Способы размножения организмов

20. Способы размножения организмов

Одним из основных свойств биологических систем является способность к самовоспроизведению, или размножению, заключающаяся в возможности производить себе подобных особей. Благодаря наследственности во время размножения сохраняется целостность биологических видов. В то же время, возникающие во время созревания половых клеток и оплодотворения уникальные комбинации наследственного материала приводят к появлению новых свойств организма. Возникающее таким образом генетическое разнообразие особей одного вида является основой изменчивости и приводит к эволюции данного вида.

Живые организмы в ходе эволюционного развития выработали оптимальные способы и приспособления для самовоспроизведения.  Все разнообразие способов размножения можно разделить на два основных типа: бесполое (его вариант - вегетативное) размножение и половое размножение.

Отличие между этими способами заключаются в том, что  В основе полового размножения лежит 

половой процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале для развития потомка генетической информации от двух разных источников – родителей, а при бесполом этого не происходит, и дочерние особи обладают наследственной информацией, идентичной материнской.

Бесполое размножение может осуществляться разными способами.

Для прокариот, простейших, одноклеточных водорослей характерно размножение делением. Клетка делится надвое, в результате образуются две дочерние клетки.

Для всех растений и грибов характерно спорообразование – процесс выделения из материнского организма специальной клетки – споры, которая становится основой нового организма. У многоклеточных растений споры образуются в специальных органах – спорангиях. У споровых растений: водорослей, лишайников, папоротников, плаунов, хвощей спорообразование представляет собой самостоятельный процесс. У семенных растений: голосеменных и покрытосеменных, процесс спорообразования является частью семенного размножения.

Для животных размножение с помощью спор не характерно и встречается лишь у некоторых одноклеточных форм, например, у малярийного плазмодия, возбудителя малярии. Материнская клетка паразита многократно делится, образуя множество новых паразитических клеток. Такая форма деления называется шизогонИей.

Разновидностью бесполого размножения является вегетативное размножение. При этом способе образование новых особей происходит не за счёт специальных генеративных клеток, а за счёт вегетативных, или соматических, клеток тела материнского организма.

К вегетативному размножению относится размножение одноклеточных организмов путём митоза. У многоклеточных животных вегетативное размножение встречается у губок и кишечнополостных в виде почкования: на теле взрослого организма образуется бугорок, который постепенно становится новым организмом. После созревания молодая особь отделяется от материнского организма и приступает к самостоятельному существованию.

Почкование наблюдается  у некоторых видов червей, у низших грибов, например, дрожжей, и печёночных мхов.

Необычна форма почкования присуща растению Bryophyllum (читается Бриофиллум). Вдоль краев листьев растения развивается множество миниатюрных растеньиц – почек, обладающих листовой и корневой системами, которые опадают с материнского растения и укореняются.

У растительных организмов вегетативное размножение развито практически во всех группах.

У водорослей, также как и у грибов, от родительской особи отделяется часть тела – таллОм, не расчлененное на ткани и органы тело.

У высших растений вегетативное размножение может осуществляться при разделении материнского организма на две или более частей. Например, у некоторых деревьев и кустарников могут укореняться отделившиеся от материнского растения побеги. Эту особенность вегетативного размножения используют в садоводстве для получения большого количества саженцев плодовых деревьев и кустарников. У некоторых растений могут укореняться листья, или даже часть листа. Давать начало новому поколению могут и отделившиеся от материнского растения части корневища, корневые отпрыски, ползучие побеги.

Некоторые растения могут образовывать зачатки дочерних особей, например, луковицы, клубни, выводковые почки.

У животных вегетативное размножение (которое зоологи часто называют бесполым) осуществляется либо путем деления, либо посредством почкования. Деление материнского организма, или фрагментация, характерно для губок, кишечнополостных и некоторых червей. Так, из каждой частицы тела измельчённой морской звезды образуются новые особи, а разделённые на две части дождевые черви достраивают недостающий участок тела.  В основе такого размножения лежит высокая способность к регенерации,

 т. е. к восстановлению утраченных органов или частей. В природе самопроизвольная фрагментация встречается редко: у некоторых плесневых грибов, лишайников и некоторых морских кольчецов. Для животных, находящихся на более высоких эволюционных уровнях размножение делением тела на части не свойственно.

