Биология - Кутя Сергей. Страница 15

Развитие – важный, но не обязательный элемент размножения. У некоторых примитивно организованных живых существ развитие выпадает, поскольку основные черты клеточной организации сохраняются.

Функция размножения отличаются от многих других функций тем, что служит интересам вида, а не индивидуума. В ходе эволюции жизненный успех сопутствовал тем видам, которые лучше размножались и давали более плодовитое потомство с лучшими шансами на выживание. Именно этим объясняется, почему многие особенности живых организмов, как структурные, так и поведенческие, подчинены интересам размножения, а в ходе онтогенеза для этого формируются специальные системы органов.

Типы размножения

Бесполое размножение животных может происходить следующими способами.

1. Митотическим делением клетки. Это наиболее распространенный способ репродукции клеток, свойственный многоклеточным и одноклеточным организмам.

2. Простым делением клетки. Так размножаются, в частности, прокариотические клетки.

3. Шизогонией, или множественным делением, которое представляет более редкую форму, свойственную, например, некоторым простейшим организмам.

4. Почкованием клетки, которое бывает наружным и внутренним. При наружном почка образуется на поверхности клетки, при внутреннем изнутри, причем перед отделением почки поступают в специальную полость внутри материнской клетки и лишь затем выводятся наружу. Данный способ хорошо выражен у сосущих инфузорий – сукторий.

Рис. 27. Почкование дрожжевых грибов.

5. Спорообразованием, репродукцией при помощи спор, форма типичная для простейших споровиков.

6. Вегетативное размножение характеризуется тем, что начало новому организму дают группы клеток или многоклеточные зачатки, иногда участки тела родителя. Вегетативный способ наиболее широко распространен у низших представителей животного царства (кишечнополостных, губок), но может наблюдаться и у относительно высокоорганизованных животных (кольчатых червей).

Половое размножение животных получило в природе доминирующие положение, потому что является неиссякаемым источником изменчивости в результате перекомбинаций генетического материала. Оно совершается с участием половых клеток, гамет.

Половые клетки, гаметы, являются высокоспециализированными клетками, предназначенными для полового размножения. Их главная функция – осуществить перенос в закодированном виде генетической информации от родительских форм к потомкам, обеспечить формирование зиготы. Тем самым, с помощью половых клеток реализуется механизм наследственности.

Известны две группы половых клеток: мужские гаметы – сперматозоиды (спермии) и женские гаметы — яйцеклетки (овоциты, яйцевые клетки). Первые способны к различным по форме и быстроте типам движений, вторые – неподвижны, имеют систему оболочек и могут включать различные количества питательного материала необходимого для развития зародыша.

Принципиальные отличия половых клеток от соматических (телесных) состоят в следующем:

1. Зрелые гаметы гаплоидны, то есть содержат половинный набор хромосом.

2. В половых клетках резко изменены объемные соотношения ядра и цитоплазмы (ядерно-цитоплазматический коэффициент). В закончивших развитие половых клетках процессы метаболизма замедлены.

Развитие половых клеток

Развитие половых клеток, гаметогенез, включает процессы сперматогенеза и овогенеза. Эти процессы происходят в половых железах, гонадах, которые называются соответственно семенники и яичники.

Сперматогенез

Развитие мужских половых клеток включает четыре стадии: размножение, рост, созревание, формирование.

У человека все они совершаются в семенниках и продолжаются с периода полового созревания до старости (рис. 28).

Рис. 28. Схема гаметогенеза.

Размножение. В период полового созревания у лиц мужского пола в канальцах семенников начинается митотическое деление диплоидных первичных половых клеток сперматогоний. Этот процесс продолжается непрерывно десятки лет. В результате количество клеток существенно возрастает.

Рост. На стадии роста размеры клеток несколько возрастают, и они превращаются в сперматоциты. Важным событием этого этапа является репликация ДНК при сохранении неизменным числа хромосом.

Созревание. Главным для данной стадии служит процесс мейоза, включающий два последовательных клеточных деления с образованием четырех гаплоидных клеток сперматид.

Формирование. Путем сложных преобразований у сперматид формируется жгутик – специальный органоид движения и образуются зрелые половые клетки спермии (сперматозоиды).

Овогенез

Развитие женских половых клеток происходит в яичниках женщины и заканчивается в маточных трубах. Здесь выделяются три стадии: размножение, рост, созревание.

В организме женщины овогенез начинается уже в период эмбрионального развития, но затем приостанавливается до начала полового созревания.

Размножение. Суть процесса – деление путем митоза диплоидных первичных половых клеток – овогоний. В результате в яичниках закладывается значительный резерв клеток для последующего развития.

Рост. Процессы роста начинаются с периода полового созревания и имеют целью создать в половой клетке запасы питательных веществ. В результате величина клеток значительно возрастает, и они превращаются в овоциты. На этом этапе происходит также репликация ДНК при сохранении неизменным числа хромосом. В яичниках человека процессы роста сопряжены с увеличением фолликулов, в которых находятся половые клетки (рис. 29).

Рис. 29. Развитие фолликулов с половыми клетками в яичниках человека.

Созревание. На данной стадии совершается мейоз, существенно отличающийся от мейоза в семенниках. Первое деление мейоза заканчивается образованием двух гаплоидных клеток: крупного овоцита и мелкого первичного полоцита. Второе деление мейоза (происходит у млекопитающих животных и человека в ходе оплодотворения) сопровождается образованием крупной зрелой яйцеклетки и вторичного мелкого полоцита. Таким образом, в процессе мейоза образуется только одна полноценная женская гамета, где концентрируется весь питательный материал – желток. Три полоцита в размножении не участвуют.

Мейоз

Это центральное событие гаметогенеза, в результате которого незрелые диплоидные половые клетки с набором хромосом – 2n, превращаются в зрелые гаметы с набором хромосом – n.

Мейоз включает два последовательных клеточных деления. Первое называют редукционным, так как оно приводит к возникновению гаплоидных клеток. Второе деление — эквационное (уравнительное), в результате чего количество гаплоидных клеток увеличивается.

Синтез ДНК предшествует только первому редукционному делению. В ходе деления мейозом наблюдаются такие же фазы, как при митозе: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.