Розмноження - універсальна властивість живого - розмноження - онтогенетичний рівень організації
БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖІЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТІЧЕЛОВЕКА
1.3. Онтогенетический рівень організації життя
Життя на нашій планеті надзвичайно складне і різноманітне, характеризується дискретністю: воно представлено окремими живими організмами які складають організменний рівень організації. Неодмінною умовою є їх здатність до ідентичному самовідтворення, редуплікації спадкового матеріалу, структурних змін. Організменний рівень організації живого - це не тільки окремі одноклітинні або багатоклітинні організми, але і вся їх сукупність. Між окремими компонентами такого рівня виникають різні форми зв'язків: морфологічні, фізіологічні і генетичні, нервові і гуморальні. Однак організм виступає як єдність структури і функції.
Організм як жива система характеризується єдністю цілого і частин, всебічно вивчає сучасна медична наука.
Вагомий внесок у вивчення організмового рівня організації зробили Ч. Дарвін, І. П. Павлов, О. М Північний, І.І. Шмальгаузсн і ін.
Розмноження - притаманне всім живим істотам властивість відтворення собі подібних, - нове покоління особин того ж виду, - завдяки чому забезпечуються безперервність і спадкоємність життя. Це одна з основних властивостей живих організмів.
В результаті розмноження особини батьківського покоління передають дочірнім певну спадкову інформацію. В одних випадках така інформація передається майже точно, і особини дочірнього покоління є генетичною копією батьків (нестатеве і вегетативне розмноження, партеногенез). В інших - нащадки певною мірою відрізняються від батьківських форм частиною спадкової інформації, що обумовлює мінливість виду (статевий розмноження).
Мейоз - процес поділу ядра клітини з утворенням чотирьох дочірніх ядер, кожне з яких містить удвічі менше хромосом, ніж вихідне ядро. Це поділ має також назву редукційного: число хромосом в клітині зменшується з диплоїдного (2п) до гаплоїдного (п).
Значення мейозу полягає в тому, що він забезпечує збереження в ряду поколінь постійне число хромосом у видів з статевим розмноженням.
Мейоз відбувається тільки при утворенні гамет у рослин і тварин, а також спор у рослин, яким притаманне чергування поколінь. В результаті мейозу утворюються гаплоїдні ядра, при злитті яких під час запліднення відновлюється диплоїдні число хромосом.
1.3.1.1. Розмноження - універсальна властивість живого
Нестатеве розмноження. Багато видів рослин і тварин (віруси, бактерії, водорості, гриби, найпростіші, губки, кишковопорожнинні та ін.) Можуть розмножуватися за допомогою однієї (моноцітогенне) або групи (поліцітогенне) нестатевих клітин. форми моноцітогенного розмноження: 1) поділ клітини надвоє; 2) множинний поділ (шизогонія); 3) спорообразование; 4) брунькування. Форми поліцітогенного розмноження: 1) впорядковане поділ; 2) невпорядковане розподіл (фрагментація); 3) поліембріонія; 4) брунькування; 5) утворення бруньок, кореневих бульб, цибулин (у рослин) і т.д.
У разі поділу клітини надвоє утворюються дві дочірні клітини, але вдвічі менші материнську.
Вони харчуються, ростуть і починають розмножуватися, коли досягають розмірів материнської. Материнська клітина може ділитися в будь-якій площині (наприклад, в амеби-протея) або тільки в певній (в евглени зеленої або інфузорії-туфельки). При цьому органели більш-менш рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами. Якщо ж певна органела присутній в материнській клітині в однині, то вона потрапляє до однієї з дочірніх особин, а в інший формується заново (наприклад, довгий джгутик у евглени зеленої). Якщо клітина ділиться на велику і маленьку дочірні, то такий поділ називається брунькуванням (наприклад, дріжджі).
При множині розподілі спочатку відчуває багаторазового поділу ядро материнської клітини, яка стає многоядерной, а вже потім ділиться цитоплазма і утворюється багато одноядерних дочірніх клітин. Така форма нестатевого розмноження властива, наприклад, паразітові крові людини - малярійної плазмодія.
Спорообразование (рис. 1.77) відомо в багатьох еукаріот (гриби, водорості, мохи, папороті, плауни, хвощі). У рослин і грибів спори утворюються всередині спеціалізованих органів - спорангіев. Спори рослин і грибів, на відміну від спор бактерій, служать не тільки для переживання несприятливого періоду та поширення, а й для розмноження. Спороутворенню у грибів і рослин часто передує статевий процес: з заплідненої яйцеклітини (зиготи), яка ділиться шляхом мейозу утворюється спорангій.
Мал. 1.77. Спорообразование. Папороть (Polyp odiophyta).
