Який вид розмноження у людей

РОЗМНАЖЕННЯ І РОЗВИТОК ОРГАНІЗМІВ

У природі розрізняють два основні способи розмноження - безстатеве і статеве.

Безстатеве розмноження - це спосіб розмноження, при якому не відбувається ні утворення, ні злиття спеціалізованих статевих клітин - гамет, в ньому бере участь лише один батьківський організм.

В основі безстатевого розмноження лежить мітотичний поділ клітини. Залежно від того, скільки клітин материнського організму дає початок нової особини, безстатеве розмноження поділяють на власне безстатеве і вегетативне. При власне безстатевому розмноженні дочірня особина розвивається з єдиної клітини материнського організму, а за вегетативному — із групи клітин чи цілого органу.

У природі зустрічається чотири основних види власне безстатевого розмноження: бінарний поділ, множинний поділ, спороутворення та брунькування.

Бінарний поділ є простим мітотичним поділом одноклітинного материнського організму, при якому спочатку ділиться ядро, а потім і цитоплазма. Воно характерне для амеби протей та інфузорії-туфельки.

Множинному поділу, або шизогонії, передує неодноразове розподіл ядра, після чого цитоплазма поділяється на відповідне число фрагментів. Такий вид безстатевого розмноження зустрічається у малярійного плазмодія.

У багатьох рослин і грибів у життєвому циклі відбувається утворення спор - одноклітинних спеціалізованих утворень, які містять запас поживних речовин і покриті щільною захисною оболонкою. Спори розносяться вітром та водою.

Характерним прикладом брунькування є брунькування дріжджів, при якому на поверхні материнської клітини після поділу ядра з'являється невелике випинання, яке переміщається одне з ядер, після чого нова маленька клітина відшнуровується. Таким чином, зберігається здатність материнської клітини до подальшого поділу, а чисельність особин швидко збільшується.

Вегетативне розмноження може здійснюватися у формі брунькування, фрагментації, поліембріонії та ін.

При брунькаванні у гідри утворюється маленька гідра, яка відокремлюється від материнського організму. Британія характерна також для ряду коралових поліпів і кільчастих хробаків.

Фрагментація супроводжується поділом тіла на дві і більше частини, причому з кожної розвиваються повноцінні особини (медузи, актинії, плоскі та кільчасті черв'яки, голкошкірі).

При поліембріонії відбувається поділ зародка на кілька зародків. Таке явище спостерігається у броненосців, але може відбуватися і у людини у разі однояйцевих близнюків.

Для безстатевого розмноження потрібна лише одна батьківська особина, що заощаджує час та енергію, необхідні на пошуки статевого партнера. Однак у зв'язку з тим, що єдиним джерелом мінливості є випадкові мутації, практично повна відсутність мінливості серед нащадків знижує їх пристосованість до нових умов довкілля і, як наслідок, вони гинуть у великих кількостях, ніж при статевому розмноженні.

Статеве розмноження - спосіб розмноження, при якому відбувається утворення та злиття статевих клітин, або гамет, в одну клітину - зиготу, з якої розвивається новий організм.

Для статевого розмноження необхідно попереднє зменшення кількості хромосом у ході мейозу, яке відновлюватиметься при заплідненні.

Особливими формами статевого розмноження є партеногенез та кон'югація. При партеногенезі, або незайманому розвитку, новий організм розвивається з незаплідненої яйцеклітини, як, наприклад, у дафній, медоносних бджіл та деяких скельних ящірок.

У процесі кон'югації, яка характерна, наприклад, для інфузорій, особини обмінюються фрагментами спадкової інформації, а потім розмножуються безстатевим шляхом. Строго кажучи, кон'югація є статевим процесом, а чи не прикладом статевого розмноження.

Існування статевого розмноження вимагає вироблення щонайменше двох видів статевих клітин: чоловічих та жіночих. Тварини організми, у яких чоловічі та жіночі статеві клітини виробляються різними особинами, називаються роздільностатевими, тоді як здатні виробляти обидва види гамет – гермафродитами. Гермафродитизм характерний для багатьох плоских та кільчастих черв'яків, черевоногих молюсків.

Рослини, у яких чоловічі та жіночі квітки або інші різноіменні статеві органи розташовуються на різних особинах, називаються дводомними, а ті, що мають одночасно обидва види квіток, — однодомними.

Статеве розмноження забезпечує виникнення генетичного розмаїття нащадків, основу якого становлять мейоз та рекомбінація батьківських генів при заплідненні. Найбільш вдалі комбінації генів забезпечують краще пристосування нащадків до довкілля, їх виживання і більшу ймовірність передачі своєї спадкової інформації наступним поколінням.

