3.5. Размножение: бесполое и половое

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря этому процессу после гибели отдельных особей вид может продолжать существовать и не исчезает вместе с ними. Размножение обеспечивает появление новых организмов, а значит — смену поколений.

Бесполое размножение — образование нового организма без слияния гамет; обычно в нём участвует одна родительская особь. Потомство получает наследственную информацию от этого организма, поэтому часто похоже на него. Такой способ позволяет размножаться без поиска партнёра.

Половое размножение — образование нового организма в результате слияния гамет. Гаметы — это половые клетки, несущие наследственную информацию; при их слиянии она объединяется. Такое сочетание помогает получить потомство с новыми комбинациями наследственных признаков.

Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет с образованием зиготы. Зигота — первая клетка нового организма, из которой затем развивается зародыш. Это понятие связывает образование гамет с началом развития нового организма.

Как это устроено

При бесполом размножении новый организм возникает из одной клетки или группы клеток родительской особи. Слияния гамет и соединения наследственного материала двух гамет здесь нет, поэтому потомство обычно наследственно сходно с родителем. Такой способ не требует образования партнёра или поиска условий для оплодотворения, что помогает быстро производить новых особей.

При делении исходная клетка разделяется на две или несколько дочерних клеток, и каждая может стать самостоятельным организмом. При почковании на теле родительской особи появляется вырост — почка, которая растёт и затем отделяется или остаётся связанной с родителем. Споры — специальные клетки, из которых при подходящих условиях развивается новый организм; их образование само по себе не означает слияния гамет. При вегетативном размножении новая особь развивается из части растения, например побега или корня, поэтому отдельные гаметы не участвуют.

При половом размножении организм образует гаметы, а новый организм начинается после их слияния. Оплодотворённая клетка называется зиготой: она получает наследственный материал обеих слившихся гамет и делится, давая начало развитию нового организма. Поскольку гаметы несут наследственную информацию, их слияние соединяет её в новой комбинации.

Сочетание наследственного материала гамет обычно создаёт различия между потомками и их родителями, а также между самими потомками. Это разнообразие может помочь некоторым особям выжить, если условия среды изменятся: признаки, полезные в новых условиях, могут оказаться преимуществом. При бесполом размножении новые сочетания наследственной информации двух гамет не возникают, поэтому потомки обычно более сходны друг с другом и с родителем. Однако наследственные изменения возможны и при таком способе, поэтому сходство не означает абсолютной неизменности.

У каждого способа есть преимущества и ограничения. Бесполое размножение часто позволяет быстро увеличить численность и не требует слияния гамет, но обычно даёт меньше наследственного разнообразия потомства. Половое размножение создаёт разнообразные сочетания признаков, однако связано с образованием гамет и их слиянием, поэтому увеличение численности может идти медленнее. Какой способ выгоднее, зависит от организма и условий его жизни.

Сравнение бесполого и полового размножения

Чтобы определить способ размножения, сначала проверьте, происходит ли слияние гамет: это главный критерий. Затем сравните, откуда развивается новый организм и как передаётся наследственная информация. Число участвующих особей само по себе не позволяет надёжно отличить половое размножение от бесполого.

Разбор задач

Задача 1. Почкование у гидры

Условие: у гидры на теле образуется вырост, который развивается и отделяется от родительского организма. Нужно определить способ размножения и обосновать ответ. Для решения важно рассмотреть не название организма, а то, как появляется новая особь.

1. Находим начало развития нового организма: им служит вырост на теле родительской гидры.
2. Определяем, что происходит с выростом: он растёт и отделяется, то есть формируется почка.
3. Проверяем признак полового размножения: слияние гамет в условии не описано, новый организм возникает непосредственно на родителе.

Ответ: это бесполое размножение способом почкования. Его можно узнать по формированию нового организма на теле родительской особи без слияния гамет.

Задача 2. Растение из семени и из черенка

Условие: первое растение получено из семян после опыления, второе — из черенка. Нужно определить, в каком случае вероятнее наследственные различия между потомками. Сравниваем не размер и не скорость роста растений, а способ их размножения.

1. Семена после опыления связаны с половым размножением: при нём образуются гаметы, а их наследственный материал сочетается.
2. Черенок — часть родительского растения, из которой развивается новая особь без слияния гамет; это вегетативное, то есть бесполое, размножение.
3. Сопоставляем последствия: сочетание наследственной информации при половом размножении обычно повышает разнообразие, а при вегетативном потомки обычно более сходны с родителем.

Ответ: наследственные различия вероятнее у растений, полученных из семян после опыления. Растения из черенка обычно сходны с исходным растением, хотя наследственные изменения полностью исключать нельзя.

Задача 3. Размножение спорами

Условие: организм образует споры, из которых развиваются новые особи. Нужно объяснить, почему это относят к бесполому размножению, и отличить этот процесс от размножения семенами. Наличие особых клеток ещё не указывает на половое размножение.

1. Выясняем, сливаются ли гаметы: в условии говорится об образовании спор, но оплодотворение не описано.
2. Учитываем критерий: если новая особь развивается из споры без слияния гамет, размножение является бесполым.
3. Сравниваем с семенами: семена обычно формируются в результате полового процесса, связанного с оплодотворением, а спора может развиваться без него.

Ответ: описанный процесс относят к бесполому размножению, если спора развивается без слияния гамет. Отличие от размножения семенами — отсутствие оплодотворения при таком образовании новой особи, а не просто наличие или отсутствие специальных клеток.

Типичные ошибки

Ошибка: считать любое размножение со специальными клетками половым. Споры тоже могут быть особыми клетками, поэтому их легко спутать с гаметами. Проверьте себя вопросом: сливаются ли клетки; если слияния гамет нет, один только факт образования спор не делает размножение половым.

Ошибка: сводить бесполое размножение только к делению клетки. Деление — лишь один из способов, а почкование, спорообразование и вегетативное размножение также относятся к бесполым. Такую ошибку допускают, если запоминают один пример вместо общего признака. Для проверки найдите, происходит ли слияние гамет.

Ошибка: утверждать, что половое размножение обязательно требует двух особей. Обычно это представляют так, потому что гаметы часто образуются у разных организмов, но они могут образоваться и у одной особи. Проверяйте не число организмов, а наличие слияния гамет, которое и определяет половое размножение.

Ошибка: считать потомков при бесполом размножении абсолютно неизменными копиями родителя. Их наследственное сходство обычно велико, но наследственные изменения возможны. Абсолютное равенство — слишком сильное утверждение: точнее говорить «обычно сходны», учитывая, что изменения могут возникать.

Связь с другими темами

Для понимания размножения нужны знания о клетке, наследственной информации и делении клеток. Если представлять клетку как носитель наследственного материала, проще понять, откуда берутся новые организмы и почему потомство бывает похоже на родителей.

Гаметы и оплодотворение понадобятся при изучении мейоза, наследственности и индивидуального развития организмов. Слияние гамет образует зиготу, а её дальнейшее развитие связывает тему размножения с развитием организма.

Сравнение бесполого и полового способов помогает объяснять разнообразие организмов и их приспособленность к условиям среды. Разнообразие потомства влияет на то, какие наследственные признаки могут сохраниться при изменениях окружающей среды.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• При бесполом размножении новый организм возникает без слияния гамет.
• Почкование, спорообразование и вегетативное размножение относятся к бесполым способам.
• Половое размножение связано со слиянием гамет.
• В результате оплодотворения образуется зигота.
• Половое размножение обычно повышает наследственное разнообразие потомства.
• Бесполое размножение часто позволяет быстро увеличить численность организмов.