึ่งจะแนบกับถุงเก็บอสุจิของอีกตัวหนึ่ง อสุจิจากอวัยวะสืบพันธุ์ของแต่ละตัวจะถูกส่งไปยังช่องอสุจิของอีกฝ่ายหนึ่ง จากนั้นจะถูกนำไปเก็บไว้ที่ถุงเก็บอสุจิแล้วไส้เดือนจะแยกออกจากกัน ต่อมา 2-3 วัน ไส้เดือนดินจะสร้างถุงหุ้มเซลล์ไข่ขึ้น และปล่อยเซลล์ไข่ออกมาที่ถุงหุ้มเซลล์ไข่ หลังจากนั้น ไส้เดือนดินจะเคลื่อนถอยหลังให้ถุงหุ้มเซลล์ไข่เคลื่อนไปข้างหน้า เพื่อไปรับอสุจิที่ถุงเก็บอสุจิ ถุงหุ้มเซลล์ไข่จะถูกปล่อยไว้ตามพื้นดิน เซลล์ไข่ที่ผสมกับอสุจิจะฟักอยู่ในถุงหุ้มเซลล์ไข่ และเจริญเป็นตัวในระยะต่อมา

2.3) แมลง เป็นสัตว์แยกเพศและมีการปฏิสนธิภายใน โดยแมลงเพศผู้จะผลิตอสุจิจากอัณฑะออกมาเก็บไว้ที่ถุงเก็บอสุจิ เมื่อมีการผสมพันธุ์กับแมลงเพศเมีย จะมีการหลั่งอสุจิออกทางอวัยวะสืบพันธุ์ (penis) เข้าสู่ระบบสืบพันธุ์ของเพศเมีย อสุจิที่หลั่งออกมาจะผ่านช่องคลอด (vagina) ของเพศเมีย ผสมกับเซลล์ไข่ที่ผลิตขึ้นจากรังไข่ (ovary) ตรงบริเวณท่อนำไข่ (oviduct) แมลงเพศเมียบางชนิดจะมีสเปอร์มาทีกา (spermatheca) เพื่อเก็บสะสมอสุจิไว้ ผสมกับเซลล์ไข่เมื่อเซลล์ไข่เจริญเต็มที่พร้อมรับการผสมพันธุ์

2.4) สัตว์มีกระดูกสันหลัง จะมีอวัยวะเพศแยกกันอยู่คนละตัว สัตว์มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่ในน้ำ เช่น ปลาส่วนใหญ่เมื่อสร้างเซลล์ไข่และอสุจิแล้ว จะส่งออกมาทางท่อสืบพันธุ์มาผสมนอกลำตัว เรียกว่า การปฏิสนธิภายนอก (external fertilization) สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกมีวิวัฒนาการที่จะขึ้นมาอาศัยอยู่บนบก แต่ยังต้องผสมพันธุ์ในน้ำ และวางไข่ในน้ำหรือในที่ชื้นแฉะ มีการผสมนอกลำตัว เพราะเพศผู้ยังไม่มีอวัยวะที่จะถ่ายอสุจิไปให้เพศเมีย ส่วนสัตว์เลื้อยคลานและนก เป็นสัตว์ที่มีวิวัฒนาการขึ้นมาอยู่บนบก การปฏิสนธิไม่จำเป็นต้องอาศัยน้ำ อวัยวะที่จะถ่ายอสุจิให้เพศเมียมีการพัฒนาดีจึงมีการปฏิสนธิภายในลำตัว (internal fertilization) และวางไข่บนบก ไข่มีเปลือกหุ้มเพื่อป้องกันเอ็มบริโอ แต่ในไข่ยังมีของเหลวล้อมรอบเอ็มบริโออยู่

พัดชา วิจิตรวงศ์