Размножение – это способность организмов производить подобных представителей того же вида.

В процессе размножения:

1. Потомкам передается генетическая информация, обеспечивающая воспроизведение как признаков  конкретных родителей, так и вида, которому они принадлежат.

2. Осуществляется смена и материальная преемственность поколений.

3. Создаются уникальные комбинации наследственного материала и закрепляются возникающие у отдельных особей наследственные изменения.

 

 

Бесполое размножение

Потомки происходят от одного организма, без слияния гамет.
Идентичное поколение, происходящее от одной родительской особи, называется клоном.
Наиболее широко бесполое размножение распространено среди прокариот, грибов и растений, встречается также у низших животных. Высшие животные не способны к бесполому размножению.

 

Деление

Одноклеточные организмы. Ядро делится митозом.  Каждая особь делится на две или большее число дочерних клеток, идентичных родительской клетке.
Различают простое и множественное деление.

Простое – бинарное – монотомия

 

 

 


Множественное – шизогония – ряд повторных делений ядра без деления цитоплазмы, затем делится цитоплазма – плазмодий (до 1000 дочерних клеток)
 

 

 



 

 

Образование спор (споруляция)

 спора

– одноклеточная репродуктивная единица обычно микроскопических размеров, состоящая из небольшого количества цитоплазмы и ядра.

 


  

 

 

Вегетативное размножение

 

 

 

Почкование

Новая особь образуется в виде выроста почки на теле родительской особи, а затем отделяется о нее, превращаясь в самостоятельный организм, идентичный родительскому.

 

 

 

 

Фрагментация

 

- разделение  особи на две или несколько частей, каждая из которых растет и образует новую особь.

Основу фрагментации

составляет способность организма к регенерации, т.е. восстановлению частей.


Половое размножение

Появилось более 3 млрд. лет назад

При половом размножении потомство получается в результате слияния генетического материала гаплоидных ядер.

Ядра содержатся в специализированных половых клетках гаметах.

 

При оплодотворении гаметы сливаются образуя зиготу.

 

Слияние гаплоидных ядер называется оплодотворением или сингамией, оно приводит к образованию диплоидной зиготы,  из которой в процессе развития получается зрелый организм.

Биологическое значение полового размножения не только в самовоспроизведении особей, но и в обеспечении биологического разнообразия видов, их адаптивных возможностей и эволюционных перспектив. Это позволяет считать половое размножение биологически более прогрессивным, чем бесполое.

Половое размножение осуществляется с помощью половых клеток – гамет (от греч. gamete – жена).

Женские гаметы – яйцеклетки

, обозначаются - ♀.

Мужские гаметы – сперматозоиды,

обозначаются - ♂.

По расположению желтка

Телолецитальные — желток смещён к вегетативному полюсу яйцеклетки. Противоположный полюс называется анимальным. Сюда относятся некоторые полилецитальные (рыбы, кроме осетровых, реплидии, птицы) и все мезолецитальные яйца (осетровые, амфибии).
Гомо (изо)- лецитальные — желток распределён равномерно. Сюда относятся олиголецитальные ядра (моллюски, иглокожие).

Центролецитальные — желток расположен в центре яйцеклетки. Сюда относятся некоторые полилецитальные яйца (членистоногие). Это совершенно особый тип яиц. Анимально-вегетативная полярность этих яиц не выражена. Вместо анимального и вегетативного полюсов у этих яиц говорят о переднем и заднем полюсах. В центре яйца расположено ядро, а по периферии — ободок свободной от желтка цитоплазмы. Оба этих района — центр и периферия яйца — связаны тонкими цитоплазматическими мостиками, а всё промежуточное пространство заполнено желтком.

                      Телолецитальные                                           Центролецитальные      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Образование половых клеток - гаметогенез.

 

Оплодотворение - слияние сперматозоидов с яйцеклеткой, сопровождающееся объединением генов отцовского и материнского организмов и завершающееся образованием зиготы.

Копуляция - полное слияние двух клеток (гамет) в одну зиготу.

Изогамия (isos – равный, gamos – брак), слияние морфологически одинаковых гамет.

Анизогамия (anisos – неравный) - слияние гамет, различающихся по размеру, форме или поведению при копуляции. 

Оогамия (oon – яйцо) -  сливаются резко отличающиеся друг от друга гаметы; крупная неподвижная яйцеклетка с мелкой, обычно подвижной мужской половой клеткой (сперматозоидом или спермием).

