Размножение, или репродукция, — одно из важнейших свойств живых организмов. Под размножением понимается способность организмов производить себе подобных. Иными словами, размножение — это воспроизведение генетически сходных особей данного вида. Обычно размножение характеризуется увеличением числа особей в дочернем поколении по сравнению с поколением родителей.

При размножении обеспечивается преемственность и непрерывность жизни. Благодаря смене поколений определенные виды и их популяции могут существовать неограниченно долго, так как снижение их численности вследствие естественной гибели особей компенсируется за счет постоянного воспроизведения организмов и замещения умерших родившимися. Виды организмов, будучи представлены смертными особями, благодаря смене поколений не только сохраняют и передают потомкам основные черты своего строения и функционирования, но и изменяются. Наследственные изменения организмов в ряду поколений приводят к изменению вида или I возникновению новых видов.

Обычно различают два основных типа размножения: бесполое и половое. Половое размножение связано с образованием половых клеток — гамет, их слиянием (оплодотворением), образованием зиготы и дальнейшим ее развитием. Бесполое размножение не связано с образованием гамет.

Формы размножения разных организмов можно представить в виде следующей схемы:

• Бесполое:
  • Одноклеточные:
    • Простое бинарное деление;
    • Множественное деление (шизогония);
    • Почкование;
    • Спорообразование;
  • Многоклеточные:
    • Вегетативное;
    • Фрагментация;
    • Почкование;
    • Полиэмбриония;
    • Спорообразование;
• Половое:
  • Одноклеточные:
    • Конъюгация;
    • Копуляция;
  • Многоклеточные:
    • С оплодотворением;
    • Без оплодотворения.

Бесполое размножение. При бесполом размножении потомки развиваются из одной материнской клетки или группы соматических клеток (части материнского организма).

Бесполое размножение одноклеточных организмов. Бактерии и простейшие (амебы, эвглены, инфузории и др.) размножаются делением клетки надвое. Бактерии делятся простым бинарным делением; простейшие — митозом. При этом дочерние клетки получают равное количество генетической информации. Органоиды обычно распределяются равномерно. После деления дочерние клетки растут и, достигнув величины материнского организма, снова делятся.

Множественное деление (шизогония) характерно для некоторых водорослей и простейших (фораминифер, споровиков). При таком способе размножения сначала наблюдается многократное деление ядра без деления цитоплазмы, а затем вокруг каждого из ядер обособляется небольшой участок цитоплазмы, и деление клетки завершается образованием множества дочерних клеток.

Почкование заключается в том, что на материнской клетке образуется небольшой бугорок, содержащий дочернее ядро. Почка растет, достигает размеров материнской особи и затем отделяется от нее. Подобный тип размножении встречается у дрожжей, сосущих инфузорий и некоторых бактерий.

Спорообразование встречается у водорослей, простейших (споровики) и некоторых групп бактерий. Этот тип размножения связан с образованием спор. Споры — особые клетку, которые могут вырасти в новые организмы, Они образуются обычно в большом количестве в результате многих последовательных делений. У бактерий споры, как правило, не служат для размножения, а лишь способствуют переживанию неблагоприятных условий.

Бесполое размножение многоклеточных организмов. У растений широко распространено вегетативное размножение, при котором начало новому организму дают вегетативные органы — корень, стебель, лист, либо специализированные видоизмененные побеги — клубни, луковицы, корневища, выводковые почки и т. п.

В случае фрагментации новые особи возникают из фрагментов (частей) материнского организма. Фрагментацией могут размножаться, например, нитчатые водоросли, грибы, некоторые плоские (ресничные) и кольчатые черви.

Почкование характерно для губок, некоторых кишечнополостных (гидры) и оболочников (асцидии), у которых за счет размножения группы клеток на теле образуются выпячивания (почки). Почка увеличивается в размерах, затем у нее появляются зачатки всех структур и органов, характерных для материнского организма. Потом происходит отделение (отпочковывание) дочерней особи, которая растет и достигает размеров материнского организма. Если дочерние особи не отделяются от материнской, то формируются колонии (коралловые полипы).

У некоторых групп животных наблюдается полиэмбриония, при которой первые деления при дроблении зиготы сопровождаются разобщением бластомеров, из которых впоследствии развиваются самостоятельные организмы (от 2 до 8). Полиэмбриония распространена у плоских червей (эхинококк) и в некоторых группах насекомых (наездники). Таким способом образуются однояйцевые близнецы у человека и других млекопитаюших (например, у южноамериканских броненосцев).

