Половое размножение Половое размножение – это размножение при помощи специализированных половых клеток – гамет. Обычно при половом размножении происходит слияние гамет двух родительских организмов в процессе оплодотворения. Таким образом, создается новая комбинация

Половое размножение на высоте Многое из того, что предсказывает теория инфекционных заболеваний Гамильтона, совпадает с положениями мутационной теории Алексея Кондрашова, с которой мы столкнулись в предыдущей главе (согласно ней, половое размножение необходимо для

Глава 1. Зачем нужно половое размножение Один пол - хорошо, а два - лучше Человека всегда интересовал вопрос: какие факторы определяют половую принадлежность индивида? Люди гадали и предлагали различные способы, чтобы запрограммировать пол будущего потомства.

Половое размножение: пути эволюции Размножение половым путем возникло в процессе эволюции не сразу. Первые простейшие одноклеточные существа типа амеб, жгутиконосцев (эвглена зеленая), инфузорий (инфузория-туфелька), радиолярий (солнечник) размножались простым делением

1. Дайте определения понятий.
Размножение – свойство живого воспроизводить себе подобных.
Бесполое размножение – это способ размножения, при котором не образуются гаметы и участвует одна материнская особь.
Спорообразование – способ бесполого размножения, при котором новый организм развивается из специализированных клеток – спор, образующихся в спорангиях.
Вегетативное размножение – способ бесполого размножения, при котором дочерний организм образуется из нескольких родительских клеток.
Половое размножение – процесс образования дочернего организма при участии гамет.
Половой диморфизм – внешние различия особей противоположного пола.

2. Заполните таблицу.

3. Подпишите на рисунке способы вегетативного размножения.

4. Могут ли потомки, полученные в результате вегетативного размножения, отличаться от материнского организма? Ответ обоснуйте.
Да, могут, но незначительно. Даже однояйцевые близнецы отличаются, так как существует ненаследственная (модификационная) изменчивость. Также, если у потомков произошли соматические мутации.

5. Сравните бесполое и половое размножение. Выделите преимущества и недостатки обоих типов размножения. Заполните таблицу.

6. Значение полового размножения:
Обеспечивает появление уникальных комбинаций генетического материала в новой особи, что помогает выжить в меняющихся условиях окружающей среды.

7. Значение бесполого размножения:
В постоянных условиях среды дает преимущество того, что особи дочерние одинаковы, т. е. приспособлены именно к определенным условиям. Процесс размножения идет очень быстро.

8. Почему в природе существуют две формы размножения организмов, а не одна?
То, что хорошо в одних условиях, может оказаться неподходящим в другой ситуации, поэтому у многих видов существует чередование разных форм размножения.

9. Какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление полового размножения?
Оно обеспечило возникновение новых более сложных организмов, приспосабливаемых в различных условиям, появление генетического разнообразия видов.

10. У многих высших растений основным способом размножения является бесполое вегетативное, а половое выполняет вспомогательную роль. У большинства животных ситуация обратная. Как вы думаете, почему?
Животные ведут активный образ жизни, передвигаются, условия их жизни постоянно изменяются. В то время как растений больше, они вырабатывают намного больше пыльцы, чем половых клеток. Животным проще найти партнера для размножения, чем растениям. Необходимо, чтобы потомки животных отличались от родительских особей, для их выживания и эволюции.

11. Установите соответствие между способами бесполого размножения и организмами, для которых они характерны.
Способы размножения
1. Простое деление на два (не митоз)
2. Митотическое деление
3. Спорообразование
4. С помощью специализированных частей тела
5. Фрагментация
6. Почкование
Организмы
A. Аспергилл и пеницилл
Б. Холерный вибрион
B. Дождевой червь
Г. Дизентерийная амеба
Д. Красный коралл
Е. Тюльпан

12. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Гермафродитом не является:
3) человеческая аскарида;

Тест 2.
К специализированным частям тела растения, обеспечивающим вегетативное размножение, не относится:
3) цветок гладиолуса;

Тест 3.
Широкое распространение бесполого размножения среди высших растений связано с:
4) большой скоростью такого типа размножения.

