Розмноження і індивідуальний розвиток. Форми розмноження організмів.

Розмноження - одне з основних властивостей усіх живих організмів, яке підтримує довготривале існування виду шляхом зміни послідовних поколінь. За сприятливих умов вид може значно збільшити свою чисельність і розселитись на нових територіях.

Існує два типи розмноження живих організмів. В одному випадку особини нового покоління беруть свій початок від одного предка. Це різні форми статевого і вегетативного розмноження. У іншому випадку особини нового покоління з’являються за участі двох організмів: материнського і батьківського. Це статеве розмноження.

Вегетативне розмноження відбувається шляхом регенерації цілого організму з його частин. При поділі одноклітинних бактерій, водоростей, найпростіших утворюється два індивідуума. З кусків ниток водорості, міцелію гриба, у деяких кишковопорожнинних за рахунок утворення бруньки. У квіткових рослин нові особини можуть виникати з вегетативних органів: стебла (тополя), листка (бегонія), кореня (осот), бульби (картопля), цибулі (тюльпан), кореневища (пирій). Вегетативне розмноження рослин широко використовується у практиці сільського господарства. Так розмножується виноград, цитрусові, картопля, ананас.

У багатьох тварин унаслідок високої диференціації і спеціалізації клітин організму вегетативне розмноження спостерігається не часто (морські зорі, черви).

Безстатеве розмноження характеризується утворенням шляхом множинного поділу спеціалізованих клітин - спор, при проростанні яких розвиваються нові особини. У водоростей і грибів спори шляхом мітозу утворюються з будь-якої клітини організму. Спори активно рухаються у воді за допомогою джгутиків і називаються зооспорами.

Статеве розмноження дуже широко представлене у природі як серед рослин,так і серед тварин. При статевому розмноженні материнським і батьківським організмом виробляються спеціалізовані, фізіологічно різні статеві клітини - гамети. Жіночі статеві клітини називаються яйцеклітинами, чоловічі нерухомі - сперміями, рухомі - сперматозоїдами. Процес злиття гамет, унаслідок якого утворюється зигота, називається заплідненням. Гамети завжди гаплоїдні, при заплідненні відновлюється диплоїдний набір хромосом. Утворення статевих клітин (гаметогенез) у однодольних організмів відбувається шляхом поділу особин, у багатоклітинних у спеціалізованих органах. У вищих рослин, крім квіткових, такими органами є архегонії, де утворюються яйцеклітини і антридії, зникають сперматозоїди або спермії; у тварин - статеві залози - сім’яники і яєчники, де формуються чоловічі і жіночі гамети.

Сутність гаметогенезу полягає в утворенні високоспеціалізованих статевих клітин із зменшеним наполовину, унаслідок мейозу кількістю хромосом. Гаметогенез і запліднення - єдиний фізіологічний механізм, завдяки якому при статевому розмноженні в клітинах організмів кожного виду зберігається певне число хромосом. Порівняно з безстатевим розмноженням відбувається повільніше і за допомогою складних механізмів.

Біологічне значення статевого розмноження полягає у забезпеченні генетичної різноманітності нащадків. При статевому процесі в одному ядрі об’єднуються хромосоми і, відповідно, і спадкові властивості двох різних клітин, у більшості випадків походять від різних особин. У диплоїдному ядрі зиготи одна гомологічна хромосома кожної пари внесена яйцеклітиною, інша - сперматозоїдом. Тому дочірній організм, який розвивається із зиготи, однаково має спадкову інформацію обох батьків. Таким чином, створюються нові генетичні ознаки, що збільшують можливість пристосування, мінливість і еволюцію. Тому статеве розмноження зустрічається і у тих видів, де основний спосіб розмноження безстатевий, який забезпечує швидке розселення виду за сприятливих умов.

Якщо сутність і біологічне значення статевого процесу єдині для всіх організмів, то його форми (хід гаметогенезу, тип гамет, запліднення, статеві органи) дуже різноманітні і залежать від рівня еволюційного розвитку, середовища існування (вода, суходіл), способу життя (вільноживучі, паразити) і деякі інші особливості. У найпростіших - це копуляція (джгутикові) або кон’югація (інфузорії), у водоростей - ізогамія, гетерогамія, оогамія. У вищих рослин еволюція статевого процесу йшла у напрямку пристосування до умов суходолу, шляхом створення умов для запліднення, розвитку зиготи, захисту зародка. У тварин мейотичний поділ йде у кінцевій фазі гаметогенезу, потім відбувається запліднення.

Формування яйцеклітин (овоґенез) відбувається у статевих залозах - яєчниках; сперматозоїдів (сперматогенез) - сім’яниках. У статевих залозах розрізняють три зони: розмноження, ріст і дозрівання. Утворення гамет починається у зоні розмноження з поділу первинних статевих клітин шляхом мітозу. Кількість клітин різко збільшується. В зоні росту поділ припиняється і йде посилений ріст клітин. Особливо збільшується у розмірах майбутні яйцеклітини, тому що у їх цитоплазмі накопичуються запасні поживні речовини. У зоні дозрівання наступає дозрівання статевих клітин, при якому відбувається мейотичний поділ, коли кожна з клітин ділиться двічі, утворюючи гаплоїдні клітини.

Під час сперматогенезу ці чотири клітини перетворюються у чотири сперматозоїди. У різних тварин вони різної форми, але завжди рухомі. У ссавців вони мають головку, шийку і хвостик. У головці знаходиться ядро і невелика кількість цитоплазми з комплексом Гольджі, який забезпечує розчинення оболонки яйцеклітини при заплідненні, у цитоплазмі шийки розташовані мітохондрії, які забезпечують енергією для руху хвостика.

Під час овогенезу тільки одна з клітин стає яйцеклітиною, а три інші перетворюються у так звані полярні тільця і у подальшому вони гинуть. Яйцеклітина складається з ядра, великої кількості цитоплазми з запасом поживних речовин і оболонки, яка значно більша за розмірами і нерухома. (рис.27.3).

Життя виникло у водному середовищі, і статеві клітини пристосовані до неї. У водних хребетних (більшість риб і земноводних) сперматозоїди і яйцеклітини викидаються у воду, де і відбувається їх злиття - зовнішнє запліднення. Його ефективність забезпечується різними способами, у тому числі одночасним в одних і тих же місцях дозрівання гамет чоловічими і жіночими особинами.

Внутрішнє запліднення в основному властиве для наземних тварин. У них розвиваються пристосування для накопичення і руху статевих клітин - статеві шляхи. У чоловічі статеві шляхи відкриваються залози, які виробляють спеціальну спермальну рідину, у якій сперматозоїди зберігають життєздатність. Для введення чоловічих гамет у жіночі статеві шляхи у тварин з внутрішнім заплідненням розвиваються спеціалізовані копулятивні органи.

Рис. 27.3. Гаметогенез.

Удосконалення процесу розмноження тварин виражається у забезпеченні розвитку зиготи. У комах, плазунів, птахів це досягається збільшенням запасу поживних речовин у яйцеклітині. У жіночих особин деяких видів комах, риб, змій і майже у всіх ссавців є спеціальні органи, де зародок знаходиться до його народження. Вищої форми живонародження досягають у плацентарних ссавці, у яких зародок розвивається у спеціальному органі - матці, отримує поживні речовини і кисень з організму матері.

27.3.