Биологическая роль полового размножения

Еще Е. А. Тимирязев (1843—1920) и А. Вейсман (1834—1914) совер­шенно правильно отмечали, что половое размножение дает неиссякаемый источник изменчивости, обусловливающий широкие возможности приспо­собления организмов к среде обитания. В этом преимущество полового размножения перед вегетативным и спорообразованием, при которых ор­ганизм имеет только одного родителя и почти целиком повторяет его осо­бенности. Половое размножение благодаря перекомбинации наследствен­ных свойств родителей дает разнообразных потомков. Среди них могут оказаться и неудачные комбинации наследственных признаков; такие организмы погибнут в результате естественного отбора. Но, с другой сто­роны, будут и такие комбинации, которые сделают организм хорошо приспособленным к условиям существования. Кроме того, с каждым по­колением будут выживать организмы, имеющие наиболее благоприятные комбинации наследственных свойств, что ведет к прогрессивной эволюции.

Благодаря этой биологической роли половое размножение нашло ши­рокое распространение и занимает доминирующее положение в природе, несмотря на определенные сложности его осуществления. Для бесполого размножения достаточно одной особи. Для полового размножения у боль­шинства видов организмов требуется встреча двух особей разного пола. Даже у истинных гермафродитов обычно существует перекрестное опло­дотворение. Встреча двух особей подчас связана с затруднениями, поэто­му в процессе естественного отбора появились сложные приспособления в строении организмов, развились эндокринные и рефлекторные меха­низмы, направленные в конечном итоге на обеспечение встречи гамет.

Половой диморфизм

Под половым диморфизмом понимаются различия между самцами и сам­ками в строении тела, окраске, инстинктах и ряде других признаков. По­ловой диморфизм проявляется уже на ранних ступенях эволюции. У круглых червей самки крупнее самцов. У многих из них, например у аскари­ды, самец имеет спикулы и закругленный на брюшную сторону задний конец тела.

У представителей всех классов членистоногих половой диморфизм яр­ко выражен. Для большинства представителей этого типа характерно, что самки крупнее самцов. Самцы и самки бабочек, как правило, различ­но окрашены. Самцы у жуков, например жук-носорог, жук-олень и др., обладают специальными органами.

Хорошо выражен половой диморфизм у многих видов позвоночных. У некоторых видов рыб он проявляется в величине, в особенностях строе­ния тела и окраске. Из земноводных он ярко выражен у тритонов. Сам­цы этих животных в брачный период имеют яркую окраску брюха и зубчатый гребень на спине. У большинства видов птиц самцы существен­но отличаются от самок, особенно в брачный период. Так, самец болот­ного кулика турухтана в обычном оперении мало чем отличается от самки, но весной в оперении самцов этой птицы появляются украшения, резко отличающие их от самок и характеризующиеся удивительно боль­шим разнообразием как формы, так и окраски.

Вопрос №35

ГАМЕТОГЕНЕЗ

Сперматогенез. Семенник состоит из многочисленных канальцев. На по­перечном разрезе через каналец видно, что его стенка имеет несколько слоев клеток. Они представляют собой последовательные ста­дии развития сперматозоидов.

Наружный слой составляют сперматогонии, представляющие со­бой клетки округлой формы, имеющие относительно большое ядро и не­большое количество цитоплазмы. В период эмбрионального развития после рождения до полового созревания сперматогонии делятся путем митоза, благодаря чему увеличивается число этих клеток и растут раз­меры семенника. Период интенсивного деления сперматогоний называ­ется периодом размножения. После наступления половой зрело­сти часть сперматогониев также продолжает делиться митотически и да­вать такие же клетки, но некоторые из сперматогониев перемешаются в следующую зону роста, расположенную ближе к просвету канальца. Здесь происходит значительное возрастание размеров клеток за счет уве­личения количества цитоплазмы. В этой стадии они называются сперматоцитами первого порядка.

Третий период развития мужских гамет называется периодом со­зревания. В этот период происходит быстро наступающих одно-вслед за другим деления. Из каждого сперматоцита первого порядка сначала образуются два сперматоцита второго порядка, а затем четыре сперматиды. Деления клеток во время периода соз­ревания сопровождаются перестройкой хромосомного аппарата (проис ходит мейоз, о ней см. ниже). Сперматиды перемешаются в зону, бли­жайшую к просвету канальцев, где из них формируются сперматозоиды. У большинства диких жизотных сперматогенез происходит лишь в определенные периоды года. В промежутках между ними в канальцах семенников содержатся лишь сперматогонии. Но у человека и большин­ства домашних животных сперматогенез происходит в течение всего года.

Овогенез. Фазы овогенеза сопоставимы с таковыми при сперматогенезе. В этом про­цессе также имеется период размножения, когда интенсив­но делятся овогонни— мел­кие клетки с относительно крупным ядром и небольшим количеством цитоплазмы.

У млекопитающих и человека этот период заканчивается еше до рождения. Сформировав­шиеся к этому времени овоциты первого порядка сохраняются далее без изменений многие годы. С наступлением половой зрелости периодически отдельные овоциты вступают в период роста. Размеры овоцитов увеличиваются, в них на­капливаются желток, жир, пиг­менты; в цитоплазме клетки в ее органоидах и мембранах происходят сложные морфоло­гические и биохимические пре­образования; каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, обеспечивающими его питание. Далее наступает период созревания, в процессе которого происходит два последовательных деле­ния, связанных с преобразованием хромосомного аппарата (мейоз) Но, кроме того, эти деления сопровождаются неравномерным разделением цитоплазмы между дочерними клетками. При делении овоцита первого порядка образуется одна крупная клетка — овоцит второго по­рядка, содержащая почти всю цитоплазму, и маленькая клетка, полу­чившая название полярного или редукционного тельца.

При втором делении созревания цитоплазма снова распределяется не­равномерно Образуется одна крупная овотида и второе редукцион­ное тельце. В это время первое редукционное тельце также может разде­литься на две клетки Таким образом, из одного овоцита первого поряд­ка образуются одна овотида и три редукционных тельца. Далее из овотиды формируется яйцо, а редукционные тельце рассасываются или со­храняются на поверхности яйца, но не принимают участия в дальнейшем развитии. Неравномерное распределение цитоплазмы обеспечивает яй­цу получение значительного количества цитоплазмы и питательных ве­ществ, которые потребуются в будущем для развития зародыша.

У млекопитающих и человека периоды размножения и роста яйцевыхых клеток проходят в фолликулах. Фолликул заполнен жидкостью, внутри него находится яйцеклетка. Во время овуляции стенка фолликула лопается, яйцеклетка попадает в брюшную полость, а затем, как правило, в яйцеводы (фаллопиевы трубы). Период созревания яйцевых клеток протекает в трубах, здесь же происходит оплодотворение.

У многих животных овогенез и созревание яиц совершаются лишь в определенные сезоны года. У женщины обычно ежемесячно созревает одно яйцо, а за весь период половой зрелости — около 400 яиц.