SHPORA.net :: PDA

[ Back ]

Способность к размножению или самовоспроизведению является одним из обязательных и важнейших свойств живых организмов. Размножение поддерживает длительное существование вида, обеспечивает преемственность между родителями и их потомством в ряду многих поколений. Оно приводит к увеличению численности особей вида пособствует его расселению.
Различают два типа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует только одна родительская особь, которая делится, почкуется или образует споры. Размножение при помощи вегетативных органов (у растений) и частей тела (у животных) называется вегетативным. В случае полового размножения особи нового поколения появляются при участии двух организмов ? материнского и отцовского.
Вегетативное размножение основано на способности организмов восстанавливать (регенерировать) недостающие части. Этот способ размножения широко распространен в природе, но с наибольшим разнообразием оно осуществляется у растений, особенно у цветковых.
При делении одноклеточных бактерий, водорослей, простейших образуются два дочерних организма. У многоклеточных водорослей, грибов, лишайников размножение осуществляется соответственно обрывками нитей, гиф, обломками слоевищ. Примером вегетативного размножения может служить почкование, характерное для некоторых кишечнополостных (гидры) и дрожжевых грибов. Если при этом дочерние особи не отделяются от материнской, могут возникать колонии.
У цветковых растений в природе новые особи могут возникать из вегетативных органов: стебля (кактусы, элодея, ряска, роголистник), листа (фиалка, бегония, лилия, гиацинты), корня (малина, крыжовник, осот, одуванчик), видоизмененных побегов: клубня (картофель), луковицы (лук, чеснок, тюльпан, нарцисс), корневища (пырей, хвощ, иван-чай), усов (земляника) и др. Вегетативное размножение растений широко используется в сельскохозяйственной практике.
У многоклеточных животных в силу высокой специализации клеток организма вегетативное размножение встречается значительно реже. Кроме кишечнополостных оно наблюдается у губок, плоских и некоторых кольчатых червей. У отдельных видов млекопитающих (южноамериканский броненосец) встречается вегетативное размножение зародышей, когда в ранний период эмбрионального развития делящийся зародышевый диск дает начало нескольким особям (от 4 до 8). Подобное можно наблюдать и у человека ? однояйцевые близнецы.
У многих организмов для воспроизводства потомства образуются специализированные клетки - споры, каждая из которых прорастает и дает начало новому организму. Спорообразо-вание встречается у простейших (малярийный плазмодий), грибов, водорослей, мхов, плаунов, хвощей, папоротников. У голо-и покрытосеменных растений споры непосредственно в процессе размножения не участвуют.
Споры образуются путем митоза или мейоза в обычных вегетативных клетках материнского организма или специальных органах ? спорангиях и представляют собой микроскопические одноклеточные образования.
При любой форме бесполого размножения ? частями тела или спорами ? наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия: все особи являются точной копией материнского организма. Эта особенность используется человеком для получения однородного, с хорошими признаками потомства у плодово-ягодных, декоративных и других групп растений. Новые признаки у таких организмов появляются только в результате мутаций.
Половое размножение существенно отличается от бесполого тем, что в данном случае генотип потомков возникает в результате перекомбинации генов, принадлежащих обоим родителям. Это повышает возможности организмов в приспособлении к меняющимся условиям среды.
Половое размножение характеризуется наличием полового процесса, одним из важнейших этапов которого является слияние половых клеток, или гамет, ? специализированных гапло-идных клеток. Гаметы различаются по строению и физиологическим свойствам и делятся на мужские (подвижные ? сперматозоиды, неподвижные ? спермин) и женские (яйцеклетки). В отличие от спор одна гамета за исключением случаев партеногенеза не может дать начало новой особи. Этому предшествует процесс слияния двух половых клеток ? оплодотворение, в результате которого образуется зигота. В дальнейшем из зиготы развивается зародыш нового организма.
Образование половых клеток (гаметогенез) у водорослей, многих грибов и высших споровых растений происходит путем митоза или мейоза в специальных органах полового размножения: яйцеклеток ? в оогониях или архегониях, сперматозоидов и спермиев ? антеридиях. У многоклеточных животных развитие яйцеклеток (овогенез) и сперматозоидов (сперматогенез) осуществляется в половых железах ? яичниках и семенниках. В процессе формирования половых клеток выделяют три стадии ? размножение, рост и созревание.
