Размножение и развитие организмов. Часть 1

На этой странице вы узнаете

• Правда ли, что если разрезать дождевого червя пополам, то обе его части восстановятся и образуются две новые особи?
• Почему некоторые двойняшки похожи между собой как две капли воды, а некоторые существенно отличаются друг от друга?
• Может ли половое размножение происходить без оплодотворения?

Благодаря размножению возможно существование жизни на нашей планете. Воспроизводить себе подобных организмы могут не только половым путем. За миллионы лет до того, как они научились это делать, существовал только бесполый способ размножения — просто делением пополам или кусками своего тела. И хотя это более легко и быстро, Земля бы сейчас не имела того облика, который мы видим, если бы когда-то не возникло половое размножение. Возможно, жизни на планете не существовало бы вовсе. 

Подробнее о способах размножения мы поговорим в этой статье. 

Способы размножения и его значение

Размножение — свойство, присущее всем организмам, которое заключается в воспроизведении себе подобных. 

Значение размножения — обеспечить непрерывность существования вида и преемственность жизни. Есть два основных типа размножения — бесполое и половое. 

Бесполое размножение происходит без участия половых клеток — гамет. Это экономный и быстрый способ — нужна всего одна родительская особь, а по итогу образуется много дочерних организмов, с генетическим набором, полностью идентичным родительскому. Протекает он в основном в благоприятных условиях, когда достаточно ресурсов для новых особей. Какие способы бесполого размножения существуют?

1. Простое бинарное деление. Прокариоты, к которым относятся бактерии, делятся самым незамысловатым способом — просто надвое. 

2. Митотическое деление. Одноклеточные эукариоты, простейшие, делятся митозом. Подробнее об этом процессе можно прочитать в статье «Митоза». 

Перед делением происходит синтез органических веществ и АТФ, нужных для построения органоидов новых организмов, а также репликация (удвоение) ДНК.

Несмотря на то, что простое бинарное деление и митотическое деление внешне выглядят идентично, все же это два разных процесса. Во втором из них участвует ядро и происходит митоз — целая последовательность изменений внутри клетки, поэтому не следует их путать. 

3. Размножение спорами свойственно для грибов, водорослей, высших споровых растений. Споры — это клетки, покрытые оболочкой. Споры могут образовываться в специальных структурах — спорангиях, или на концах гиф грибов, тогда они называются конидиоспорами. 
   
   Кроме того, споры могут образовываться внутри обычных клеток — так происходит у некоторых водорослей. Обычно их споры имеют жгутики и могут передвигаться, поэтому именуются они зооспорами. 

На изображении показана пшеница, но размножается спорами не она, а спорынья — гриб, паразитирующий на злаковых растениях. 

4. Вегетативное размножение — это размножение частями организма. Выражение «плоть от плоти твоей» больше всего подходит именно к этому типу размножения, потому что дочерние организмы образуются буквально из частей тела материнского организма. 

Вегетативное размножение может происходить разными способами:

• У растений размножение может происходить вегетативными органами — стеблями, корнями. Возможно, вы видели это на своих дачных участках. 

• В размножении могут принимать участие видоизмененные побеги, среди которых — корневище, луковица, клубень. Если отправиться к бабушке в деревню весной, то можно увидеть, как она сажает маленькие картофелины в землю, чтобы они проросли и образовали целый куст. Посаженые картофелины сгниют, а вот на кустах образуется много новых клубней. 

• 

• 

• 

• Фрагментация — это разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь. В ее основе лежит свойство регенерации — способность живых организмов со временем восстанавливать поврежденные ткани (у червей, иглокожих, нитчатых водорослей).

Правда ли, что если разрезать дождевого червя пополам, то обе его части восстановятся и образуются две новые особи? Дождевым червям действительно свойственна регенерация — они могут восстанавливать утерянные ткани. Но если из разрезанной пополам планарии действительно могут получиться две новые особи, то с дождевыми червями так не работает — полностью восстановиться и продолжить жизнь сможет только их головная часть, но и это зависит от степени повреждения.

• Почкование — на материнском организме образуется выпячивание, которое постепенно растет, отделяется и становится новым организмом (у кишечнополостных, дрожжей).

• 

• 

5. Шизогония (от греч. schizein — расщеплять, goneia — воспроизведение, размножение) — это размножение, при котором ядро материнской клетки многократно делится и дает начало сразу нескольким особям. Так происходит у простейших — малярийного плазмодия, трипаносомы.

6. Полиэмбриония — это способ размножения организмов, при котором происходит развитие более одного зародыша из одной зиготы у животных или образование нескольких зародышей в одном семени у растений. 

Почему некоторые двойняшки похожи между собой как две капли воды, а некоторые существенно отличаются друг от друга? Двойняшки могут появиться в результате двух процессов. Первый — это оплодотворение сразу двух яйцеклеток двумя сперматозоидами. Генетически и фенотипически они похожи между собой в той же степени, как, например, старший и младший ребенок в семье. Они образуются из разных половых клеток, просто в одно и то же время. Их называют дизиготными близнецами. Но бывает и так, что одна яйцеклетка оплодотворяется одним сперматозоидом, и образуется одна зигота. Зигота делится с помощью полиэмбрионии и образуется два зародыша. Генетически они абсолютно идентичны между собой — они образовались из одних и тех же половых клеток. Именно такие близнецы похожи между собой как две капли воды, и их называют монозиготными близнецами.

