Размножение в органическом мире

Размножение — это воспроизведение генетически сходных особей данного вида, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.

Бесполое размножение осуществляется следующими путями:

• простым делением на две или сразу на много клеток (бактерии, простейшие);

• вегетативно (растения, кишечнополостные);

• делением многоклеточного тела пополам с последующей регенерацией (морские звезды, гидры);

• почкованием (бактерии, кишечнополостные);

• образованием спор.

Бесполое размножение обычно обеспечивает увеличение численности генетически однородного потомства. Но когда ядра спор образуются в результате мейоза, потомство от бесполого размножения будет генетически разным.

Половое размножение — процесс, в котором объединяется генетическая информация от двух особей.

Особи разного пола образуют гаметы. Женские особи производят яйцеклетки, мужские — сперматозоиды, обоеполые особи (гермафродиты) производят и яйцеклетки, и сперматозоиды. А у некоторых водорослей сливаются две одинаковых половых клетки.

При слиянии гаплоидных гамет происходит оплодотворение и образование диплоидной зиготы.

Зигота развивается в новую особь.

Все вышеперечисленное справедливо только для эукариот. У прокариот тоже есть половой процесс, но происходит он по-другому.

Таким образом, при половом размножении происходит смешивание геномов двух разных особей одного вида. Потомство несет новые генетические комбинации, что отличает их от родителей и друг от друга.

Один из видов полового размножения — партеногенез, или развитие особей из неоплодотворенной яйцеклетки (тли, трутни пчел и др.).

Строение половых клеток

Яйцеклетки — круглые, сравнительно крупные, неподвижные клетки. Размеры — от 100 мкм до нескольких сантиметров в диаметре. Содержат все органоиды, характерные для эукариотической клетки, а также включения запасных питательных веществ в виде желтка. Яйцеклетка покрыта

Рис. 15. Строение яйцеклетки птицы: 1 — халаза; 2 — скорлупа; 3 — воздушная камера; 4 — наружная подскорлуновая оболочка; 5 — жидкий белок; 6 — плотный белок; 7 — зародышевый диск; 8 — светлый желток; 9 — темный желток.

яйцевой оболочкой, состоящей в основном из гликопротеи-дов.

У мхов и папоротников яйцеклетки развиваются в архе-гониях, у цветковых растений — в семяпочках, локализованных в завязи цветка.

Яйцеклетки подразделяют следующим образом:

• изолецитальные — желток распределен равномерно и его немного (у червей, моллюсков);

• алецитальные — почти лишены желтка (млекопитающие);

• телолецитальные — содержат много желтка (рыбы, птицы);

• полилецитальные — содержат значительное количество желтка.

Овогенез — образование яйцеклеток у самок.

В зоне размножения находятся овогонии — первичные половые клетки, размножающиеся митозом.

Из овогониев после первого мейотического деления образуются овоциты первого порядка.

После второго мейотического деления образуются овоциты второго порядка, из которых формируется одна яйцеклетка и три направительных тельца, которые затем гибнут.

Сперматозоиды — мелкие, подвижные клетки. В них выделяют головку, шейку и хвост.

В передней части головки находится акросомальный аппарат — аналог аппарата Гольджи. В нем содержится фермент (гиалуронидаза), растворяющий оболочку яйцеклетки при оплодотворении. В шейке расположены центриоли и митохондрии. Жгутики сформированы из микротрубочек. При оплодотворении в яйцеклетку попадают только ядро и центриоли сперматозоида. Митохондрии и другие органоиды остаются снаружи. Поэтому цитоплазматическая наследственность у людей передается только по женской линии.

Половые клетки животных и растений, размножающихся половым путем, образуются в результате процесса, называемого гаметогенезом.