К особым видам вегетативного размножения относят явление полиэмбрионии – бесполое размножение зародыша, образовавшегося путем полового размножения.

Образовавшийся после оплодотворения эмбрион высших животных делится на несколько частей, каждая из которых развивается как самостоятельный зародыш. Такой способ развития характерен для броненосцев. Встречается такое явление и у человека. Сформировавшийся зародыш по невыясненным причинам делится на две или более частей и развивается в отдельный полноценный организм. В результате это рождаются однояйцевые близнецы, с идентичными генотипами. Такие близнецы могут быть только одного пола и обладают очень схожими внешними данными и личностными особенностями. Случаи рождения таких детей – 1 из 250 родов.

Если разделение эмбриона на части происходит от 12 дня беременности и позже, оно может произойти не полностью и тогда рождаются близнецы, имеющие общие части тела и внутренние органы. Таких близнецов называют сиамскими в честь Чанга и Энга Банкеров, рождённых в Сиаме (нынешний Тайланд). Вероятность рождения сиамских близнецов – 1 на 200 000 родов. Выживаемость очень низкая – от 5 до 25 %. Замечено, что 75 % сиамских близнецов женского пола.

Другая форма самовоспроизведения организмов – половое размножение, отличается от бесполого тем, что в нём принимают участие не диплоидные соматические клетки тела, а специализированные гаплоидные половые клетки – гаметы. Половое размножение осуществляется одновременно с половым процессом, при котором происходит обмен наследственной информацией родительских особей, что служит причиной наследственной изменчивости, а также в результате перераспределения наследственной информации от двух разных родительских особей обеспечивается комбинативная изменчивость организмов.

Половой процесс, называемый копуляцией, наблюдается у некоторых простейших. При этом два одинаковых одноклеточных организма сливаются и обмениваются наследственной информацией.

Образование у организмов гамет одного типа называется изогАмией.

В ходе эволюции возникла гетерогАмия – формирование у организмов двух разных типов гамет: женских – яйцеклеток и мужских – сперматозоидов или спермиев.

Половой процесс сопровождается оплодотворением – слиянием мужской и женской гамет с образованием зиготы – диплоидной клетки, которая является основой нового организма.

На какой-либо стадии жизненного цикла у организмов, размножающихся половым путём, происходит мейоз, в результате которого образуются гаметы.

У животных, как правило, мейоз является частью гаметогенеза – образования гамет, а у грибов и растений – частью спорообразования.

В ходе эволюции процессы бесполого размножения сформировались раньше половых. Постепенно возникла способность организмов вырабатывать специализированные половые клетки, появились способы оплодотворения – наружное и внутреннее, стало возможным внутриутробное развитие плода, развилась забота о потомстве.

Очевидно, раньше остальных животных, для которых характерен половой процесс, возникли обоепОлые животные – гермафродиты, способные вырабатывать и мужские, и женские гаметы. Однако, в ходе эволюции раздельнополые животные стали преобладать.

И бесполая, и половая форма размножения имеют свои преимущества. Так, на бесполое размножение затрачивается меньше энергии и времени, не нужно искать полового партнёра, а это ведёт к высоким темпам размножения. Однако, все особи, образующиеся при бесполом размножении, генетически идентичны, что может привести к полному вымиранию их при изменении условий окружающей среды.

   В то время как в генетически разнородном потомстве, полученном половым путём, могут оказаться особи с полезными мутациями, позволяющими существовать в новых условиях. Вероятно, поэтому у многих организмов – водорослей, высших растений, некоторых простейших и кишечнополостных жизненный цикл проходит с чередованием поколений, размножающихся половым и бесполым путём. Это явление получило название метагенезис.