Тест 4.
Большая эволюционная прогрессивность полового размножения обусловлена тем, что оно:
2) обеспечивает генетическое разнообразие потомства;

13. Вставьте пропущенные термины.
Наиболее древним типом размножения животных и растений является бесполое размножение.
Спорами размножается большинство водорослей, а из высших растений - моховидные, плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные, которые так и называются Высшие споровые растения.
Вегетативное размножение основано на способности растений к регенерации.
Сравнительно немногие растения, например бегония, глоксиния, узумбарская фиалка, могут восстанавливаться из отрезанных частей листа.

14. Познавательная задача (ответ устный).
Некоторые дикорастущие растения способны образовывать так называемые выводковые почки, которые, опадая в воду или на благоприятную почву, дают начало новому растению. Объясните, почему такие растения распространены в основном в полярных, высокогорных и степных местностях.
В таких условиях растениям можно легко потерять цветки или плоды, поэтому выводковые почки распространяются подобно семенам, опадают и укореняются.

15. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих

16. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – гермафродит.
Соответствие – соответствует по смыслу, но современное значение – это термин, а ранее так называли двуполое существо, считавшееся богом и чудовищем.

17. Сформулируйте и запишите основные идеи § 3.5.
Размножение – свойство живого воспроизводить себе подобных.
Способы: бесполое и половое.
Бесполое – не образуются гаметы и участвует одна материнская особь. Бывает:
1. Деление (у простейших, бактерий).
2. Спорообразование (у растений, грибов).
3. Вегетативное (у растений и некоторых примитивных животных).
Разновидности вегетативного размножения: фрагментация, почкование, при помощи специализированных частей тела (корневище, клубни, усы и др.)
Половое размножение – при помощи гамет, участвует 2 особи.
Достоинства полового размножения – уникальная комбинация генетического материала в новой особи помогает выжить в меняющихся условиях окружающей среды.

Достоинства бесполого размножения – дочерние особи приспособлены к определенным стабильным условиям, процесс идет очень быстро.

Размножение –это универсальное свойство живого на клеточном уровне. Способность организмов производить себе подобных, одно из основных свойств всех живых существ. Способность к размножению часто оценивают как отличительный признак живого.

Соматические клетки размножаются путем митоза,амитоза,эндомитоза.

Половые клетки размножаются путем мейоза.

Размножение бывает двух форм:

Бесполое;

Половое.

Бесполое размножение - форма размножения, не связанная с обменом генетической информацией между особями - половым процессом.

Бесполое размножение является древнейшим и самым простым способом размножения и широко распространено у одноклеточных организмов (бактерии, сине-зелёные бактерии, хлореллы, амёбы, инфузории). Этот способ имеет свои преимущества: в нём отсутствует необходимость поиска партнёра, а полезные наследственные изменения сохраняются практически навсегда. Однако при таком способе размножения изменчивость, необходимая для естественного отбора, достигается только за счёт случайных мутаций и потому осуществляется очень медленно. Тем не менее, следует отметить, что способность вида только к бесполому размножению не исключает способности к половому процессу, но когда эти события разнесены во времени.

Наиболее распространённый способ размножения одноклеточных организмов - деление на две части, с образованием двух отдельных особей.

Среди многоклеточных организмов способностью к бесполому размножению обладают практически все растения и грибы - исключением является, например, вельвичия. Бесполое размножение этих организмов происходит вегетативным способом или спорами.

Среди животных способность к бесполому размножению чаще встречается у низших форм, но отсутствует у более продвинутых. Единственный способ бесполого размножения у животных - вегетативный.

