Размножение организмов

Размножение — воспроизведение организмами себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Выделяют два основных вида: бесполое и половое. При бесполом размножении участвует один родитель; потомство генетически идентично родителю. При половом размножении как правило участвуют два родителя; происходит слияние гамет; потомство генетически уникально — новые комбинации генов. Половое размножение обеспечивает большее генетическое разнообразие и лучшую приспособляемость вида к изменяющимся условиям.

Деление надвое — прямое деление клетки на две части; характерно для прокариот (бинарное деление), одноклеточных эукариот (амёба, инфузория). Почкование — на теле материнского организма вырастает небольшой вырост (почка), который отделяется и превращается в новый организм; пример: дрожжи, гидра. Фрагментация — тело организма делится на несколько частей, каждая из которых регенерирует в целый организм; пример: морская звезда, планария. Спорообразование — образование специализированных клеток размножения — спор; пример: грибы, водоросли, мхи, папоротники. Вегетативное размножение у растений — размножение с помощью вегетативных органов (стеблей, листьев, корней, видоизменённых побегов).

Черенкование — укоренение стеблевых, листовых или корневых черенков; пример: роза (стеблевой черенок), фиалка (листовой черенок). Деление куста — разделение корневой системы многолетних растений; пример: флокс, пион. Отводки — пригибание ветви к почве, укоренение в месте контакта, затем отделение; пример: смородина, виноград. Усы — специализированные побеги, стелющиеся по земле и укореняющиеся в узлах; пример: земляника. Клубни — видоизменённые подземные побеги с запасом питательных веществ; пример: картофель. Луковицы — видоизменённые побеги с сочными листьями-чешуями; пример: тюльпан, лук. Прививка — соединение черенка (привой) с другим растением (подвой); пример: яблоня.

Половое размножение — процесс, при котором генетическая информация двух особей объединяется в новом организме. Ключевое звено: образование гамет в ходе мейоза и их слияние при оплодотворении. Преимущества перед бесполым: генетическое разнообразие потомства (кроссинговер, независимое расхождение хромосом, случайная встреча гамет); более высокая скорость эволюции; лучшая адаптация вида к меняющимся условиям. Недостаток: половое размножение затратнее — нужно найти партнёра, процесс занимает больше времени и ресурсов, чем бесполое.

Яйцеклетка — женская половая клетка. Крупная (самая крупная клетка организма у многих видов — например, куриное яйцо). Неподвижная. Содержит большой запас питательных веществ (желток) для развития зародыша. Гаплоидная (n). Сперматозоид — мужская половая клетка. Очень мелкий. Подвижный: имеет жгутик для движения. Содержит минимум цитоплазмы и питательных веществ. Гаплоидный (n). Состоит из головки (ядро с акросомой), шейки (митохондрии — энергия для движения) и хвоста (жгутик). Внимание! При оплодотворении сперматозоид вносит в яйцеклетку только ядро с ДНК; митохондрии будущего организма наследуются от матери (через яйцеклетку).

Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет (сперматозоида и яйцеклетки) с образованием зиготы (2n). Зигота — первая клетка нового организма. Типы оплодотворения: Наружное оплодотворение — гаметы выбрасываются в воду, где и происходит слияние; характерно для рыб и земноводных. Внутреннее оплодотворение — слияние гамет происходит внутри тела самки; характерно для пресмыкающихся, птиц, млекопитающих. Внутреннее оплодотворение более надёжно и не зависит от наличия водной среды, поэтому появилось при выходе позвоночных на сушу.

Двойное оплодотворение — уникальный процесс, характерный только для покрытосеменных (цветковых) растений. Открыто С.Г. Навашиным в 1898 году. Процесс: пыльцевое зерно прорастает в пыльцевую трубку; в ней образуются два спермия (мужские гаметы). Первый спермий сливается с яйцеклеткой → образуется зигота (2n) → из неё развивается зародыш. Второй спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка (2n) → образуется триплоидная клетка (3n) → из неё развивается эндосперм (запасная питательная ткань семени). Значение: эндосперм питает зародыш во время прорастания. Внимание! Двойное оплодотворение — исключительная особенность покрытосеменных растений. Это классический вопрос ЕГЭ.