Онтогенез - (от греч. : ontos — существо и genesis — происхождение, рождение) — индивидуальное развитие организма от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом) до смерти.

Дробление

На основе ряда существенных характеристик (степень детерминированности, полнота, равномерность и симметрия деления) выделяют ряд типов дробления. Типы дробления во многом определяются распределением веществ (в том числе, желтка) по цитоплазме яйца и характером межклеточных контактов, которые устанавливаются между бластомерами.

Дробление может быть: детерминированным и регулятивным; полным (голобластическим) или неполным (меробластическим); равномерным (бластомеры более-менее одинаковы по величине) и неравномерным (бластомеры не одинаковы по величине, выделяются две-три размерные группы, обычно называемые макро- и микромерами); наконец, по характеру симметрии различают радиальное, спиральное, различные варианты билатеризованных и анархическое дробление. В каждом из этих типов выделяют ряд вариантов.

Гаструляция - сложный процесс морфогенетических изменений, сопровождающийся размножением, ростом, направленным перемещением и дифференцировкой клеток, в результате чего образуются зародышевые листки (эктодерма, мезодерма и энтодерма) - источники зачатков тканей и органов. Второй после дробления этап онтогенеза. При гаструляции происходит перемещение клеточных масс с образованием из бластулы двухслойного или трёхслойного зародыша - гаструлы.

Способы гаструляции

Инвагинация — происходит путем впячивания стенки бластулы в бластоцель; характерна для большинства групп животных.
Деламинация (кишечнополостные) — клетки, находящиеся снаружи, преобразуются в эпителиальный пласт эктодермы, а из оставшихся клеток формируется энтодерма.
Иммиграция — миграция отдельных клеток стенки бластулы внутрь бластоцеля.
Эпиболия — обрастание одних клеток быстро делящимися другими клетками или обрастание клетками внутренней массы желтка (при неполном дроблении).
Инволюция — вворачивание внутрь зародыша увеличивающегося в размерах наружного пласта клеток, который распространяется по внутренней поверхности остающихся снаружи клеток.

 

А - иммиграция;
Б - деламинация;
В,Г - инвагинация.

 

 

 Гистогенез и органогенез

Дифференцировка – процесс появления и нарастания морфологических, биохимических и функциональных различий между отдельными клетками и частями развивающегося зародыша. Процесс обеспечивается дифференциальной активностью, т.е. активностью разных генов в различных клетках.

    Постэмбриональное развитие

Постэмбриональное развитие начинается с момента рождения или выхода организма из яйцевых оболочек и продолжается вплоть до смерти живого организма. Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. При этом он может быть ограничен определенным сроком или длиться в течение всей жизни.
Различают 2 основных типа постэмбрионального развития: прямое развитие и развитие с превращением или метаморфозом (непрямое развитие).

Прямое постэмбриональное развитие - это когда родившийся организм отличается от взрослого меньшими размерами и недоразвитием органов. В случае прямого развития молодая особь мало чем отличается от взрослого организма и ведет тот же образ жизни, что и взрослые. Этот тип развития свойственен, например, наземным позвоночным.

При развитии с метаморфозом из яйца появляется личинка, порой внешне совершенно не похожая и даже отличающаяся по ряду анатомических признаков от взрослой особи. Часто личинка ведет иной образ жизни по сравнению со взрослыми организмами (например, бабочки и их личинки гусеницы). В большинстве случаев организмы не способны размножаться на личиночной стадии, однако существует небольшое кол-во исключений. Например, аксолотли - личинки хвостатых земноводных - способны размножаться, при этом дальнейший метаморфоз может и не осуществляться вовсе. Способность организмов размножаться на личиночной стадии называется неотенией.

Непрямое развитие у земноводных

Также есть 3 периода постэмбрионального развития: ювенильный (до окончания созревания), пубертатный (занимает большую часть жизни), старение (до смерти).

 

 Нетипичное половое размножение

Партеногенез (девственное размножение) - открыт в середине XVIII в. швейцарским натуралистом Ш. Бонне. Партеногенез встречается у растений и животных. При нем развитие дочернего организма осуществляется из неоплодотворенной яйцеклетки. Причем образующиеся дочерние особи, как правило, либо мужского пола (трутни у пчел), либо женского (у кавказских скальных ящериц), кроме того, могут рождаться потомки обоих полов (тли, дафнии). Количество хромосом у партеногенетических организмов может быть гаплоидным (самцы пчел) или диплоидным (тли, дафнии).