Широко распространено ошибочное мнение, что особи, образовавшиеся в результате бесполого размножения, всегда генетически идентичны родительскому организму (если не брать в расчёт мутации). Наиболее яркий контрпример - размножение спорами у растений, так как при спорообразовании происходит редукционное деление клеток, в результате чего в спорах содержится лишь половина генетической информации, имеющейся в клетках спорофита.

Половое размножение сопряжено с половым процессом (слиянием клеток), а также и фактом существования двух взаимодополняющих половых категорий (организмов мужского пола и организмов женского пола).

При половом размножении происходит образование гамет, или половых клеток. В отличие от обычных клеток эти клетки обладают гаплоидным (одинарным) набором хромосом. По сходству-различию возникающих гамет между собой выделяют несколько типов гаметообразования:

Изогамия – половой процесс,при котором сливающиеся гаметы не различаются морфологически т.е одинаковы по строению. (водоросли, низшие грибы);

Анизогамия - гаметы различного размера, но сходного строения, со жгутиками;

Оогамия - гаметы различного размера и строения. Мелкие, имеющие жгутики мужские гаметы, называются сперматозоидами, а крупные, не имеющие жгутиков женские гаметы - яйцеклетками.

При слиянии двух гамет (в случае оогамии обязательно слияние разнотипных гамет) образуется зигота, обладающая теперь диплоидным (двойным) набором хромосом. Из зиготы развивается дочерний организм, клетки которого содержат генетическую инфомацию от обеих родительских особей.

Животное, имеющее и мужские, и женские гонады, называется гермафродитом. Гермафродитизм широко распространён среди низших животных и в меньшей степени у высших. Аналогичный признак у растений называется однодомностью (в отличие от двудомности) и сопряжен с общей эволюционной продвинутостью вида в меньшей степени, чем у животных.

Виды бесполого размножения.

У одноклеточных организмов:

Деление (митоз у амебы, бактерии);

Шизогония -множественное деление (малярийный плазмодий);

Спорообразование (одноклеточные водоросли);

Почкование (дрожжи и дрожжеподобные грибы).

У многоклеточных организмов:

Спорообразование (грибы, мхи, папоротники);

Вегетативное размножение, характерно для растений - происходит за счет вегетативных органов (клубни, усы, черенки листовые, черенки стеблевые, отводки и т. п.);

Фрагментация (медузы);

Почкование (гидры);

Полиэмбриония (броненосцы, монозиготные близнецы).

Деление свойственно прежде всего одноклеточным организмам. Как правило, оно осуществляется путём простого деления клетки надвое. У некоторых простейших (например, фораминифер) происходит деление на большее число клеток. Во всех случаях образующиеся клетки полностью идентичны исходной. Крайняя простота этого способа размножения, связанная с относительной простотой организации одноклеточных организмов, позволяет размножаться очень быстро. Размножающийся бесполым путём организм способен бесконечно воспроизводить себя, пока не произойдёт спонтанное изменение генетического материала - мутация. Если эта мутация благоприятна, она сохранится в потомстве мутировавшей клетки, которое будет представлять собой новый клеточный клон.

Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры - это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окружённые многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток. Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную (делящуюся) клетку.

Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры в этом случае образуются путём митоза (митоспоры), причём иногда (особенно у грибов) в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм. У многих организмов, а также у всех высших растений формируются споры и иного рода, а именно мейоспоры, образующиеся путём мейоза. Они содержат гаплоидный набор хромосом и дают начало поколению, обычно не похожему на материнское и размножающемуся половым путём. Таким образом, образование мейоспор связано с чередованием поколений - бесполого (дающего споры) и полового.

Другой вариант бесполого размножения осуществляется путём отделения от организма его части, состоящей из большего или меньшего числа клеток. Из них развивается взрослый организм. Примером может служить почкование у губок и кишечнополостных или размножение растений побегами, черенками, луковицами или клубнями. Такая форма бесполого размножения обычно называется вегетативным размножением. В своей основе оно аналогично процессу регенерации.

