II. Гаметогенез

Размножение – это универсальное свойство всех живых организмов. Бактерии и одноклеточные организмы размножаются делением. С появлением многоклеточных возникли системы взаимодействия клеток, сложилось индивидуальное развитие организма, которое тесно связано с его размножением и возникновением различий между организмами. У многоклеточных организмов в размножении участвуют лишь некоторые клетки, поэтому у них сформированы репродуктивные органы, где формируются клетки, способные дать начало новому организму. К репродуктивным относятся и генеративные органы, где формируются половые клетки – гаметы. В отличие от самотических, или вегетативных, клеток, имеющих двойной набор хромосом, гаметы гаплоидны, имеют один набор хромосом. Они способны к слиянию и образованию зиготы.

 +   2

♂ ♀

Если новый организм возникает из половых клеток, то говорят о половом размножении, если из самотических – о бесполом.

Новые организмы при бесполом размножении являются точными копиями материнских. Совокупность особей, произошедших от единого предка при бесполом размножении, называется клонами. Клонирование – бесполое размножение с помощью самотических клеток.

При половом размножении потомство имеет двух родителей. Каждый из организмов родителей производит гаметы. Женский организм производит яйцеклетки, мужской – сперматозоиды. Половые клетки созревают в половых железах. В каждой железе есть три зоны:

1. Зона размножения – интенсивно размножаются первичные, диплоидные половые клетки. Число их увеличивается путем митоза.

2. Зона роста – половые клетки не делятся, а растут, достигая размеров свойственных виду.

3. Зона созревания – в этой зоне образуются гаплоидные яйцеклетки и сперматозоиды. Здесь происходит мейоз.

Мейоз – это специфическое деление клеток, при котором происходит редукция, или уменьшение числа хромосом. Мейоз состоит из двух делений: перед первым происходит удвоение ДНК, а перед вторым – не происходит.

При первом делении хромосомы удваиваются и состоят из двух хроматид. В профазе они спирализуются, приобретая характерную форму и размер. Гомологичные пары скручиваются друг с другом – конъюгация. Затем происходит обмен участками хромосом (генами) – это кроссинговер. После этого гомологичные хромосомы расходятся, образуется веретено деления и наступает метафаза. Хромосомы располагаются в плоскости экватора. В анафазе к полюсам отходят не половинки хромосом, а целые хромосомы, состоящие из двух хроматид, поэтому в дочернюю клетку попадает одна из каждой пары гомологичных хромосом. Наступает второе деление мейоза. Ему не предшествует синтез ДНК, поэтому в дочерней клетке после всех четырех фаз оказывается по одной дочерней хромосоме, несущей новые признаки.

Итак, известны две формы размножения – бесполое и половое.

Бесполое – участвует одна особь, исходные клетки – одна или несколько сомотических неполовых. Основной механизм деления – митоз, потомки являются точными копиями родителей. Значение для эволюции состоит в том, что митоз способствует сохранению наибольшей приспособленности в неменяющихся условиях среды. Усиливает стабилизирующую роль естественного отбора. Характерно для простейших, одноклеточных водорослей, некоторых растений. Бесполое размножение различается по способам:

1. деление клетки надвое;

2. множественное деление клетки;

3. неравномерное деление клетки;

4. спорообразование;

5. вегетативное - у растений и животных.

Половое размножение – участвуют две особи, исходные клетки – гаметы, механизм деления – мейоз, генетическая информация потомков формируется из двух разных источников, т.е. гамет родительских организмов, что способствует эволюции генетической информации особей вида, освоению различных условий обитания. Способы полового размножения:

1. конъюгация – частичный обмен генетической информацией через цитоплазматические мостики;

2. партеногенез – женские гаметы превращаются в зародыш без оплодотворения;

3. гиногенез – сперматозоиды погибают, проникнув в яйцеклетку, и она после этого развивается в зародыш;

4. андогенез – развитие зародыша происходит за счет материала сперматозоида, ядро яйцеклетки погибает.

Это способы полового размножения без оплодотворения, но есть способы - с оплодотворением.