Спорообразование присуще всем споровым растениям и грибам. При этом способе размножения из определенных клеток материнского организма в результате их деления (митозом или мейозом) формируются споры, которые при прорастании могут стать родоначальницами дочерних организмов.

Половое размножение. При половом размножении потомки вырастают из оплодотворенных клеток, содержащих генетический материал женской и мужской половых клеток — гамет, слившихся в зиготу. При этом ядра гамет образуют одно ядро зиготы. В результате оплодотворения, т. е. слияния женской и мужской гамет, образуется диплоидная зигота с новой комбинацией наследственных признаков, которая и становится родоначальницей нового организма.

Половое размножение одноклеточных организмов. Формами полового процесса являются конъюгация и копуляция.

Конъюгация — своеобразная форма полового процесса, при которой оплодотворение происходит путем взаимного обмена мигрирующими ядрами, перемещающимися из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику, образуемому двумя особями. При конъюгации обычно не происходит увеличения количества особей, но происходит обмен генетическим материалом между клетками, что обеспечивает пере комбинацию наследственных свойств. Конъюгация типична для ресничных простейших (например, инфузорий).

При конъюгации у бактерий происходит обмен участками ДНК. При этом могут возникать новые свойства (например, устойчивость по отношению к определенным антибиотикам).

Таким образом, конъюгация у одноклеточных организмов, хотя и не приводит к увеличению числа особей, вызывает появление организмов с новыми комбинациями признаков и свойств.

Копуляция — форма полового размножения, при которой две особи приобретают половые различия, т.е. превращаются в гаметы и сливаются, образуя зиготу.

В процессе эволюции полового размножения нарастает степень различия гамет. На ранних этапах эволюции полового размножения гаметы внешне не отличаются друг от друга. Дальнейшее усложнение связано с дифференциацией гамет на мелкие и крупные. И наконец, у некоторых групп организмов большая гамета становится неподвижной. Она во много раз крупнее мелких подвижных гамет. В соответствии с эти различают следующие основные формы копуляции: изогамия, анизогамия и оогамия.

При изогамии образуются подвижные, морфологически одинаковые гаметы, однако физиологически они различаются на «мужскую» и «женскую» (изогамия встречается у раковинной корненожки полистомеллы). При анизогамии (гетерогамии) формируются подвижные, различающиеся морфологически и физиологически гаметы (такой тип размножения характерен для некоторых колониальных жгутиконосцев). В случае оогамии гаметы сильно отличаются друг от друга. Женская гамета — крупная неподвижная яйцеклетка, содержит большой запас питательных веществ. Мужские гаметы — сперматозоиды — мелкие, чаще всего подвижные клетки, которые перемещаются с помощью одного или нескольких жгутиков (вольвокс).

Половое размножение многоклеточных организмов. При половом размножении у животных имеет место только оогамия. У водорослей и грибов встречаются все формы полового процесса. Для высших растений характерна оогамия. У семенных растений мужские гаметы — спермии — не имеют жгутиков в доставляются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки.

У некоторых водорослей (например, у спирогиры) при половом размножении сливается содержимое двух вегетативных недифференцированных клеток, физиологически выполняющих функцию гамет. Такой половой процесс называется конъюгацией. Образовавшаяся в результате слияния протопластов коньюгирующих клеток зигота переходит в состояние покоя. В дальнейшем при прорастании зигототы происходит редукционное деление. Из гаплоидных клеток формируются новые особи. Поскольку одновременно конъюгирует множество клеток попарно расположенных организмов спирогиры, такой процесс приводит к образованию большого числа потомков.

У многоклеточных организмов наиболее распространено половое размножение, при котором происходит оплодотворение. Как исключение встречается особая форма развития организмов из неоплодотворенных яйцеклеток (апомиксис — у растений и партеногенез — у животных).

Источник: jbio.ru

Бесполое размножение

Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах. Различают следующие способы бесполого размножения: деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, споро­образование, вегетативное размножение.

Деление — способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Можно выделить: а) простое бинарное деление (прокариоты), б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли), в) множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время деления парамеции (1) микронуклеус делится митозом, макронуклеус — амитозом. Во время шизогонии (2) сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.

Почкование — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи (3). Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).

Фрагментация (4) — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.

Полиэмбриония — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).