Онтогенез та властиві йому закономірності

Онтогенез - Це процес індивідуального розвитку організму від зародження до смерті.

Зародженням організму вважається виникнення зиготи внаслідок запліднення яйцеклітини. У процесі онтогенезу відбуваються зростання, диференціювання та інтеграція елементів організму, що розвивається. Диференціюванням називають процес виникнення відмінностей між однорідними тканинами та органами, зміни їх у ході розвитку особини, що призводять до формування спеціалізованих тканин та органів. Хід онтогенезу визначається генетичними програмами, що закріпилися у процесі еволюції.

Існує кілька періодизацій онтогенезу, проте найчастіше в онтогенезі тварин виділяють ембріональний та постембріональний періоди.

Ембріональний період починається з утворення зиготи в процесі запліднення та закінчується народженням організму або виходом його із зародкових (яйцевих) оболонок.

Постембріональний період продовжується від народження до смерті організму. Іноді виділяють і проембріональний період, або прогенез, до якого відносять гаметогенез та запліднення.

Індивідуальний розвиток тварин

Процес утворення зрілих статевих кліток називається гаметогенезом.

Так як для статевого розмноження найчастіше необхідні дві особини - жіноча і чоловіча, які продукують різні статеві клітини - яйцеклітини та спермії, то і процеси утворення цих гамет мають бути різні.

Розвиток статевих клітин. У тварин розрізняють два процеси утворення статевих клітин - сперматогенез та овогенез.

Сперматогенез - Це процес утворення зрілих чоловічих статевих клітин - сперматозоїдів. У людини він протікає в сім'яниках, або яєчках, і ділиться на чотири періоди: розмноження, зростання, дозрівання та формування.

У період розмноження первинні статеві клітини діляться мітотично, унаслідок чого утворюються диплоїдні сперматогонії.У період зростання сперматогонії накопичують поживні речовини в цитоплазмі, збільшуються в розмірах і перетворюються на первинні сперматоцити або сперматоцити 1-го порядку. Лише після цього вони вступають у мейоз (період дозрівання), в результаті якого утворюється спочатку два вторинних сперматоцити, або сперматоцити 2-го порядку, а потім - чотири гаплоїдні клітини з ще досить великою кількістю цитоплазми - сперматиди. У період формування вони втрачають майже всю цитоплазму і формують джгутик, перетворюючись на сперматозоїди.

Сперматозоїди, або живчики, дуже дрібні рухливі чоловічі статеві клітини, що мають головку, шийку і хвостик (рис. 41).

1 - мітохондрії; 2 - центріоль; 3 - ядро; 4 - акросома

У головці, крім ядра, знаходиться акросома - видозмінений комплекс Гольджі, що забезпечує розчинення оболонок яйцеклітини в процесі запліднення. У шийці знаходяться центріолі клітинного центру, а основу хвостика утворюють мікротрубочки, що безпосередньо забезпечують рух сперматозоїда. У ньому також розташовані мітохондрії, що забезпечують сперматозоїд енергією АТФ для руху.

Овогенез - Це процес утворення зрілих жіночих статевих клітин - яйцеклітин. У людини він відбувається в яєчниках і складається з трьох періодів: розмноження, зростання та дозрівання. Періоди розмноження та зростання, аналогічні таким у сперматогенезі, відбуваються ще під час внутрішньоутробного розвитку. При цьому з первинних статевих клітин в результаті мітозу утворюються диплоїдні оогонії, які потім перетворюються на диплоїдні первинні ооцити, або ооцити 1-го порядку.Мейоз і наступний цитокінез, що протікають в період дозрівання, характеризуються нерівномірністю поділу цитоплазми материнської клітини, так що в результаті спочатку виходить один вторинний ооцит, або ооцит 2-го порядку, і перше полярне тільце, а потім із вторинного ооцита - яйцеклітина, зберігає поживних речовин, та друге полярне тільце, тоді як перше полярне тільце ділиться на два.

У людини яйцеклітини виробляються з проміжком 28-29 діб.

Яйцеклітина — велика жіноча статева клітина, яка несе як гаплоїдний набір хромосом, а й значний запас поживних речовин подальшого розвитку зародка (рис. 42).

1 - ядро; 2 - запас поживних речовин у цитоплазмі;

Яйцеклітина у ссавців покрита чотирма оболонками, що знижують ймовірність її ушкодження різними факторами.

