§ 4. Размножение организмов

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов воспроизводить себе подобных. Оно обеспечивает появление новых поколений: отдельные особи могут погибать, но вид продолжает существовать. Без размножения жизнь не сохранялась бы во времени.

Бесполое размножение — образование нового организма без слияния гамет, то есть половых клеток. Обычно в нём участвует одна родительская особь, от которой потомок получает наследственную информацию. Такой способ позволяет организму размножаться без поиска партнёра.

Половое размножение — образование потомства, связанное со слиянием гамет. Наследственные признаки потомка сочетают материал родительских организмов, поэтому потомство может отличаться от каждого из них. Это различие имеет значение для разнообразия внутри вида.

Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет с образованием зиготы. Зигота — первая клетка нового организма, из которой затем развивается зародыш и формируются другие клетки. Объединение гамет соединяет их наследственный материал.

Как это устроено

При бесполом размножении потомок развивается из клетки или группы клеток родительского организма. Это возможно потому, что клетки содержат наследственную информацию, необходимую для развития, а при делении она передаётся дочерним клеткам. Поэтому потомок обычно похож на родителя. Такое сходство не означает абсолютного совпадения: наследственная информация может изменяться, например, из-за мутаций.

Митоз лежит в основе многих способов бесполого размножения. При митозе одна клетка делится, и её наследственный материал распределяется между двумя дочерними клетками. В результате каждая из них получает тот же набор хромосом, что был у исходной клетки. Это объясняет, почему при бесполом размножении наследственные признаки обычно сохраняются без сочетания материала двух родителей.

При половом размножении гаметы образуются в результате особого деления — мейоза. При нём число хромосом уменьшается вдвое, поэтому гамета несёт половинный набор. Это необходимо, чтобы при слиянии двух гамет число хромосом не удваивалось в каждом поколении. Если в исходных клетках набор 2n, гаметы несут n хромосом.

При оплодотворении мужская и женская гаметы сливаются, и их наследственный материал объединяется. Так возникает зигота с восстановленным набором хромосом: n + n = 2n. Она начинает делиться и служит началом развития нового организма. Поскольку гаметы несут наследственный материал, полученный от родителей, их сочетание создаёт новые варианты признаков у потомства.

Способы размножения различаются и по биологическому значению. Бесполое размножение обычно помогает быстро увеличить число особей: для него не требуется слияние гамет. Половое размножение создаёт наследственную изменчивость, то есть различия между потомками, обусловленные сочетанием наследственного материала. Разнообразие может быть полезно виду при изменении условий среды, хотя само по себе не гарантирует выживание каждой особи.

Сравнение бесполого и полового размножения

Сначала определите, образуются ли гаметы и происходит ли их слияние: это главный способ различить два типа. Затем сравните, откуда потомок получает наследственную информацию и какое значение имеет этот способ для вида. Помните, что высокая наследственная схожесть не исключает мутаций.

Разбор задач

Задача 1. У бактерии после деления образовались две дочерние клетки. Определите способ размножения и объясните, участвуют ли в нём гаметы. Чтобы ответить, важно не просто заметить появление двух клеток, а проверить, было ли слияние половых клеток.

1. Условие описывает деление одной бактериальной клетки на две дочерние.
2. Нового организма не образует слияние двух гамет: указано только деление исходной клетки.
3. Следовательно, это бесполое размножение, и гаметы в нём не участвуют.

Ответ: бесполое размножение; гамет и их слияния нет. Деление увеличило число клеток и привело к появлению дочерних организмов.

Задача 2. У растения новый организм развился из части побега. Укажите способ размножения и объясните, почему его относят к бесполому. Побег — часть родительского растения, но само наличие растительного органа ещё не служит достаточным признаком способа. Нужно выяснить, из чего возник потомок и было ли оплодотворение.

1. Новый организм развился из части побега, а не из зиготы после слияния гамет.
2. Такое размножение называют вегетативным: потомок возникает из части растения.
3. Поскольку слияния гамет нет, этот способ относится к бесполому размножению.

Ответ: вегетативное бесполое размножение. Решающий признак — развитие нового организма из части родительского растения без оплодотворения.

Задача 3. При половом размножении число хромосом в каждой гамете равно n. Определите число хромосом в зиготе после оплодотворения и объясните ход рассуждения. Зигота возникает при слиянии двух гамет, поэтому необходимо учесть набор каждой из них. Здесь n обозначает число хромосом в одной гамете, а не в обеих вместе.

1. В зиготу сливаются две гаметы, каждая содержит n хромосом.
2. Их наследственные наборы объединяются: n + n = 2n.
3. Значит, зигота получает вдвое больше хромосом, чем одна гамета.

Ответ: в зиготе 2n хромосом. Наборы двух гамет складываются при оплодотворении.

Типичные ошибки

Ошибка — считать размножением любое увеличение числа клеток организма. Рост одной особи действительно сопровождается делением клеток, но сам по себе не создаёт нового организма; их путают, потому что в обоих случаях клеток становится больше. Проверьте себя вопросом: появился ли самостоятельный потомок или изменилась только сама особь?

Ошибка — называть вегетативное размножение половым, если у растения участвуют цветок или другие органы. Название органа не показывает, сливались ли гаметы, а такая путаница возникает из-за связи цветка с половым размножением. Проверьте, образовалась ли зигота: если новый организм развивается из части растения без оплодотворения, размножение бесполое.

Ошибка — путать гамету и зиготу. Гамета является половой клеткой, а зигота появляется после слияния гамет; сходство терминов и участие обоих в половом процессе могут сбивать с толку. Чтобы проверить себя, установите последовательность: сначала гаметы, затем их слияние, после него — зигота.

Ошибка — считать потомков при бесполом размножении абсолютно одинаковыми. Обычно они наследственно сходны с родителем, поскольку получают информацию от одной особи, но мутации способны внести изменения. Проверяйте формулировку: «обычно похожи» точнее, чем «всегда полностью одинаковы».

Связь с другими темами

Для понимания размножения нужно знать строение клетки, роль ядра и хромосом, а также различать митоз и мейоз. Эти темы помогают объяснить, как наследственная информация передаётся клеткам и почему набор хромосом в гаметах уменьшается. Позже знания о размножении пригодятся при изучении наследственности и изменчивости. Они также связаны с индивидуальным развитием организмов и способами размножения растений и животных.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает непрерывность существования видов.
• При бесполом размножении слияния гамет не происходит.
• В основе многих способов бесполого размножения лежит митоз.
• Гаметы несут уменьшенный набор хромосом.
• При оплодотворении гаметы сливаются и образуют зиготу.
• Половое размножение создаёт сочетания наследственного материала родителей.
• Бесполое и половое размножение различаются механизмом и биологическим значением.