Способи розмноження, їх біологічне значення

Функція процесу розмноження відрізняється від інших функцій живого організму тим, що вона стоїть на варті збереження виду та всього живого взагалі.

Розмноження - Це здатність живих організмів відтворювати собі подібних.

Суть процесу розмноження зводиться до передачі від батьківських форм до дочірніх спадкових інформації у вигляді молекул нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК).

Завдяки природному відбору протягом багатьох мільйонів років у живих організмів виробилися різні способи розмноження. Усе це розмаїття можна об'єднати у кілька груп (форми) – безстатеве та статеве розмноження.

Безстатеве розмноження

Безстатеве розмноження відбувається за допомогою окремих нестатевих клітин. При цьому дочірні форми живих організмів мають генетичний набір ідентичний до батьківського.

Безстатеве розмноження прокаріотів і одноклітинних рослин, грибів і тварин може відбуватися в результаті прямого поділу клітини надвоє або на безліч дочірніх клітин або за рахунок утворення спор.

У разі поділу надвоє утворюються дві дочірні клітини, які вдвічі менші за материнську. Ці дочірні клітини живляться, ростуть і починають розмножуватися. Коли досягнуто розмірів материнської клітини.

Якщо в процесі поділу клітин одна з них менша за розміром, а інша більша, то такий вид поділу клітин називається брунькуванням. Він характерний, наприклад, для дріжджів.

При множинному розподілі спочатку багаторазово ділиться ядро, а потім вже цитоплазма і утворюється безліч дрібних одноядерних дочірніх клітин. Така форма розмноження зустрічається у малярійного плазмодія.

Багато еукаріотів (водорості, гриби, мохи, хвощі, плауни, папороті) розмножуються за допомогою суперечка (спороутворенням). Суперечки трапляються ще у бактерій. Але бактеріальні суперечки – це одноклітинне утворення із щільною оболонкою. Вони призначені для того, щоб пережити несприятливі умови або (у паразитичних організмів) для зараження інших організмів. Суперечки еукаріотів утворюються у спеціальних органах – спорангіях. У рослин часто спороутворення чергується зі статевим процесом (зміна поколінь у життєвому циклі).

Вегетативне розмноження

Деякі вчені вважають вегетативне розмноження різновидом безстатевого розмноження, інші – окремою формою розмноження. Суть вегетативного розмноження у тому, що процес відбувається з допомогою частини тіла материнського організму.

Водорості та гриби можуть розмножуватися за допомогою фрагментації – відділення частини тіла. У вищих рослин це відбувається за допомогою спеціальних вегетативних органів:

• частини стебла,
• листа,
• кореневища,
• цибулини,
• нирок,
• вусиків.

У деяких кишковопорожнинних (наприклад, у прісноводної гідри) відбувається брунькування. До вегетативного розмноження здатні і багато інших безхребетних – губки, плоскі та кільчасті черв'яки, голкошкірі.

Біологічне значення безстатевого (у тому числі і вегетативного) розмноження дуже велике. Найчастіше це може бути єдиним способом залишити після себе потомство. Крім того, цей спосіб розмноження підходить для видів з коротким життєвим циклом, коли за короткий час відбувається швидке збільшення чисельності особин.

При безстатевому розмноженні потомство має генетичний набір ідентичний батьківському. При тривалій стабільності умов довкілля це сприяє процесам ідіоадаптації організмів та видів.Людина ж використовує цю властивість під час розмноження сортів культурних рослин.

Статеве розмноження

Статеве розмноження - це спосіб розмноження, в результаті якого відбувається поєднання генетичного вмісту двох клітин.

Статевий процес відбувається у формі кон'югації або копуляції. Кон'югація й у найпростіших. Під час кон'югації відбувається тимчасовий контакт двох клітин та обмін генетичною інформацією за допомогою цитоплазматичних містків між клітинами.

У багатоклітинних організмів статевий процес відбувається за допомогою спеціальних статевих клітин – гамет. При злитті гамет утворюється зигота (запліднена яйцеклітина). З неї розвивається зародок нового організму.

Сам процес злиття двох статевих клітин називається копуляцією.

Біологічне значення статевого розмноження полягає в тому, що при обміні генетичною інформацією відбувається підвищення різноманітності генотипів живих організмів, що підвищує можливості виду вижити за умов середовища, що змінюються.

Способи статевого розмноження

Статеве розмноження – це біологічний процес РОЗМНОЖЕННЯ, суть якого полягає у поєднанні генетичного матеріалу двох батьків.

Основні способи статевого розмноження

Статеве розмноження має прогресивний еволюційний характер, хоча вважається, що воно виникло дещо пізніше, ніж безстатеве. Статеве розмноження переважає у тварин організмів, але такий процес зустрічається також і у представників царства рослини.

Об'єднання генетичної інформації може відбуватися такими шляхами:

• кон'югація чи тимчасове з'єднання особин обмінюватись інформацією. приклад: розмноження інфузорій;
• копуляція (злиття двох особин для запліднення).Цей процес характерний для багатьох одноклітинних тварин, багатоклітинних рослин та тварин;
• партеногенез, розвиток нового організму із незаплідненого яйця, після утворення гамет. Так розмножуються трутні, попелиця та ін.