Бесполое размножение, воспроизводящее идентичные исходному организму особи, не способствует появлению организмов с новыми вариантами признаков, а тем самым ограничивает возможность приспособления видов к новым для них условиям среды. Средством преодоления этой ограниченности стал переход к половому размножению.

Эффективности комбинирования генетического материала у потомков, полученных в результате полового размножения способствуют:

Случайная встреча двух гамет;

Случайное расположение и расхождение к полюсам деления гомологичных хромосом при мейозе;

Кроссинговер между хроматидами.

Такая форма полового размножения как партеногенез, не предусматривает слияния гамет. Но так как организм развивается из половой клетки (ооцита), партеногенез все равно считается половым размножением.

Во многих группах эукариот произошло вторичное исчезновение полового размножения, или же оно происходит очень редко. В частности, в отдел дейтеромицетов (грибы) объединяет обширную группу филогенетических аскомицетов и базидиомицетов, утративших половой процесс. До 1888 года предполагалось, что среди наземных высших растений половое размножение полностью утрачено у сахарного тростника. Утеря полового размножения в какой-либо группе многоклеточных животных не описана. Однако известны многие виды (низшие ракообразные - дафнии, некоторые типы червей), способные в благоприятных условиях размножаться партеногенетически в течение десятков и сотен поколений. Например, некоторые виды коловраток на протяжении миллионов лет размножаются только партеногенетически, даже образуя при этом новые виды.

У ряда полиплиодных организмов с нечётным числом наборов хромосом половое размножение играет малую роль в поддержании генетической изменчивости в популяции в связи с образованием несбалансированых наборов хромосом в гаметах и у потомков.

Возможность комбинировать генетический материал при половом размножении имеет большое значение для селекции модельных и хозяйственно важных организмов.

Биологическое значение бесполого размножения: обеспечивает быстрое размножение, наиболее эффективно при постоянных условиях среды.

Биологическое значение полового размножения: увеличивает генетическое разнообразие особей внутри вида, повышает эволюционный потенциал вида, увеличивает вероятность выживания при изменяющихся условиях среды.

Каждую секунду на Земле гибнут десятки тысяч организмов. Одни от старости, другие из-за болезней, третьих съедают хищники... Мы срываем в саду цветок, наступаем случайно на муравья, убиваем укусившего! нас комара и ловим на озере щуку. Каждый организм смертен, поэтому любой вид должен заботиться о том, чтобы его численность не уменьшалась. Смертность одних особей компенсируется рождением других.

Способность к размножению является одним из основных свойств жи-1 вой материи. Размножение, т. е. воспроизведение себе подобных, обеспечивает непрерывность и преемственность жизни.» В процессе размножения происходит точное воспроизведение и передача генетической информации от родительского поколения следующему, дочернему, что обеспечивает существование вида на протяжении длительного времени несмотря на гибель отдельных особей. В основе размножения лежит cпoсобность клетки к делению, а передача генетической информации обеспечивает материальную преемственность поколений любого вида. Для того чтобы особь смогла воспроизводить себе подобных, т. е. стать способной к размножению, она должна вырасти и достичь определенной стадии развития. Не все организмы доживают до репродуктивного периода и нe все оставляют потомство, поэтому, чтобы поддержать существование вида, каждое поколение должно производить потомков больше, чем было родителей. Свойства живых организмов - рост, развитие и размножение - неразрывно связаны друг с другом.

Все виды организмов способны к размножению. Даже вирусы - неклеточная форма жизни - пусть не самостоятельно, но тоже размножаются в клетках организма-хозяина. В процессе эволюции в природе возникло несколько способов размножения, каждый из которых имеет свои преимущества и свои недостатки. Все разнообразные формы размножения можно объединить в два основных типа - бесполое и половое.

■ Бесполое размножение . Этот тип размножения происходит без образования специализированных половых клеток (гамет), и для его осуществления необходим только один организм.fНовая особь развивается из одной или нескольких соматических (неполовых) клеток материнского организма и является его абсолютной копией. Генетически однородное потомство, происходящее от одной родительской особи, называют клоном.