Сперматогенез — процесс превращения сперматогониев в сперматозоиды включает следующие этапы:

• сперматогонии делятся на две дочерние клетки — спер-матоциты первого порядка;

• сперматоциты первого порядка делятся мейозом (1-е деление) на две дочерние клетки — сперматоциты второго порядка;

• сперматоциты второго порядка приступают ко второму мейотическому делению, в результате которого образуются четыре гаплоидные сперматиды;

• сперматиды после дифференцировки превращаются в зрелые сперматозоиды.

Онтогенез

Онтогенез — это индивидуальное развитие организма от момента образования зиготы до смерти. В ходе онтогенеза проявляется закономерная смена фенотипов, характерных для данного вида.

Различают непрямой и прямой онтогенезы. Непрямое развитие (метаморфоз) встречается у плоских червей, моллюсков, насекомых, рыб, земноводных. Их зародыши проходят

в своем развитии несколько стадий, в том числе личиночную. Прямое развитие проходит в неличиночной, или внутриутробной, форме. К нему относят все формы яйцеживоро-ждения, развитие зародышей пресмыкающихся, птиц и яйцекладущих млекопитающих, а также развитие некоторых беспозвоночных.(прямокрылых, паукообразных и др.). Внутриутробное развитие происходит у млекопитающих, в том числе и у человека.

В онтогенезе выделяют периоды: эмбриональный (от образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек) и постэмбриональный (с момента рождения до смерти).

Эмбриональный период многоклеточного организма состоит из следующих стадий:

• зиготы;

• морулы — стадии развития многоклеточного зародыша после дробления зиготы;

• бластулы — стадии образования однослойного зародыша, покрытого бластодермой, и формирования первичной полости тела — бластоцели;

• гаструлы — стадии образования зародышевых листков — эктодермы, энтодермы (у двухслойных) и мезодермы (у трехслойных). Процесс образования гаструлы называют гастру-ляцией. Впячивание бластодермы (инвагинация) приводит к образованию первичной кишки — гастроцели, вход в которую называют гастропором. У первичноротых гастропор превращается в ротовое отверстие. У хордовых (вторичноротых)

Рис. 16. Ранние стадии развития ланцетника

Рис. 17. Начальные стадии дробления яйцеклеток лягушки (вверху) и птицы (внизу)

Поперечный разрез зародыша в период формирования осевого комплекса органов

Рис. 18. Развитие зародыша тритона

на месте первичного рта образуется анальное отверстие, а рот возникает в передней части тела;

• гисто- и органогенеза — стадии появления специфических функциональных, морфологических и биохимических различий между отдельными клетками и частями развивающегося зародыша.

Бластула Гаструла

У позвоночных животных в органогенезе можно выделить:

• нейрогенез — процесс формирования нервной трубки из эктодермального зародышевого листка;

• хордогенез — процесс формирования хорды из мезодермы;

• процесс формирования кишечника и связанных с ним органов.

Последовательное развитие тканей и органов, их диффе-ренцировка происходят благодаря эмбриональной индукции — влиянию одних частей зародыша на развитие других частей.

Постэмбриональный период разделяют на следующие этапы:

• до полового созревания;

• период половой зрелости (осуществление репродуктивных функций);

• старение и смерть.

У человека начальная стадия постэмбрионального периода называется постнатальной и характеризуется интенсивным ростом органов и частей тела в соответствии с установленными пропорциями. В постэмбриональном развитии человека выделяют следующие периоды:

• грудничковый (от рождения до четырех недель);

• грудной (от четырех недель до года);

• дошкольный (ясельный, средний, старший);

• школьный (ранний, подростковый);

• репродуктивный (молодой — до 45 лет, зрелый — до 65 лет);

• пострепродуктивный (пожилой — до 75 лет и старческий — после 75 лет).

Гипотезы, объясняющие механизмы старения

Стохастическая — старение есть накопление случайных (стохастических) ошибок, прежде всего генетического характера, возникающих в процессе жизнедеятельности особи.

Программная — предполагающая, что старение запрограммировано в геноме организма.

Смерть — биологическое явление, ограничивающее размножение. Смена поколений — одна из главных предпосылок эволюционного процесса.