Размножение. Онтогенез.
Способность к размножению является одним из важнейших признаков жизни. Эта способность проявляется уже на молекулярном уровне жизни. Размножение – это воспроизведение генетически сходных особей данного вида, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.
Различают следующие формы размножения:
Бесполое размножение.
Эта форма размножения характерна как для одноклеточных, так и для многоклеточных организмов. Однако наиболее распространено бесполое размножение в царствах Бактерии, Растения и Грибы. В царстве Животных этим способом размножаются в основном простейшие и кишечнополостные.
Существует несколько способов бесполого размножения:
– Простое деление материнской клетки на две или несколько клеток. Так размножаются все бактерии и простейшие.
– Вегетативное размножение частями тела характерно для многоклеточных организмов – растений, губок, кишечнополостных, некоторых червей. Растения вегетативно могут размножаться черенками, отводками, корневыми отпрысками и другими частями организма, видоизмененными побегами (клубнями, луковицами, корневищами).
– Почкование – один из вариантов вегетативного размножения свойственен дрожжам и кишечнополостным животным.
– Спорообразование распространено среди водорослей, споровых растений и грибов.
В бесполом размножении принимает участие только одна родительская особь. Новый организм развивается из неполовых клеток (соматических) одной или нескольких. Потомство является точной копией материнского организма.
Бесполое размножение обеспечивает увеличение численности генетически однородного потомства, поэтому его часто применяют селекционеры растений для сохранения полезных свойств сорта. Виды с коротким жизненным циклом могут оставить потомков больше и быстрее.
2)Половое размножение – процесс, в котором объединяется генетическая информация от двух особей.
Обычно участвуют две особи, которые имеют специализированные клетки (гаметы), в результате слияния которых происходит образование зиготы.
Объединение генетической информации может происходить при конъюгации (временном соединении особей для обмена информацией, как это происходит у инфузорий) и копуляции (слиянии особей для оплодотворения) у одноклеточных животных, а также при оплодотворении у представителей разных царств.
Оплодотворение бывает наружным и внутренним. Особым случаем полового размножения является партеногенез у некоторых животных (тли, трутни пчел). В этом случае новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки.
Половое размножение у покрытосеменных растений происходит путем двойного оплодотворения (открыл Навашин С.Г.)
Дело в том, что в пыльнике цветка образуются гаплоидные пыльцевые зерна. Ядра этих зерен делятся на два – генеративное и вегетативное. Попав на рыльце пестика, пыльцевое зерно прорастает, образуя пыльцевую трубку. Генеративное ядро делится еще раз, образуя два спермия. Один из них, проникая в завязь, оплодотворяет яйцеклетку, а другой сливается с двумя полярными ядрами двух центральных клеток зародыша (с ДИПЛОИДНОЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ КЛЕТКОЙ), образуя триплоидный эндосперм (3n).
При половом размножении особи разного пола образуют гаметы. Женские особи производят яйцеклетки, мужские – сперматозоиды, обоеполые особи (гермафродиты) производят и яйцеклетки, и сперматозоиды. У большинства водорослей сливаются две одинаковых половых клетки.
При слиянии гаплоидных гамет происходит оплодотворение и образование диплоидной зиготы. Зигота развивается в новую особь. Все вышеперечисленное справедливо только для эукариот. Таким образом, при половом размножении происходит смешивание геномов двух разных особей одного вида. Потомство несет новые генетические комбинации, что отличает их от родителей и друг от друга. Различные комбинации генов, проявляющиеся в потомстве в виде новых, интересующих человека признаках, отбираются селекционерами для выведения новых пород животных или сортов растений.
Онтогенез.
Онтогенез – это индивидуальное развитие организма от момента образования зиготы до смерти.
В онтогенезе выделяют два периода – эмбриональный – от образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек или рождения и постэмбриональный – с момента рождения до смерти.
Эмбриональный период, или эмбриогенез, начинается с образованием зиготы и заканчивается с выходом из яйцевых оболочек или с моментом рождения.
Эмбриональный период делится на стадии:
1. Зигота – стадия одноклеточного зародыша. Она образуется в результате слияния женской и мужской гамет.
2. Дробление зиготы – многократное митотическое деление зиготы, в результате которого, зародыш становится многоклеточным, не меняя при этом своего объема. Клетки на стадии дробления называются бластомерами. С каждым последующим дроблением бластомеры становятся меньших размеров, т.к. интерфаза на этой стадии очень короткая.
В результате ряда последовательных дроблений формируется группа клеток, тесно прилегающих друг к другу. У некоторых животных такой зародыш напоминает ягоду малины. Он получил название морулы. Далее между бластомерами в моруле возникают силы отталкивания, бластомеры выстраиваются в один слой, образуя бластулу.
