Одной из важных функций всех живых существ является размножение. Для передачи генетических черт от одного поколения к другому, должно происходить размножение, поскольку без него виду угрожает исчезновение.

Есть два основных способа, с помощью которых живые организмы могут размножаться. Это бесполое размножение, которое требует только одного родителя и половое размножение, представляющее собой процесс слияния женских яйцеклеток и мужских сперматозоидов. У обоих способов есть преимущества и недостатки, но в условиях эволюции половое размножение, как полагаю ученые, лучше.

Читайте также: Значение полового и бесполого размножения для эволюции живых организмов.

Половое размножение включает в себя совокупность генов от двух разных родителей и, предполагает создание более «подходящего» потомства, которое в случае необходимости сможет противостоять изменениям окружающей среды. Естественный отбор решает, какие адаптации благоприятны, и какие гены следует передать будущим поколениям.

Есть разные виды полового размножения. Предпочтительный способ размножения определяется тем, в какой среде живет популяция.

Автогамия

Префикс «авто» означает «самостоятельно». Особь, которая размножается с помощью автогамии может оплодотворить себя сама. Известные как гермафродиты, эти индивиды имеют полностью функционирующие части женской и мужской репродуктивной системы, необходимые для образования гамет (яйцеклетки и сперматозоида). Им не нужен партнер для размножения, но некоторые особи могут иметь половой контакт с партнером, если есть такая возможность.

Поскольку обе гаметы происходят от одной и той же особи, смешения генов не происходит, поэтому потомство будет иметь все черты своего предка. Однако они не считаются клонами, потому что сочетание двух гамет дает потомству немного другой генетический набор, чем у родителя.

Некоторые примеры организмов, которые размножаются с помощью автогамии, включают большинство растений и дождевых червей.

Аллогамия

В алогамии женская гамета (обычно называемая яйцеклеткой) происходит от одной особи, а мужская гамета (обычно называемая сперматозоидом) исходит от другого индивида. Затем гаметы сливаются во время оплодотворения, чтобы создать зиготу. Яйцеклетка и сперматозоид являются гаплоидными клетками. Это означает, что у каждого из них есть одинарный набор хромосом. Зигота — диплоидная клетка, потому что это слияние двух гаплоидов. Затем зигота подвергается митозу и в конечном итоге формирует полностью функционирующую особь.

Аллогамия — настоящее смешение генов от матери и отца. Поскольку оба родителя дают по половине хромосом, потомство генетически уникальное и отличается от родителей, и даже братьев или сестер. Это объединение гамет через аллогамию гарантирует, что будут переданы различные адаптации для естественного отбора, которые позволят виду со временем развиваться (эволюционировать).

Внутреннее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение происходит когда мужские и женские гаметы сливаются для оплодотворения, в то время как яйцеклетка все еще находится внутри материнского организма. Обычно это требует какого-то полового акта между разнополыми организмами. Сперма попадает в женскую репродуктивную систему, а затем внутри матери образовывается зигота.

То, что происходит дальше, зависит от вида. Некоторые представители птиц и пресмыкающихся, откладывают яйца, которые пройдут естественный процесс инкубации, пока детеныши не вылупятся. Другие животные, такие как млекопитающие, вынашивают оплодотворенное яйцо внутри материнского организма, пока детеныш не станет жизнеспособным для живого рождения.

Читайте также: Особенности внешнего и внутреннего оплодотворения у животных.

Внешнее оплодотворение

Как следует из названия, внешнее оплодотворение происходит когда мужские и женские половые клетки сливаются за пределами тела. Большинство видов, которые живут в воде и многие типы растений, размножаются с помощью наружного оплодотворения. Самка, как правило, откладывает в воде много яиц, а самец приходит и распыляет свою сперму поверх яиц, чтобы оплодотворить их. Обычно родители не высиживают оплодотворенные яйца или не следят за ними, а детеныши представлены сами себе.

