§ 11. Формы размножения организмов. Бесполое размножение. Митоз

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря ему появляются новые особи, а вид может продолжать существовать, даже когда отдельные организмы умирают. Размножение передаёт наследственную информацию от родительских организмов потомкам. Без него численность вида постепенно сократилась бы до нуля.

Бесполое размножение — образование нового организма без слияния половых клеток. Обычно в нём участвует одна родительская особь, от которой потомок получает наследственный материал. Поэтому такой способ позволяет размножаться без поиска партнёра и образования половых клеток. Он особенно понятен на примере деления клетки или появления нового растения из клубня.

Митоз — деление ядра, при котором возникают два генетически сходных ядра с таким же набором хромосом, как в исходном ядре. Хромосомы содержат наследственную информацию, поэтому их точное распределение помогает дочерним клеткам получить нужные инструкции. Митоз нужен организму для роста и замены клеток. Он также участвует в образовании новых организмов при многих формах бесполого размножения.

Клон — группа организмов, происходящих от одной исходной особи бесполым путём и обычно имеющих одинаковый наследственный материал. Это понятие помогает описать сходство потомков, появившихся, например, при вегетативном размножении. Клон не обязательно означает полное совпадение всех признаков: условия среды могут влиять на развитие. Кроме того, наследственные изменения способны возникать из-за мутаций.

Как это устроено

Размножение делят на бесполое и половое по тому, сливаются ли половые клетки при появлении нового организма. Если слияния нет, размножение считают бесполым; если новый организм развивается после такого слияния, речь идёт о половом размножении. Это различие важно не только для описания процесса: при половом способе наследственная информация сочетается иначе, а при бесполом потомство обычно сохраняет наследственные особенности исходной особи. Поэтому способ размножения влияет и на сходство потомков, и на разнообразие внутри вида.

При бесполом размножении новый организм возникает от одной родительской особи, потому что половые клетки не участвуют в его образовании. Для этого исходная клетка может разделиться, на теле организма может вырасти почка, а растение может развиться из вегетативного органа. Во всех этих случаях наследственная информация берётся от одного источника, поэтому потомство обычно наследственно сходно с ним. Сходство полезно, если признаки родителя хорошо подходят к условиям среды, но может ограничить способность популяции приспосабливаться к переменам.

Митоз нужен, чтобы дочерние ядра получили равные наборы хромосом. Перед делением наследственный материал удваивается, а затем копии хромосом расходятся к разным полюсам клетки; так каждая дочерняя клетка получает свой комплект. Число хромосом при обычном митозе не уменьшается вдвое, а сохраняется. Это позволяет клеткам расти и обновлять ткани без потери наследственной информации, а при бесполом размножении — образовывать клетки нового организма.

Бесполое размножение может происходить разными способами, потому что организмы имеют разное строение. Одноклеточные, например амёба, размножаются делением клетки; гидра и дрожжи могут размножаться почкованием. При фрагментации новый организм развивается из части тела, например у некоторых червей или морских звёзд; споры дают начало новым организмам у грибов и многих растений. При вегетативном размножении растения развиваются из частей вегетативных органов: например, картофель — из клубней, а земляника — из усов.

У бесполого размножения есть преимущества и ограничения, связанные с передачей наследственной информации. Оно может быстро увеличивать численность, поскольку не требует слияния половых клеток, а удачные признаки родителя сохраняются у сходных потомков. Но небольшое наследственное разнообразие означает, что при изменении условий многим потомкам может не хватить подходящих признаков. Потомство при этом не всегда абсолютно одинаково: мутации могут создавать наследственные различия даже среди организмов, возникших от одной особи.

Основные способы бесполого размножения

В таблице показано, откуда развивается новый организм при каждом способе и на каких примерах это можно увидеть. Сначала определите, что именно становится началом потомка: целая клетка, вырост, часть организма, спора или вегетативный орган. Затем проверьте общий признак: при бесполом размножении новый организм появляется без слияния половых клеток. Примеры помогают запомнить способ, но один и тот же способ встречается у разных организмов.

Разбор задач

Задача 1. Одноклеточный организм разделился на две дочерние клетки. Определите способ размножения и объясните, какую роль при этом играет митоз.

1. Новый организм появился из одной клетки, которая разделилась на две дочерние. Значит, это размножение делением клетки.
2. Проверяем, сливались ли половые клетки: в условии такого события нет. Следовательно, размножение бесполое.
3. При делении клетки ядро проходит митоз. Хромосомы распределяются между дочерними ядрами, поэтому наследственная информация передаётся обеим клеткам.
4. Митоз сохраняет число хромосом в дочерних ядрах, а не уменьшает его вдвое. Благодаря этому дочерние клетки получают такой же набор хромосом, как исходная клетка.