Бесполое размножение является наиболее древней формой размножения, поэтому особенно широко оно распространено у одноклеточных организмов, но встречается и среди многоклеточных.

Существует несколько способов бесполого размножения.

Деление. Прокариотические организмы (бактерии и синезеленые водоросли) размножаются путем простого деления, которому предшествует удвоение единственной кольцевой молекулы ДНК.

Митотическим делением на две и более клеток размножаются простейшие (амебы, инфузории, жгутиковые) и одноклеточные зеленые водоросли.

У некоторых простейших (малярийный плазмодий) встречается особый способ бесполого размножения, так называемая шизогония. Ядро материнской особи делится несколько раз подряд без деления цитоплазмы, а затем образовавшаяся многоядерная клетка распадается на множество одноядерных клеток.

Спорообразование. Этот способ размножения характерен в основном(для грибов и растений. Специализированные клетки - споры - могут образовываться в специальных органах - спорангиях (как это происходит у растений) или открыто, на поверхности организма (как, например, у некоторых плесневых грибов).

Споры продуцируются в огромном количестве и обладают очень малым весом, что облегчает их распространение ветром, а также животными, в основном насекомыми.

В одной зерновке пшеницы, пораженной твердой головней, образуется от 8 до 20 млн спор, а во всем колосе - до 200 млн. У некоторых видов грибов количество спор, продуцируемых в сутки, достигает 30 млрд! Потери спор очень велики, лишь ничтожная часть их попадает в благоприятные для прорастания условия. Однако те споры, которым «не повезло», могут долго дожидаться своего часа. Так, например, споры головневых грибов сохраняют жизнеспособность в течение 25 лет.

Вегетативное размножение. Способ бесполого размножения, при котором дочерний организм развивается из группы родительских клеток, называют вегетативным размножением.

Широко распространено такое размножение у растений. В естественных природных условиях оно, как правило, происходит с помощью специализированныхчастей тела растения. Луковица тюльпана, клубнелуковица гладиолуса, растущий горизонтально подземный стебель (корневище) ириса, ползучий, стелющийся по поверхности почвы стебель ежевики, усы земляники, клубни картофеля и корневые клубни георгина - все это органы вегетативного размножения растений.

Особенно часто встречаются различные формы вегетативного размножения среди растений, обитающих в суровых климатических условиях - в полярных, высокогорных и степных районах. Неожиданные заморозки в летний день способны погубить цветки или незрелые плоды тундровых растений. Вегетативное размножение позволяет им не зависеть от подобных неожиданностей. Некоторые камнеломки и горец живородящий способны образовывать выводковые почки, которые распространяются подобно семенам, мятлики образуют в соцветиях на месте цветков маленькие дочерние растеньица, способные опадать и укореняться, а сердечник луговой размножается исключительно видоизмененными дольками перисторассеченных листьев.

Вегетативное размножение у животных осуществляется двумя основными способами: фрагментацией и почкованием.

Фрагментация - это разделение тела на две и более частей, каждая из которых дает начало новой полноценной особи. Этот процесс основан на способности к регенерации. Таким способом могут размножаться кольчатые и плоские черви, иглокожие и кишечнополостные.

Фрагментация встречается и в растительном царстве. Зеленая водоросль спирогира размножается обрывками своих нитей, а низшие мхи - кусками слоевища.

Почкование - это образование на теле материнской особи группы клеток - почки, из которой развивается новая особь. В течение некоторого времени дочерняя особь развивается как часть материнского организма, а затем или отделяется от него и переходит к самостоятельному существованию (пресноводный полип гидра), или, продолжая расти, образует собственные почки, формируя колонию (коралловые полипы). Встречается почкование и у одноклеточных организмов - дрожжевых грибов и некоторых инфузорий.