Внешнее оплодотворение обычно происходит только в воде, потому что оплодотворенные яйца должны находится во влажной среде. Это дает им больше шансов на выживание, и многие из них вылупляются и становятся взрослыми особями, которые в конечном итоге передадут свои гены своим собственным потомкам.

Источник: NatWorld.info

Бесполое и половое размножение

Размножение — базовое свойство живых организмов. Они бесконечно воспроизводят себе подобных и обеспечивают в целом непрерывность жизни на Земле. Процесс размножения сложен, иногда он принимает причудливые формы. Однако все множество способов размножения в основе своей разделено на два главных типа: бесполое и половое.

Особенности бесполого размножения

1.      Протекает без полового процесса. От материнского организма отделяются клетки — единственная или несколько.

2.      Пара «влюбленных» при бесполом размножении не нужна, в нем участвует только одна особь.

3.      Клетки делятся митозом. В результате новый дочерний организм имеет наследственные признаки сходные с материнскими.

С точки зрения эволюции преимущество бесполого размножения в том, что этим способом организмы быстро увеличивают свою численность. Однако есть у него и значительный недостаток — все организмы генетически идентичны, что снижает их приспособленность к подвижным условиям окружающей среды.

Виды бесполого размножения

1.      Простое деление, при котором клетка разделяется надвое. У одноклеточных представителей животного и растительного миров (инфузорий, амеб, некоторых видов водорослей) ядро делится в процессе митоза на две части. Затем вся родительская особь делится на две идентичные части, из которых образует дочерний организм с тем же набором хромосом.

2.      Множественное деление (шизогония). Ядро митотически делится несколько раз, а затем вокруг новых ядер, словно поселение ремесленников вокруг крепости сеньора, достраиваются новые клетки. Шизогония характерная для некоторых простейших (малярийный плазмодий) и некоторых водорослей (хламидомонада).

3.      Спорообразование. У растений (водорослей, мхов, папоротников), грибов, отдельных видов одноклеточных животных (того же малярийного плазмодия) на одной из стадий жизненного цикла мейозом образуются споры, часто с плотными оболочками. Спора делится митозом, попадая в благоприятные условия. Из нее возникает новый организм, либо половые клетки у растений, либо другие структуры в жизненном цикле (гаметофиты). У некоторых организмов спорой называют стадию покоя (бактерии), а не размножения.

Другие виды бесполого размножения

Вегетативное размножение (присутствует у высших растений).

Почкование (у грибов дрожжей, кишечнополостных животных)/

Фрагментация (у беспозвоночных животных, например, морских кольчатых червей).

Полиэмбриония — размножение непосредственно в процессе эмбрионального развития, когда

из зиготы появляются несколько зародышей, однояйцевых близнецов всегда одного

пола (человек, броненосцы, наездники).

Особенности полового размножения

1.      В нем задействованы, как правило, две особи. Партеногенез, при котором в размножении участвует только одна особь, тоже является случаем полового размножения, ведь новый организм образуется из одной яйцеклетки — половой клетки.

2.      Каждая особь вносит лишь одну половую клетку — гамету (сперматозоид или яйцеклетку), имеющую гаплоидный набор хромосом, который вдвое меньше, чем в соматических клетках.

3.      После слияния пары половых клеток формируется зигота.

4.      Первичные половые признаки характеризуют базовые различия между женскими и мужскими особями, к примеру, яичники у самок, семенники у самцов.

5.      Вторичные половые признаки развиваются под действием половых гормонов. Они проявляются в различиях между размерами и пропорциями тела самцов и самок, их половых органов, в особенностях роста волосяного покрова, окраски оперения и звуковых сигналов (у птиц) и др. Комплекс таких различий определяется термином «половой диморфизм».

6.      Эволюция сперматозоидов у млекопитающих шла в направлении уменьшения размеров и увеличения подвижности. Яйцеклетки, напротив, увеличивались в размерах и утрачивали подвижность.

7.      Сперматозоид имеет головку, туловище (шейку), хвост, длинный жгутик. В головке акросома и ядро, в туловище митохондрии.