Значение партеногенеза:

1)  размножение возможно при редких контактах разнополых особей;

2)  резко возрастает численность популяции, так как потомство, как правило, многочисленно;

3)  встречается в популяциях с высокой смертностью в течение одного сезона.

Виды партеногенеза:

1)  облигатный (обязательный) партеногенез. Встречается в популяциях, состоящих исключительно из особей женского пола (у кавказской скалистой ящерицы). При этом вероятность встречи разнополых особей минимальна (скалы разделены глубокими ущельями). Без партеногенеза вся популяция оказалась бы на грани вымирания;
2)  циклический (сезонный) партеногенез (у тлей, дафний, коловраток). Встречается в популяциях, которые исторически вымирали в больших количествах в определенное время года. У этих видов партеногенез сочетается с половым размножением. При этом в летнее время существуют только самки, которые откладывают два вида яиц — крупные и мелкие. Из крупных яиц партеногенетически появляются самки, а из мелких — самцы, которые оплодотворяют яйца, лежащие зимой на дне. Из них появляются исключительно самки; факультативный (необязательный) партеногенез. Встречается у общественных насекомых (ос, пчел, муравьев). В популяции пчел из оплодотворенных яиц выходят самки (рабочие пчелы и царицы), из неоплодотворенных — самцы (трутни).
У этих видов партеногенез существует для регулирования численного соотношения полов в популяции.

Выделяют также естественный (существует в естественных популяциях) и искусственный (используется человеком) партеногенез. Этот вид партеногенеза исследовал В. Н. Тихомиров. Он добился развития неоплодотворенных яиц тутового шелкопряда, раздражая их тонкой кисточкой или погружая на несколько секунд в серную кислоту (известно, что шелковую нить дают только самки).

Гиногенез  (у костистых рыб и некоторых земноводных) - сперматозоид проникает в яйцеклетку и лишь стимулирует ее развитие. Ядро сперматозоида при этом с ядром яйцеклетки не сливается и погибает, а источником наследственного материала для развития потомка служит ДНК ядра яйцеклетки.

Андрогенез - в развитии зародыша участвует мужское ядро, привнесенное в яйцеклетку, а ядро яйцеклетки при этом гибнет. Яйцеклетка дает лишь питательные вещества своей цитоплазмы.

 

Полиэмбриония - зигота (эмбрион) делится на несколько частей бесполым способом, каждая из которых развивается в самостоятельный организм. Встречается у насекомых (наездников), броненосцев. У броненосцев клеточный материал первоначально одного зародыша на стадии бластулы равномерно разделяется между 4—8 зародышами, каждый из которых в дальнейшем дает полноценную особь. К этой категории явлений можно отнести появление однояйцовых близнецов у человека.

Гермафродитизм - наличие у одной особи признаков мужского и женского пола. При этом в одном организме образуются как женские половые клетки (яйцеклетки), так и мужские (сперматозоиды). Естественный гермафродитизм встречается у кишечнополостных, многих плоских червей, у некоторых раков, рыб (у морского окуня). Такое животное может выполнять функции самца и самки одновременно, либо последовательно выступать в роли то одного, то другого пола. Как патология это явление наблюдается во всех группах животных, а также у человека и, как правило, обусловлено генетическими нарушениями полового развития.

У истинных гермафродитов должно быть обязательно две половые железы, одна из которых вырабатывает мужские, а другая женские половые клетки. Не следует, однако, думать, что каждое такое животное, оперируя половыми клетками обоих видов, в состоянии своими силами дать жизнь новому существу. Такие животные известны, однако их немного. Для размножения большинства гермафродитных животных нужно, чтобы в этом процессе, как и у раздельнополых организмов, участвовало не меньше двух особей.
Самооплодотворение чаще всего встречается у животных, ведущих паразитический образ жизни. Если бы не это, отгороженный в теле своего хозяина от всего постороннего мира паразит был бы лишен возможности оставить потомство. При самооплодотворении нередко имитируется процесс спаривания. Один из реснитчатых червей, чтобы осуществить встречу гамет, должен ввести собственный совокупительный орган в специальное отверстие на своем теле.
Самоспаривание не всегда обязательно. Нередко устройство половых органов обеспечивает встречу половых продуктов. У плоского червя антоботриума, паразитирующего в кишечнике акулы, протоки мужской и женской половых желез впадают в общую клоаку, где и происходит встреча половых продуктов.

