Розмно́ження (відтворення, репродукція) — біологічний процес, за допомогою якого утворюються нові організми, відтворення собі подібних. Розмноження — фундаментальна особливість всіх відомих життєвих форм, кожен індивідуальний організм існує в результаті розмноження. Відомі способи розмноження поділяються на два головних типи: статеве і безстатеве (нестатеве).
При безстатевому розмноженні новий індивідуум утворюється за допомогою одного організму, без залучення інших організмів того ж самого виду. Поділ бактеріальних клітин на дві дочірні клітини — приклад безстатевого розмноження. Безстатеве копіювання не обмежується, проте, одноклітинними організмами. Більшість рослин, деякі тварини і деякі інші багатоклітинні організми також мають здатність до безстатевого розмноження.
Статеве та безстатеве розмноження
Безстатеве розмноження
Безстатеве розмноження — біологічний процес, у якому організм створює генетично подібну або ідентичну копію себе без вкладення генетичного матеріалу іншого індивідуума. Бактерії та археї діляться безстатево бінарним поділом . віруси використовують клітини інших організмів для отримання нових вірусів, проте зазвичай не вкладають у нові віруси генетичний матеріал клітин-хазяїв, багато безхребетних тварин (наприклад, гідри) та дріжджів зазвичай розмножуються брунькуванням, міцеліальні гриби розмножуються за допомогою росту міцелію.
Ці організми не мають різних статей і здібні до «розщеплення» себе на два або більше індивідууми. Деякі безстатеві види, подібно до гідри, можуть також розмножатися статевим шляхом. Бактерії також інколи можуть обмінюватися генетичною інформацією за допомогою горизонтального переносу генів, а дріжджі — спаровуватися за допомогою примітивного статевого процесу.
Наявність статі не обов'язково заважає безстатевому розмноженню. Наприклад, більшість рослин здатні до вегетативного розмноження без насіння або спор, хоча також можуть розмножуватись статево.
Інші шляхи безстатевого розмноження включають партеногенез, фрагментацію і утворення спор, де залучається тільки мітоз.
Партеногенез (— утворення і розвиток ембріону або насіння без запліднення самцем (іншим організмом). Партеногенез природно відбувається в деяких видів, зокрема в нижчих рослин, безхребетних (наприклад, у водних блох, тлі, деяких бджіл і паразитичних ос) і хребетних (наприклад, у деяких плазунів[1], риб, зокрема в акул[2], та, дуже рідко, у птахів[3]) тваринах. Цей же термін іноді також використовується для опису розмноження в гермафродитних видах, здатних до самозапліднення.
Статеве розмноження- є типом розмноження, при якому організми утворюють нащадків, що мають комбінацію генетичного матеріалу від більш ніж одного (зазвичай двох) різних представників виду. Кожен з двох організмів-батьків надає приблизно половину генетичної інформації нащадкові, продукуючи гаплоїдні гамети. Більшість організмів формують два різних типи гамет. У анізогамних видів гамети різні, у такому випадку розрізняють дві статі — самця (виробляє сперму або мікроспори) і самку (виробляє яйцеклітини або мегаспори). Крайній випадок анізоії, коли гамети дуже різні, називається оогамією. У ізогамних видів гамети подібні або ідентичні за формою, хоча можуть мати різні окремі властивості і тому мати різні назви. Наприклад, в зеленої водорості
Самозапладнення. алогамія — запліднення яйця від одного індивідуума сперматозоїдом іншого. Протилежний випадок, аутогамія або самозапліднення, зустрічається у гермафродитних організмах, де зливаються дві гамети одного й того ж організму.
Порівняння двох типів розмноження
Організми, які розмножуються за допомогою безстатевого механізму, витрачають на розмноження значно менше ресурсів і мають можливість швидкого збільшення розміру популяції. Проте статеве розмноження також має кілька переваг, адже "статеві" організми мають більше можливостей для адаптації до умов навколишнього середовища. Для забезпечення достатнього рівня генетичних змін, пристосування до нових умов обидва типи організмів повинні забезпечити певний рівень мутацій у своїх геномах. Проте безстатеві організми при цьому втрачають початкові варіанти генів, що зберігаються в популяції. Крім того, організми із статевим розмноженням мають можливість змінюватися значно сильніше, прискорюючи процес еволюції. Про переваги статевого розмноження свідчить той факт, що генетичний алгоритм, математична модель, побудована на його основі, має значні переваги для пошуку мінімуму на складній багатовимірній поверхні, ніж еволюційні алгоритми, аналогічні безстатевому розмноженню.
Багато організмів можуть розмножатися як статевим шляхом, так і безстатевим. Попелиці, слизисті гриби, актинії, деякі види морських зірок та більшість рослин мають можливость розмножуватися брунькуванням або фрагментацією.
Коли зовнішні фактори сприятливі, зазвичай використовується безстатеве розмноження, максимально експлуатуючи ресурси навколишнього середовища. Популяція у такому випадку експоненційно зростає, а безстатеве розмноження надає перевагу швидшого росту.
Коли джерела їжі виснажуються, клімат погіршується або виникає інша несприятлива зміна, ці організми перемикаються на статеву форму розмноження. Статеве розмноження гарантує змішування генофонду виду. Зміни, отримані нащадками в результаті статевого розмноження, дозволяють деяким індивідуумам краще пристосуватися до виживання у нових умовах і забезпечують механізм добірної адаптації. Крім того, статеве розмноження часто приводить до утворення більш стійкої життєвої стадії, яка може витримати умови, що загрожують нащадкам, отриманим безстатевим шляхом. Тому насіння, спори, яйця, лялечки та інші «зимуючі» стадії гарантують виживання протягом несприятливого часу і дають можливість організму «чекати» покращення зовнішніх умов.