8.      Акросома представляет собой видоизмененный аппарат Гольджи, из которого выходят ферменты, способные растворить яйцевую оболочку.

9.      Особи, несущие признаки двух полов, называются гермафродитами. Эта особенность встречается у многих кишечнополостных, некоторых кольчатых червей и практически всех плоских червей.

В чем генетическое преимущество полового размножения? Новый организм приобретает «свежие», неожиданные, комбинации генов и наследственных задатков, не свойственные родителям.

Интересно, что пол будущего организма нередко определяется внешними факторами. Биолог Б. Л. Астауров нагревал неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда до 46 градусов и получал в потомстве преобладание самок.

Некоторые механизмы полового размножения

1.      Половое размножение у нитчатых водорослей сочетается с бесполым. Гаплоидные клетки водорослей делятся митотически, в результате образуются гаплоидные гаметы. После слияния гамет формируется и начинает расти зигота, которая, в свою очередь, делится мейозом с образованием гаплоидных клеток, дающих новые молодые водоросли.

2.      Половое размножение у более высокоорганизованных растений и животных. Половые клетки различны по размеру — яйцеклетка большая и неподвижная, а сперматозоид мелкий и юркий. Формируются они в половых железах (яичниках, семенниках).

3.      Партеногенез. Молодой организм появляется из неоплодотворенной яйцеклетки. У дафний и тлей партеногенез происходит только в летних поколениях самок. К концу лета появляются и самцы, идет типичное половое размножение. Самки откладывают оплодотворенные яйца. Из них весной рождаются самки, дающие весной поколения партеногенетических самок. В природе возможен искусственный партеногенез — например, если уколоть яйцо лягушки, оно поделится и появится взрослая особь.

Источник: EgeVideo.ru

Общие понятия

Воспроизведение (или самовоспроизведение) — образование живым организмом нового, генетически подобного себе организма.

Размножение — увеличение числа особей данного вида, обусловленное их воспроизведением и обеспечивающее преемственность и непрерывность жизни в ряду поколений.

Преемственность означает, что при воспроизведении особей вся генетическая информация, заложенная в родительском поколении, передается дочернему поколению.

Непрерывность жизни означает неограниченно долгое, обусловленное сменой поколений существование видов и популяций организмов.

Жизненный цикл — совокупность этапов и фаз развития организма от момента образования зиготы и до наступления зрелости, характеризующейся способностью давать начало следующему поколению.

Типы жизненных циклов: простой и сложный.

Простой жизненный цикл полностью осуществляется в течение жизни одной особи и характеризуется сохранением общего плана строения организма.

Сложный жизненный цикл может выражаться в чередовании полового и бесполого поколений (у растений) или в явлении метаморфоза (у некоторых животных).

Типы размножения: бесполое и половое.

Бесполое размножение

Бесполое размножение — тип размножения, при котором в воспроизведении участвует одна родительская особь, а ее потомки развиваются из одной не половой (соматической) клетки или группы таких клеток родительского организма. Дочерние организмы, полученные путем бесполого размножения, называются клонами.

❖ Особенности бесполого размножения:
■ дочерние организмы имеют генотип, идентичный генотипу
родительского организма (они называются клонами)’,
■ дает большое количество потомков;
■ затрудняет эволюцию, так как дает материал для стабилизирующего естественного отбора.

Клон — генетически однородное потомство одной особи, возникшее путем бесполого размножения (клонами также называются клетки, образующиеся в результате митотического деления одной клетки)

Формы бесполого размножения одноклеточных:
■ деление клетки надвое (встречается у бактерий и простейших — амеб, инфузорий, эвглен и др.);
■ почкование — деление клетки на неравные части; меньшая клетка отпочковывается от большей (встречается у дрожжей, некоторых бактерий);
■ множественное деление (шизогония) — многократное деление ядра исходной клетки, после чего эта клетка распадается на соответствующее число одноядерных дочерних клеток (встречается у простейших и некоторых водорослей);
■ спорообразование (спорогония) — размножение путем образования спор (встречается у водорослей, бактерий, простейших — споровиков).

