Раздел 3. Размножение и развитие организмов

Определения и обозначения

Размножение — процесс воспроизведения организмами себе подобных. Благодаря ему появляются новые особи, а вид может существовать и после гибели отдельных организмов. Передача наследственной информации связывает родительские организмы с потомством.

Бесполое размножение — образование нового организма без слияния гамет, обычно от одной родительской особи. Потомок возникает из клетки или группы клеток родителя, поэтому такой способ часто позволяет быстро увеличить численность.

Половое размножение — способ появления потомства, связанный со слиянием гамет. Гаметы — специализированные половые клетки; после их слияния возникает зигота. Она получает наследственную информацию, участвующую в формировании нового организма.

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от его возникновения до конца жизни. Это понятие помогает описывать изменения одной особи на протяжении её существования, а не появление потомства. Начало онтогенеза при половом размножении связано с образованием зиготы.

Как это устроено

Отдельные организмы живут ограниченное время, поэтому без появления потомства вид постепенно исчез бы. Размножение создаёт новые особи, которые продолжают существование популяции. Наследственная информация передаётся потомкам, связывая поколения и обеспечивая сохранение характерных признаков вида.

При бесполом размножении новый организм развивается из клетки или группы клеток одного родителя. Для этого не требуется образование и слияние гамет, поэтому процесс может быть быстрым. Потомок обычно сходен с родителем, так как наследственная информация передаётся без объединения с информацией другой гаметы; отдельные изменения могут возникнуть, например, из-за мутаций.

При половом размножении сначала образуются гаметы, затем происходит их слияние. В результате возникает зигота — первая клетка нового организма, в которой объединена наследственная информация гамет. Зигота начинает делиться и развивается в зародыш, поэтому образование зиготы становится началом развития новой особи.

Бесполое размножение часто выгодно тем, что позволяет быстро получить многочисленное потомство, сходное с родителем. Это помогает сохранять успешные признаки, но разнообразие наследственных сочетаний при таком способе обычно ограничено. При половом размножении наследственная информация гамет соединяется, создавая новые сочетания признаков; благодаря этому потомки могут отличаться друг от друга и от родителей.

Развитие организма проходит закономерные этапы: особь возникает, растёт, достигает зрелости, а затем стареет. При половом размножении отправной точкой развития служит зигота, из которой формируется зародыш. Размножение и онтогенез связаны, но описывают разные процессы: появление нового организма и изменения каждой отдельной особи соответственно.

Сравнение бесполого и полового размножения

Сравнивайте способы по каждому признаку отдельно: число родителей само по себе не определяет, является ли размножение половым. Особенно показательно наличие слияния гамет и образование зиготы. Таблица также помогает увидеть различие между сохранением сходных признаков и возникновением новых сочетаний.

Разбор задач

Задача 1. У одноклеточного организма одна клетка разделилась на две дочерние. Нужно определить способ размножения и выяснить, участвуют ли в нём гаметы. Рассуждаем по наличию или отсутствию слияния половых клеток.

1. Одна исходная клетка разделилась на две дочерние.
2. В условии нет образования гамет и их слияния.
3. Следовательно, организм размножился бесполым способом; гаметы не участвовали.

Ответ: бесполое размножение, гаметы не участвуют. Деление клетки — признак размножения, но для определения способа важно установить, было ли слияние гамет. Здесь такого события нет, поэтому половой способ исключается.

Задача 2. У растения образовались семена после опыления и оплодотворения. Нужно расположить опыление, слияние гамет, образование зиготы и развитие зародыша в правильной последовательности. Проверим, какое событие обеспечивает возможность следующего.

1. Сначала происходит опыление: пыльца попадает к месту, где возможно оплодотворение.
2. Затем сливаются гаметы, и в результате этого возникает зигота.
3. Из зиготы развивается зародыш; последовательность такова: опыление → слияние гамет → образование зиготы → развитие зародыша.

Ответ: опыление, слияние гамет, образование зиготы, развитие зародыша. Опыление нельзя поставить после оплодотворения: оно предшествует слиянию гамет и помогает ему состояться. Зародыш развивается уже после образования зиготы.

Задача 3. В потомстве двух организмов обнаружены сочетания признаков, отличающиеся от сочетаний у родителей. Нужно определить, какой способ размножения мог привести к результату и объяснить причину. Ищем способ, при котором наследственная информация соединяется из разных гамет.

1. Сравниваем результат с ожидаемым при бесполом размножении: потомки обычно сходны с одним родителем.
2. Отличающиеся сочетания признаков указывают на объединение наследственной информации гамет.
3. Значит, наиболее вероятно половое размножение: при нём возникают новые сочетания признаков.

Ответ: половое размножение. При слиянии гамет потомок получает сочетание наследственной информации, отличное от родительских сочетаний. Поэтому признаки могут комбинироваться по-новому; это не означает, что каждый признак обязательно будет уникальным.

Типичные ошибки

Неверно считать потомство при бесполом размножении абсолютно идентичным родителю. Такое представление возникает потому, что наследственная информация передаётся без слияния гамет и сходство обычно велико. Однако мутации могут вызывать изменения; проверяя себя, используйте слово «обычно», а не «всегда».

Опыление иногда принимают за оплодотворение, потому что оба процесса связаны с размножением растений. Но опыление переносит пыльцу, а оплодотворение означает слияние гамет и образование зиготы. Проверьте себя вопросом: произошло ли уже слияние клеток или только создана возможность для него?

Половое размножение не обязательно предполагает участие двух особей. Путаница появляется из-за привычной схемы, в которой гаметы происходят от двух родителей, но решающий признак — их слияние. Чтобы проверить ответ, выясните, образовались ли гаметы и слились ли они, а не считайте организмы.

Размножение и онтогенез — не одно и то же. Их смешивают, потому что оба понятия связаны с появлением и существованием организмов. Размножение приводит к появлению потомства, а онтогенез описывает развитие одной особи; проверьте, идёт ли речь о новом организме или об изменениях уже возникшего.

Связь с другими темами

Для изучения размножения нужно знать строение клетки, способы её деления и то, что наследственная информация передаётся от родителей потомству. Эти знания помогают понять, как появляется новая особь и почему она сходна с родительскими организмами. Тема пригодится при изучении наследственности и изменчивости: половое размножение создаёт новые сочетания признаков. Она также связана с жизненными циклами и эволюцией, поскольку особенности размножения влияют на продолжение поколений и разнообразие организмов.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает появление потомства и непрерывность существования вида.
• При бесполом размножении новый организм возникает без слияния гамет.
• Половое размножение связано со слиянием гамет и образованием зиготы.
• Зигота — начальная клетка нового организма при половом размножении.
• Половое размножение создаёт условия для новых сочетаний наследственных признаков.
• Онтогенез — индивидуальное развитие организма.