Способность живых существ воспроизводить себе подобных называется размножением. При этом генетический материал передается потомству, и родительские признаки в той или иной степени будут присущи и появившимся дочерним организмам.
Виды воспроизведения потомства
Ученые выделяют две основные формы размножения организмов. Оно может быть половым либо бесполым. В первом случае для воспроизведения потомства необходимо 2 особи, а во втором достаточно лишь одной.
При бесполом размножении новый организм появляется из соматических клеток. В природе существует несколько способов воспроизведения потомства без участия половых органов. К ним относят вегетативное размножение, почкование, фрагментация, споруляция, деление, клонирование.
При половом размножении новые организмы появляются в результате слияния специализированных половых клеток, называемых гаметами, и последующего образования зиготы. Этот способ является более прогрессивным по сравнению с бесполым.
Сравнение преимуществ
Стоит отметить, что оба способа воспроизведения потомства имеют свои достоинства. Например, биологи выделяют следующие преимущества бесполого размножения:
- возможность воспроизведения значительного числа особей;
- потомство схоже с родительским организмом по всем признакам.
Этот способ воспроизведения новых особей дает возможность быстро получить многочисленное потомство. Это выгодно для видов, которые обитают в постоянных условиях. Именно быстрое, многочисленное и точное воспроизведение копий материнского организма является смыслом бесполого размножения. Этот способ получения потомства используют как растения, так и простейшие организмы.
А вот половое размножение характерно для преимущественного большинства живых существ. Оно способно гарантировать генетическое разнообразие полученных дочерних особей. Именно это позволяет им быстро приспосабливаться к изменяющимся условиям жизни. Ведь во время образования нового организма происходит комбинация генов родителей.
Виды бесполого воспроизведения потомства
Существует несколько способов получения дочерних организмов без участия половых клеток. Все их изучает биология. Размножение, виды дочерних организмов при котором никак не изменяются, может осуществляться на основе деления одной или нескольких клеток.
В первом случае выделяют такие формы:
- одиночное либо множественное (шизогония) деление клетки;
- спорообразование;
- почкование одноклеточных.
При делении группы клеток классификацию проводят следующим образом:
- фрагментация;
- почкование многоклеточных организмов (например, гидры).
Каждый их указанных видов бесполого размножения имеет свои особенности.
Формы размножения
Самым простым вариантом является обычное деление. Оно свойственно многим простейшим. Примеры бесполого размножения путем бинарного деления: амеба, инфузория-туфелька, эвглена зеленая.
Широко распространенным считается спорообразование. Оно свойственно практически всем растениям, грибам, некоторым простейшим и прокариотическим организмам (например, бактериям или сине-зеленым водорослям).
У ряда одноклеточных и многоклеточных организмов встречается такая форма размножения, как почкование. Происходит это следующим образом: на материнском теле появляется бугорок, который увеличивается в размерах. Там же потом появляются зачатки всех органов. Когда процесс завершается, происходит отпочкование. Этот способ размножения используют кишечнополостные (гидры), одноклеточные (дрожжи, некоторые типы инфузорий).
Но можно привести и другие примеры бесполого размножения организмов. Так, не стоит забывать о фрагментации. При этом процессе материнская особь разделяется на несколько частей. Из каждой из них образуется новый организм. Например, нитчатая водоросль спирогира может быть разорвана в любом месте. Из двух частей в будущем получится два новых организма.
Для растений характерно вегетативное размножение. По принципу протекания процессов оно не отличается от почкования либо фрагментации. Растение может образовывать специальные структуры, необходимые для размножения. Также появление дочернего организма возможно с части материнского организма.
Половое размножение
Большинство живых существ воспроизводит себе подобные организмы путем смешивания генетического материала двух особей. Для этого две гаметы сливаются, и в результате образуется диплоидная зигота. В процессе развития из нее получается полноценный новый организм. Половые формы размножения организмов свойственны некоторым цветковым растениям, большинству животных и, конечно, человеку.
Гаметы бывают двух видов – мужские и женские. Если вид является раздельнополым, то каждый из типов клеток вырабатывается соответственно мужскими и женскими особями. Некоторые организмы способны продуцировать оба вида гамет самостоятельно. В этом случае их именуют гермафродитами.
Также возможен вариант полового размножения, в котором не участвуют гаметы. Это такие виды, как конъюгация, гаметангиогамия, апогамия, гологамия.
Процесс размножения
Все организмы состоят из клеток. Их рост, развитие возможны благодаря тому, что они постоянно воспроизводятся. В процессе жизни часть клеток стареет и отмирает. Им на смену приходят другие. Единственным способом получения новых клеток является деление их предшественников. Это жизненно необходимый процесс для каждого живого существа. Например, в человеческом организме каждую секунду делится несколько миллионов этих структурных единиц.
