Розмноження живих організмів як одна з характеристик живого. Еволюція форм розмноження.
Статеве розмноження. Будова статевих клітин, процес їх утворення та головні функції. Запліднення. Партеногенез.
1. Здатність до відтворення собі подібних – чи не найважливіша риса живого. Саме вона є тим чинником, який підтримує життя на планеті. Крім того, це одна з основних відмінностей між живою речовиною і іншими формами знаходження хімічних елементів у біосфері.
У процесі еволюції сформувалося два основних види
Розмноження:
- безстатеве – яке відбувається без допомоги спеціалізованих клітин;
- статеве – потребує утворення спеціалізованих клітин з гаплоїдним набором хромосом (гамет).
Безстатеве розмноження – примітивна форма самовідтворення, пов’язана з простим розподілом компонентів материнської клітини між двома новими організмами. Безстатеве розмноження еволюціонувало декілька у різних за складністю типів:
Одноклітинні організми:
поділ (амітоз, прямий поділ) – тіло батьківської особини просто розділяється на дві частини, які стають новими частинами (головним чином одноклітинні).
спороутворення – формування особливих клітин, які мають захисні оболонки і здатні переносити несприятливі умови (одноклітинні, гриби).
брунькування – невелика частина батьківського організму відділяється і розвивається новий організм (дріждчі,поліпи).
ендогонія - з материнської клітини утворюється відросток (токсоплазма)
шизогонія - ядро ділиться на декілька частин, утворюється декілька клітин (малярійний плазмодій)
Багатоклітинні організми:
вегетативне – розмноження за допомогою частини батьківського організму (вищі рослини, гриби).
поліембріонія - з однієї яйцеклітини утворюється декілька зародків (риби, птахи, тюльпани)
2. Поява статевого розмноження була одним з ароморфозів, який вплинув на весь хід еволюції життя на Землі. Це значно розширило спектр пристосувань до умов довкілля і виявилося певним способом боротьби зі шкідливими мутаціями. Для багатьох живих організмів (наприклад, папоротей, кишковопорожнинних та інших) характерне чергування статевого та безстатевого поколінь.
Види статевого розмноження:
Одноклітинні організми:
кон'югація - статеві клітини не утворюються; обмін інформації за допомогою цитоплазматичного місточка; активна мінливість (ссавці)
копуляція - статеві клітини не відрізняються одна від одної (хордові, рослини)
Багатоклітинні організми:
без запліднення (рослини, які цвітуть)
із заплідненням (утворюються гамети, які відрізняються одна від одної)
!!! Завдяки появі гамет (статевих клітин з гаплоїдним набором хромосом) з’явилася можливість змішувати генетичний матеріал окремих особин, створювати нові комбінації.
Жіночі статеві клітини (яйцеклітини) тварин звичайно кулястої форми, нерухомі. У більшості тварин, за винятком вищих ссавців, цитоплазма містить значну кількість жовтка, який є джерелом поживних речовин для розвитку зародка. Містить всі типи органел,що є у соматичних клітинах. За розмірами - велика.
Чоловічі статеві клітини (сперматозоїди) звичайно набагато менші за розмірами, рухомі. У людини та вищих тварин статеві клітини утворюються з епітеліальних клітин яєчників та сім’яників. Містить всі типи органел, що є у соматичних клітинах.
Процес утворення статевих клітин називають гаметогенезом.
Залежно від статі гаметогенез має ряд особливостей і поділяється
на:
- оогенез – процес утворення яйцеклітини;
- сперматогенез – процес утворення сперматозоїдів.
Оогенез включає :
- мітотичний поділ первинної статевої клітини
- два мейотичних поділи.
Особливість мейозу у оогенезі : дочірні клітини різні за розмірами. Одна (велика) дає початок яйцекліти-ні, а три інших (полярні тільця) поступово деградують. Це забезпечує максимальне концентрування поживних речовин, які необхідні на перших етапах розвитку.
Сперматогенез має
- мітотичну
- дві мейотичні стадії.
Але цей процес можливий лише після закінчення статевого дозрівання.
Внаслідок сперматогенезу з кожної первинної статевої клітини утворюється чотири тотожні гамети.
Саме відмінності у термінах утворення і дозрівання статевих клітин лежать у основі різної чутливості жіночого та чоловічого організмів до дії іонізуючого випромінювання та інших шкідливих чинників навколишнього середовища.
!!! Важливим етапом статевого розмноження є акт запліднення, з якого починається розвиток нового організму.
Запліднення – це злиття двох статевих клітин (гамет) у одну клітину (зиготу).
При статевому розмноженні важливу роль відіграє спосіб запліднення. Ця здатність також пройшла певний еволюційний шлях від етапів, які повністю залежали від примх довкілля, до майже повної незалежності від зовнішніх процесів, тому розрізняють:
- зовнішнє запліднення;
- внутрішнє запліднення.
Зовнішнє запліднення – це найбільш примітивний і найменш надійний
спосіб запліднення, який не вимагає утворення будь-яких додаткових органів чи пристосувань.
Внутрішнє запліднення - потребує наявності спеціальних статевих органів. Еволюція запліднення супроводжувалася розвитком спеціальних форм турбування про розвиток зародку та про нащадків.
!!! Найдосконалішою формою такої турботи про потомство є виникнення плацентарних тварин та покритонасінних рослин.
У цих живих організмів розвиток зародка максимально захищений від несприятливих умов зовнішнього середовища. У тварин цим захистом служить організм матері, а у рослин – оболонка плода.
Акросомна реакція - сперматозоїд руйнує оболонку яйцеклітини.
Кортикальна реакція - зміна полярності мембрани у яйцеклітині.
Партеногенез - форма статевого розмноження, коли розвиток яйцеклітини відбувається без запліднення. Притаманний багатьом рослинам та безхребетним тваринам (попелиці, палочники, коловертки, деякі види цвіркунів, метеликів та ос), а також і деяким хребетним (риби, амфібії,ящірки).
Особливі форми партеногенезу: гіногенез, андрогенез та педогенез.
Переваги партеногенезу: він здатен значно збільшувати швидкість розмноження, та в деяких випадках за відсутності самців, самки здатні розмножуватися самостійно, народжуючи при цьому головно самців.
Два види партеногенезу, залежно від кількості жіночих гамет:
гаплоїдний(генеративний) - бджоли, мурахи
диплоїдний(соматичнийі) - попелиці
Партеногенез: - 1. Природний(комахи, ракові) ; 2. Штучний.