Размножение и его биологическое значение
Размножение – способность живых организмов к воспроизведению себе подобных. В основе размножения лежит передача наследственной информации в виде молекул нуклеиновых кислот от родительских форм дочерним. Размножение может быть бесполое и половое:
Бесполое – образование нового организма из одной или группы клеток исходного материнского организма. Участвует только одна родительская особь. При бесполом размножении образуются идентичные потомки – клоны, но разнообразие может возникать из-за случайных наследственных изменений (соматических мутаций). В основе размножения – митоз.
Простое деление (надвое), почкование, размножение спорами, вегетативное, фрагментация, клонирование
Значение: 1) сохраняются неизменными свойства вида 2) быстро увеличивается численность генетически одинаковых потомков 3) выгодно в относительно постоянных условиях
Половое – образование нового организма с участием двух родительских особей (образование гамет и их слияние – оплодотворение)
Слияние одноклеточных организмов (конъюгация, копуляция), слияние гамет, партеногенез, гермафродитизм
Значение: 1) перекомбинация генетического материала повышает приспособленность к изменяющимся условиям среды 2) увеличение генетического разнообразия потомства 3) сохранение постоянного хромосомного набора
В целом значение размножения:
Воспроизведение себе подобных
Увеличение численности вида
Передача наследственной информации из поколения в поколение
Формы размножения и их характеристика.
Бесполое размножение – не нужно тратить энергию и время на поиск полового партнера, что позволяет организму размножаться быстрее. Но организмы, размножающиеся бесполым способом менее пластичны при изменении условий окружающей среды. Вместе с тем появившиеся в результате мутации вредные изменения тоже закрепляются на длительный период времени.
Деление-способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Можно выделить:
-простое бинарное деление (прокариоты)
-митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли)-
-множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время шизогонии 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. 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-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).
Споруляция – у споровых растений размножение происходит с помощью спор, образующихся в материнском организме (спора – небольшая клетка, состоящая из ядра и цитоплазмы, легко переносится водой, ветром, животными). Таким способом размножаются и грибы.
Половое размножение - сопряжено с половым процессом (слиянием клеток), а также, в каноническом случае, с фактом существования двух взаимодополняющих половых категорий (организмов мужского пола и организмов женского пола). При половом размножении происходит образование гамет, или половых клеток. Эти клетки обладают гаплоидным (одинарным) набором хромосом. Животным свойствен двойной набор хромосом в обычных (соматических) клетках, поэтому гаметообразование у животных происходит в процессе мейоза. У многих водорослей и всех высших растений гаметы развиваются в гаметофите, уже обладающим одинарным набором хромосом, и получаются простым митотическим делением.
Гаметообразование:
Изогамия – гаметы одинакового строения и размера, со жгутиками
Анизогамия – гаметы разного размера, но сходного строения и со жгутиками
Оогамия – гаметы различного размера и строения (сперматозоиды и яйцеклетки)
У одноклеточных организмов выделяют две формы полового размножения – копуляцию и конъюгацию.
При конъюгации (например, у инфузорий) специальные половые клетки (половые особи) не образуются. У этих организмов имеются два ядра — макро- и микронуклеус. Обычно инфузории размножаются делением надвое. При этом микронуклеус сначала делится митотически. Из него формируются стационарное и мигрирующее ядра, имеющие гаплоидный набор хромосом. Затем две клетки сближаются, между ними образуется протоплазматический мостик. По нему происходит перемещение в цитоплазму партнера мигрирующего ядра, которое затем сливается со стационарным. Формируются обычные микро— и макронуклеусы, клетки расходятся. Так как при этом процессе не происходит увеличения количества особей, то говорят о половом процессе, а не о половом размножении. Однако происходит обмен (рекомбинация) наследственной информацией, поэтому потомки генетически отличаются от своих родителей.
При копуляции половой процесс осуществляется с помощью специализированных половых клеток, — гамет. У одноклеточных они возникают путем многократного деления клетки-организма. В процессе эволюции степень различия гамет нарастает. На первом этапе полового размножения у гамет еще не наблюдалось морфологической дифференцировки. В биологии это называется изогамией. Например, у жгутиконосцев и раковинных корненожек. У них ядро делится митотически, при этом три гаплоидных ядра лизируются, а клетка, приобретая пару жгутиков, становится подвижной изогаметой. Дальнейшее усложнение процесса в ходе эволюции связано с дифференцировкой (разделением) на крупные и мелкие клетки. Так появилась анизогамия. У вольвокса большая гамета становится неподвижной и во много раз крупнее мелких подвижных гамет. Такая форма анизогамии, когда гаметы резко различны, получила название оогамии. Для многоклеточных животных при половом размножении характерна только оогамия.
Сингамия означает слияние гаплоидных половых клеток, в результате которого образуется диплоидная зигота. Таким образом, по сути, сингамия относится к оплодотворению. Это наиболее распространенный тип размножения в многоклеточных половых популяциях, включая человека.
Гермафродитизм – организмы способны продуцировать как мужские, так и женские гаметы. (Кишечнополостные, плоские черви, дождевой червь, ракообразные (морской желудь)). Гермафродитизм представляет собой приспособление к сидячему, малоподвижному или паразитическому образу жизни.
Партеногенез - одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются без оплодотворения. П. — половое, но однополое размножение — возник в процессе эволюции организмов у раздельнополых форм. (осы, муравьи, пчелы, тли)
Значение:
Увеличение темпа роста популяции (в тех случаях, когда в процессе размножения развиваются самки, способные оставить потомство)
Регуляция соотношения особей мужского и женского пола (в тех случаях, когда из оплодотворённых яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворённых — самцы)
Обеспечение продолжения существования вида
Преодоление географических преград. Даже если на новую территорию обитания попадет очень небольшое количество особей, в условиях, когда самкам не требуется искать самцов, они смогут размножиться и дать начало новой популяции.
Формы:
1)Естественный - нормальный способ размножения некоторых организмов в природе.
2)Облигатный - когда партеногенез является единственным способом размножения (отсутствие самцов)
3) Факультативный — встречающийся в виде исключения или запасного способа размножения у форм, в норме двуполых
4) Искусственный- вызывается экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.
5)Гиногенез – способ развития яйцеклетки и образования зародыша, при котором после проникновения в нее сперматозоида их ядра не сливаются, и в развитии участвует только ядро яйцеклетки (серебристый карась, некоторые тритоны)
6)Андрогенез – развитие яйца (после проникновения в него сперматозоида) только с мужским ядром. Наблюдается обычно в случае гибели женского ядра до оплодотворения (тутовый шелкопряд)