Spravochnik_po_Biologii_Lebedev_A_G

Методический (сознательный). Характеризуется тем, что че- ловек осознано и систематически стремится к выведению сорта или породы с желаемыми качествами. Подразделяется на: ìàñ-

совый — проводится по фенотипу. При этом отбирается группа особей, имеющих внешнее сходство. Поскольку генотипы отобранных особей по фенотипу неоднородны, отбор время от времени повторяют; индивидуальный — от каждой особи получают отдельное потомство и при последующих близкородственных скрещиваниях у животных и самоопылении у растений выводят чистые линии. Чистые линии — группы генетически однородных (гомозиготных) организмов представляют ценный исходный материал для селекции.

Гибридизация

Внутривидовая — основу составляет направленное скрещивание особей с интересующими селекционера свойствами и последующий отбор потомков с максимальным проявлением этих свойств.

Близкородственная, èëè инбридинг, — проводится между

В связи с переходом генов в гомозиготное состояние у потомков проявляются рецессивные мутации, что приводит к ослаблению потомства, появлению наследственных заболеваний.

Межвидовая (отдаленная, неродственная) — проводится между особями разных видов и разных родов. Ее используют как селекционный метод, позволяющий объединить в гибриде ценные хозяйственные признаки родительских форм. В силу генети- ческих, морфологических, физиологических и иных различий организмов разных видов отдаленная гибридизация, как правило, осуществляется с большим трудом и требует применения специальных методов преодоления нескрещиваемости. Межвидовые гибриды часто оказываются бесплодными вследствие нарушения процессов гаметогенеза, так как хромосомы, полученные от разных видов, различаются между собой и не конъюгируют, поэтому мейоз не происходит.

Аутбридинг (скрещивание неродственных особей) — скрещивание особей разных линий. При данном скрещивании удается получить гетерозисные гибриды, превосходящие по своей мощности не только родительские линии, но и исходные формы,

из которых эти линии были получены. Гетерозис заключается в повышенной мощности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. Основной причиной эффекта гетерозиса является отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии.

Полиплоидизация

Увеличение числа наборов хромосом под действием на делящуюся клетку ядов, разрушающих веретено деления (например, колхицином).

Индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез

В естественных условиях частота мутирования генов сравнительно невелика. Мутагенез повышает количество мутаций под воздействием на организм различных мутагенов: ультрафиолетовых лучей, ионизирующего излучения, некоторых химических веществ. Мутации в целом не носят направленный характер, селекционер отбирает и культивирует организмы с интересующими его признаками. Чаще всего используется в селекции микроорганизмов.

В настоящее время активно развивается биотехнология — наука о способах получения необходимых человеку веществ с использованием живых организмов и биохимических процессов в производстве.

Основные направления биотехнологии

Успехи селекционной работы в определенной степени зависят от генетического разнообразия исходной группы организмов. Многолетнее изучение наследственной изменчивости растений дикой и культурной фауны пяти континентов позволило Н. И. Вавилову сформулировать представления о центрах происхождения культурных растений.

РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ

Для сохранения каждого вида растений или животных необходимо, чтобы отдельные особи размножались, производя новых особей для замены тех, которые погибли от хищников, паразитов или от старости. Процессы размножения у разных живых организмов чрезвычайно разнообразны, хотя в общем существуют два основных типа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует только одна родительская особь, которая делится или почкуется, образуя две или большее число новых особей, идентичных по своим наследственным признакам родительской особи. В половом размножении всегда участвуют две особи (èëè два вида половых клеток, если рассматривать гермафродитов), каждая из которых дает специализированную клетку — гамету: яйцо èëè сперматозоид, которые сливаются друг с другом, образуя зиготу, èëè îï-

лодотворенное яйцо.

Бесполое размножение

Бесполое размножение широко распространено во всех группах растений, бактерий, грибов, а у животных — у простейших и кишечнополостных.

Простейшей формой бесполого размножения является деление. При этом способе размножения родительская особь расщепляется на две более или менее одинаковые части, каждая из которых дает новый целый организм. Встречается деление у самых простых организмов — одноклеточных растений и животных, а также у бактерий. У бактерий обычно данный способ размножения называют простое деление надвое, а одноклеточ- ные растения и животные делятся митозом.

Второй способ бесполого размножения — почкование. Встреча- ется у кишечнополостных и грибов (дрожжей). При почковании не-

большая часть тела родительской особи отделяется (отпочковывается) и развивается в новую особь, при этом новая особь совсем теряет связь с родительской особью и существует самостоятельно. Но часто новые особи (почки) не теряют связи с материнской особью, в этом случае образуются колонии, например коралловые полипы.

Самым прогрессивным способом бесполого размножения является размножение спорами, èëè спорообразование. Споры — особые клетки, обычно имеющие защитную оболочку и способные выдерживать неблагоприятные условия среды. В связи с тем что споры довольно легки и могут переноситься ветром и жидкостью, они являются хорошим способом распространения живых организмов, ведущих малоподвижный или неподвижный образ жизни.

Для некоторых беспозвоночных животных (например, плоские черви, иглокожие, кольчатые черви) характерен еще один способ бесполого размножения, который основан на способности организмов восстанавливать утраченные участки тела путем регенерации, — фрагментация. При фрагментации особь распадается на отдельные фрагменты, каждый из которых затем восстанавливает все недостающие части и превращается в целый организм. Так, из отдельного луча морской звезды может образоваться целый организм, а из двух половинок дождевого червя, соответственно, две особи.

Растения обладают специфическим для них способом бесполого размножения — вегетативным размножением, èëè ðàç-

множением вегетативными органами.

