Размножение и развитие организмов. Часть 2

На этой странице вы узнаете

• У каких организмов рот становится анальным отверстием?
• Что общего между насекомыми, рыбами, лягушками и феями Winx?

Взгляните на изображение. Рыба, саламандра, черепаха, крыса и человек — такие разные и непохожие друг на друга организмы, проходят через одни и те же стадии развития, а их зародыши на самом первом этапе развития почти неразличимы. Именно этот факт — один из самых сильных аргументов в пользу того, что все живые организмы родственны друг другу. Более подробно о жизни живых организмов, начинающейся со встречи двух гамет, поговорим в этой статье.

Оплодотворение 

Оплодотворение — это процесс слияния женских и мужских половых клеток, в результате которого образуется зигота. 

Зигота дает начало новому организму. Рассмотрим, как именно это происходит:

I — Сперматозоид приближается к оболочке яйцеклетки, чтобы ее разрушить.
II — Для этого он использует акросому (пузырек с гиалуроновой кислотой), которая взаимодействует с молекулами, расположенными на оболочке. 
III–IV — В месте контакта барьерная оболочка разрушается, туда и проникает сперматозоид. 
V–VI — После этого происходит слияние ядер двух клеток. 

У животных оплодотворение может быть внутренним и внешним. 

• При внешнем оплодотворении у животных нет копулятивных (совокупительных органов), также им вовсе не обязательно встречаться друг с другом — они выделяют гаметы в воду, где и происходит оплодотворение. 

Этот тип оплодотворения энергозатратный, потому что надо образовывать миллионы гамет. Он также недостаточно эффективный, так как в воде гаметы могут попросту не встретиться, а на образовавшиеся зародыши действуют неблагоприятные факторы окружающей среды — их съедают хищники, уносит течением и т.д. Тем не менее такое оплодотворение характерно для многих животных, чья жизнь связана с водой — для костных рыб, земноводных. Эволюционно это более древний способ, соответсвенно, не очень совершенный.

• При внутреннем оплодотворении у животных есть копулятивные органы, и самец вводит гаметы непосредственно в половые пути самки, где и происходит оплодотворение. В этом случае этот процесс меньше зависит от окружающей среды, более продуктивный, а гаметообразование — более экономное. 

Для цветковых растений характерно двойное оплодотворение, более подробно о котором можно прочитать в статье «Генеративные органы и размножение цветковых растений». Его особенности: 

• Один спермий оплодотворяет яйцеклетку, в результате чего образуется зигота, а потом — зародыш семени.
• Второй спермий оплодотворяет диплоидную центральную клетку зародышевого мешка. В результате получается триплоидный эндосперм с запасом питательных веществ.

Онтогенез. Эмбриональное развитие 

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от момента оплодотворения до смерти. 

Оно включает в себя два этапа:

• эмбриональное развитие — от оплодотворения до рождения;
• постэмбриональное развитие — от рождения до смерти. 

Во время эмбрионального развития происходит дробление зиготы. Затем зародыш проходит несколько стадий (их последовательность можно запомнить по первым буквам — они идут в алфавитном порядке): Бластула → Гаструла → Нейрула. Более подробно все стадии описаны в статье «Размножение и развитие человека. Часть 2». Прежде чем приступить к дальнейшему материалу, советуем ознакомиться с этой статьей — в ней раскрыты основные понятия онтогенеза. 

Самый первый этап эмбрионального развития — дробление зиготы, которая изначально представляет собой одну клетку, а затем делится и образует много клеток будущего организма. У разных животных этот процесс происходит по-разному: 

• Полное равномерное дробление происходит, если желтка мало, и он равномерно распределен — у млекопитающих.

Представьте, что вы в компании троих друзей пришли в яблоневый сад, но там осталось всего одно яблоко. Вы разделили его на четыре части и поровну поделили между друзьями — это полное равномерное дробление.

• Полное неравномерное дробление происходит, если желток распределен неравномерно, тогда бластомеры с желтком будут крупнее, чем другие бластомеры — у земноводных.

А теперь представьте, что вас в яблоневом саду уже десять человек, а яблок — всего три, и они разбросаны по саду. К кому они ближе расположены и кто найдет их первыми, те и съедят эти яблоки — это полное неравномерное дробление.

• Неполное дискоидальное дробление происходит, если желтка очень много — тогда яйцо дробится только там, где находится ядро зародыша (зародышевый диск) — у птиц.

Теперь представим ситуацию, что вас снова четверо, а яблок — целая куча, весь сад усыплен зеленой и сочной «Антоновкой». Вы разделите между собой не все яблоки в этом саду, а только те, что находятся рядом с вами — это неполное дискоидальное дробление.

• Неполное поверхностное дробление происходит, если ядра делятся без деления цитоплазмы и лишь потом формируются клеточные мембраны — у насекомых.

В этом случае яблоки не делятся между вами — вы просто большой группой прибегаете в сад и расходитесь по нему. 