Первичные половые клетки делятся путем митоза (период размножения), в результате чего их количество постоянно возрастает. В период роста деление клеток прекращается и они начинают усиленно расти. При этом будущие яйцеклетки (ооци-ты) увеличиваются в размерах иногда в сотни и даже тысячи раз за счет накопления в их цитоплазме запасных питательных веществ в виде желтка. Размеры незрелых мужских гамет (спер-матоцитов) увеличиваются незначительно. Затем происходит их мейотическое деление, что приводит к образованию четырех гаплоидных клеток.
При сперматогенезе все четыре клетки в дальнейшем превращаются в сперматозоиды. Типичный сперматозоид состоит из головки, шейки и хвостика. Головка содержит ядро и незначительное количество цитоплазмы. На кончике головки располагается аппарат Гольджи, преобразованный в кольцевое тельце ? акросому. В ней образуются ферменты, растворяющие мембрану яйцеклетки при оплодотворении. В цитоплазме шейки сосредоточены митохондрии, одна или несколько центриолей.
При овогенезе мейотическое деление ядра сопровождается неравным делением цитоплазмы, в результате чего из ооцита развиваются одна крупная яйцеклетка и три маленькие клетки, называемые направительными тельцами, которые вскоре погибают. Биологический смысл формирования направительных телец заключается в необходимости сохранения в яйцеклетке максимального количества желтка, необходимого для развития будущего зародыша. Достигается это за счет утраты трех полноценных хромосомных наборов, входящих в состав направительных телец.
Яйцеклетки многоклеточных животных в зависимости количества желтка имеют разную величину (у морского ежаа ? 0,085 мм, у человека ? 0,2 мм, у сельдевой акулы 22 см). Типичное ядро яйцеклетки содержит гаплоидный набор хромосом. В цитоплазме функционируют митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи и слаборазвитая эндоплазматическая сеть, накапливается значительное количество нуклеотидов, аминокислот, белков и других компонентов, необходимых для ранних стадий развития зародыша. Яйцеклетка всегда окружена одной или несколькими оболочками, имеющими сложное строение. После периода созревания яйцеклетка готова к оплодотворению.
Процесс оплодотворения состоит в слиянии женской и мужской гамет с образованием зиготы. У большинства водных животных яйцеклетки и сперматозоиды выделяются в воду, где гаметы соединяются в значительной мере случайно. Этот примитивный и довольно ненадежный способ соединения гамет называется наружным оплодотворением. У одних животных с таким типом оплодотворения обычно не бывает никаких дополнительных половых структур, кроме протоков, выводящих гаметы из организма наружу. Другие же, преимущественно наземные, имеют наружные половые органы для переноса спермаль-ной жидкости из тела самца в тело самки, где и происходит оплодотворение. В данном случае речь идет о внутреннем оплодотворении.
У животных в спермальной жидкости находятся миллионы сперматозоидов, каждый из которых активно движется по направлению к яйцеклетке. Как только первый сперматозоид проникает сквозь мембрану яйцеклетки, тут же образуется оболочка оплодотворения, которая не допускает проникновения в яйцеклетку других сперматозоидов. Затем оба ядра движутся навстречу друг другу и сливаются. Так образуется зигота, которая имеет диплоидный набор хромосом. В ядре зиготы все хромосомы вновь становятся парными: в каждой паре гомологичных хромосом одна из них отцовская, другая ? материнская. Следовательно, диплоидный набор хромосом, характерный для соматических клеток каждого вида организмов, восстанавливается именно при оплодотворении.
У покрытосеменных растений наблюдается двойное оплодотворение.
Партеногенез (девственное размножение) ? это развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. При диплоидном партеногенезе (у тлей, дафний, коловраток, некоторых ящериц, одуванчика) мейоз не происходит и развитие начинается с дип-лоидных ооцитов. Такой партеогенез способствует быстрому размножению популяций вида.
При гаплоидном партеногенезе развитие начинается с гап-лоидной яйцеклетки. Возникающие при этом организмы либо гап-лоидны (самцы пчел ? трутни), либо диплоидны. Это наблюдается в том случае, если яйцеклетка сливается с одним из направительных телец или если хромосомы удваиваются без последующего разделения ядра и клетки.
Искусственный партеногенез можно вызвать у многих животных, даже млекопитающих, путем воздействия на яйцеклетку временным повышением температуры, различными химическими веществами и физическими факторами.