Здатність до розмноження або самовідтворення є одним з обов'язкових і найважливіших властивостей живих організмів. Розмноження підтримує тривале існування виду, забезпечує спадкоємність між батьками та їхніми нащадками в ряду багатьох поколінь. Воно призводить до збільшення чисельності особин виду і сприяє його розселенню.
Розрізняють два типи розмноження: безстатеве і статеве.
При безстатевому розмноженні бере участь тільки одна батьківська особина, яка ділиться, нирки або утворює спори. При безстатевому розмноженні органітзм виникає із соматичних клітин і джерелом мінливості можуть бути випадкові мутації.
У разі статевого розмноження особини нового покоління з'являються за участю двох організмів: материнського і батьківського. Новий організм виникає із спеціалізованих статевих клітин або особин виконують ці функції.
Перевага статевого розмноження (еволюційно воно з'явилося пізніше безстатевого) складається в перекомбінації спадкових ознак обох батьків, що є джерелом мінливості. Потомство більш життєздатне і пристосоване до умов існування. Швидше відбувається еволюція.
В основі класифікації форм розмноження лежить тип поділу клітин:
• Безстатеве - за рахунок мітотичного поділу, у рослин рідко за рахунок мейотичного поділу.
• Статеве - за рахунок мейотичного поділу.
Схема форм розмноження організмів.
Форми розмноження організмів.
розподіл
(Саркодовие,
жгутикові,
інфузорії)
коньюгація
(Бактерії, водорості,
інфузорії)
Гермафродит
(Плоскі черви)
брунькування
(Кішечнополост-
ні, Кільчасті,
покривники
копуляція:
А) изогамия
(одноклітинні
водорості, Жгутикові)
Б) анізогамія
(Хламідомонада)
В) овогамія (Вольвокс і
багатоклітинні)
З заплідненням:
А) зовнішнє (Риби,
земноводні)
Б) внутрішнє
(Плазуни, Птахи
і Ссавці)
шізогоніі
(Малярійний
плазмодій)
фрагментація
(Плоскі черви,
морські зірки
без запліднення
(Партеногенез):
А) природний:
факультативний
(Тля, дафнії, бджоли)
і облігантний
(Кавказька
скельна ящірка,
порода індички)
Б) штучний
(Напр., Тутового
шовкопряд).
брунькування,
(Бактерії і,
дріжджі)
спорообразование
(Папоротніко-
образні, гриби)
Безстатеве розмноження у одноклітинних.
1. Розподіл - характерно для одноклітинних (амеби, жгутикові, інфузорії), спочатку відбувається мітотичний поділ ядра, а потім в цитоплазмі виникає перетяжка. При цьому дочірні клітини отримують рівну кількість інформації. Органели розподіляються рівномірно. Поділу передує реплікація ДНК і подвоєння кількості органел.
2. Ендогонія - внутрішнє брунькування. Усередині материнської клітини, тобто всередині оболонки утворюються дві дочірні клітини. Так розмножується токсоплазма.
3. шізогоніей або множинне розподіл. Багаторазово ділиться ядро без цітокінеза, а потім і вся цитоплазма розділяється на частинки, що відособляються навколо ядер. З однієї клітини утворюється багато дочірніх. Ця форма характерна для класу «Споровики», наприклад, малярійний плазмодій з однієї клітини може відразу утворювати 24 дочірні. Така висока плодючість компенсує великі втрати через труднощі передачі паразита від одного господаря до іншого, а саме, від людини до малярийному комару і навпаки.
4. Брунькування - на материнській клітині утворюється невеликий горбок, що містить дочірнє ядро або нуклеоїд. Нирка зростає до материнських розмірів і відділяється від неї. Наприклад, бактерії, дріжджові гриби. У дріжджових грибів - дочірні особини не відокремлюються від материнської, виникають колонії.
5. Спорообразование - зустрічається у представників класу «Споровики». Суперечка - одна зі стадій життєвого циклу споровики, що служить для розмноження. Суперечка - це клітина, вкрита оболонкою, яка захищає від несприятливих умов зовнішнього середовища.
Спори бактерій служать не для розмноження, а для того, щоб вижити при несприятливих умовах, оскільки кожна бактерія утворює тільки одну спору. Бактеріальні спори відносяться до числа найбільш стійких до кип'ятіння і дезинфікуючим речовин.
Безстатеве розмноження у багатоклітинних організмів.