В связи с особенностями, которые появляются у животных во время эмбрионального развития, их делят на две группы — первичноротые и вторичноротые. На стадии гаструлы у зародыша начинает формироваться впячивание, бластопор — предшественник рта. 

У первичноротых животных этот первичный рот совпадает с ротовым отверстием у взрослой особи, то есть именно через него в организм будет поступать пища. Так происходит у кишечнополостных, червей, моллюсков, членистоногих.

А у других животных все гораздо интереснее…

У каких организмов рот становится анальным отверстием? Возможно, вы удивитесь, но у нас с вами! А еще — у других хордовых и иглокожих. Они называются вторичноротыми, потому что у всех этих животных ротовое отверстие образуется заново, а первичный рот становится анальным отверстием. Вот как это происходит:

Есть и еще одна классификация животных в зависимости от их эмбрионального развития — амниоты и анамнии.

• Амниоты — это животные, у которых есть зародышевые оболочки:
  • такие, как амнион, который обеспечивает развитие эмбриона в водной среде;
  •  или как аллантоис, который обеспечивает дыхание и выделение эмбриона.

У них образуется пупочный канатик — особый орган, соединяющий эмбрион, а затем плод с плацентой. Более подробно о них — в статье «Размножение и развитие человека. Часть 2». Оплодотворение у этих животных внутреннее. К ним относятся пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. 

• Анамнии — это животные, у которых зародышевые оболочки не развиваются, потому что питание, дыхание и выделение эмбриона обеспечивает водная среда. У этих животных оплодотворение наружное, а развитие эмбриона происходит в воде — ланцетники, рыбы и земноводные. 

Постэмбриональное развитие 

Что общего между насекомыми, рыбами, лягушками и феями Winx? После того как животные рождаются или вылупляются из яйцевых оболочек, наступает период их постэмбрионального развития. У кого-то все просто — они растут и развиваются — это прямое развитие. А кого-то ждет жизнь, наполненная волшебством, как насекомых, рыб, лягушек и фей Winx — они смогут превращаться.  Развитие с превращением или метаморфозом, то есть со сложным видоизменением организма называют непрямым. Так, сначала будущая бабочка выглядит как самый обыкновенный червь, а будущая лягушка — как рыба, и лишь с помощью метаморфозов они приобретают свой привычный облик.

• 

• 

В статье «Класс Насекомые» мы говорим, что развитие с превращением у насекомых бывает двух видов:

При полном превращении личинка и взрослое насекомое очень сильно отличаются друг от друга, часто даже занимают разные экологические ниши, то есть питаются разными «продуктами». Это дает им эволюционные преимущества — взрослые животные и их личинки не конкурируют друг с другом за ресурсы. Гусеница питается листвой, а бабочка — нектаром. 

При неполном превращении личинка очень похожа на взрослое насекомое. Это — таракан-малыш и взрослый таракан-тараканище, они почти не отличаются друг от друга внешне, только размерами.

• 

• 

Тем не менее у этих животных тоже происходит развитие с превращением. Личинка только притворяется, что она взрослая — «надела мамины каблуки и пошла» — но на самом деле у нее неразвиты многие органы, нет крыльев и т.п. Ей тоже требуется ряд сложных изменений. 

Эта схема поможет лучше систематизировать знания о развитии животных:

Фактчек

• Оплодотворение — это процесс слияния женских и мужских половых клеток, в результате которого образуется зигота. Оплодотворение бывает внутренним и внешним.
• Онтогенез — индивидуальное развитие организма от момента оплодотворения до смерти. Оно включает в себя два этапа: эмбриональное развитие и постэмбриональное развитие.
• Выделяют четыре типа дробления зиготы у животных: полное равномерное, неполное равномерное, неполное дискоидальное и неполное поверхностное дробление.
• На стадии гаструлы у зародыша первичноротых животных начинает формироваться первичный рот, который совпадает с ротовым отверстием у взрослой особи, а у вторичноротых он превращается в анальное отверстие.
• Амниоты — это животные, у которых есть зародышевые оболочки (амнион, аллантоис), а анамнии — те, у кого они не развиваются.
• Постэмбриональное развитие может быть прямым и непрямым, с полным и неполным превращением. 

Проверь себя

Задание 1.
Какое дробление зиготы у млекопитающих?

1. полное равномерное
2. неполное равномерное
3. неполное дискоидальное
4. неполное поверхностное 

Задание 2.
У каких животных прямое развитие?

1. у головоногих моллюсков
2. у брюхоногих моллюсков
3. у двустворчатых моллюсков
4. у насекомых

Задание 3.
Кто относится к анамниям?

1. пресмыкающиеся
2. птицы
3. млекопитающие
4. ланцетники

Задание 4.
Кто относится ко вторичноротым животным? 

1. черви
2. моллюски
3. иглокожие
4. хордовые

Ответы: 1. — 1; 2. — 12; 3. — 4; 4. — 3, 4.