Особливий тип статевого розмноження відбувається у покритонасінних рослин і називається подвійним заплідненням.

Подвійне запліднення – це процес статевого розмноження покритонасінних рослин, при якому один спермій запліднює яйцеклітину, утворюючи при цьому диплоїдну зиготу, а інший зливається з центральною клітиною та формує триплоїдний ендосперм.

Пилкові зерна, що утворюються в пильовиках квіток, завжди мають гаплоїдний набір хромосом. Ядро цього зерна ділиться на дві частини: генеративну та вегетативну. Зерно проростає при попаданні на рильце маточка. З його вегетативної частини утворюється пилкова трубка, яка спускається в стовпчик маточка і досягає зав'язі. Генеративна частина ділиться ще раз і утворює два спермію. Один з них зливається з яйцеклітиною, а інший із центральною клітиною. В результаті утворюється диплоїдна зигота та триплоїдний ендосперм. Процес подвійного запліднення було відкрито З Р. Навашиним 1898 року.

С. Г. Навашин - російський та радянський цитолог та ембріолог рослин. Професор Київського університету (з 1894 року). Засновник наукової школи. Академік Російської академії наук (1918, членкор 1901). Вчений був захопленим ботаніком, що дозволило йому відкрити новий механізм поєднання генетичної інформації рослин та зробити прорив у своїй науковій галузі.

При статевому розмноженні особини утворюють гамети. Жіночі особини утворюють яйцеклітини. Чоловічі гамети називаються сперміями. У обох статей особин проходить процес відтворення як сперматозоїдів, так і яйцеклітин.Водорості відрізняються тим, що у них відбувається злиття однакових статевих клітин. При злитті гаплоїдних гамет відбувається запліднення та утворення диплоїдної зиготи. Зигота розвивається у нову особину.

Таким чином, основний зміст статевого розмноження полягає в тому, що відбувається змішання двох різних геномів та утворення нових генетичних комбінацій. У потомстві проявляються різні нові ознаки, які значно підвищують здатність виду адаптації в умовах середовища. Селекціонери завжди звертають увагу на розвиток різних ознак організму, щоб відібрати ті особини, які в результаті статевого розмноження отримують можливість краще пристосуватися до змін навколишнього середовища.

Іноді підвищення ефективності статевого розмноження застосовується техніка штучного запліднення. Вона використовується для того, щоб подолати залишіть фертильність деяких жіночих особин живих організмів.

Вирізняють такі різновиди статевого розмноження:

• гаметогамія. Це процес статевого розмноження із заснуванням гамет. В даному випадку виділяють ізогамію або злиття однакових гамет, анізогамію або злиття різних гамет, а також оогамію;
• герматофродитизм або освіта чоловічих та жіночих гамет. Така тенденція характерна для більшості вищих рослин, деяких кишковопорожнинних, плоских та невеликої кількості кільчастих черв'яків, а також молюсків. Багато гермафродити, такі як бичачий ціп'як запліднюються перехресно. Прикладом є також свинячий ціп'як.
• гаметангіогамія або сляїння статевих органів - гаметангія. Цей процес характерний для аскоміцетів та деяких інших видів грибів;
• злиття соматичних клітин.По суті, цей процес не можна повністю відносити до статевого розмноження, він характерний для підберезників;
• кон'югація або утворення містків між двома особинами для перетікання вмісту однієї клітини в іншу.

Будь-який із описаних способів освіти гамет спрямований на реалізацію процесу відтворення особин з високим ступенем генетичного розмаїття.

Що ж до процесу кон'югації в інфузорій, він має особливий характер. Дві інфузорії зближуються, макронуклеус руйнується, мікронуклеус ділиться мейозом, з 4 ядер 3 руйнуються, одне ділиться мітозом, потім інфузорії обмінюються ядрами, в кожній інфузорії своє ядро ​​зливається з чужим, виходить диплоїдне ядро, воно ділиться.

Оогамія – це тип утворення гамет, у якому утворюється одна нерухома яйцеклітина.

Нарешті, існує так званий процес незайманого розмноження, в якому виділяють два різновиди:

• партеногенез, при якому особина розвивається з незаплідненої яйцеклітини. Так розмножуються дафнії та трутні, а також бджоли;
• андрогенез, при якому особина розвивається із заплідненої яйцеклітини, яка має лише ядро ​​сперматозоїда, тому що ядро ​​яйцеклітини раніше руйнується. Такий тип статевого розмноження характерний для тютюну, кукурудзи та шовкопряду.

Еволюційні переваги статевого розмноження

До основних еволюційних переваг статевого розмноження можна віднести появу великого ступеня генетичного розмаїття, що абсолютно неможливо при безстатевому розмноженні, та збільшення адаптивного потенціалу всіх особин, що виникли внаслідок статевого розмноження. Крім того, саме статеве розмноження враховується в еволюційному плані, оскільки воно сприяє інтенсифікації видоутворення.