Безстатеве розмноження виникло набагато раніше за статеве у процесі еволюції. Вважається, що це був перший тип розмноження, що виник у момент отримання організмами індивідуальності. Хоча переваги статевого розмноження серед багатоклітинних організмів добре відомі, їх кількісний внесок та еволюція статевого розмноження все ще активно досліджуються.
Онтогене́з (від грец. οντογένεση: ον — буття й γένηση — походження, народження) — індивідуальний розвиток організму з моменту утворення зиготи до природної смерті. У багатоклітинних тварин в складі онтогенезу прийнято розрізняти фази ембріонального (під покровом яйцевих оболочок) і постембріонального (за межами яйця) розвитку, а у живонароджених тварин пренатальний (до народження) і постнатальний (після народження) онтогенез.
Онтогенез ділиться на періоди:
Ембріональний (зародковий) — від утворення зиготи до народження або виходу з яєчних оболонок;
Постембріональний (післязародковий) — від виходу з яєчних оболонок або від народження до набуття організмом здатності до розмноження.
Період статевої зрілості — здатність до розмноження зберігається.
Період старіння — від втрати здатності до розможення і до смерті.
Ембріональний період (ембріогінез) у тварин
Ембріональний, або зародковий, період онтогенезу починається з моменту запліднення і триває до виходу зародка з яєчних оболонок. У більшості хребетних він включає стадії (фази) дроблення, гаструляції, гисто- і органогенеза.
Дроблення
Дроблення — ряд послідовних мітотичних ділень заплідненого або ініційованого до розвитку яйця. Дроблення є в онтогенезі всіх багатоклітинних тварин і приводить до утворення зародка, званого бластулою (зародок одношаровий). При цьому маса зародка і його об'єм не змінюються, тобто вони залишаються такими ж, як у зиготи, а яйце розділяється на все дрібніші клітини — бластомери. Після кожного ділення клітки зародка стають все більш дрібними, тобто міняється ядерно-плазмові спіівдношення: ядро залишається таким же, а об'єм цитоплазми зменшується. Процесс протікає до тих пір, поки ці показники не досягнуть значень, характерних для соматичних клітин. Тип дроблення залежить від кількості жовтка і його розташування в яйці.
Гаструляція
Гаструляція — процес відокремлення двох первинних зародкових листків (зовнішнього — ектодерми та внутрішнього — ентодерми) у зародків всіх багатоклітинних тварин. Період гаструляції слідує за періодом дроблення, його заключною фазою — бластуляцією, а зародок у цей період називається гаструлою.[1]
У процесі гаструляції (іноді пізніше) у всіх тварин, крім двошарових (губки та кишковопорожнинні), починає відокремлюватися третій зародкової листок — мезодерма, що розташовується між ектодермою і ентодермою.
У процесі гаструляції зародкові листки займають положення, відповідне плану будови дорослого організму, а у тварин з регуляційним типом розвитку здійснюється взаємодія між частинами зародка, необхідна для детермінації зачатку центральної нервової системи.
Способи гаструляції
Майже у всіх тварин гаструляція здійснюється за допомогою інтенсивних морфогенетічних рухів. Залежно від типу бластули і від того, який з морфогенетичних рухів переважає, розрізняють такі основні способи утворення двошарового зародку, або способи гаструляції:
інвагінація — вгинання частині стінки бластули(бластодерми) всередину зародка, що приводить до утворення гаструли з порожниною — гастроцілем, сполученою із зовнішнім середовищем отвором — бластонором;
імміграція — виселення окремих клітин бластодерми в бластоціль з одного місця (уніполярна імміграція) або з різних (мультиполярна імміграція), гастроціль при цьому не утворюється;
епіболія — обростання великих нерухомих клітин вегетативної півкулі зародка більш дрібними клітинами його анімальної області;
деламінація, або розшарування — ентодерма утвориться або шляхом ділення клітин паралельно поверхні (рідкісна форма гаструляції), або шляхом диференціювання спочатку однорідних клітин морули (без їх розподілу) на екто-і ентодерму в залежності від положення клітин — на поверхні або в глибині зародка. Зазвичай гаструляція здійснюється поєднанням різних способів.
Утворення мезодерми
Мезодерма утвориться або незалежно від первинних зародкових листків, або спочатку входить до складу одного з них і відділяється пізніше. У всіх безхребетних тварин, окрім голкошкірих, вона складається з двох або кількох вихідних клітин — телобластів (телобластічний спосіб утворення мезодерми). У голкошкірих і всіх хордових, окрім вищих хребетних, мезодерма виділяєтсья з первинної ентодерми (ентероцельний спосіб). У ланцетника мезодерма відділяється з даху гастроцеля у вигляді двох карманоподібних виступів, між якими знаходиться матеріал хорди. У земноводних матеріал мезодерми і хорди займає спинну частину первинного кишечника або дах гастроцеля, дно якого утворено ентодермальними клітинами; в процесі гаструляції клітини ентодерми починають підростати під дах гастроцеля, а клітини мезодерми вростати між ектодерми і ентодерми; закінчення відокремлення мезодерми від ентодерми відбувається пізніше, в період нейруляціі, У плазунів, птахів і ссавців у процесі гаструляції мезодерма мігрує через первинну смужку з епібласту (первинної ектодерми). Клітини майбутньої хорди інвагінують в область гензенівского вузлика.