■Половое размножение . Половое размножение - это процесс образования дочернего организма при участии половых клеток - гамет . В большинстве случаев новое поколение возникает в результате слияния двух специализированных половых клеток различных организмов. Гаметы, дающие начало дочернему организму, имеют половинный (гаплоидный) набор хромосом данного вида у животных и образуются в результате особого процесса - мейоза (§ 3.6). Как правило, гаметы бывают двух типов - мужские и женские, и формируются они в специальных органах - половых железах.

Новый организм, возникающий в результате слияния гамет, получает наследственную информацию от обоих родителей: 50% от матери и 50% от отца. Будучи похожим на них, он, тем не менее, обладает собственной уникальной комбинацией генетического материала, которая может оказаться очень удачной для выживания в меняющихся условиях окружающей среды.

Виды, у которых есть и мужские, и женские особи, называют раздельнополыми , к ним относится большинство животных.

Виды, у которых одна и та же особь способна формировать и мужские, и женские гаметы, называют двуполыми или гермафродитными. К таким организмам относятся большинство покрытосеменных растений, многие кишечнополостные, плоские черви и многие кольчатые (малощетинковые и пиявки), некоторые ракообразные и моллюски и даже отдельные виды рыб и пресмыкающихся. Гермафродитизм подразумевает возмож-ность самооплодотворения, что бывает очень важно для организмов, ведущих одиночный образ жизни (например, свиной цепень в организме человека). Правда, следует отметить, что, при возможности, гермафродиты предпочитают обмениваться половыми клетками друг с другом, осуществляя перекрестное оплодотворение.

У большинства видов покрытосеменных растений в цветке находятся и тычинки, в пыльце которых образуются мужские половые клетки - спермии, и пестики, содержащие яйцеклетки.

Однако примерно у четверти видов мужские (тычиночные) и женские (пестичные) цветки развиваются независимо, т. е. формируются однополые цветки. Примерами однополых растений, у которых мужские и женские цветки образуются на разных особях, могут служить облепиха, ива, тополь. Такие растения называют двудольными. У некоторых растений, например у дуба, березы, лещины, и мужские, и женские цветки развиваются на одной особи (однодомные растения).

Возникшая в процессе эволюции раздельнополость имела явные преимущества. Появилась возможность объединять генетическую информацию разных особей, формируя новые сочетания и увеличивая генетическое разнообразие вида, что способствовало его приспособлению в изменяющихся условиях обитания. Кроме того, это позволило распределить функции между особями разного пола. У большинства организмов появился половой диморфизм - внешние различия между мужскими и женскими особями.

■ Значение бесполого и полового размножения . Как бесполое, так и половое размножение обладает рядом достоинств. При половом размножении часто приходится тратить время и энергию на поиски партнера или терять огромное количество гамет, как происходит при перекрестном оплодотворении у растений (сколько пыльцы пропадает впустую!). При бесполом размножении продолжение рода происходит проще и численность особей увеличивается гораздо быстрее, но все дочерние особи одинаковы и являются копией материнского организма. Это может быть преимуществом, если вид обитает в неизменных условиях среды. Но для многих видов, чья окружающая среда изменчива и непостоянна, бесполое размножение не обеспечит выживания. Амеба размножается только бесполым путем, а, к примеру, млекопитающие только половым, и каждого «устраивает» его форма размножения. То, что хорошо в одних условиях, может оказаться неподходящим в другой ситуации, поэтому у многих видов существует чередование разных форм размножения, что позволяет им оптимально решать задачу воспроизведения себе подобных в различных условиях обитания.

Вопросы для самоконтроля

1.Докажите, что размножение - одно из важнейших свойств живой природы.

2.Какие основные типы размножения вам известны?

3.Что такое бесполое размножение? Какой процесс лежит в его основе?

4.Перечислите способы бесполого размножения; приведите примеры.

5.Возможно ли появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении?

6.Чем половое размножение отличается от бесполого? Сформулируйте определение полового размножения.

7.Подумайте, какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление полового размножения.