1. Вегетативне - засновано на здатності організмів відновлювати (регенерувати) відсутні частини. У рослин спостерігається різноманітність цієї форми розмноження: воно відбувається шляхом утворенням нових нирок на стеблах, коренях, листках, з яких виростають нові рослини. Вони можуть існувати самостійно, без зв'язку з материнським організмом. Наприклад, у багатоклітинних водоростей, грибів, лишайників розмноження здійснюється обривками ниток, гіф, уламками слоевищ. Покритонасінні можуть розмножуватися: частинами стебла (кактуси, елодея), листом (фіалка, бегонія, лілія), корінням (малина, агрус, кульбаба), видозміненими пагонами: бульбами (картопля), цибулинами (цибуля, часник, тюльпан, нарцис), кореневищами (пирій, хвощ, іван-чай), вусами (суниця) і т.д. У тварин в силу високої спеціалізації клітин організму вегетативне розмноження зустрічається рідше. Війчасті і кільчасті черви діляться перетяжками на кілька частин, в кожній з них відновлюються відсутні органи і, таким чином виникає відразу кілька особин. У кишковопорожнинних - поліпи починають швидко рости, формуються поперечні перетяжки, в результаті яких утворюються дочірні особини, і такий спосіб називається стробіляція. У цей момент поліп нагадує стопку тарілок. Утворилися особини - медузи відриваються і починають самостійне життя. У деяких видів ссавців (броненосець) і комах (оси-наїзники) зустрічається вегетативне розмноження зародків, коли на ранніх стадіях ембріонального розвитку ділиться зародковий диск дає початок декільком особам (від 4 до 8). Подібне можна спостерігати у людини, коли поділяються бластомери з яких будуть розвиватися монозиготних близнюки, (таке збільшення кількості особин, називається поліембріонія.)
2. Брунькування характерно для кишковопорожнинних (гідра). У нирку (випинання) входять клітини екто- і ентодерми. Нирка збільшується, на ній формуються щупальці і ця брунька відділяється від материнської особини.
3. Розмноження фрагментами - (фрагментація) відбувається при поділі особини на дві або більше число частин, кожна з яких зростає і утворює нову особину. З фрагментацією пов'язана регенерація, тобто здатність відновлювати цілісний організм. Фрагментація описана для плоских хробаків, немертин і морських зірок.
4. Спорообразование зустрічається у грибів, водоростей, мохів, плаунів, хвощів і папоротей. Спори утворюються шляхом мейозу в звичайних вегетативних клітинах материнського організму або спеціальних органах - спорангіях і являють собою мікроскопічні одноклітинні освіти. При будь-якій формі безстатевого розмноження - частинами тіла або спорами - спостерігається збільшення чисельності особин даного виду без підвищення їх генетичного різноманіття: всі особини є точною копією материнського організму. Сукупність особин, що відбулися від одного предка шляхом безстатевого розмноження називають - клонами (грец. Clon - гілка, нащадок).
Статеве розмноження має дуже великі еволюційні переваги в порівнянні з безстатевим. Це обумовлено тим, що генотип нащадків виникає шляхом комбінації генів, що належать обом батькам. В результаті підвищуються можливості організмів в пристосуванні до умов навколишнього середовища. Статевий процес полягає в злитті двох клітин - гамет. Формуванню гамет передує особлива форма поділу - мейоз, який призводить до зменшення кількості хромосом удвічі.
Статеве розмноження у одноклітинних тварин.
1. коньюгации - коли спеціальні статеві клітини (статеві особини) не утворюються. Наприклад: а) у інфузорій - дві особини попарно зближуються, між ними утворюється протоплазматична місток, по якому йде обмін мікронуклеус. Потім особини розходяться і зберігають самостійність, але завдяки новій спадкової інформації, з'являються нові ознаки; б) у бактерій - особи, що відрізняються фізіологічними знаками, зближуються, і частини ДНК переходять від однієї особини до іншої. Це призводить до комбинативной мінливості; в) у нитчастих водоростей (спирогира) - дві ниточки зближуються, утворюється місток, по якому йде обмін спадковою інформацією.
2. Копуляція - це статевий процес у одноклітинних організмів, при якому дві особини набувають статеві відмінності, тобто перетворюються в гамети і повністю зливаються, утворюючи зиготу. В процесі еволюції формується механізм відмінності в будові гамет. На першому етапі статевого розмноження гамети ще морфологічно не відрізняються - изогамия (гр. Isos - рівний, gamos - шлюб), тобто обидві гамети мають малі розміри і обидві рухливі. Наприклад, таке розмноження зустрічається у корненожек, джгутикових, водоростей (хламідомонади). У подальшій еволюції гамети диференціюються на дрібні (чоловічі) і великі (жіночі), але обидві ще зберігають рухливість, тобто анізогамія (гр. anisos - нерівний. gamos - шлюб). Наприклад, таке розмноження зустрічається у колоніального жгутикового організму - пандорина. Завершальний шлях еволюції - Овогамія - коли велика (жіноча) клітина втрачає рухливість, а дрібна (чоловіча) - рухома. Наприклад, у колонії вольвокс з класу Жгутикові.
Статеве розмноження у багатоклітинних тварин.
У багатоклітинних тварин при статевому розмноженні має місце лише овогамная копуляція. Розвиток гамет у багатоклітинних тварин відбувається в статевих залозах - гонадах. Розрізняють два типи статевих клітин - чоловічі та жіночі.