Вегетативное размножение — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. Вегетативное размножение характерно для многих групп растений, используется в садоводстве, огородничестве, селекции растений (искусственное вегетативное размножение).

 

Вегетативный орган	Способ вегетативного размножения	Примеры
Корень	Корневые черенки	Шиповник, малина, осина, ива, одуванчик
	Корневые отпрыски	Вишня, слива, осот, бодяк, сирень
Надземные части побегов	Деление кустов	Флокс, маргаритка, примула, ревень
	Стеблевые черенки	Виноград, смородина, крыжовник
	Отводки	Крыжовник, виноград, черемуха
Подземные части побегов	Корневище	Спаржа, бамбук, ирис, ландыш
	Клубень	Картофель, седмичник, топинамбур
	Луковица	Лук, чеснок, тюльпан, гиацинт
	Клубнелуковица	Гладиолус, крокус
Лист	Листовые черенки	Бегония, глоксиния, колеус

 

Спорообразование (6) — размножение посредством спор. Споры — специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах — спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.

Клонирование — комплекс методов, используемых человеком для получения генетически идентичных копий клеток или особей. Клон — совокупность клеток или особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. В основе получения клона лежит митоз (у бактерий — простое деление).

Половое размножение

Половое размножение осуществляется при участии двух родительских особей (мужской и женской), у которых в особых органах образуются специализированные клетки — гаметы. Процесс формирования гамет называется гаметогенезом, основным этапом гаметогенеза является мейоз. Дочернее поколение развивается из зиготы — клетки, образовавшейся в результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния мужской и женской гамет называется оплодотворением. Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения.

В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы полового размножения: изогамию, гетерогамию и овогамию.

Изогамия (1) — форма полового размножения, при которой гаметы (условно женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.

Гетерогамия (2) — форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские — крупнее мужских и менее подвижны.

Овогамия (3) — форма полового размножения, при которой женские гаметы неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские гаметы называются яйцеклетками, мужские гаметы, если имеют жгутики, — сперматозоидами, если не имеют, — спермиями.

Овогамия характерна для большинства видов животных и растений. Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли). Кроме вышеперечисленных, у некоторых водорослей и грибов имеются формы размножения, при которых половые клетки не образуются: хологамия и конъюгация. При хологамии происходит слияние друг с другом одноклеточных гаплоидных организмов, которые в данном случае выступают в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота затем делится мейозом с образованием четырех гаплоидных организмов. При конъюгации (4) происходит слияние содержимого отдельных гаплоидных клеток нитевидных талломов. По специально образующимся каналам содержимое одной клетки перетекает в другую, образуется диплоидная зигота, которая обычно после периода покоя также делится мейозом.

 

Источник: licey.net

Формы размножения

Формы размножения чрезвычайно разнообразны. Одноклеточные организмы делятся путем клеточного деления — митоза, в результате него из одной клетки образуются две точно такие же. У высокоорганизованных животных размножение сопровождается сложной перестройкой работы организма, ритуалами ухаживания, гнездостроения и т. д. При всем разнообразии способы размножения можно разделить на 2 основных типа: бесполое и половое размножение.

В бесполом размножении участвует только одна особь, а в половом — две особи, при этом каждая из них производит половые клетки — гаметы. Образованию гамет предшествует особое деление клетки с уменьшением числа хромосом — мейоз, в результате каждая гамета содержит половинный набор хромосом. Гаметы сливаются, образуя оплодотворенную половую клетку — диплоидную зиготу, дающую начало новому организму.

Бесполое

Самый древний способ размножения — бесполый. Он до сих пор широко распространен в природе. Деление клетки одноклеточного организма надвое, почкование — это способы бесполого размножения. Грибы, водоросли, мхи, плауны, папоротники, бактерии, некоторые простейшие образуют защищенные оболочкой споры (специализированные клетки бесполого размножения).

Для многих растений характерен вегетативный способ размножения — то есть размножение с помощью вегетативных органов (корневища, стебля, листа) или их частей. Размножение с помощью луковиц и клубней, являющихся видоизмененными побегами, — тоже вегетативный способ размножения.

Половое

Половое размножение возникло позже бесполого, но оно существует даже у простейших и водорослей, а чем сложнее устроен организм, тем большую роль половое размножение играет в его жизни, и тем совершеннее его способы.