Запліднення - Це процес злиття чоловічих і жіночих статевих клітин з утворенням зиготи.

Найчастіше в природі зустрічається запліднення чоловічими статевими клітинами іншого організму, однак у ряді випадків можливе також і проникнення власних сперматозоїдів — самозапліднення.

У квіткових рослин запліднення передує запилення - перенесення пилку, що містить чоловічі статеві клітини - спермії - на рильці маточка. Сам спосіб запліднення, властивий квітковим рослинам, отримав назву подвійного запліднення.

У тварин, зокрема хребетних, запліднення передує зближення гамет, або запліднення.

Ембріональний розвиток, або ембріогенез, у тварин та людини ділять на ряд стадій: дроблення, гаструляція, гістогенез та органогенез, а також період диференційованого зародка.

Дроблення — це процес мітотичного поділу зиготи на дрібніші клітини — бластомери (рис. 43). Спочатку утворюються дві клітини, потім чотири, вісім і т. д. Зменшення розмірів клітин пов'язано в основному з тим, що в інтерфазі клітинного циклу з різних причин відсутній G1-період, в якому має відбуватися збільшення розмірів дочірніх клітин. В результаті дроблення спочатку утворюється морула, а потім, при подальшому розбіжності клітин - бластула - одношаровий багатоклітинний зародок, що являє собою порожнисту кульку, стінки якої утворені клітинами - бластомерами, а порожнину всередині заповнена рідиною і називається бластоцілем.

Гаструляцією називають процес утворення двох-або тришарового зародка - гаструли, який відбувається відразу після утворення бластули. Гаструляція здійснюється шляхом руху клітин та їх груп щодо один одного, наприклад, вп'ячування однієї зі стінок бластули. Крім двох або трьох шарів клітин, гаструла має первинний рот - бластопор.

Шари клітин гаструли називаються зародковими листками. Розрізняють три зародкові листки: ектодерму, мезодерму та ентодерму. Ектодерма – це зовнішній зародковий листок, мезодерма – середній, а ентодерма – внутрішній.

Незважаючи на те, що всі клітини організму, що розвивається, ведуть своє походження від єдиної клітини - зиготи - і містять такий же набір генів, тобто є її клонами, оскільки утворюються в результаті мітотичного поділу, процес гаструляції супроводжується диференціюванням клітин.

Диференціювання обумовлена перемиканням груп генів у різних частинах зародка та синтезом нових білків, що визначають надалі специфічні функції клітини та накладають відбиток на її будову.

На спеціалізації клітин позначається і сусідство інших клітин, і навіть гормональний фон. Наприклад, якщо від одного зародка жаби пересадити іншому фрагмент, у якому розвивається хорда, це викличе освіту зачатка нервової системи в недозволеному місці і почне формуватися хіба що подвійний зародок. Це явище отримало назву ембріональної індукції.

Гістогенезом називають процес формування зрілих тканин, властивих дорослому організму, а органогенез - процес формування органів.

У процесі гісто- та органогенезу з ектодерми формуються епітелій шкіри та її похідні (волосся, нігті, пазурі, пір'я), епітелій ротової порожнини та емаль зубів, пряма кишка, нервова система, органи почуттів, зябра та ін. Похідними ентодерми є кишечник та пов'язані з ним залози (печінка та підшлункова), а також легені. А мезодерма дає початок усім видам сполучної тканини, у т.ч. год. кісткової та хрящової тканини скелета, м'язової тканини скелетних м'язів, кровоносної системи, багатьох ендокринних залоз і т.д. буд.

Закладання нервової трубки на спинній стороні зародка хордових тварин символізує початок ще однієї проміжної стадії розвитку – нейрули. Цей процес також супроводжується закладенням комплексу осьових органів, наприклад хорди.

Після протікання органогенезу настає період диференційованого зародка, який характеризується продовженням спеціалізації клітин організму та швидким зростанням.

У багатьох тварин у процесі ембріонального розвитку виникають зародкові оболонки та інші тимчасові органи, які не стануть у нагоді в подальшому розвитку, наприклад, плацента, пуповина та ін.

Постембріональний розвиток тварин ділять на дорепродуктивний (ювенільний), репродуктивний та пострепродуктивний періоди.

Ювенільний період триває від народження до статевого дозрівання, він характеризується інтенсивним зростанням та розвитком організму.

За характером розвитку розрізняють прямий та непрямий розвиток. При прямому розвитку організм, що з'являється на світ, вже схожий на дорослу особину, і процес розвитку полягає в основному у збільшенні лінійних розмірів особини, а також у формуванні статевих органів, як у людини. При непрямому розвитку особина несхожа на дорослу, й у розвитку відбувається істотна перебудова її організму, як в амфібій.