Биологическое значение бесполого размножения заключается в том, что оно:

—за короткое время обеспечивает воспроизведение большого количества генетически идентичных особей, что очень выгодно для организмов, обитающих в относительно постоянных условиях;

—позволяет перенести неблагоприятные условия на стадии спор, что способствует сохранению вида.

Половое размножение

Сущность полового размножения заключается в объединении генетической информации двух особей (родителей) одного вида в наследственном материале потомка. Это достигается с помощью специальных половых клеток — гамет: сперматозоидов у самцов и яйцеклеток у самок. Процесс объединения ге-

нетического материала родителей называется оплодотворением. Половые клетки образуются в результате мейоза, следовательно, наследственный материал каждой дочерней особи представляет

собой уникальную комбинацию генетической информации èç-çà процессов во время мейоза, приводящих к комбинативной измен-

чивости (кроссинговер, независимое расхождение хромосом). В связи с этим половое размножение способствует не только самовоспроизведению особей, но и обеспечению биологического разнообразия видов, их адаптивных возможностей и эволюционных перспектив в результате передачи потомкам различных мутаций и возникновения различных уникальных комбинаций (мутационная и комбинативная изменчивость).

Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Процесс образования сперматозоидов называют сперматогенезом, яйцеклеток — оогенезом, èëè овогенезом.

Оогенез (овогенез) — совокупность последовательных процессов развития женской половой клетки от первичной половой клетки до зрелого яйца

Сперматогенез — процесс развития мужских половых клеток, во время которого диплоидные клетки в извитых канальцах семенника превращаются в гаплоидные сперматозоиды

Образование новой особи при половом размножении происходит во время оплодотворения, которое завершается образованием зиготы — первой клетки нового организма. У некоторых животных оплодотворению предшествует осеменение, в результате которого происходит встреча гамет. Осеменение может быть внешним (вне организма), следовательно, и оплодотворение будет внешним (например, у рыб), и внутренним, когда половые клетки, как правило мужские, вводятся в организм самки, где происходит оплодотворение. У семенных растений процесс, обеспечивающий встречу гамет, называется опылением и может осуществляться с помощью

ветра, âîäû, животных, человека èëè самоопыления. У цветковых растений в оплодотворении участвуют не только половые клетки и образуется не только новый организм (в виде зиготы), но и клетки, образующие впоследствии питательные вещества для развития нового организма. Данный способ называется двойным оплодотворением. Механизм двойного оплодотворения состоит в слиянии двух спермиев с двумя клетками зародышевого мешка: с яйцеклеткой с образованием зиготы и с центральной диплоидной клеткой с

образованием триплоидной клетки, которая дает впоследствии запасающую ткань — эндосперм.

Половое размножение может осуществляться с помощью одной половой клетки, чаще всего яйцеклетки, при этом не происходит слияние яйцеклетки со сперматозоидом (отсутствует оплодотворение). Данный способ полового размножения называется партеногенезом. Партеногенез присутствует у насекомых (пчелы, тутовый шелкопряд, тли), встречается у двудомных растений.

ОНТОГЕНЕЗ

Онтогенез — процесс индивидуального развития организма, который начинается с момента образования зиготы и заканчивается смертью. У видов, размножающихся бесполым путем, онтогенез начинается с обособления одной или нескольких клеток материнского организма. У видов с половым размножением он начинается с оплодотворения яйцеклетки. У прокариот и одноклеточных эукариотических организмов онтогенез представляет собой, по сути, клеточный цикл, обычно завершающийся делением или гибелью клетки. У семенных растений под онтогенезом понимают период с момента прорастания се-

мян до образования новых растений, дающих семена, способные к размножению В онтогенезе растений наблюдается чередование поколений, что является характерной особенностью данного онтогенеза. Происходит чередование бесполого поколе-

ния — спорофита è полового поколения — гаметофита. Спорофит образуется из зиготы и образует споры, à гаметофит — из прорастающей споры и образует половые клетки.

Онтогенез подразделяется на два периода: эмбриональный è постэмбриональный. У многоклеточных организмов выделяют еще период половозрелости.

Эмбриональное развитие

Эмбриональный период (эмбриональное развитие, эмбриогенез) начинается с момента оплодотворения — образования зиготы — и представляет собой процесс преобразования зиготы в многоклеточный зародыш в результате многократного деления путем митоза. Завершается эмбриональное развитие выходом

зародыша из яйцевых, èëè зародышевых, оболочек либо рождением. Эмбриогенез включает следующие этапы: дробление, бласту-

ляцию, гаструляцию, органогенез (ðèñ. 214).

Ðèñ. 214. Эмбриональное развитие хордовых животных (на примере ланцетника): I — бластула; II—IV — гаструляция; V—VI — образование мезодермы, хорды и нервной системы:

À — продольные разрезы: 1 — анимальный и 2 — вегетативный полюса; 3 — гастральная полость; 4 — гастронор; 5 — нервный канал; 6 — нейрокишечный канал; 7 — невропор; 8 — складка мезодермы; 9 — целомические мешки; 10 — хорда; 11 — будущий рот; 12 — будущий задний проход; Á — поперечные разрезы: 1 — эктодерма; 2 — энтодерма; 3 — ìåçî-

дерма; 4 — полость кишечника; 5 — нервная пластинка; 6 — нервная трубка; 7 — невроцель; 8 — хорда; 9 — целом (вторичная полость тела); Â — поперечный разрез через личинку: 1 — хорда; 2 — целом; 3 — ãî-

нотом; 4 — кишка; 5 — миотом; 6 — кожный листок; 7 — склеротом; 8 — нервная трубка