Бластула – стадия многоклеточного однослойного зародыша. Этот слой назван бластодермой. Полость, ограниченная бластодермой называется первичной полостью (бластоцелью).
3. Гаструляция (процесс образования гаструлы).
Гаструла – стадия двух- или трехслойного зародыша.
Слои тела зародыша называют зародышевыми листками: энтодермой, эктодермой и мезодермой.
В процессе гаструляции выделяют два этапа:
1)образование эктодермы (наружного зародышевого листка) и энтодермы (внутреннего зародышевого листка) т.е. двуслойного зародыша
2)образование мезодермы (среднего, третьего зародышевого листка), т.е. трехслойного зародыша.
Часть бластодермы впячивается внутрь бластулы, образуя двухслойный зародыш — гаструлу. На месте вгибания образуется первичный рот, ведущий в замкнутую полость первичной кишки.
Часть бластомеров перемещается в полость бластулы, где они образуют внутренний зародышевый листок. Внешний слой клеток называют эктодермой, а внутренний – энтодермой. Полость называют гастроцелем, или первичной кишкой, а вход в кишку получил название бластопора, или первичного рта.
4. Нейруляция — образование нервной пластинки и её замыкание в нервную трубку в процессе зародышевого развития хордовых. Зародыш на стадии нейруляции называется нейрулой.
5.Гистогенез и органогенез.
Гистогенез – процесс образования тканей.
Органогенез – процесс формирования органов.
Зародышевый материал, дифференцированный на три зародышевых листка, даёт начало всем тканям и органам зародыша.
Из эктодермы развиваются: эпидермис кожи и его производные (перо, ногти, когти, волосы, потовые, сальные и молочные железы), органы зрения, слуха, обоняния; эпителий ротовой полости, эмаль зубов; нервная трубка, нервные клетки (НЕРВНАЯ СИСТЕМА).
Зародыш на стадии образования нервной трубки называют нейрулой.
Из энтодермы развиваются: эпителий желудка и средней кишки; печень; поджелудочная железа (ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА); эпителий легких и воздухоносных путей (ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА); гипофиз, щитовидная и паращитовидные железы.
Производные мезодермы: мышечная и соединительная ткани; скелетная мускулатура (ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА), органы выделительной, половой, сердечно-сосудистой и лимфатической систем; плевра, брюшина, перикард.
Органогенез завершается в основном к концу эмбрионального периода развития. В зависимости от места развития дефинитивного (окончательного) ротового отверстия все типы животных мира принято делить на первичноротых и вторичноротых.
К первичноротым относятся организмы, у которых в процессе эмбрионального развития дефинитивное ротовое отверстие образуется на месте первичного рта – бластопора. Это все черви, моллюски и членистоногие.
У вторичноротых организмов (иглокожие и хордовые) дефинитивный рот формируется на конце, противоположном бластопору.
Постэмбриональное развитие начинается с момента рождения или выхода организма из яйцевых оболочек и заканчивается смертью.
Длительность постэмбрионального периода у разных видов организмов различна от нескольких часов (бабочки однодневки) до сотен лет (черепахи, дубы).
Различают непрямой и прямой онтогенезы.
Непрямое развитие (с метаморфозом) встречается у плоских червей, моллюсков, насекомых, рыб, земноводных. Их зародыши проходят в своем развитии несколько стадий, в том числе личиночную.
Образуется личинка, отличающаяся от взрослого организма по многим признакам внешнего и внутреннего строения, характеру питания, движения и т. п.
Различают развитие с неполным превращением: яйцо → личинка → взрослая особь(имаго)
С полным превращением: яйцо → личинка → куколка →взрослая особь (имаго)
Биологическое значение непрямого развития.
Биологическое значение развития с метаморфозом заключается в том, что:
— личинка самостоятельно растет, накапливая клеточный материал для дальнейших превращений. В результате снижаются затраты материнского организма на развитие каждого потомка, что позволяет увеличить численность потомства;
— личиночные формы и взрослые организмы, как правило, обитают в разных средах и используют разные источники питания, что снижает интенсивность борьбы за существование между молодыми и зрелыми формами;
— свободноживущие личинки прикрепленных или паразитических форм способствуют расселению вида.
Прямое развитие (без превращения)- рожденный организм подобен взрослому. К нему относятся все формы яйцеживорождения, развитие зародышей пресмыкающихся, птиц и яйцекладущихмлекопитающих, а также развитие некоторых беспозвоночных (паукообразных, речного рака и др.). Внутриутробное развитие происходит у млекопитающих, в том числе и у человека.
Споры образуются МЕЙОЗОМ.
Гаметы – МИТОЗОМ.
СПОРОФИТ – размножается СПОРАМИ (бесполое размножение).
ГАМЕТОФИТ – размножение половое (ГАМЕТАМИ).
Цикл развития МХА.