Ответ: организм размножился делением клетки; митоз распределил хромосомы между дочерними ядрами и сохранил их число. Так дочерние клетки получают наследственную информацию исходной клетки.

Задача 2. У гидры на теле образовался вырост, который затем отделился и стал самостоятельным организмом. Назовите способ размножения и объясните, почему он бесполый.

1. В условии говорится о выросте на теле родительского организма. Такой вырост называют почкой, а развитие нового организма из почки — почкованием.
2. Устанавливаем, откуда взялся новый организм: он развился на теле одной гидры, а не после слияния половых клеток.
3. Отделение почки означает, что она стала самостоятельной особью. До этого она росла, используя клетки родительского организма.
4. Сверяемся с определением: при бесполом размножении половые клетки не сливаются. В задаче такого слияния нет, поэтому почкование относится к бесполому размножению.

Ответ: это почкование. Оно бесполое, потому что новая гидра развивается из выроста одной родительской особи, без слияния половых клеток.

Задача 3. Растение размножили клубнями. Объясните, почему это вегетативное размножение, как оно связано с бесполым размножением и почему потомство обычно сходно с материнским растением.

1. Клубень — видоизменённый побег, то есть часть вегетативного органа растения. Если из клубня развивается новое растение, способ называют вегетативным размножением.
2. Определяем, как возник потомок: в нём не участвуют половые клетки и не происходит их слияния. Значит, вегетативное размножение является бесполым.
3. Наследственная информация нового растения происходит от материнского растения. При делениях клеток митоз помогает сохранить число хромосом и передать эту информацию новым клеткам.
4. Поэтому потомство обычно наследственно сходно с материнским растением. Однако мутации могут вызвать различия, так что сходство не означает абсолютного совпадения всех признаков.

Ответ: размножение клубнями — вегетативное и бесполое. Новое растение развивается из части материнского растения без оплодотворения, поэтому обычно наследует сходные признаки.

Типичные ошибки

Ошибка: считать митоз и бесполое размножение одним и тем же. Митоз — это деление ядра, а бесполое размножение — способ появления нового организма; при нём митоз может участвовать, но понятия называют разные процессы. Их легко спутать, потому что оба связаны с образованием новых клеток. Проверьте себя вопросом: описывается деление ядра или появление нового организма?

Ошибка: отличать бесполое размножение от полового только по числу родителей. Число родительских особей обычно помогает сориентироваться, но решающий признак — отсутствие слияния половых клеток. Путаница возникает потому, что бесполое размножение чаще всего связано с одной особью. Чтобы проверить ответ, спросите, участвовали ли в образовании нового организма половые клетки и сливались ли они.

Ошибка: утверждать, что потомство при бесполом размножении всегда абсолютно одинаково. Оно обычно наследственно сходно с родителем, но мутации могут изменять наследственную информацию. Слово «обычно» важно: сходство не гарантирует полного совпадения. Проверьте формулировку, оставив место для наследственных изменений, а не говоря, что различия невозможны.

Ошибка: думать, что при митозе число хромосом уменьшается вдвое. При обычном митозе оно сохраняется, а каждая дочерняя клетка получает набор хромосом, соответствующий исходной клетке. Такое уменьшение связывают с другими процессами, поэтому термины нельзя подменять друг другом. Для проверки проследите судьбу хромосом: при митозе копии распределяются между ядрами, а набор не сокращается вдвое.

Связь с другими темами

Чтобы понять, как митоз распределяет наследственную информацию, нужно знать, что такое клетка и ядро. Хромосомы находятся в ядре и несут наследственную информацию, поэтому их набор можно проследить при делении. Эти знания помогают разобраться, почему дочерние клетки сохраняют признаки исходной клетки.

Митоз связан с клеточным циклом, ростом и развитием организма. Новые клетки нужны, чтобы увеличивалось число клеток и обновлялись ткани. Поэтому понимание митоза пригодится при изучении строения тканей и процессов, происходящих в клетках.

Сравнение бесполого и полового размножения помогает понять, откуда берётся наследственная изменчивость и почему организмы одного вида могут различаться. Бесполое размножение обычно сохраняет сходство с родителем, а половое способствует появлению новых сочетаний наследственных признаков. Это важно для темы разнообразия организмов и их приспособления к среде.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• При бесполом размножении новый организм возникает без слияния половых клеток.
• Бесполое размножение обычно происходит с участием одной родительской особи.
• Митоз сохраняет число хромосом в дочерних ядрах.
• Деление клетки, почкование, фрагментация, спорообразование и вегетативное размножение — способы бесполого размножения.
• Потомство при бесполом размножении обычно наследственно сходно с родительским организмом.