Формы размножения организмов. Бесполое размножение. Митоз

Одной из важнейших особенностей живого организма является его способность к размножению. В процессе размножения происходит передача генетического материала от родителей потомкам. Значение размножения заключается в непрерывном восполнении количества особей данного вида. Это значит, что размножение поддерживает длительное существование вида, сохраняет преемственность в ряду поколений.

Существуют два способа размножения — бесполое и половое. При бесполом размножении дочерние организмы наследуют признаки только одного родителя, при половом — обычно от двух родителей.

Рассмотрим основные виды бесполого размножения.

Размножение делением — способ бесполого размножения, характерный для бактерий и многих одноклеточных организмов. При этом материнская особь простым митотическим делением распадается на две или большее количество дочерних клеток. Если образуются две равноценные дочерние клетки, то этот способ деления называют бинарным. Так размножаются простейшие, одноклеточные водоросли. Множественное деление, или шизогония — деление, при котором материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток. Характерно для малярийного плазмодия, трипаносом.

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 самостоятельной жизни, как это бывает у гидры, дрожжей. Или оставаться прикрепленными к ней и образовывать в этом случае колонии, как делают коралловые полипы.

Фрагментация — ещё один способ бесполого размножения. В этом случае новые особи образуются из фрагментов, на которые распадается материнская особь. Фрагментация тесно связана с регенерацией — способностью восстанавливать утраченные органы и части тела. Фрагментация свойственна плоским и некоторым кольчатым червям, иглокожим, губкам, кишечнополостным, грибам, лишайникам, многоклеточным водорослям.

В жизни цветковых растений важную роль играет вегетативное размножение. Вегетативное размножение подразумевает образование новых особей из частей вегетативного тела материнской. Это могут быть корни, на которых образуются придаточные почки, например корневая поросль сирени, сливы. Могут быть побеги — стеблевые отводки смородины. Или части, как листья бегонии, черенки ивы. В этом случае на фрагменте побега обязательно наличие верхушечной или боковой почки. В некоторых случаях под воздействием некоторых внешних условий должны сформироваться придаточные почки. Вегетативное размножение также осуществляется с помощью особых структур, которые, по сути, являются видоизмененными побегами. К таким структурам относятся:

• луковица (лук, тюльпан);
• клубнелуковица (гладиолус, крокус);
• клубень (картофель, георгины);
• корневище (валериана, астра);
• корнеплод (репа, морковь);
• столон (крыжовник, смородина);
• ус (земляника, лютик).

Вегетативное размножение имеет широкое практическое применение. Многие культурные растения легко размножаются посредством стеблевых структур, например, виноград. Листовыми структурами размножаются фиалки. Черенки, отводки — способ размножения крыжовника. В садоводческой практике широкое применение нашло вегетативное размножение с помощью прививки. Этот метод обеспечивает быстрое размножение растений и их ускоренное развитие при сохранении сортовых качеств. Часто полученное таким образом растение получает новые качества: устойчивость к болезням, морозоустойчивость, требовательность к почве и др.

Спорообразование — размножение посредством спор. В биологии термин «спора» используется в двух значениях, не стоит их путать:

• спора — это клеточная структура, которая предназначена для переживания неблагоприятных условий, как, например, споры бактерий;
• споры — специализированные клетки, предназначенные для бесполого размножения протистов, грибов и растений.

Споры состоят из ядра, цитоплазмы и минимального количества питательных веществ. Они образуются в соматических клетках материнского организма или в спорангиях — специализированных органах. Если споры подвижны, как у хламидомонады, улотрикса, фитофторы, они называются зооспорами. Споры некоторое время могут находиться в состоянии покоя, и только при благоприятных внешних условиях прорастают и дают начало новой особи. Этот способ дает возможность виду образовывать большое число потомков и быстро занимать новые территории.

Стоит отметить, что споры могут образовываться и в результате полового размножения, как у шляпочных грибов.

Бесполое размножение позволяет быстро и эффективно увеличивать число особей определенного вида в благоприятных условиях среды. Однако потомки при бесполом размножении генетически однообразны, а это препятствует их высокой выживаемости в постоянно меняющихся условиях среды.

В основе процессов бесполого размножения лежит митоз. Митоз — процесс непрямого деления соматических клеток эукариот, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуется две дочерние с таким же набором хромосом. Митоз состоит из двух процессов: кариокинеза (деления ядра) и цитокинеза (деления цитоплазмы).

Выделяют несколько фаз митоза.

В профазе происходит формирование хромосомы. Этому предшествует увеличение объема ядра. Со временем ядрышки растворяются. Ядерная оболочка распадается, в результате чего хромосомы хаотически размещаются в цитоплазме клетки. К концу профазы центросомы (они состоят из двух центриолей) расходятся к полюсам клетки. Профаза заканчивается началом формирования веретена деления. Часть нитей веретена деления протягивается от полюса к полюсу, а часть прикрепляется к центромерам.

В стадии метафазы веретено деления завершает свое формирование. Хромосомы максимально спирализуются и выстраиваются на экваторе клетки. Хромосомы образуют метафазную пластинку. В метафазе легко изучать морфологию хромосом, подсчитывать их количество.

В анафазу каждая хромосома продольно распадается на две одинаковые хроматиды, которые посредством нитей веретена деления растягиваются к полюсам клетки. Дочерние хроматиды идентичны, потому у противоположных полюсов клетки оказывается одинаковый генетический материал.

Стадия телофазы заканчивает процесс кариокинеза. Дочерние хромосомы деспирализуются у полюсов клетки, ДНК становится доступной для транскрипции. Из мембранных структур цитоплазмы вокруг ядерного материала формируется ядерная оболочка. В ядрах формируются ядрышки. Нити веретена деления распадаются.

После этого начинается цитокинез. У животных клеток в процессе цитокинеза в экваториальной плоскости появляется кольцевая перетяжка, которая углубляется до тех пор, пока не произойдет полное разделение двух дочерних клеток. Образованию перетяжки способствуют структуры цитоскелета. Растительные клетки не имеют жесткой клеточной стенки, поэтому не могут разделиться таким способом. В них происходит формирование внутриклеточной срединной пластинки, которая образуется из пузырьков комплекса Гольджи.

Когда произошло полное разделение дочерних клеток, каждая из них вступает в интерфазу нового клеточного цикла.

Результатом митоза является возникновение двух дочерних клеток с набором хромосом, который аналогичен материнскому.