У деяких водоростей і грибів спори можуть утворюватися в результаті мітозу. Спори з джгутиками (зооспори) здатні активно пересуватися, а суперечки, які їх не мають, поширюються водою, вітром і різними організмами. Тривалість життя зооспор незначна (до декількох годин), а нерухомі спори, вкриті щільною оболонкою, можуть зберігати життєздатність значно більш тривалий період, іноді - протягом десятків років.
Поліцітогенне - це розмноження відокремленими від материнського організму багатоклітіннімі частинами (рис. 1.78), або вегетативними органами (рис. 1.79).
Мал. 1.78. Освіта кореневих бульб (1). Картопля.
Мал. 1.79. Розмноження вегетативними органами (!). Суниця.
У багатоклітинних водоростей, грибів і лишайників поліцітогенне розмноження може відбуватися у вигляді фрагментації - за допомогою відокремлення певних ділянок тіла (наприклад, в зелених нитчастих водоростей, цвілевих грибів, лишайників) або за рахунок спеціалізованих утворень (у лишайників).
У разі невпорядкованого поділу кількість і розміри частин, на які розпадається організм, непостійні. Цей тип поділу поширений серед безхребетних тварин (губки, кишковопорожнинні, плоскі і кільчасті черви, голкошкірі).
За упорядкованого поділу його площину, кількість і розміри фрагментів (нових організмів) більш-менш сталі (морські зірки, деякі медузи, поліпи кишковопорожнинних і т.д.).
Іншим поширеним способом поліцітогенного розмноження тварин є брунькування. Внаслідок цього процесу від материнського організму відокремлюються одна або кілька багатоклітинних "нирок", з яких згодом розвиваються дочірні особини (поліпи кишковопорожнинних, деякі кільчасті черви). Якщо "нирки" залишаються пов'язаними з материнським організмом протягом життя, виникає колонія (наприклад, коралові поліпи).
Поліембріонія - це процес розвитку кількох зародків з однієї заплідненої яйцеклітини (рис. 1.80). Вона досить поширена серед різних груп тварин (у війкових і кільчастих хробаків, іноді - в членистоногих, риб, птахів, ссавців). Зокрема, в людини завдяки поліембріонії народжуються монозіготні близнюки. За статистикою, двоє монозиготних близнюків у людини трапляються раз на 80 пологів, троє - раз на 6500, четверо - раз на 510000 пологів. При цьому у жінок старшого віку ймовірність народження монозиготних близнюків збільшується (в 40-річ - них жінок вона втричі вище, ніж у 20-річних). Поліембріонію як постійне явище спостерігають у деяких комах, наприклад, їздців, і у декількох видів ссавців з ряду броньовиків. Вона відома і в квіткових рослин, коли в одній насіння розвивається кілька зародків (тюльпани, лілії, латаття, суниці і т.п.).
Мал. 1.80. Поліембріонія. Монозіготні близнюки.
Статеве розмноження. Статеве розмноження властиво як одноклітинним, так і багатоклітіннім рослинам і тваринам. Статевий процес - це поєднання в одній клітці генетичного матеріалу різних особин. Він здійснюється в формах кон'югації або копуляції.
Кон'югація - це загальна назва кількох форм статевого процесу, відомих у бактерій, водоростей, деяких грибів найпростіших (інфузорій). Під час кон'югації бактерій за умови тимчасового контакту клітини обмінюються фрагментами своїх молекул ДНК через цитоплазматичний місток.
У кон'югація інфузорій - це статевий процес, під час якого відбувається обмін генетичним матеріалом: одне з гаплоїдніх ядер кожної клітини (мігруюче або чоловіче) по цитоплазматичних містку переходить в іншу клітку і там зливається з іншим ядром гаплоїднім (стаціонарним, або жіночим). Після цього в в результаті декількох ділень кожної з цих клітин нормальний ядерний набір відновлюється (венегатівне і генеративних ядра). Біологічне значення кон'югації полягає в обміні генетичним матеріалом між особинами, що сприяє комбінатівній мінливості (спадкова мінливість підвищується завдяки утворенню нових комбінацій хромосом).
Копуляція - це злиття двох статевих клітин (гамет). Коли зливаються дві однакові за будовою станігтеві клітини. Цей процес називається ізогамією (деякі водорості, найпростіші і т.д.). Найчастіше трапляється злиття чоловічої та жіночої гамет, які відрізняються за формою, розмірами і особливостями будови (анізогамія). Якщо жіноча статева клітина (яйцеклітина) велика, нерухома, а чоловіча (сперматозоїд, спермій) значно дрібніші, то така форма анізогамії має назву оогамії (багатоклітинні тварини, вищі рослини, деякі гриби) (рис. 1.81).
Мал. 1.81. Копуляція. Оогамія