Зростання організму відбувається за рахунок збільшення кількості клітин внаслідок розподілу та збільшення їх розмірів. Виділяють два основні типи зростання: обмежений та необмежений. Обмежений, чи закритий, зростання відбувається у певні періоди життя, переважно до статевого дозрівання. Він уражає більшості тварин. Наприклад, людина зростає переважно до 13—15 років, хоча остаточне формування тіла відбувається до 25 років. Необмежений, або відкритий, зростання продовжується протягом усього життя особини, як у рослин та деяких риб. Також існують періодичне та неперіодичне зростання.

Ембріональний розвиток рослин

Розвиток статевих клітин. У покритонасінних рослин утворення чоловічих і жіночих статевих клітин відбувається в різних частинах квітки - тичинках та маточках відповідно.

Перед утворенням чоловічих статевих клітин – мікрогаметогенезом – відбувається мікроспорогенез, тобто формування мікроспор у пильовиках тичинок. Цей процес пов'язаний з мейотичним розподілом материнської клітини, в результаті якого виникають чотири гаплоїдні мікроспори. Мікрогаметогенез пов'язаний з мітотичним розподілом мікроспори, що дає чоловічий гаметофіт із двох клітин - великої вегетативної та дрібної генеративної. Після поділу чоловічий гаметофіт покривається щільними оболонками та утворює пилкове зерно. Згодом генеративна клітина ділиться мітотично з утворенням двох нерухомих чоловічих статевих клітин сперміїв. З вегетативної клітини після запилення формується пилкова трубка, за якою спермії проникають у зав'язь маточка для запліднення.

Розвиток жіночих статевих клітин рослин називається мегагаметогенезом. Він відбувається у зав'язі маточка, чому передує мегаспорогенез, в результаті якого з материнської клітини мегаспори, що лежить у сім'язачатці, шляхом мейотичного поділу формуються чотири мегаспори. Одна з мегаспор тричі ділиться мітотично, даючи жіночий гаметофіт — зародковий мішок із вісьма ядрами. При подальшому відокремленні цитоплазм дочірніх клітин одна з клітин, що утворилися, стає яйцеклітиною, з боків від якої лежать так звані синергіди, на протилежному кінці зародкового мішка формуються три антиподи, а в центрі в результаті злиття двох гаплоїдних ядер утворюється диплоїдна центральна клітина.

У квіткових рослин ембріональний розвиток протікає після подвійного запліднення, при якому один спермій запліднює яйцеклітину, а другий центральну клітину. З зиготи утворюється зародок, який зазнає ряду поділів. Після першого поділу з однієї клітини формується власне зародок, та якщо з другого — підвісок, через який відбувається постачання зародка поживними речовинами. Центральна клітина дає початок триплоїдному ендосперму, що містить поживні речовини для розвитку зародка.

Ембріональний та постембріональний розвиток насіннєвих рослин найчастіше розділені в часі, оскільки їм потрібні певні умови для проростання.

Постембріональний період у рослин ділиться на вегетативний, генеративний періоди та період старіння. У вегетативному періоді відбувається збільшення біомаси рослини, у генеративному вони набувають здатності до статевого розмноження (у насіннєвих — до цвітіння та плодоношення), тоді як у період старіння здатність до репродукції втрачається.

Життєві цикли та чергування поколінь

Знов утворені організми не відразу набувають здатності до відтворення собі подібних.

Життєвий цикл - Сукупність стадій розвитку, починаючи від зиготи, пройшовши які організм досягає зрілості і набуває здатності до розмноження.

У життєвому циклі відбувається чергування стадій розвитку з гаплоїдним та диплоїдним наборами хромосом, при цьому у вищих рослин та тварин переважає диплоїдний набір, а у нижчих – навпаки.

Життєві цикли можуть бути простими та складними. На відміну від простого життєвого циклу, у складному статеве розмноження чергується з партеногенетичним та безстатевим. Наприклад, рачки дафнії, що дають протягом літа безстатеві покоління, восени розмножуються статевим способом.Особливо складні життєві цикли деяких грибів. У ряду тварин чергування статевого та безстатевого поколінь відбувається регулярно, і такий життєвий цикл називається правильним. Він характерний, наприклад, для низки медуз.

Тривалість життєвого циклу визначається кількістю поколінь, що розвиваються протягом року, або кількістю років, протягом яких організм здійснює свій розвиток. Наприклад, рослини ділять на однорічні та багаторічні.

