Розмноження організмів.Форми розмноження тварин. Матеріал для учнів 7 класу.

                              Типи розмноження організмів. Нестатеве розмноження

Розмноження - притаманна всім організмам властивість відтворення собі подібних, завдяки чому забезпечуються неперервність і спадковість життя. Основні форми розмноження живих істот — нестатеве та статеве.

                              Які особливості нестатевого розмноження?

Нестатеве розмноження спостерігають в одноклітинних організмів (прокаріотів, тварин, водоростей і грибів) і деяких багатоклітинних. Не­статеве розмноження відбувається за допомогою нестатевих клітин, які ще називають соматичними (від грец. сома - тіло). Один із способів неста­тевого розмноження, за якого в багатоклітинних організмів відокрем­люються групи клітин, називають вегетативним (від лат. вегетативус - рослинний або вегето - оживлюю).

Нестатеве розмноження може відбуватись поділом клітин навпіл, їхнім множинним поділом, брунькуванням, утворенням спор (мал. 1.1).

У разі поділу клітини навпіл (мал. 1.1,1) утворюються дві дочірні, удві­чі дрібніші за материнську. Спочатку ділиться ядро, потім - цитоплазма. Органели материнської клітини зазвичай більш-менш рівномірно розпо­діляються між дочірніми. Якщо певна органела наявна в материнській клітині в однині, то вона потрапляє в одну з дочірніх клітин, а в іншій формується заново (наприклад, довгий джгутик у евглени зеленої). До­чірні клітини живляться, ростуть і починають розмножуватись лише коли досягнуть розмірів материнської клітини. Еукаріотичні клітини ді­ляться переважно шляхом мітозу.

Під час множинного поділу спочатку багаторазово ділиться ядро мате­ринської клітини, і вона стає багатоядерною. Потім ділиться цитоплазма та утворюються одноядерні дочірні клітини (мал. 1.1. 2).

У разі брунькування від материнської клітини виокремлюється менша дочірня. За простого брунькування зазвичай ядро ділиться навпіл» після чого одне з дочірніх ядер наближується до поверхні клітини та відокрем люється разом з ділянкою цитоплазми (мал. 1.1. 3) За множинного брунь­кування ядро ділиться кілька разів, і кожне з дочірніх відокремлюється разом з ділянками цитоплазми (наприклад, в інфузорій, які ведуть при­кріплений спосіб життя).

Розмноження спорами відоме у різних одно- та багатоклітинних еука- ріотів: грибів, водоростей, мохів, хвощів, плаунів, папоротей. Спори - це спеціалізовані клітини, які слугують не тільки для розмноження, а й у деяких випадках - для переживання несприятливого періоду та поширен­ня. Вони можуть мати джгутики (у хламідомонади, улотрикса) або позбав­лені їх (у хлорели). Спори із джгутиками (зооспори) (мал. 1.1, 4) здатні до активного руху, а спори, які їх не мають, поширюються течією води, ві­тром, різними організмами. Тривалість існування зооспор незначна, а вкриті щільною оболонкою нерухомі спори можуть зберігати життєздат­ність протягом довгого часу (років і десятків років).

Вегетативне розмноження може відбуватися кількома шляхами. При фрагментації відокремлюються багатоклітинні частини тіла (стеблові живці у верби або листкові - у сенполії чи глоксинії). Видозмінені пагони, що слугують для розмноження, - це бульби картоплі або топінамбура, вуса суниць, кореневища хвоща, конвалії, пирію (мал. 1.2. І, 1-3), цибулини в цибулі ріпчастої та часнику (мал. 1.2.1,4). Спеціалізовані виводкові брунь­ки, здатні відокремлюватись від материнської особини в каланхое, росич­ки (мал. 1.2.1, 5). За рахунок кореня розмножуються малина, вишня, слива, троянди (кореневими паростками, які розвиваються з додаткових бруньок), жоржини та батат (бульбокоренями).

Способи вегетативного розмноження тварин також різноманітні. За не- впорядкованого поділу кількість і розміри частин, на які розпадається організм, непостійні (губки, плоскі і кільчасті черви, голкошкірі). Нато­мість за впорядкованого поділу кількість і розміри утворених частин (фрагментів) більш-менш постійні. Наприклад, багатощетинковий черв - додекадерія - може розпадатись на окремі сегменти. Кожний з них згодом відокремлює від себе чотири дочірні особини і після цього гине внаслідок виснаження поживних речовин (мал. 1.2. П, 1).

За брунькування від материнського організму відокремлюються одна або кілька бруньок, що згодом розвиваються в самостійні особини (поліпи кишковопорожнинних, деякі кільчасті черви). Коли ж бруньки залиша­ються зв’язаними з материнською особиною, виникають колонії тварин (наприклад, губки, коралові поліпи) (мал. 1.2. II, 2).

Вегетативне розмноження відбувається завдяки регенерації.

