Билет № 3 Способы размножения живых организмов. Типы бесполого и полового процессов у растений и животных. Биологическое значение полового размножения.

Способы размножения живых орг.

Размножение - это способность живых существ воспроизводить себе подобных. При этом обеспечивается непрерывность и преемственность жизни. Принято различать два основных типа размножения: бесполое и половое.

Процесс полового размножения обычно осуществляется м-ду двумя физиологически различными особями – муж-ой и жен-ой. Они формируют особые половые клетки (гаметы), при слиянии которых образуется зигота. При этом геномы родительских клеток смешиваются, поэтому потомки генетически отличаются от каждого из родителей и друг от друга.

В процессе бесп-го размн-ния участвует только одна особь. Образования гамет не происходит. Организм либо просто делится на две или более частей, либо формирует специальные структуры, из которых восстанавливаются новые индивиды, генетически идентичные материнской особи.

Бес-ое размн-е возникло раньше пол-го. Оно обеспечивает воспрои-ние большого количества идентичных особей и более выгодно в относительно постоянных условиях.

Пол-ое разм-ие появилось более 3 млрд лет назад. При половом размножении происходит объединение генетической информации от двух особей одного вида (родителей) в наследственном материале потомка. То есть биологическое значение полового размножения заключается не только в самовоспроизведении особей, но и в обеспечении биологического разнообразия видов, их адаптивных возможностей и эволюционных перспектив. Это делает половое размножение биологически более прогрессивным, чем бесполое.

Размножение – это совокупность биологических процессов, в ходе которых: а) увеличивается число особей, б) происходит смена поколений, в) появляются новые сочетания наследственных задатков. Как правило, размножение сопровождается расселением особей. 

Половое размножение

Типичное половое размножение происходит путем гаметогамии – слиянии гамет (специализированных половых клеток). Гаметы всегда гаплоидны, то есть несут одинарный набор хромосом. При слиянии гамет образуется новая клетка – зигота. Зигота всегда диплоидна, то есть содержит двойной набор хромосом. Образование зиготы включает два процесса – плазмогамию (оплодотворение, или слияние протопластов) и кариогамию (слияние ядер и объединение хромосомных аппаратов).

У прокариот и некоторых низших эукариот половое размножение отсутствует. Однако у прокариот существует односторонний перенос генетического материала с помощью конъюгации, а также обмен генетическим материалом с помощью трансформации и трансдукции.

Среди низших эукариот (одноклеточных животных, водорослей и низших грибов) известно несколько форм гаметогамии, например, изогамия, гетерогамия, оогамия. У низших эукариот часто наблюдается конъюгация без образования гамет. У высших грибов гаметогамия отсутствует, и половой процесс протекает в виде гаметангиогамии и соматогамии без образования гамет. Подробнее перечисленные формы полового процесса будут рассмотрены при описании соответствующих групп организмов.

Типичная гаметогамия (оогамия) характерна для высших эукариот – высших растений и многоклеточных животных. У этих организмов различают два типа клеток: соматические клетки, из которых построено тело (сома) организмов, и половые клетки. Каждая половая клетка содержит минимально возможный набор хромосом. В соматических клетках содержится удвоенный набор хромосом.

Гаметы у большинства высших растений образуются в гаметангиях (у семенных растений гаметангии частично или полностью редуцируются); а у большинства животных – в гонадах (половых железах). Женские гаметы представлены неподвижными яйцеклетками, а мужские – подвижными сперматозоидами (а также неподвижными спермациями и спермиями). В результате оплодотворения (слияния яйцеклетки и сперматозоида) образуется зигота – оплодотворенная яйцеклетка. У разных групп организмов процесс оплодотворения имеет свои особенности.

Во всех описанных случаях полового размножения происходит образование новых сочетаний наследственных задатков. Это приводит к комбинативной изменчивости, в результате которой потомки генетически отличаются и от родителей, и друг от друга. В этом заключается биологическое значение полового размножения.

Однако у многих организмов наблюдаются отклоняющиеся (аберрантные) формы полового размножения: андрогенез, гиногенез и партеногенез. В этом случае новые сочетания наследственных задатков не образуются, и потомки могут быть почти точной генетической копией одного из родительских организмов. Например, при андрогенезе ядро яйцеклетки погибает, и в развитии зиготы принимает участие только хромосомный аппарат  мужского ядра. При гиногенезе погибает мужское ядро, и в развитии зиготы принимает участие только хромосомный аппарат яйцеклетки. При партеногенезе развитие яйцеклетки происходит вообще без оплодотворения.

Существует спонтанный и индуцированный партеногенез (апомиксис). Спонтанный партеногенез наблюдается у многих беспозвоночных: коловраток, дафний, тлей. Индуцированный партеногенез используют для получения потомства в контролируемых условиях, например, при селекции тутового шелкопряда.

Бесполое размножениеПростейший способ бесполого размножения заключается в делении одноклеточных организмов – как прокариот, так и низших эукариот. При делении клеток происходит увеличение числа особей, но потомки являются почти точной копией исходного организма и образуют в совокупности клон. Однако у большинства эукариот бесполое размножение представляет собой сложный процесс. У всех организмов, кроме животных, различают собственно бесполое (споровое) и вегетативное размножение.

У растений, грибов и многих одноклеточных животных бесполое размножение происходит с помощью разнообразных спор (собственно спор, зооспор и конидий). В подавляющем большинстве случаев спора представляет одну гаплоидную клетку, так или иначе приспособленную к расселению и способную дать начало новому организму. У многоклеточных растений споры образуются в результате мейоза в специальных структурах – спорангиях.

Все остальные способы размножения у растений (без участия спор и гамет) называются вегетативным размножением. При вегетативном размножении происходит образование клонов. В простейшем случае вегетативное размножение происходит с помощью неспециализированных частей тела. Однако в ряде случаев имеются более или менее специализированные органы вегетативного размножения

У многоклеточных животных (у которых отсутствует размножение спорами, и гаплоидны только гаметы) вегетативное размножение называется бесполым. У высших беспозвоночных и позвоночных животных бесполое размножение проявляется в виде полиэбрионии – развития нескольких зародышей из одной зиготы (у человека – рождение однояйцевых близнецов).