Если способов бесполого размножения так много, и все они быстрые и удобные, то зачем вообще нужно половое размножение? 

Половое размножение действительно имеет ряд недостатков:

• Оно энергозатратное, потому что требует чаще всего участия двух особей и образования специальных клеток — гамет.
• Оно более медленное и с его помощью образуется меньше новых особей, чем при бесполом. 

Но все же именно половое размножение дает особям преимущество в эволюционном плане. Из-за того, что в нем участвуют половые клетки разных особей, получаются потомки, не точь-в-точь похожие на своих родителей, а с перекомбинацией их признаков. 

В песне Басты «Сансара» поется: «Наши дети будут лучше, чем мы». Если применить эти слова к нашей теме, цель полового размножения: возможность того, что потомки будут лучше (в эволюционном плане — приспособленнее), чем их родители. 

Какие формы полового размножения существуют? 

1. Изогамия — так называется процесс, если мужские и женские гаметы одинаковы.

2. Гетерогамия — слияние двух разных по размерам подвижных гамет.

3. Оогамия — слияние специализированных клеток: крупной неподвижной яйцеклетки и мелкого подвижного сперматозоида. Подробнее об их строении можно прочитать в статье «Размножение и развитие человека. Часть 2».

Важно отметить, что мужские половые клетки при гетерогамии не всегда подвижны. Неподвижные мужские гаметы встречаются у семенных растений, они называются спермиями. 

Может ли половое размножение происходить без оплодотворения? Да, есть особая форма размножения, которая встречается у дафний, коловраток, насекомых (тля, пчелы, муравьи) — партеногенез. При этом способе особь развивается из неоплодотворенной яйцеклетки.  Так, у пчел развитие яиц идет по двум схемам: некоторые оплодотворяются, некоторые нет. Из неоплодотворенных яиц развиваются самцы — трутни, а из оплодотворенных — рабочие пчелы или матка:

Партеногенез встречается не только у беспозвоночных, но и у некоторых видов позвоночных — чаще у пресмыкающихся. Партеногенез бывает двух видов: 

• При амейотическом партеногенезе яйцеклетки остаются диплоидными, так как не претерпевают мейоз.
• При мейотическом партеногенезе организм развивается:
  • либо из гаплоидной яйцеклетки и сам является гаплоидным; 
  • либо яйцеклетка восстанавливает диплоидность, и организм получается диплоидным (яйцеклетка может слиться с полярным тельцем, или в ней может произойти самоудвоение хромосом).

У дафний при высокой температуре партеногенезом образуются самки, при пониженной — самцы. А у тли партеногенезом летом появляются самки, ближе к осени — самцы, и далее происходит половое размножение перед зимой. Будущие родители нередко мечтают о ребенке определенного пола, но повлиять на это они не могут. У тлей и дафний все гораздо проще — хочешь девочку, размножайся в теплую погоду, мальчика — в холодную. 

У некоторых особей (водорослей, инфузорий) встречается конъюгация — процесс обмена генетическим материалом между двумя особями. При нем тоже происходит перекомбинация признаков, но при этом новые дочерние особи не образуются. 

Как мы уже выяснили выше, для полового размножения не обязательно должны присутствовать гаметы противоположного пола — дафнии и насекомые прекрасно справляются и без них. А некоторые организмы идут еще дальше — они настолько свободные и независимые, что могут образовывать и мужские, и женские гаметы в своем собственном теле. 

Такое явление называется гермафродитизм — половое размножение, при котором один организм способен образовывать и женские, и мужские гаметы, которые в дальнейшем сливаются. Он встречается у некоторых плоских и кольчатых червей и улиток, которых именуют гермафродитами или обоеполыми организмами. А те особи, которые образуют только женские или только мужские половые клетки, называются раздельнополыми. 

Фактчек

• Размножение — свойство, присущее всем организмам, которое заключается в воспроизведении себе подобных. Есть два основных типа размножения — бесполое и половое. 
• К бесполому размножению относятся деление надвое, деление митозом, размножение спорами, вегетативное размножение, шизогония и полиэмбриония.
• В половом размножении выделяют изогамию, гетерогамию и оогамию.
• Партеногенез — это способ полового размножения, при котором особь развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. 
• Конъюгация — процесс обмена генетическим материалом между двумя особями, при котором новые дочерние особи не образуются.
• Существует форма полового размножения, при котором один организм способен образовывать и женские, и мужские гаметы — гермафродитизм. 

Проверь себя

Задание 1.
Однояйцевые близнецы образуются в результате?

1. шизогонии
2. полиэмбрионии
3. деления надвое
4. партеногенеза

Задание 2.
При каком процессе мужские и женские гаметы одинаковы?

1. при изогамии
2. при гетерогамии
3. при оогамии
4. при гермафродитизме 

Задание 3.
Как размножается эвглена зеленая?

1. делением надвое
2. партеногенезом
3. полиэмбрионией
4. митозом 

Задание 4.
Из чего образуются трутни? 

1. из сперматозоидов
2. из неоплодотворенной яйцеклетки
3. из оплодотворенной яйцеклетки
4. из спермиев

Ответы: 1. — 2; 2. — 1; 3. — 4; 4. — 2.