Спора — одноклеточный зародыш, т.е. клетка, которая при попадании в благоприятные условия может развиться в новый организм. Спора всегда покрыта плотной оболочкой, защищающей ее внутреннее содержимое от неблагоприятных внешних условий.

❖ Формы бесполого размножения многоклеточных:
■ спорообразование (наблюдается у мхов, хвощей, папоротников);
■ почкование — размножение путем образования и последующего отделения почек (у гидр, губок); у некоторых видов организмов (у коралловых полипов) почки не отделяются (формируются колонии);
■ стробиляция (встречается у некоторых кишечнополостных): деление верхней части полипа поперечными перетяжками на дочерние особи (стробилы), которые отрываются от родителя;
■ вегетативное — размножение частями тела (мицелия у грибов, слоевища у водорослей и лишайников);
■ вегетативными органами — дочерние организмы произрастают из стебля (смородина), корневища (пырей), клубня (картофель), луковицы (лук) и др.; характерна для цветковых растений;
■ фрагментация — размножение из отдельных фрагментов родительского организма (встречается у некоторых плоских и кольчатых червей).

Почка — группа клеток, образующая выпячивание на теле родительского организма, из которой развивается дочерний организм.

Половое размножение

Половое размножение — тип размножения, при котором в воспроизведении участвуют две родительские особи; новый организм развивается из зиготы, образующейся в результате слияния мужской и женской половых клеток — гамет.

 Особенности полового размножения:
■ оно отличается наличием полового процесса;
■ обеспечивает обмен наследственной информацией между особями одного вида;
■ создает условия для возникновения наследственной изменчивости;
■ обеспечивает более разнообразное потомство;
■ повышает возможность организмов приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям окружающей среды;
■ создает условия для естественного отбора и эволюции;
■ дает малое количество потомков;
■ характерно для всех эукариот-,
■ преобладает у животных и высших растений.

Половой процесс — комплекс событий, обеспечивающих обмен наследственной информацией между особями одного вида и создающих условия для возникновения наследственной изменчивости.

❖ Основные формы полового процесса:
■ конъюгация,
■ копуляция (гаметогамия).

У бактерий наблюдаются также трансформация и трансдукция.

Конъюгация (характерна для инфузорий, некоторых бактерий, водорослей и грибов) — процесс оплодотворения путем обмена мигрирующими ядрами, которые перемещаются из клетки одной особи в клетку другой по образовавшемуся между ними цитоплазматическому мостику.

• При конъюгации количество особей не увеличивается; их размножение происходит бесполым путем (делением надвое).

Копуляция (или гаметогамия) — процесс слияния двух различающиеся по полу клеток (гамет) с образованием зиготы. При этом два ядра гамет образуют одно ядро зиготы.

■ Копуляцией также называются: половой процесс у животных, имеющих копулятивные органы, и соединение при половом размножении двух особей, не имеющих половых органов (например, дождевых червей).

❖ Формы полового размножения:
■ без оплодотворения;
■ с оплодотворением.

❖ Органы полового размножения:
■ у низших растений и многих грибов — гаметангии;
■ у высших споровых растений — антеридии (мужские органы) и архегонии (женские органы);
■ у семенных растений — пыльцевые зерна (мужские органы) и зародышевые мешки (женские органы);
■ у животных — половые железы (гонады): семенники (у самцов), яичники (у самок);
■ у губок и кишечнополостных отсутствуют; гаметы возникают из различных соматических клеток.

Оплодотворение — процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет). В результате оплодотворения образуется зигота.

Зигота — оплодотворенная диплоидная (2n1хр) яйцеклетка, несущая наследственные задатки обоих родителей, т.е. клетка, образующаяся в результате слияния гамет разного пола. Из зиготы развивается новый дочерний организм; иногда (у некоторых водорослей и грибов) зигота покрывается плотной оболочкой и превращается в зигоспору.

Яйцеклетка — женская половая клетка (обычно имеет сферическую форму, значительно крупнее соматических клеток, неподвижна, содержит много питательных веществ в виде желточных зерен и белка).

