3.2 Воспроизведение организмов, его значение. Способы размножения, сходство и различие полового и бесполого размножения

Видеоурок: Виды размножения: бесполое и половое

Лекция: Воспроизведение организмов, его значение. Способы размножения, сходство и различие полового и бесполого размножения

Одним из базовых отличий живого от неживого является способность к самовоспроизведению. В живой природе есть два типа размножения: половое и бесполое. 

У него имеется ряд преимуществ:

• на воспроизведение требуется меньше энергии;

• экономия времени, так как нет необходимости в поиске партнера;

• более высокий темп воспроизведения новых организмов.

Негативными его эволюционными чертами являются:

• закрепление нежелательных мутаций;

• замедление эволюционных изменений; 

• низкая приспособляемость к изменяющимся условиям среды, а следовательно, и низкая выживаемость организмов.

Существуют несколько различных способов бесполого размножения:

• Прямое деление. Свойственно одноклеточным. Это примитивное деление надвое, в этом случае иногда органоиды между клетками нового поколения распределяются случайным образом. Не происходит разрушения ядерных оболочек, ядро также делится надвое после репликации ДНК. Мембрана прорастает между реплицированными молекулами ДНК.

• Размножение спорами. К спорообразованию способны низшие растения и грибы. У папоротникообразных, мхов, плаунов существует последовательное чередование поколений спорофитов и гаметофитов. Кроме того, спорами размножаются бактерии и некоторые простейшие.

• Почкование. Таким образом размножаются грибы, кишечнополостные, некоторые виды мхов, червей. Суть этого типа размножения состоит в том, что из материнского тела или клетки отпочковывается новая особь, часто – не теряющая связи с родителем, что приводит к колониальному образу жизни.

• Вегетативное. Размножение происходит многоклеточными участками тела родительской особи – кусочками таллома, корневища, побегами, клубнями, листьями. Такой способ размножения тесно связан с регенерационными способностями представителей вида к регенерации – если она есть, то он возможен, если организмы не способны к регенерации – вегетативно они не размножаются. Наиболее примитивные из многоклеточных животных могут размножаться вегетативно – к ним относятся иглокожие, гидроидные, плоские и кольчатые черви.

Половое размножение

Собственно половой процесс может иметь различные вариации:

• Обмен хромосомным материалом без образования новой особи у простейших.

• Партеногенез – развитие потомства из неоплодотворенного яйца, известный у насекомых, ракообразных, ящериц, некоторых видов птиц, земноводных – неизвестны примеры данного типа размножения у млекопитающих.

• Гермафродитизм – это одновременное или разнесенное во времени наличие и мужских, и женских половых желез у одной особи. Характерно для растений – однодомность, а также низших животных.

• Настоящее половое размножение, происходящее путем слияния двух гамет и образованием зиготы. Характерно для эволюционно молодых организмов – высших растений и животных.

Процесс слияния мужской и женской гамет может происходить вне и внутри женского организма. Внешнее оплодотворение характерно для рыб и земноводных – самки мечут икру, самец поливает ее молоками. Для внутреннего оплодотворения необходимо соединение двух организмов, называемое копуляцией.

Сходство и различие полового и бесполого размножения

Единственным сходством обоих типов размножения является факт увеличения количества особей. 

В остальном они принципиально различны:

• в образовании следующего поколения принимает участие разное количество родительских особей – 2 в половом, 1 особь в бесполом размножении;

• функционально разные клетки принимают участие в размножении – соматические в бесполом, специально приспособленные гаметы – в половом;

• разный механизм клеточного деления – митоз характерен для бесполого, мейоз – для полового размножения (бывают исключения – мейоз при спорообразовании, митоз при образовании спермиев у цветковых растений);

• потомки генетически идентичны при бесполом размножении, и генетически отличны от обоих родителей при половом.

Половое размножение является более эволюционно прогрессивным, возможность рекомбинации генов открывает возможности для получения различных вариантов фенотипов в потомстве, давая материал для естественного отбора.

Уникально в живой природе размножение цветковых растений, происходящее путем двойного оплодотворения. Яйцеклетка их расположена внутри завязи. Для полового процесса и последующего развития семени необходимо, чтобы пыльцевое зерно попало на рыльце пестика. Закрепленное там липкими выделениями рыльца, оно начинает прорастать, образуя тонкую полую пыльцевую трубку, прорастающую во внутреннюю полость завязи. Во время прорастания происходит деление генеративного ядра в пыльцевой трубке, дающее в результате два спермия. Когда пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка в завязи – один из них сливается с гаплоидной яйцеклеткой, другой – с центральной диплоидной клеткой. При слиянии спермия и яйцеклетки получается зигота, из которой разовьется семя, а при слиянии диплоидной центральной клетки и второго спермия – триплоидная клетка, из которой образуется эндосперм – источник питания будущего семени при прорастании.