Способность любых живых организмов образовывать себе подобных называется самовоспроизведением. Представление об этом процессе на клеточном уровне сформировалось у биологов лишь в середине XIX века.
Необходимость самовоспроизведения
Способность организмов создавать себе подобных называют размножением, или репродукцией. Именно с ее помощью поддерживается видовое разнообразие.
Прежде чем выяснять, что такое самовоспроизведение живых организмов, надо понять, что это их фундаментальная особенность. Она характеризуется широким разнообразием механизмов и форм, которые обеспечивают возможность размножения.
Необходимо самовоспроизведение для того, чтобы виды могли продолжать существовать, так как длительность жизни каждого конкретного организма ограничена. Репродукция позволяет компенсировать естественный процесс отмирания живых особей. В процессе эволюции способы размножения подвергались изменениям. Поэтому сейчас существует несколько вариантов того, как осуществляется размножение живых организмов.
Клеточные особенности
Способность различных особей создавать себе подобных основана на уникальных свойствах нуклеиновых кислот. Именно они могут самовоспроизводиться. Также важен и феномен матричного синтеза ДНК. Это является основой для образования новых белков и молекул нуклеиновых кислот. Именно их своеобразные комбинации определяют специфику различных организмов.
Лишь в начале XX века удалось определить, что такое самовоспроизведение живых организмов, и разобраться, как происходит митоз клеток. С помощью микроскопов было установлено, что их разделению предшествует расщепление хромосом. Они, в свою очередь, равномерно разделяются между сформировавшимися новыми клетками. Хромосомы материнских и дочерних клеток по строению одинаковы.
Деление клеток является основой развития всех многоклеточных организмов и их самовоспроизведения. Именно этим обуславливается существование биосферы и биогеоценозов.
Виды размножения
Биологи выделяют два основных способа репродукции живых организмов. Размножение может быть половым либо бесполым. В первом случае необходимо слияние особых клеток – гамет, в которых содержится одинарный набор хромосом. Результатом этого процесса является оплодотворение. Вторая форма размножения никак не связана с половым процессом и обменом генетической информацией.
В каждом многоклеточном организме клетки самовоспроизводятся. Они делятся, образуя себе подобные. Способностью самовоспроизведения обладают центриоли, митохондрии и пластиды.
Отдельно стоит сказать, что существуют способы размножения живых организмов внутри клеток. Но такой способностью обладают лишь вирусы. У них есть генетический материал, но они лишены клеточного строения. Для синтеза новых подобных организмов им необходим хозяин. Они не размножаются в классическом понимании этого процесса. Вирусы самовоспроизводят отдельные свои частицы, а из них собирают новые вирионы.
Виды бесполого размножения
В природе некоторые организмы могут воссоздавать себе подобных путем деления. Это является одним из простейших способов создания потомства. Каждое последующее поколение при этом создается из соматических клеток. В процессе деления созданные особи являются точной копией материнского организма.
Но существуют и другие виды бесполого размножения. Одним из них является спорообразование. Этот способ используют некоторые бактерии, грибы, водоросли. Споры в большинстве случаев образуются путем митоза.
Черви используют другой метод репродукции себе подобных особей. Они способны размножаться путем фрагментации. Их тело можно разделить на несколько частей, из каждой из них вырастет полноценный организм, который полностью будет походить на родительскую особь.
Также существует вегетативное бесполое размножение. Новая особь при этом появляется из многоклеточной части родительского организма.
Особенности вегетативного размножения
Этот способ характеризуется тем, что от основного организма отделяется его часть. А из нее уже, в свою очередь, образуется новая взрослая особь. Чаще такие способы размножения живых организмов встречаются у растений. Но используют его и некоторые животные, например, иглокожие, гидроидные, плоские черви. К данному методу самовоспроизведения можно отнести размножение черенками, побегами, луковицами, клубнями.
При почковании происходит процесс митотического разделения ядра. Материнская клетка при этом выпячивается. В этот участок перемещается одно из ядер. Как только процесс формирования завершается, созданный фрагмент отпочковывается. Это один из видов вегетативного размножения. Такое самовоспроизведение живых организмов характерно для низших грибов, например, дрожжей или некоторых организмов, например, для многоклеточной гидры.
Половое размножение
Более прогрессивным считается способ репродукции себе подобных организмов с использованием гамет. Половое размножение организмов характерно для большинства эукариот.
На определенной стадии жизненного цикла организма начинается процесс мейоза. В результате образуются половые клетки. При размножении происходит процесс слияния гамет, в каждой из которых содержится одинарный набор хромосом. В новом образованном организме он удваивается.
Зная, как происходит процесс создания новых особей, можно разобраться, что такое самовоспроизведение живых организмов. При половом методе репродукции появляется возможность комбинировать генетический материал. Это гарантирует появление потомства, которое способно приспосабливаться к изменяющимся условиям.
Также важно знать, что одной из форм полового размножения является партеногенез. Но при этом способе слияния гамет не происходит. Новый организм просто развивается из половой клетки. Такой способ репродукции себе подобных особей характерен для некоторых членистоногих (тли, тихоходок, определенных видов тараканов, муравьев), мелких ракообразных существ (дафний), 70 видов позвоночных (скальных ящериц, комодских варанов).
Особенности полового размножения
Наиболее прогрессивный вид самовоспроизведения предполагает, что при нем происходит слияние двух половых клеток – женской и мужской. Генетический материал, который дали оба родителя, объединяется. У получившейся особи могут комбинироваться свойства, формироваться новые особенности, которые отсутствовали у предшественников.
Информация об этом дает возможность понять, что такое самовоспроизведение живых организмов, и как оно может проходить. Процесс объединения гамет называется оплодотворением. У живых организмов оно может быть внешним либо внутренним. Первый вид характерен для особей, проживающих в водной среде – рыб, амфибий. У большинства животных оплодотворение проходит внутри материнского тела. У растений этот процесс возможен в специально предназначенном органе.
Внутреннее оплодотворение дает возможность живым организмам занимать большее число экологических ниш, они более широко распространяются по Земле. При создании новых особей генетический материал обновляется, потомки усовершенствуются. Они отличаются лучшей приспособляемостью к изменяющимся условиям.