Регенерація (від лат. регенератів - відновлення) - процес відновлення організмом втрачених або ушкоджених частин, а також відтворення цілісної особини з и частини.

Завдяки регенерації в організмі постійно замінюються клітини, термін життєдіяльності яких вичерпано (залозисті клітини кишкового епітелію, клітини крові тощо).

У багатоклітинних водних тварин - губок немає тканин. їхній організм може відновитися навіть з розтертої клітинної маси. У поліпів кишковопо­рожнинних (гідра) особина може відновлюватись зі своєї 1/200 частини, у деяких війчастих червів - з 1/100. Відновлювати цілісні органи здатні вій­часті, багатощетинкові та малощетинкові черви, деякі ракоподібні (наприклад, краби), голкошкірі. Серед хордових тварин регенерація цілісних ор­ганів відбувається у хвостатих земноводних (кінцівок, хвоста, очей, деяких внутрішніх органів), ящірок (відновлення відкинутої частини хвоста) (мал. 1.3,1).

У птахів і ссавців (зокрема, людини) регенерація проявляється в заго­єнні ран, зростанні кісток, поновленні клітин і тканин. За репаративної (від лат. репаратіо - відновлення) регенерації відновлюються структури, втрачені внаслідок випадкових пошкоджень, а за фізіологічної - оновлю­ються певні частини тіла (насамперед клітинний склад).

Регенерація у тварин відбувається за допомогою недиференційованих (наприклад, стовбурові клітини червоного кісткового мозку ссавців чи проміжні клітини гідри) та диференційованих (наприклад, кришталик ока хвостатих земноводних відновлюється з клітин райдужної оболонки) клітин. Процеси регенерації відбуваються внаслідок міжклітинних і між- тканинних взаємодій, впливу біологічно активних речовин (гормонів, ней- рогормонів), нервової та імунної систем, а також спадкових факторів.

Регенерація добре розвинена в багатьох рослин. Вони здатні відновлю­вати пошкоджені тканини та органи, а також цілісний організм з певної його частини. Так, у багатьох рослин особина може розвиватись із живців (кореневих, стеблових (мал. 1.3, 2) чи листкових) або видозмінених паго­нів. Важливу роль при регенерації вищих рослин відіграє твірна тканина, клітини якої здатні ділитися і давати початок різним типам тканин. За певних умов можуть відновлювати мітотичну активність деякі зрілі клі­тини. Регенерацію в рослин регулюють фітогормони, які стимулюють по­діл і диференціацію клітин в ушкоджених ділянках.

Особливим способом нестатевого розмноження організмів є поліембріо­нія (від грец. поліс - численний та ембріон - зародок) - розвиток кількох зародків із заплідненої яйцеклітини (зиготи). На стадії дроблення в певний момент ембріон розпадається на окремі клітини. Згодом з кожної такої клітини розвивається самостійний організм. Істоти, які виника­ють унаслідок поліембріонії, називають однояйцевими близнюками. Усі вони належать до однієї статі та мають однаковий набір спадкової ін­формації.

Поліембріонія поширена серед різних груп тварин (війчасті і кільчасті черви, іноді - членистоногі, риби, птахи і ссавці). Як явище обов’язкове вона характерна для деяких комах (наприклад, їздців) та ссавців (напри­клад, панцирників) (мал. 1.4). У людини це явище випадкове. За статисти­кою, двоє однояйцевих близнюків у людини трапляються раз на 80 поло­гів, троє - на 6500, четверо - на 510 000, причому у жінок старшого віку ймовірність народження однояйцевих близнюків зростає (у 40-річних вона втричі вища, ніж у 20-річних).

Унаслідок поліембріонії у рослин в одній насінині розвивається кілька за­родків (тюльпани, лілії, латаття, суниці тощо). Додаткові зародки в насінині можуть розвиватись не лише із заплідненої яйцеклітини, а й з інших клітин.

                                Яке біологічне значення нестатевого розмноження?

У деяких груп організмів нестатеве розмноження - це єдина можли­вість залишити нащадків. У видів, здатних до статевого розмноження, цим способом можуть давати нащадків особини, які з певних причин ви­явилися ізольованими від інших. Завдяки нестатевому розмноженню осо­бини за незначний проміжок часу можуть значно збільшувати чисель­ність. Наприклад, з кореневища осоту на 1 м² ґрунту може утворитись до 1800 пагонів! Крім того, за нестатевого розмноження нова особина, зазви­чай, розвивається швидше, ніж за статевого.

Унаслідок нестатевого розмноження дочірні особини за набором спад­кової інформації є точними копіями батьківських. Людина використовує цю особливість при розмноженні культурних рослин, підтримуючи від по­коління до покоління властивості певних сортів.

                            Типи розмноження організмів. Статеве розмноження організмів

Статевий процес — поєднання в одній клітині спадкового матеріалу двох клітин.