Знання життєвих циклів необхідне генетичного аналізу, оскільки у гаплоидном і диплоидном станах по-різному виявляється дію генів: у разі є великі можливості прояви всіх генів, тоді як у другому деякі гени не виявляються.

Причини порушення розвитку організмів

Зміна умов середовища може прискорити розвиток ембріона або загальмувати його і викликати виникнення різних порушень внаслідок неповного формування його власних захисних систем.

Чинники, які викликають відхилення у розвитку зародка людини, називаються тератогенними, чи тератогенами. Залежно від природи цих чинників їх поділяють на фізичні, хімічні та біологічні.

До фізичних факторів відноситься, перш за все, іонізуюча радіація, що провокує численні мутації плода, які можуть бути несумісними із життям.

Хімічними тератогенами є важкі метали, бензапірен, що викидається автомобілями та промисловими підприємствами, феноли, низка лікарських препаратів, алкоголь, наркотики та нікотин.

До біологічних тератогенів відносять гормональні порушення у материнському організмі, інфекції під час вагітності (краснуха, паротит, цитомегалія).

Особливо шкідливий вплив на розвиток ембріона людини вживання його батьками алкоголю, наркотиків, куріння тютюну, оскільки алкоголь і нікотин пригнічують дихання клітин.

Бібліотека освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та їхніх батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми лише конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет, які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Якщо ви володієте авторським правом на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його або отримати посилання на місце комерційного розміщення матеріалів, зверніться для погодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми витратили багато зусиль, щоб привести інформацію у зручний вигляд.

Розмноження організмів: види розмноження

Здатність організмів відтворювати собі подібних одна із фундаментальних властивостей живого. Незважаючи на те, що життя в цілому безперервне, тривалість життя окремо взятої особини кінцева, тому передача спадкової інформації від одного покоління наступному при відтворенні забезпечує виживання даного виду організмів протягом тривалих періодів часу. Таким чином, розмноження забезпечує безперервність та наступність життя.

Обов'язковою умовою відтворення є отримання більшої кількості нащадків, ніж батьківських особин, оскільки далеко не всі нащадки зможуть дожити до тієї стадії розвитку, на якій самі зможуть давати потомство, оскільки вони можуть бути знищені хижаками, загинути від хвороб та стихійних лих, наприклад пожеж, повеней і т.п. п.

Способи розмноження, подібність та відмінність статевого та безстатевого розмноження

У природі розрізняють два основні способи розмноження - безстатеве і статеве.

Безстатеве розмноження - це спосіб розмноження, при якому не відбувається ні утворення, ні злиття спеціалізованих статевих клітин - гамет, в ньому бере участь лише один батьківський організм. В основі безстатевого розмноження лежить мітотичний поділ клітини.

Залежно від того, скільки клітин материнського організму дає початок нової особини, безстатеве розмноження поділяють на власне безстатеве і вегетативне. При власне безстатевому розмноженні дочірня особина розвивається з єдиної клітини материнського організму, а при вегетативному - З групи клітин або цілого органу.

У природі зустрічається чотири основних види власне безстатевого розмноження: бінарний поділ, множинний поділ, спороутворення та просте брунькування.

Бінарний поділ по суті є простим мітотичним поділом одноклітинного материнського організму, при якому спочатку ділиться ядро, а потім і цитоплазма. Воно характерне для різних представників рослинного та тваринного царства, наприклад амеби протей та інфузорії-туфельки.

Множинному поділу, або шизогонії, Передує неодноразове розподіл ядра, після чого цитоплазма ділиться на відповідне число фрагментів.Такий вид безстатевого розмноження зустрічається у одноклітинних тварин - суперечників, наприклад, у малярійного плазмодія.

У багатьох рослин та грибів у життєвому циклі відбувається освіта суперечка - одноклітинних спеціалізованих утворень, що містять запас поживних речовин та покритих щільною захисною оболонкою. Суперечки розносяться вітром і водою, і за наявності сприятливих умов проростають, даючи початок новому багатоклітинному організму.

Характерним прикладом брунькування як різновиду власне безстатевого розмноження є брунькування дріжджів, при якому на поверхні материнської клітини після поділу ядра з'являється невелике випинання, в яке переміщається одне з ядер, після чого нова маленька клітина відшнуровується. Таким чином, зберігається здатність материнської клітини до подальшого поділу, а чисельність особин швидко збільшується.