В простейшем случае сливаются 2 внешне одинаковые гаметы. Однако в процессе эволюции одни гаметы стали крупными, с большим запасом питательных веществ (это женские гаметы, или яйцеклетки), а другие — мелкими и зачастую подвижными (это мужские половые клетки, или спермии). Количество яйцеклеток невелико, а спермиев образуется много, так как большая часть их погибнет, не достигнув яйцеклетки. Возникают и сложные генеративные органы (у растений — цветок, у животных — гонады), которые продуцируют половые клетки и обеспечивают эффективный способ оплодотворения. У многих животных оплодотворение происходит во внешней среде. Такое оплодотворение называется внешним, а если оно происходит в половых путях самки, его называют внутренним. Для осуществления такого оплодотворения нужны особые органы.

Какие же выгоды сулит половое размножение? При бесполом размножении потомки имеют тот же набор генетической информации (генов), что и родительская особь, являясь ее точной копией. А при половом размножении потомки несут в себе гены двух особей в самых разнообразных сочетаниях, и это создает широчайшие возможности для естественного отбора — движущей силы эволюции.

Очень часто оба способа размножения удачно дополняют друг друга, а у ряда организмов (черви, ракообразные, насекомые) регулярная смена полового и бесполого поколений является неотъемлемой частью жизненного цикла. Это обеспечивает им жизнь в изменяющихся условиях и позволяет максимально увеличить количество рождающихся особей.

Источник: SiteKid.ru

Преемственность поколений организмов в природе осуществляется за счет воспроизведения. Размножение — это способность организма воспроизводить себе подобных. В природе существует два типа размножения: бесполое и половое.

Виды бесполого размножения

Бесполое размножение — образование нового организма из одной клетки или группы клеток исходного материнского организма. В этом случае в размножении участвует только одна родительская особь, которая передает свою наследственную информацию дочерним особям. При бесполом размножении образуются идентичные потомки. Единственным источником изменчивости являются случайные наследственные изменения, которые могут возникнуть в процессе индивидуального развития.

В основе бесполого размножения лежит митоз. Встречается несколько видов бесполого размножения.

Простое деление, или деление надвое, характерно для одноклеточных организмов. Из одной клетки путем митоза образуются две дочерние клетки, каждая из которых становится новым организмом (рис. 8, А). Таким способом размножаются все прокариоты, одноклеточные организмы: водоросли и простейшие. У некоторых простейших, например у паразита малярийного плазмодия, происходит многократное деление исходной клетки и образование многочисленного потомства.

Интересно бесполое размножение у бактерий (рис. 7).

Рис. 7. Бесполое размножение бактерии: А — общая схема размножения; Б — схема деления клетки

Кольцевая молекула ДНК закрепляется на клеточной мембране и реплицируется. В клетке начинает образовываться поперечная перегородка со стороны прикрепления молекул ДНК. Затем поперечная перегородка раздваивается, перемещая закрепленные ДНК в разные части клетки. Рибосомы равномерно распределяются между двумя дочерними клетками, образуется перетяжка, которая разделяет клетку на две дочерние.

Почкование — это форма бесполого размножения, при которой от родительской особи отделяется небольшой вырост (почка) и образуется дочерний организм. Новый организм развивается из группы клеток исходного организма. Такой вид бесполого размножения характерен для кишечнополостных (гидры) и некоторых других животных и растений. Почкованием размножаются и одноклеточные грибы — дрожжи. В отличие от простого деления, при почковании материнская клетка делится на неравные части, отпочковывая постоянно меньшую дочернюю клетку (рис. 8, Б).

Рис. 8. Виды бесполого размножения: А — простое деление надвое эвглены зеленой (продольное); Б — почкование дрожжей и гидры; В — споруляция мхов; Г — вегетативное размножение листьями бегонии

Размножение спорами (споруляция) характерно для споровых растений (водорослей, мхов, папоротников). Размножение происходит с помощью специальных клеток — спор, образующихся в материнском организме (рис. 8, В). Спора представляет собой небольшую клетку, состоящую из ядра и небольшого количества цитоплазмы. Они образуются в большом количестве в исходном материнском организме. Каждая спора, прорастая, дает начало новому организму. Так как они микроскопически малы, то легко переносятся ветром, водой или другими организмами, что способствует расселению этих растений. Спорами размножаются и грибы, например пенициллум, шляпочные грибы.