Партеногенез — развитие нового организма из неоплодотворённой яйцеклетки. Вид полового размножения (потому что используется яйцеклетка), но без участия сперматозоида. Примеры в природе: у тлей — летом самки размножаются партеногенезом (быстро); осенью появляются самцы для полового размножения. У пчёл: оплодотворённые яйца → самки (рабочие пчёлы и матки); неоплодотворённые яйца → самцы (трутни). У некоторых ящериц и рыб — полностью партеногенетические популяции, состоящие только из самок. Различают: гаплоидный партеногенез (развиваются гаплоидные особи — трутни); диплоидный партеногенез (яйцеклетка удваивает хромосомы — диплоидные особи).

У многих беспозвоночных животных существуют способы бесполого размножения, аналогичные вегетативному у растений. Почкование — у гидры, мшанок, кораллов: дочерний организм вырастает из тела материнского и может отделиться или остаться (колониальные организмы). Фрагментация — у морских звёзд: потерянный луч регенерирует в целый организм (если содержит часть центрального диска). У планарии: тело делится на части, каждая регенерирует. Полиэмбриония — у некоторых животных зигота делится и развивается в несколько организмов; у броненосцев (Dasypus novemcinctus) из одной зиготы всегда развивается четвёрка однояйцевых близнецов.

В жизненном цикле многих растений чередуются два поколения: спорофит (диплоидное поколение, 2n) и гаметофит (гаплоидное поколение, n). Спорофит производит споры путём мейоза. Из споры вырастает гаметофит. Гаметофит производит гаметы. Из зиготы (после оплодотворения) вырастает спорофит. У мхов преобладает гаметофит (зелёное растение — гаметофит; коробочка на ножке — спорофит). У папоротников преобладает спорофит (зелёное растение — спорофит; заросток — маленький гаметофит). У семенных растений гаметофит крайне редуцирован: у покрытосеменных мужской гаметофит — пыльцевое зерно; женский — зародышевый мешок.

Оогенез — образование женских половых клеток (яйцеклеток). Происходит в яичниках. Из одной первичной половой клетки (2n) в ходе двух делений мейоза образуются: одна крупная яйцеклетка (n) и три мелких полярных тельца (n), которые не участвуют в оплодотворении и отмирают. Таким образом, из одной клетки — одна яйцеклетка. Сперматогенез — образование мужских половых клеток (сперматозоидов). Происходит в семенниках. Из одной первичной половой клетки (2n) в ходе двух делений мейоза образуются четыре равноценных сперматозоида (n). Из одной клетки — четыре сперматозоида.

Прямое развитие — новорождённый организм похож на взрослого, отличаясь лишь размером; не проходит метаморфоза. Примеры: рептилии, птицы, млекопитающие, большинство пресноводных рыб. Непрямое развитие — в жизненном цикле есть стадия личинки, которая существенно отличается от взрослого; между ними — метаморфоз (преобразование). Полный метаморфоз: яйцо → личинка → куколка → взрослая особь (имаго); примеры: бабочки, жуки, мухи. Неполный метаморфоз: яйцо → нимфа (похожа на взрослого, но без крыльев) → взрослая особь; примеры: кузнечик, таракан. У земноводных: непрямое развитие; головастик — личинка, живёт в воде; взрослая лягушка — живёт на суше.

Внимание! Первая ошибка — считать партеногенез бесполым размножением. Партеногенез — разновидность полового, так как развивается из яйцеклетки (половой клетки). Вторая ошибка — думать, что из мейоза всегда получается 4 клетки с жизнеспособными гаметами. При оогенезе — 1 яйцеклетка и 3 полярных тельца. При сперматогенезе — 4 сперматозоида. Третья ошибка — путать семя и споры. Семена образуются из семязачатков у семенных растений (после оплодотворения). Споры — у мхов, папоротников, грибов; образуются мейозом без оплодотворения. Четвёртая ошибка — думать, что двойное оплодотворение есть у всех растений. Оно только у покрытосеменных (цветковых).