Биологи описали три способа размножения клеток. Прямое деление называется амитозом, непрямое – митозом, редукционное – мейозом. Независимо от формы размножения организмов, в каждом из них протекают данные процессы.
Амитоз и митоз
Наименее распространенным и слабо изученным способом деления клеток является амитоз. При этом процессе ядро разделяется перетяжкой. При этом обеспечить равномерное распределение генетического материала невозможно. Клетка, разделившаяся путем амитоза, в большинстве случаев не может дальше вступать в обычный цикл митоза. Поэтому она считаются обреченной на гибель.
Универсальным способом размножения эукариотических клеток является митоз. В клетках животных он проходит, как правило, на протяжении часа. Нельзя недооценивать биологическое значение размножения, ведь именно благодаря ему обеспечивается развитие и рост всех организмов.
Стадии митоза
Последовательность всех процессов, которые протекают при образовании новых клеток, именуют клеточным циклом. Он состоит из трех этапов: интерфаза, митоз, цитокинез. Продолжительность цикла зависит как от видов клеток, так и от внешних факторов. Влияет температура, наличие питательных веществ, кислорода. Например, в кишечном эпителии такое образование новых клеток происходит каждые 8-10 минут, в бактериях – каждые 20 минут.
Начинается процесс с интерфазы. В это время идут процессы интенсивного роста. Вырабатываются вещества, которые способствуют увеличению клетки и выполнению ею всех возложенных функций. Во время интерфазы идет репликация ДНК.
Непосредственно во время фазы митоза происходит деление ядра. Хроматиды во время данного процесса отделяются друг от друга и перераспределяются между образованными дочерними клетками в виде хромосом.
Процесс, во время которого разделяется между новыми образованиями цитоплазма, называется цитокинезом.
Во время митоза образуются клетки, в которых наследственная информация полностью идентична материнскому организму. В течение этого процесса число хромосом удваивается.
Мейоз
При данном способе деления клеток число хромосом уменьшается вдвое. Таким образом обеспечивается половое размножение животных и спорогенез у растений. Во время мейоза наблюдается два последовательных деления, а предшествует им разовая редупликация ДНК.
Все необходимые вещества для осуществления данных процессов запасаются во время предварительной стадии – интерфазы. Каждый этап деления состоит из четырех периодов: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Такие же фазы проходят и при митозе, но в каждом из процессов есть свои особенности.
Первый мейоз – это деление клетки, при котором количество хромосом уменьшается в 2 раза. Из одного диплоидного образования появляются два гаплоидных. В это время протекают процессы спирализации ДНК, образуется веретено деления. Кроме этого, в профазе осуществляется конъюгация гомологичных хромосом. Полученные пары образуют бивалент. В некоторых его местах хроматиды перекрещиваются. Данный процесс называется кроссинговером.
Завершающим этапом является так называемый второй мейоз. Это деление, при котором образуются клетки с гаплоидным набором хромосом, состоящих из одной хроматиды. В результате описанных процессов из одного диплоидного образования (оогония либо сперматогония) выходит 4 клетки.
Биологическим значением мейоза является образование клеток, которые обеспечивают половое размножение животных или спорообразование у высших животных. Именно такой способ воспроизведения гарантирует поддержание генетического постоянства видов.
Особенности полового и бесполого воспроизведения организмов
В зависимости от того, каким образом делятся клетки для получения потомства, выделяют разные виды этого процесса. Отдельно надо отметить, что выживание многих организмов в меняющихся условиях обусловлено как раз тем, что они могут сочетать различные способы размножения.
Конечно, половое и бесполое воспроизведение себе подобных организмов существенно отличается. Таблица видов размножения поможет понять, в чем заключается принципиальная разница.
Ключевые моменты | Бесполый способ | Половой способ |
Число родительских особей | Одна | Две |
Процесс размножения | Стадия мейоза отсутствует, гаметы не образуются | Мейоз является обязательной стадией, которая препятствует удвоению хромосом в будущих поколениях. В результате получаются гаплоидные гаметы, ядра которых сливаются и образуют диплоидную зиготу |
Полученное потомство | Дочерние особи идентичны родительским, генетическая изменчивость возможна лишь при случайных мутациях | Потомки отличаются от родителей, присутствует генетическая изменчивость. Она появляется благодаря рекомбинации генов. |
Организмы, для которых характерен способ размножения | Низшие животные, микроорганизмы | Большинство растений и животных |
Понятно, что половые формы размножения организмов являются более совершенными. Но бесполый способ гарантирует быстрое воспроизведение большого количества потомков. При половом размножении численность дочерних организмов растет не так интенсивно.