Статеве розмноження забезпечує різноманіття спадкового матеріалу нащадків і генофонду популяції в цілому. Чим різноманітніший генофонд популяції, тим більше в неї шансів пристосуватись до змін умов навко­лишнього середовища. Статевий процес притаманний більшості видів еукаріотів (він невідомий у деяких одноклітинних організмів, як-от аме­би, евглени зеленої, хлорели). Статевий процес еукаріотів здійснюється у формах кон’югації та копуляції.

                                                                        Що таке кон'югація?

Кон'югація (від лат. кон’югатіо - сполучення) - це різні форми статево­го процесу, за якого клітини одноклітинних (частина видів бактерій, водо­ростей, тварин) чи багатоклітинних (деякі гриби, нитчасті зелені водорос­ті) організмів обмінюються спадковим матеріалом.

У деяких водоростей і грибів вміст однієї клітини (її умовно називають чоловічою) через тимчасові цитоплазматичні містки переходить в іншу (жіночу). Так утворюється зигота, яка після певного періоду спокою діли­ться шляхом мейозу (мал. 2.1.1).

В інфузорій під час кон’югації відбуваються складні перетворення ядерного апарату (мал. 2.1. II). Перед кон’югацією велике (вегетативне) ядро руйнується, а мале (генеративне) кілька разів ділиться. Частина утворених ядер зникає; залишаються лише два - мігруюче (чоловіче) та нерухоме (жіноче). Далі дві клітини зближуються і через цитоплазматичні містки обмінюються мігруючими ядрами, які зливаються з нерухомими. Потім клітини розходяться і після кількох поділів у кожної з них віднов­люються велике та мале ядра.

                                                     У чому полягас копуляція?

Копуляція (від лат. копулятіо - сполучення) — це процес злиття двох спеціалізованих статевих клітин (гамет).

Найпростіша форма копуляції - ізогамія (від грец. ізос - однаковий) - це злиття двох однакових гамет, наприклад у зелених водоростей хламідомонади та улотрикса (мал. 2.2, 1).

За анізогамії (від грец. анізос - нерівний) злива­ються різні за формою, розмірами і особливостями будови чоловічі та жіночі статеві клітини (наприклад, у вищих рослин і багатоклітинних тварин) (мал. 2.2, 2-4).

Для найпоширенішого варіанта анізогамії, а саме оогамії (від грец. оон - яйце) характерні дрібні рухо­мі (сперматозоїди) або нерухомі (спермії) чоловічі та великі й нерухомі жіночі (яйцеклітини) гамети (мал. 2.2,3). Великі яйцеклітини містять запас пожив­них речовин, потрібний для розвитку зародка.

                               У чому полягає партеногенез?

Хоча запліднення є характерною ознакою статевого розмноження, дочірні організми можуть розвиватись

і  з незаплідненої яйцеклітини шляхом партеноге­незу (від грец. партенос - дівчина і генезис - похо­дження).

Якщо під час розвитку яйцеклітини відбувається мейоз, організми, що розвиваються внаслідок парте­ногенезу, отримують гаплоїдний набір хромосом (на­приклад, трутні - самці медоносної бджоли). Коли ж при розвитку яйцеклітини мейоз не відбувається (як-от, у рачків дафній), то дочірні особини мають хромосомний набір, подібний до материнського. Для деяких видів партеногенез - єдиний спосіб розмноження (деякі види комах - горіхотворок); в інших (сріблястий карась, ящірки, рачки-артемії) існують двостатеві і партеногенетичні популяції. У життєвому циклі по­пелиць і дафній закономірно чергуються покоління, які розмножуються статевим шляхом і партеногенетично (мал. 2.3). Партеногенез також відо­мий у вищих спорових і насінних рослин (мал. 2.4).

У людини під впливом стресових ситуацій, високих температур або ін­ших чинників незапліднена яйцеклітина також може почати поділятися. Але потім вона гине, і нова особина не розвивається.

Крім природного партеногенезу можливий і штучний. Його було здій­снено у багатьох видів тварин (морських їжаків та зірок, кільчастих чер­вів, комах, молюсків, жаб, кролів та ін.). У 2002 р. учені отримали кілька партеногенетичних зародків макак. А ще через два роки японські дослід­ники «створили* партеногенетичну мишу, яка виявилася здатною до ста­тевого розмноження та залишила плодючих нащадків. Вона прожила на третину довше, ніж нормальні особини.
Штучний партеногенез застосовують у селекції. Наприклад, у середині 30-х років XX ст. відомий російський селекціонер Борис Львович Астау- ров (1904-1974), підігріваючи яйцеклітини шовкопряда, спровокував партеногенетичний розвиток особин жіночої статі. Це мало неабиякий економічний ефект, адже гусінь самок під час заляльковування утворює більше шовкової нитки.

Під час партеногенезу новий організм розвивається зі статевої клітини - яйцеклітини, але розвитку дочірньої особини не передує запліднення. Тому хоча партеногенез є різновидом статевого розмноження, його меха­нізм нагадує нестатеве.