Вегетативне розмноження може здійснюватися у формі брунькування, фрагментації, поліембріонії та ін. При бруньтуванні у гідри утворюється випинання стінки тіла, яке поступово збільшується в розмірах, на передньому кінці проривається ротовий отвір, оточений щупальцями. Завершується воно утворенням маленької гідри, яка відокремлюється від материнського організму. Британія характерна також для ряду коралових поліпів і кільчастих хробаків.

Фрагментація супроводжується поділом тіла на дві і більше частини, причому з кожної розвиваються повноцінні особини (медузи, актинії, плоскі та кільчасті черв'яки, голкошкірі).

При поліембріонії відбувається поділ зародка, сформованого зокрема й у результаті запліднення, кілька зародків. Таке явище регулярно відбувається у броненосців, але може відбуватися і у людини у разі однояйцевих близнюків.

Найбільш високо розвинена здатність до вегетативного розмноження у рослин, у яких початок новому організму можуть давати бульби, цибулини, кореневища, кореневі нащадки, вуса і навіть виводкові нирки.

Для безстатевого розмноження потрібна лише одна батьківська особина, що заощаджує час та енергію, необхідні на пошуки статевого партнера. Крім того, з кожного фрагмента материнського організму можуть виникнути нові особини, що також є економією речовини та енергії, що витрачаються на розмноження. Швидкість безстатевого розмноження досить велика, наприклад, бактерії здатні ділитися кожні 20-30 хвилин, надзвичайно швидко збільшуючи свою чисельність. При цьому способі розмноження утворюються генетично ідентичні нащадки — клони, що можна розглядати як перевагу за умови збереження сталості умов довкілля.

Однак у зв'язку з тим, що єдиним джерелом генетичної мінливості є випадкові мутації, практично повна відсутність мінливості серед нащадків знижує їх пристосованість до нових умов довкілля при розселенні і, як наслідок, вони гинуть у значно більших кількостях, ніж при статевому розмноженні.

Статеве розмноження - спосіб розмноження, при якому відбувається утворення та злиття статевих клітин, або гамет, в одну клітину - зиготу, з якої розвивається новий організм.

Якби при статевому розмноженні зливались соматичні клітини з диплоїдним набором хромосом (у людини 2n = 46), то вже в другому поколінні в клітинах нового організму містився б тетраплоїдний набір (у людини 4n = 92), у третьому — октаплоїдний і т.д.

Однак розміри еукаріотичної клітини не безмежні, вони повинні коливатися в межах 10-100 мкм, оскільки при менших розмірах клітини вона не міститиме повного набору необхідних для її життєдіяльності речовин і структур, а при великих розмірах порушуватиметься рівномірне забезпечення клітини киснем, вуглекислим газом, водою та іншими необхідними речовинами. Відповідно, і розміри ядра, в якому знаходяться хромосоми, не можуть перевищувати 1/5–1/10 об'єму клітини, а за порушення цих умов клітина вже не зможе існувати. Таким чином, для статевого розмноження необхідно попереднє зменшення кількості хромосом, яке відновлюватиметься при заплідненні, що забезпечується процесом мейотичного поділу клітини.

Зменшення числа хромосом має бути ще й суворо впорядкованим і рівноцінним, оскільки, якщо новий організм нічого очікувати мати повних пар хромосом за її загальному нормальному кількості, він або буде життєздатним, або це супроводжуватиметься розвитком важких захворювань.

Таким чином, мейоз забезпечує зменшення числа хромосом, яке відновлюється при заплідненні, підтримуючи загалом сталість каріотипу.

Особливими формами статевого розмноження є партеногенез і кон'югація. При партеногенезі, або незайманому розвитку, новий організм розвивається з незаплідненої яйцеклітини, як, наприклад, у дафній, медоносних бджіл та деяких скельних ящірок. Іноді цей процес стимулюється використанням сперматозоїдів організмів іншого виду.

У процесі кон'югації, яка характерна, наприклад, для інфузорій, особини обмінюються фрагментами спадкової інформації, а потім розмножуються безстатевим шляхом.Строго кажучи, кон'югація є статевим процесом, а чи не прикладом статевого розмноження.

Існування статевого розмноження вимагає вироблення щонайменше двох видів статевих клітин: чоловічих та жіночих. Тварини організми, у яких чоловічі та жіночі статеві клітини виробляються різними особинами, називаються роздільностатевими, тоді як здатні виробляти обидва види гамет гермафродитами. Гермафродитизм характерний для багатьох плоских та кільчастих черв'яків, черевоногих молюсків.