 

Некоторые гермафродитные организмы способны к самооплодотворению, однако не используют эту возможность, прибегая для воспроизведения потомства к помощи партнера. У многоротого сосальщика, паразитирующего в мочевом пузыре лягушки, спаривание двух особей обычно. Только если партнера нет, происходит самооплодотворение. Для многих гермафродитных организмов самооплодотворение невозможно. Причины могут быть самые различные. Чаще всего мужские и женские половые продукты созревают в разное время. Но бывает и так, что женские половые клетки не могут быть оплодотворены сперматозоидами, происходящими от того же организма. Это явление наблюдается у асцидий, механизм его пока не разгадан. Большинство гермафродитных организмов, неспособных к самооплодотворению, в период размножения или одновременно выполняют функции самца и самки или в разные периоды жизни выступают то в одной, то в другой роли.

Представителем первой группы является хорошо всем известный дождевой червь. На пятнадцатом членике каждого червя расположено два половых отверстия: одно для выведения спермы, другое для ее приема. Во время спаривания два червя тесно прижимаются друг к другу таким образом, чтобы отверстие для выведения спермы каждого червя совпало с отверстием для ее приема. Благодаря выделению клейкой слизи оба экземпляра могут длительное время находиться в таком положении. Другой интересный представитель этой группы - червь спайник паразитирует в жабрах карповых рыб. Молодые паразиты до достижения половой зрелости живут поодиночке. Позже они срастаются по двое крест накрест и в таком положении проводят остальную часть жизни. Спайники - гермафродиты и взаимно оплодотворяют друг друга. Другие паразиты - сингамусы, обитающие в горле птиц, всю жизнь находятся в состоянии спаривания, соединенные попарно в виде латинской буквы V.

Наблюдаются и переходы от гермафродитизма к раздельнополости; так в группе сосальщиков (Cestoda) к которой принадлежат вообще гермафродиты, у некоторых видов существует раздельнополость, благодаря тому, что у одних неделимых не развивается мужской аппарат, у других — женский; подобные же явления известны и относительно турбеллярий. У некоторых червей, например, у аскариды лягушечьей, гермафродитные поколения чередуются с раздельнополыми. Весьма интересные явления представляют усоногие раки; в противоположность всем остальным членистоногим, здесь огромное большинство видов гермафродиты, но есть два рода Ibla и Scalpellum, где у одних видов все неделимые гермафродиты, у других — рядом с сидячими гермафродитными особями существуют, открытые первоначально Дарвином, так называемые дополнительные самцы (complemental males), а у некоторых сидячие особи имеют лишь женские половые органы и являются поэтому просто самками, а дополнительные самцы, не отличаясь по строению от дополнительных самцов других видов, играют уже, следовательно, роль обыкновенных самцов. Явления эти объясняют тем, что гермафродитизм у усоногих вторичный, у сидячих самок развился и мужской половой аппарат, но у некоторых видов уцелели еще самцы, а у других сохранилась раздельнополость; другие принимают, что усоногие первоначально все были гермафродиты и описанные явления развились позднее. Зачаточные, рудиментарные органы полового аппарата, свойственного в развитом состояния другому полу, нередки у раздельнополых животных, так в мужском половом аппарате млекопитающих и в том числе человека существуют части, соответствующие известным органам женского полового аппарата и наоборот (такова, например, так называемая мужская матка у самцов, clitoris у самок).

Смена пола. Группа гермафродитов, меняющих свой пол в зависимости от того, какие половые продукты у них созрели, тоже многочисленна. Так ведет себя круглый легочный глист лягушки. Равноногие раки и некоторые моллюски в начале своей жизни выступают в роли самцов, а во вторую половину - в роли самок.

Иногда смена полов наблюдается у высокоразвитых раздельнополых организмов. В аквариумах любителей можно увидеть довольно обычных живородящих рыбок - меченосцев. Нередко молодая самка меченосца, после того как принесет потомство, превращается в полноценного самца. Аналогичные явления известны у лягушек.

Представители целого ряда видов рыб могут выступать сразу в двух ипостасях, являясь гермафродитами, или менять свой пол в течение жизни, поочередно переживая радости и превратности как женской, так и мужской судьбы.
Такое явление, получившее название последовательного гермафродитизма, сейчас известно для более чем 350 видов рыб, большинство из которых обитают на коралловых рифах. Это представители семейств губановых (Labridae), рыб-попугаев (Scaridae), групперов (Serranidae), помацентровых (Pomacentridae) и некоторых других.У многих из них все мальки, вылупляющиеся из икринок, – самки. Вырастая, они созревают, один или несколько раз откладывают икру, а затем превращаются в самцов и вновь принимают участие в размножении. Такая форма последовательного гермафродитизма называется протогинией.

