Размножение — это способность организмов создавать себе подобных. Оно является одним из признаков живых существ и обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений. Есть два способа создания потомства — бесполый и половой. Однако в любом случае в основе будет лежать принцип деления клеток. Школьники проходят тему полового и бесполого размножения организмов по биологии в 9 классе.
Половое размножение
Осуществляется при помощи половых клеток, которые называются гаметы. В процессе участвуют материнская и отцовская особи, и потомки наследуют гены от обоих родителей. В основе гомеостаза лежит схема деления клеток — мейоз. Слияние мужской и женской клетки называется оплодотворением. В результате оплодотворения образуется зигота, из которой затем развивается новый организм. Таким образом, у потомков получается набор отцовских и материнских генов.
Половое размножение бывает разных видов:
- Конъюгация. Встречается у одноклеточных организмов. Две особи сливаются и объединяют свои ядра. Генетический материал перемешивается, и ядра снова разделяются. Схему конъюгации нельзя назвать размножением в классическом понимании, так как число особей не увеличивается. Но новые клетки полностью отличаются от первоначальных, и новый генотип передается следующим поколениям.
- Гермафродитизм. Одна особь производит оба типа гамет: и мужские, и женские. Оплодотворение может происходить как внутри одной особи, так и между двумя разными. В последнем случае каждый гермафродит выполняет только одну роль: или самки, или самца. Пример: дождевые черви, виноградные улитки.
- Партеногенез. Развитие нового организма из яйцеклетки без участия мужских гамет. В благоприятных условиях действует бесполый вариант партеногенеза для ускоренного увеличения популяции особями одного пола. В этом случае потомки несут только материнский набор генов. Если условия существования ухудшаются, то виду требуется улучшать свой генофонд для выживания в новых условиях. Тогда в организме самок приходит в действие механизм определения пола и они начинают откладывать диплоидные яйца. Характерен для тли, пчел, дафний. У растений тоже встречается этот вид размножения, он называется апомиксис.
- Копуляция. Процесс слияния двух гамет с образованием зиготы. В свою очередь делится на три вида, в зависимости от размера гамет. Изогамия — гаметы одного размера, выходят во внешнюю среду, двигаются при помощи жгутиков. Встречается у хламидомонады. Анизогамия — гаметы подвижны, но разные по размеру. Например, мхи. Оогамия — женская яйцеклетка, она неподвижна и обладает большими размерами, мужские сперматозоиды маленькие и подвижные. Копуляция характерна для большинства позвоночных животных и растений.
Главным плюсом полового скрещивания является создание в популяции генетического разнообразия, являющегося материалом для естественного отбора. Но график прироста в этом случае более пологий, чем при бесполом пути.
Бесполый способ
Отличие бесполого размножения от полового в том, что для него гамет не требуется. Потомки появляются только от одной особи, которая передает им весь свой набор генов. Таким образом, родители и дети абсолютно идентичны. Бесполое размножение свойственно бактериям, грибам, растениям и иногда может встречаться у животных. Проходит следующими способами:
- Деление. Из одной клетки образуются две одинаковые. Встречается у всех простейших организмов. Для эукариот процесс называется митоз. У прокариот из-за отсутствия ядра происходит простое бинарное деление.
- Споруляция. Размножение происходит при помощи специальных клеток — спор. Они не являются аналогами гамет, так как несут в себе диплоидный набор родительского генотипа. В благоприятных условиях клетка начинает активно делиться и образует новый организм. Спорами размножаются растения, грибы и некоторые простейшие.
- Вегетативное. Размножение частями тела: ветками, корневищами, клубнями, усами и т. д. Характерно для растений. Прививка дерева также считается способом вегетативного размножения.
- Почкование. Дочерний организм вырастает прямо на теле родительской особи, а по достижении определенного размера отделяется. Представителями такого способа размножения являются гидры, дрожжи.
- Фрагментация. Основана на способности восстанавливать утраченные части организма — регенерации. Если родительскую особь разделить на части, то из каждой разовьется полноценный организм. Пример: морские звезды, дождевые черви.
- Клонирование. Искусственный метод размножения в биотехнологии. Основан на создании потомка, полностью идентичного материнской особи.
Минусом бесполого размножения является то, что оно не обеспечивает генетического разнообразия. Особи, полученные таким способом, наследуют весь генотип от родителя, включая негативные мутации. Этот способ служит для активного заселения при благоприятных условиях и не обеспечивает улучшения генофонда популяции. Если условия ухудшаются, то на смену бесполому размножению приходит половое.
Чередование поколений
Среди растений всегда наблюдается чередование поколений, образованных разными способами. Половые и бесполые формы называются гаметофиты и спорофиты, соответственно. У высших растений гаметофиты редуцируются и не могут существовать самостоятельно, без спорофитов. С точки зрения эволюции это нужно для защиты и распространения семян.
У голосеменных и покрытосеменных растений женский гаметофит редуцирован, причем у цветковых это выражено сильнее. Пыльца — мужской гаметофит — доставляет гаметы к яйцеклетке при помощи пыльцевой трубки. Из полученной зиготы вырастает спорофит: дерево, кустарник, трава и т. д.
Если сравнить процесс чередования у низших растений, то самым примитивным он окажется у мхов. Их гаметофит представлен полностью самостоятельным растением. А у хвощей, папоротников и плаунов гаметофитом является заросток (слоевище).
Сравнительный анализ
Общая характеристика обоих типов размножения – это использование клеток. Бесполое размножение проходит при помощи спор, а для полового необходимы гаметы. Сравнение двух способов размножения представлен в таблице:
| Признак | Бесполое | Половое |
| Число особей | Одна | Две |
| Источник генов | Клетка соматическая | Половая клетка — гамета |
| Механизм деления | Митоз | Мейоз |
| Генотип потомков | Точная копия родительской особи, клон. Исключение, если имел место мутационный процесс. | Новый генетический набор, отличный от родительских особей |
Эволюция в создании потомков шла от бесполого способа к половому. Размножение с использованием гамет, несущих два генетических набора, позволяет получить особей, отличных от родителей. При этом гены с вредными мутациями передаются гаплоидным набором, а не диплоидным, как при бесполом.
Потомки, несущие материнский и отцовский набор генов, являются материалом для естественного отбора.
Биологическое значение процесса размножения заключается не только в увеличении числа особей, но и в улучшении генофонда популяции. С эволюционной точки зрения размножение при помощи гамет превосходит бесполый способ, потому что каждый раз получается абсолютно новая особь. Наиболее приспособленные организмы передают свои гены новым поколениям.
Задание для проверки учеников: объясните эволюционное преимущество полового размножения перед бесполым.