Сперматозоид — мужская половая клетка (мелкая, очень подвижная клетка, перемещающаяся с помощью одного или нескольких жгутиков; имеется у самцов животных, некоторых грибов и многих растений, половое размножение которых обеспечивается наличием водной среды). Состоит из головки, шейки и хвоста. В головке находится ядро с гаплоидным набором хромосом (lnlxp), в шейке — митохондрии, вырабатывающие энергию для движения, и центриоль, обеспечивающая колебания жгутика.

Спермин — не имеющие жгутиков мужские половые клетки покрытосеменных и голосеменных растений; доставляются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки.

❖ Гаметогенез — процесс образования и развития половых клеток.

■ Сперматогенез — процесс формирования мужских половых клеток (мужских гамет); происходит в семенниках.

■ Оогенез — процесс формирования яйцеклеток (женских гамет); происходит в яичниках.

❖ Стадии гаметогенеза:

■размножение: митотическое деление первичных половых диплоидных клеток (сперматогоний у самцов и оогоний у самок) ткани семенных канальцев семенников (у самцов) или яичников (у самок); у самок млекопитающих эта стадия реализуется во время эмбрионального развития организма, у самцов — с момента полового созревания особи;

■ рост (на интерфазе клеточного цикла): увеличение в размерах сперматогоний и оогоний за счет роста в них количества цитоплазмы; репликация ДНК и формирование второй хроматиды; образование из сперматогоний (у самцов) сперматоцитов I порядка и из оогоний (у самок) — ооцитов I порядка (2n2хр);

■ созревание — мейотическое деление:

— результат первого мейотического деления: у самцов — образование двух сперматоцитов II порядка (1n2хр) из одного сперматоцита I порядка, у самок — образование одного ооцита II порядка (1n2хр) и вторичного (редукционного) тельца из одного ооцита I порядка;

— результат второго мейотического деления: у самцов образование четырех гаплоидных однохроматидных сперматид (lnlxp), у самок — одной гаплоидной однохроматидной яйцеклетки (lnlxp) и трех вторичных телец; вторичные тельца в дальнейшем погибают;

■ формирование: сперматиды не делятся; из каждой из них образуется сперматозоид (у женских гамет эта стадия отсутствует).

❖ Партеногенез (или девственное размножение) — развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки.

Типы партеногенеза (в зависимости от набора хромосом в яйцеклетке):
■ гаплоидный (пчелы, муравьи и др.):
■ диплоидный (низшие ракообразные, некоторые ящерицы и др.).

Оплодотворение

Оплодотворению (см. выше) предшествует осеменение. Осеменение — процесс, обеспечивающий встречу сперматозоидов и яйцеклеток.

Типы осеменения: наружное (характерно для водных обитателей; сперматозоиды и яйцеклетки выделяются в воду, где и происходит их слияние) и внутреннее (происходящее с помощью ко-пулятивных органов; характерно для обитателей суши).

У млекопитающих и человека яйцеклетки приобретают способность к оплодотворению в результате овуляции.

Овуляция — выход зрелых клеток у млекопитающих в полость тела. Периодичность овуляции регулируется нервной системой и гормонами эндокринной системы.

❖ Фазы оплодотворения:
■ проникновение сперматозоида в яйцеклетку (при этом в яйцеклетке формируется оболочка оплодотворения, препятствующая проникновению в яйцеклетку других сперматозоидов);
■ слияние ядер и восстановление диплоидного набора хромосом;
■ активация развития зиготы (формирование веретена деления, побуждающего зиготу к делению).

Понятие онтогенеза

Онтогенез — это совокупность процессов индивидуального развития организма с момента образования зиготы (оплодотворения яйцеклетки) до конца жизни особи.

❖ Периоды онтогенеза:
■ эмбриональный — с момента образования зиготы до прорастания семян (у растений) или рождения молодой особи (у животных);
■ постэмбриональный — от прорастания семян (у растений) или рождения (у животных) до смерти организма.

Источник: esculappro.ru