Размножение организмов

Одно из основных свойств животного организма — способность к размножению, или самовоспроизведению.

В многоклеточном животном организме клетки размножаются в течение всей жизни путем деления ядра, или митоза (кариокинеза). После митоза в каждой дочерней клетке остается такое же количество хромосом (диплоидный набор хромосом) и того же типа, как в материнской клетке.

В развивающихся половых клетках после двух последовательных делений, во время которых хромосомы расщепляются продольно только один раз, происходит уменьшение количества хромосом в два раза (гаплоидный набор хромосом). Такое деление называется мейозом. При размножении в результате слияния сперматозоида и яйцевой клетки, в которых имеется гаплоидный набор хромосом, в клетках плода набор хромосом восстанавливается до диплоидного.

После мейоза во всех яйцевых клетках женщин в 23-й паре хромосом содержатся икс-хромосомы, а у мужчин в одной половине сперматозоидов содержится икс-хромосома, а в другой — игрек-хромосома. Если яйцевая клетка оплодотворена сперматозоидом с икс-хромосомой, то из нее развивается девочка, а из яйцевой клетки, оплодотворенной игрек-хромосомой, развивается мальчик.

Функция размножения регулируется нервной системой и продуктами желез внутренней секреции — гормонами.

В результате размножения родители передают потомкам наследственную информацию, обеспечивающую им способность выживать в конкретной среде обитания, а также давать потомство. При размножении создаются условия для возникновения изменений свойств организмов за счет обмена наследственными факторами, характерными для родителей. Размножение обеспечивает длительное существование во времени различных видов, эволюционные процессы и «бессмертность» жизни на Земле (с момента ее возникновения).

На Земле у организмов различают две принципиально отличающиеся друг от друга формы размножения: бесполое и половое.

Общая характеристика бесполого размножения

В осуществлении бесполого размножения участвует одна отдельная особь того или иного вида, при этом образования гамет не происходит, возникает идентичное по наследственным признакам потомство, если под влиянием внешних условий не происходит мутаций (изменений в строении генов или хромосом).

Потомство, возникающее в результате бесполого размножение от отдельной особи, называется клоном. Различают несколько типов бесполого размножения, которые рассмотрены ниже.

Размножение делением, при котором не изменяется число хромосом или количество ядерного вещества по сравнению с родительской особью

Многие простейшие организмы размножаются простым делением, которое может быть амитотическим (например, корненожки) или митотическим (одноклеточные водоросли, инфузории и т. д.). В большинстве случаев происходит деление, при котором образуются две дочерние клетки.

В природе бывает и такой принцип деления, при котором из одной родительской клетки образуется большое число дочерних. Такое деление называют множественным. Примером организмов, у которых осуществляется множественное деление, является малярийный плазмодий (возбудитель малярии). Это деление происходит на определенной стадии развития (шизогонии), во время которой в материнской клетке ядро делится многократно, образуя до тысячи новых ядер. Эти ядра впоследствии превращаются в клетки.

Почкование

Размножение почкованием сводится к тому, что на родительском организме возникает вырост («почка»), который через некоторое время отделяется от данного организма и из него развивается новый организм, совершенно подобный родительскому. Так размножаются кишечнополостные, одноклеточные грибы (например, дрожжи) и т. д.

Фрагментация

Размножение, при котором исходный родительский организм разделяется на несколько частей (две, три, четыре и т. д.) и при этом каждая дает начало новому организму, называется фрагментацией. Так размножаются нитчатые водоросли, например спирогира. Встречается фрагментация и у животных, например у примитивных червей. К фрагментации тесно примыкает явление регенерации, когда из отдельных частей организма (при нарушении его целостности) возникают новые организмы. Регенерация как способ размножения характерна для организмов с низким уровнем организации (кишечнополостные, некоторые черви и т. д.). У высших организмов тоже возможна регенерация, но она не приводит к появлению новых организмов (например, восстановление хвоста у ящериц при его потере).

Вегетативное размножение

Размножение организма с помощью вегетативных органов называется вегетативным размножением. Это размножение характерно для высших растений. Растения могут размножаться с помощью стеблей, листьев и особых образований: корневищ, луковиц, клубней, корнеплодов и т. д. Способность растений к вегетативному размножению является важным отличием их от животных.

Размножение спорами или бесполое размножение

Многие организмы размножаются особыми клетками — спорами: бактерии, грибы, растения. Для бактерий спора является «средством» для перенесения неблагоприятных условий жизни и способом расселения в среде обитания.

Для растений и грибов споры являются клетками, из которых формируется особое поколение организмов — гаметофит. Для этих организмов споры — мелкие гаплоидные клетки, покрытые плотной оболочкой, устойчивые к воздействию внешних неблагоприятных факторов среды, дающие начало половому поколению данных организмов. Эти споры служат и для размножения, и для перенесения неблагоприятных условий жизни (кроме семенных растений), и для расселения организма в среде обитания. Споры высших растений и грибов образуются в результате спорообразования, которое сопровождается редукцией числа хромосом, т. е. споры образуются в результате мейотического деления. Собственно бесполое размножение растений и грибов, при котором происходит строгое чередование бесполого (спорофит) и полового (гаметофит) поколений, является специфической особенностью этих царств организмов и отличает их от организмов царства животных.

У некоторых водорослей образуются особые, подвижные споры (зооспоры), которые при определенных условиях могут выполнять функции гамет (например, у хламидомонады — одноклеточной зеленой водоросли).

Общая характеристика полового размножения

Размножение, при котором организм возникает при участии половых клеток — гамет, называется половым размножением.

При половом размножении осуществляется оплодотворение (кроме партеногенеза).

Оплодотворение — это процесс слияния женской половой клетки (яйцеклетки) с мужской половой клеткой (сперматозоидом или спермием).

При оплодотворении восстанавливается диплоидный набор хромосом, при этом возникает клетка — зигота, из которой в дальнейшем развивается новый организм.

Различают внешнее и внутреннее оплодотворение. Внешнее оплодотворение характерно для организмов, размножение которых осуществляется в водной среде (рыбы, амфибии и др.). У наземных животных оплодотворение происходит внутри тела матери (животные) или в соответствующем органе растения (цветок у покрытосеменных, шишки у голосеменных). Внутреннее оплодотворение позволяет организмам более широко распространяться по поверхности Земли и занимать большее число экологических ниш.

В половом размножении участвуют, как правило, два родительских организма — мужской и женский. Это осуществляется у раздельнополых организмов. Большинство животных являются раздельнополыми. Однако и среди животных существуют организмы, у которых имеются и женские и мужские половые органы. Такие организмы называются гермафродитами. Гермафродитами являются многие кишечнополостные, черви, некоторые моллюски. Однако и среди гермафродитов в половом процессе участвуют разные особи, одни из которых играют роль материнского организма, а другие — роль отцовского и только в редких случаях возможно самооплодотворение, ибо биологически оно менее выгодно, чем перекрестное оплодотворение.

У растений разные гаметы образуются в разных органах (мужские — в антеридиях, женские — в архегониях), но эти органы могут содержаться на разных растениях (мужских и женских) — растения называют двудомными. У многих растений из отдела покрытосеменных цветки являются обоеполыми.

Биологическое значение полового размножения состоит в том, что у потомков значительно обновляется наследственный материал, у них появляется большая возможность приспособиться к среде обитания, чем у организмов, возникших при бесполом размножении, когда потомки практически не отличаются от родителей по своим наследственным признакам.