Вегетативное размножение — это размножение отдельными органами, частями органов или тела. Вегетативное размножение чаще всего встречается у растений, которые могут размножаться корнями, побегами и частями побегов (стеблями, листьями), видоизмененными побегами. Способы вегетативного размножения растений весьма разнообразны. Это размножение луковицами (тюльпан), подземными столонами — клубнями (картофель), корневищами (пырей), корневыми шишками (георгин), отводками (смородина), корневыми отпрысками (малина), листьями (бегония, фиалка), надземными столонами — усами (земляника) и т. д. (рис. 8, Г).

Фрагментация — это разделение особи на две и более части, каждая из которых может дать начало новому организму. Этот способ основан на регенерации — способности организмов восстанавливать недостающие части тела. Характерен он для низших беспозвоночных животных (кишечнополостных, плоских червей, морских звезд и др.). Тело животного, разделенное на отдельные части, достраивает недостающие фрагменты. Например, при неблагоприятных условиях плоский червь планария распадается на отдельные части, каждая из которых при наступлении благоприятных условий может дать новый организм.

Встречается фрагментация и у растений, например, многоклеточные водоросли могут размножаться частями слоевища.

Клонирование. Искусственный метод размножения, который появился сравнительно недавно, в начале 60-х гг. XX в. Он основан на получении нового организма из одной клетки исходного. Так как ядро клетки содержит весь набор хромосом, а значит, и генов, то при определенных условиях его можно заставить делиться, что приведет к образованию нового организма. В основе образования клона лежит митоз. Для клонирования растений отделяют клетки образовательной ткани и выращивают их на специальных питательных средах. Клетка растения, последовательно делясь, дает начало целому организму. Этот метод в настоящее время широко используется для получения ценных сортов растений.

Имеется опыт клонирования животных. Впервые он был поставлен английским биологом Д. Гёрдоном и дал положительные результаты в опытах с южноамериканской жабой. В качестве донора ядер были использованы клетки кишечника головастика. Ядра яйцеклеток-реципиентов разрушили ультрафиолетовыми лучами и пересадили в эти клетки ядра эпителия кишечника. В результате опыта удалось получить несколько клонированных особей жабы, полностью идентичных друг другу. В 1995 г. английским ученым удалось получить клон овец, которые были похожи на исходную материнскую особь. Однако ягнята умерли в раннем возрасте, не дожив до девяти месяцев.

В 1997 г. клонированием была получена овечка Долли. Для этого были взяты ядра клеток молочной железы овцы одной породы (донор ядер) и пересажены в яйцеклетки с предварительно разрушенными ядрами овцы другой породы (реципиент). Клонированная овечка не отличалась от донора ядер, но сильно отличалась от реципиента.

Применение метода клонирования позволит не только сохранить ценных в хозяйственном отношении животных, но и безгранично размножать их. В настоящее время ведутся работы по клонированию человека, что вызывает бурные споры не только среди ученых, но и различных групп населения. Однако при помощи этого метода предполагается воспроизводить лишь отдельные органы и ткани для последующей пересадки в организм донора, а не создание отдельных индивидуумов. Этот метод позволит решить проблему несовместимости тканей различных организмов.

Особенности полового размножения

Половое размножение — это образование нового организма при участии двух родительских особей. Новый организм несет наследственную информацию от двух родителей, а образующиеся потомки отличаются генетически друг от друга и своих родителей. Этот процесс свойствен всем группам организмов, в простейшем варианте он имеет место даже у прокариот.

При половом размножении в организме формируются специальные половые клетки — гаметы мужского и женского типа, которые способны сливаться. Мужские гаметы — сперматозоиды, или спермии (если они неподвижны). Женская гамета — яйцеклетка. Гаметы отличаются от всех других клеток организма, которые называются соматическими (от лат. сома — тело). Они всегда имеют гаплоидный набор хромосом (n).

В результате слияния двух гамет диплоидный набор хромосом вновь восстанавливается. При этом половина всех хромосом является отцовской, а другая половина — материнской. Например, у человека 46 хромосом, из которых 23 получены от матери и 23 — от отца.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие типы размножения встречаются у организмов? Чем они отличаются друг от друга?

2. Какой тип деления клетки лежит в основе бесполого размножения?

3. Сравните размножение спорами и вегетативное размножение у растений. В чем их сходство и отличие?

4. Какое преимущество организму дает размножение спорами?

5. Охарактеризуйте особенности каждого вида бесполого размножения.

6. В чем заключаются особенности полового размножения? Какие преимущества дает такой тип размножения?

7. Какие клетки называются гаметами? В чем их особенность?

Следующая глава >

Источник: bio.wikireading.ru