1. Гермафродит - якщо чоловічі і жіночі статеві клітини розвиваються в одній особині. Гермафродит характерний для багатьох тварин, що стоять на порівняно низьких щаблях еволюції органічного світу: плоским, кільчастим черв'якам, молюскам, деяким рибам і ящірок, а також більшості квіткових рослин. Гермафродит - це свого роду спосіб пристосування до сидячого, малорухливого або паразитичного способу життя. Ще одна перевага гермафродитизму - це можливість самозапліднення для деяких ендопаразитів (наприклад, у представників Класу Сосальщики і Стрічкові), які можуть жити в тілі господаря в одному екземплярі. Однак, у більшості гермафродитних видів в заплідненні беруть участь гамети, що походять від різних особин, і у них є різні генетичні, морфологічні та фізіологічні пристосування, що перешкоджають самооплодотворению і сприяють перехресному. Наприклад, у кишковопорожнинних - яйця і спермії утворюються в різний час. У деяких молюсків статева заліза періодично продукує то яйцеклітини, то сперматозоїди. Це залежить як від віку особини, так і від умов існування: температури, харчування і т.д.
2. З зовнішнім заплідненням. У більшості водних тварин яйцеклітини і сперматозоїди виділяються в воду, де гамети з'єднуються в значній мірі випадково. Наприклад, у риб і земноводних.
3. З внутрішнім заплідненням. Таке розмноження характерно для наземних тварин, що мають зовнішні статеві органи для перенесення сперми з тіла самця в тіло самки, де й відбувається запліднення. Наприклад, у плазунів, птахів, ссавців. У покритонасінних рослин - подвійне запліднення.
4. Без запліднення.
Партеногенез (гр. Parthenos - незаймана, genos - народження) - одна з модифікацій статевого розмноження, при якому жіноча гамета розвивається в нову особину без запліднення чоловічий гаметой. Зустрічається як в царстві тварин, так і в царстві рослин.
а) Природний партеногенез:
- факультативний, тобто не обов'язковий, так як яйце здатне розвиватися як без запліднення, так і після нього. Зустрічається у бджіл, мурашок, ос, коловерток. Факультативний партеногенез може бути диплоїдним і гаплоїдний. Факультативний диплоїдний партеногенез (циклічний) зустрічається у попелиць, дафній, коловерток. У літню пору у них існують тільки самки, а восени партеногенез змінюється розмноженням із заплідненням. В ядрах соматичних клітин особин, які розвинулися з незапліднених яєць, в ряді випадків є гаплоїдний набір хромосом (наприклад, чоловічі особини коловерток), а в інших - диплоїдний (попелиці, дафнії). Відновлення диплоїдного набору може відбуватися різними шляхами: 1) коли при овогенезі не йде другий розподіл і відновлюється диплоїдний набір хромосом; 2) коли редукционное тільце зливається з яйцеклітиною. Природний партеногенез може бути факультативний гаплоїдний: у бджіл - чоловічі особини (трутні) - гаплоидни, які розвиваються з незапліднених яйцеклітин, а матки і робочі бджоли - з запліднених яєць.
- Облігатний партеногенез (лат. Obligato - зобов'язання), тобто обов'язковий. Яйце розвивається без запліднення, наприклад, у Кавказької скельної ящірки. Цей вид зберігається завдяки партеногенезу, тому що зустріч особин утруднена. Види представлені тільки самками, самостійно виробляють тільки самок. Партеногенез може бути і у птахів. У одній з порід індичок деякі яйця розвиваються партеногенетически, з них з'являються тільки самці.
б) Штучний партеногенез.
Штучний партеногенез виявлений в 1886р А.А. Тихомирова. Його можна викликати у шовковичного шовкопряда, а так само у ссавців шляхом впливу на яйцеклітини різними хімічними речовинами (кислотами) і фізичними факторами (температурою, світлом, електрикою). Широко поширений партеногенез у личинкових стадій сосальщиков та інших паразитів, що забезпечує їм інтенсивне розмноження і виживання, незважаючи на масову загибель на різних етапах життєвого циклу.
Це відмінності між самцями і самками в будові тіла, забарвленні, інстинктах і ряді інших ознак. Статевий диморфізм проявляється вже на ранніх щаблях еволюції.
Наприклад, у круглих черв'яків - самки більші, самець має загнутий кінець тіла, у членистоногих самки і самці відрізняються за величиною і забарвленням, у риб - за величиною забарвленням і особливостями будови тіла. У тритонів - самці в шлюбний період мають яскраве забарвлення черевця і гребінь на спині. У птахів - самці в шлюбний період мають яскраве забарвлення.
У людини, жінки і чоловіки відрізняються такими ознаками як: зростання, масивність кісток скелета, масивністю мускулатури, величиною черепа (більше у чоловіків) і співвідношенням лицьовій і мозкової його частин, шириною тазу і плечей, рослинністю на обличчі, низьким тембром голосу, виступаючим вперед щитовидним хрящем гортані (кадик), розвитком грудних залоз, розвитком підшкірної жирової клітковини.
Відмінні статеві ознаки