Рослини, у яких чоловічі та жіночі квітки або інші різноіменні статеві органи розташовуються на різних особинах, називаються дводомними, а ті, що мають одночасно обидва види квіток. однодомними.

Водночас речовина та енергія при статевому розмноженні використовуються неефективно, оскільки організми змушені часто продукувати мільйони гамет, проте лише окремі використовуються при заплідненні. Крім того, доводиться витрачати енергію та на забезпечення інших умов. Наприклад, рослини утворюють квітки і виробляють нектар, щоб залучити тварин, які переносять пилок на жіночі частини інших квіток, а тварини витрачають багато часу та енергії на пошуки шлюбних партнерів та догляд.Потім доводиться витрачати багато енергії на турботу про потомство, оскільки при статевому розмноженні нащадки спочатку бувають такими дрібними, що багато з них гинуть від хижаків, голоду або просто через несприятливі умови. менш статеве розмноження має щонайменше одну неоціненну гідність - генетичну мінливість потомства.

Безстатеве та статеве розмноження широко використовуються людиною в сільському господарстві, декоративному тваринництві, рослинництві та інших галузях для виведення нових сортів рослин та порід тварин, збереження господарсько цінних ознак, а також швидкого збільшення числа особин.

При безстатевому розмноженні рослин, поряд з традиційними способами - живцюванням, щепленням і розмноженням відведеннями, поступово займають провідне положення сучасні методи, пов'язані з використанням культури тканин. середовищі, що містить усі необхідні рослині поживні речовини та гормони. дозволяють не тільки швидко розмножити сорти рослин з цінними ознаками, наприклад картопля, стійка до вірусу скручування листя, але й отримати незаражені вірусами та іншими збудниками хвороб рослин організми. гібридизації соматичних клітин рослин, які неможливо схрестити іншим шляхом.

Схрещування рослин різних сортів дає змогу отримати організми з новими комбінаціями господарсько цінних ознак.Для цього використовують запилення пилком рослин того ж чи іншого виду і навіть роду. Це явище називається віддаленою гібридизацією.

Оскільки у вищих тварин здатність до природного безстатевого розмноження відсутня, основним способом їхнього розмноження є статеве. Для цього застосовують схрещування особин як одного виду (породи), так і міжвидову гібридизацію, при цьому виходять такі добре відомі гібриди, як мул і коней, залежно від того, особи якого виду були взяті в якості материнських - осла і коня. Проте міжвидові гібриди найчастіше стерильні, тобто нездатні давати потомство, тому щоразу їх слід виводити наново.

Для розмноження сільськогосподарських тварин використовують і штучний партеногенез. Видатний російський генетик Б. Л. Астауров, підвищуючи температуру, викликав більший вихід самок шовковичного шовкопряда, які плетуть кокони з більш тонкої і цінної нитки, ніж самці.

Безстатевим розмноженням можна вважати і клонування, оскільки при цьому використовується ядро соматичної клітини, яка вводиться в запліднену яйцеклітину з убитим ядром. Розвивається організм має бути копією, або клоном вже існуючого організму.

Запліднення у квіткових рослин та хребетних тварин

Запліднення - Це процес злиття чоловічих і жіночих статевих клітин з утворенням зиготи.

У процесі запліднення спочатку відбувається впізнавання та фізичний контакт чоловічих та жіночих гамет, потім злиття їх цитоплазми, і лише на останньому етапі об'єднання спадкового матеріалу. Запліднення дозволяє відновити диплоїдний набір хромосом, редукований у процесі формування статевих клітин.

Найчастіше в природі зустрічається запліднення чоловічими статевими клітинами іншого організму, проте в ряді випадків можливе також і проникнення власних сперматозоїдів. самозаплідненняЗ еволюційної точки зору самоопліднення є менш вигідним, тому що при цьому ймовірність виникнення нових комбінацій генів мінімальна. ряд відмінностей.

Так, у квіткових рослин запліднення передує запилення - Перенесення пилку, що містить чоловічі статеві клітини - спермії - на рильце пестика. Там вона проростає, утворюючи пилкову трубку з двома сперміями, що пересуваються по ній. ), даючи початок згодом запасаючої тканини вторинного ендосперму. Такий спосіб запліднення отримав назву подвійного запліднення.

У тварин, зокрема хребетних, запліднення передує зближення гамет, або заплідненняУспіху запліднення сприяє синхронізація виведення чоловічих та жіночих статевих клітин, а також виділення яйцеклітинами специфічних хімічних речовин з метою полегшення орієнтації сперматозоїдів у просторі.