 

Впрочем, у некоторых видов рыб-попугаев и губанов часть мальков рождается все же самцами. В отличие от своих сестер – будущих братьев – они остаются верны своему полу всю жизнь. Правда, в зрелом возрасте этих рыб – первичных самцов – трудно отличить от тех, кто провел молодость в качестве представительниц прекрасного пола. И первичные, и вторичные самцы во второй половине своей жизни не только выглядят сходно, но и придерживаются одинаковой жизненной стратегии, подходящей остепенившимся и солидным индивидам.

У рыб-попугаев и губанов не бывает «старух», а у знакомых многим амфиприонов, или рыб-клоунов (род Amphiprion), проводящих жизнь среди щупалец гигантских актиний, нет «стариков». Их мальки рождаются самцами и лишь с возрастом превращаются в самок – такая форма последовательного гермафродитизма носит название протандрии.

Под защитой одной актинии обычно держится группа амфиприонов. Наиболее крупная особь в этой группе – самка, следующая за ней по размеру – взрослый самец, и вместе они образуют размножающуюся пару. Другие же, более мелкие члены группы – неполовозрелые самцы. Если с их «старшим братом» случается несчастье, наиболее крупный из этих «запасных игроков» быстро созревает и занимает его место. Если же гибнет размножающаяся самка, то ее место занимает, сменив пол, бывший брачный партнер, а его (то есть уже ее) супругом становится опять-таки наиболее крупный из молодых самцов.

Как было обнаружено совсем недавно, есть и такие виды, которые способны менять пол в обоих направлениях. Таковы, в частности, некоторые представители семейства бычков (Gobiidae). У видов родов Gobiodon и Paragobiodon, например, для соответствующих изменений в половой системе требуется несколько недель. А у другого бычка, Trimma okinawae, гонады устроены так, что имеют и мужскую, и женскую ткань. В каждый конкретный момент времени функционирует только одна «половинка», но «переключение» – под влиянием соответствующих гормонов – может произойти всего за несколько дней.

Тут уместно рассказать и о таком отнюдь не единственном явлении, внешне напоминающем гермафродитизм, как паразитирование представителей одного пола на теле другого. В половых путях самок червей бонеллия зеленая, трихозома и других живет по нескольку самцов. Они мало напоминают самку и по внешним признакам могли бы быть отнесены к животным другого вида. Подобная путаница действительно имела место. Естественно, что обитание самцов непосредственно в половых путях самок значительно увеличивает шансы на успешное оплодотворение.

Известны случаи, когда самки живут на теле самцов. У кровяного двурота, паразитирующего в крови человека, небольшой самец имеет на теле глубокую складку, в которой, как в трубке, заключена самка. Из трубки торчат только передняя и задняя часть паразита.

Гетерогония. Одна из форм чередования поколений у животных, при которой сменяют друг друга половые поколения (в отличие от метагенеза, когда половые поколения сменяются бесполыми). Гетерогоиния наблюдается лишь у беспозвоночных животных: у плоских и круглых червей, коловраток, ракообразных (ветвистоусые рачки — дафнии), насекомых (виноградная филлоксера, тли, орехотворки, хермесы).

Различают чередование:

1) раздельнополого поколения с гермафродитным (см. Гермафродитизм), например у круглого червя Rhabdonema nigrovenosum гермафродитное поколение паразитирует в лёгких лягушек, а раздельнополое живёт свободно;

2) раздельнополых поколений, развивающихся из оплодотворённых яиц, с поколениями, развивающимися из яиц, не требующих оплодотворения (см. Партеногенез), например у некоторых травяных тлей ряд партеногенетических живородящих поколений сменяется осенью поколением самцов и самок, откладывающих зимующие яйца; весной из яиц, вновь выходят партеногенетические живородящие самки;

3) половых поколений, различных по строению (например, чередование поколений бабочек с сезонным различием окраски).

Гетерогония — видовое приспособление для воспроизведения потомства в изменяющихся условиях развития. При паразитизме гетерогония даёт возможность использовать выгоды существования внутри тела хозяина и обеспечивает максимальное увеличение количества нарождающихся особей, тем самым способствуя большему распространению данного вида.