При розведенні культурних рослин та свійських тварин зусилля людини переважно спрямовані збереження і множення господарсько цінних ознак, тоді як стійкість цих організмів до умов довкілля і життєздатність загалом знижуються.Крім того, соя та багато інших культурних рослин є самозапильними, тому для отримання нових сортів необхідне втручання людини. Можуть виникати також і труднощі в процесі запліднення, оскільки деякі рослини і тварини можуть мати гени стерильності.

У рослин для цілей селекції проводиться штучне запилення, Для якого з квіток видаляють тичинки, а потім наносять на приймочки маточок пилок з інших квіток і накривають запилені квітки ковпачками-ізоляторами, щоб уникнути запилення пилком інших рослин. У деяких випадках штучне запилення роблять для підвищення врожайності, оскільки із зав'язей незапилених квіток насіння та плоди не розвиваються. Такий прийом практикували раніше у посівах соняшнику.

При віддаленій гібридизації, особливо якщо рослини розрізняються за кількістю хромосом, природне запліднення стає або зовсім неможливим, або вже при першому поділі клітини відбувається порушення розходження хромосом і організм гине. У такому разі запліднення виробляють у штучних умовах, а на початку розподілу клітину обробляють колхіцином - речовиною, що руйнує веретено поділу, при цьому хромосоми розсипаються по клітині, а потім формується нове ядро вже з подвоєним числом хромосом, і при подальших поділах таких проблем не виникає. Таким чином було створено рідково-капустяний гібрид Г. Д. Карпеченка та тритикале — високоврожайний гібрид пшениці та жита.

У основних видів сільськогосподарських тварин існує ще більше перешкод для запліднення, ніж у рослин, що змушує людину застосовувати рішучі заходи.Штучне запліднення застосовується в основному при розведенні худоби цінних порід, коли необхідно отримати якнайбільше потомства від одного виробника. У цих випадках насіннєву рідину збирають, змішують з водою, поміщають у ампули, а потім, при необхідності, вводять у статеві шляхи самок. У рибницьких господарствах при штучному заплідненні риб отриману з молок сперму самців змішують з ікрою в спеціальних ємностях. Молодь, вирощена в спеціальних садках, потім випускається в природні водоймища і відновлює популяцію, наприклад, осетрових у Каспійському морі та Дону.

Таким чином, штучне запліднення служить людині для отримання нових, високопродуктивних сортів рослин та порід тварин, а також для підвищення їхньої продуктивності та відновлення природних популяцій.

Зовнішнє та внутрішнє запліднення

У тварин розрізняють зовнішнє та внутрішнє запліднення. При зовнішньому заплідненні жіночі та чоловічі статеві клітини виводяться назовні, де і відбувається процес їх злиття, як, наприклад, у кільчастих черв'яків, двостулкових молюсків, безчерепних, більшості риб та багатьох земноводних. Незважаючи на те, що воно не вимагає зближення особин, що розмножуються, у рухливих тварин можливе не тільки їх зближення, але і скупчення, як при нересті риб.

Внутрішнє запліднення пов'язано із введенням чоловічих статевих продуктів у статеві шляхи самки, і назовні виводиться вже запліднена яйцеклітина. Вона часто має щільні оболонки, що перешкоджають її ушкодженню та проникненню наступних сперматозоїдів.Внутрішнє запліднення характерне для переважної більшості наземних тварин, наприклад, для плоских і круглих черв'яків, багатьох членистоногих і черевоногих молюсків, плазунів, птахів та ссавців, а також для низки земноводних. Воно зустрічається і в деяких водних тварин, у тому числі у головоногих молюсків та хрящових риб.

Існує і проміжний тип запліднення. зовнішньо-внутрішній, при якому самка захоплює статеві продукти, спеціально залишені самцем на якомусь субстраті, як це відбувається у деяких членистоногих та хвостатих земноводних. Зовнішньо-внутрішнє запліднення може розглядатися як перехідне від зовнішнього до внутрішнього.

Як зовнішнє, так і внутрішнє запліднення мають свої переваги та недоліки. Так, при зовнішньому заплідненні статеві клітини виділяються у воду чи повітря, внаслідок чого переважна більшість їх гине. Однак цей різновид запліднення забезпечує існування статевого розмноження у таких прикріплених і малорухливих тварин, як двостулкові молюски та безчерепні. При внутрішньому заплідненні втрати гамет, безумовно, набагато менше, проте при цьому речовина і енергія витрачаються на пошук партнера, а нащадки, що з'явилися на світ, часто занадто малі і слабкі і вимагають тривалої опіки батьків.