§ 30. Размножение организмов

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов производить потомство. Оно нужно не отдельной особи, а виду: жизнь каждого организма ограничена, поэтому появление новых особей помогает виду существовать дальше. Если размножение прекращается, численность постепенно сокращается. Так поддерживается непрерывность жизни поколений.

Бесполое размножение — образование нового организма без слияния гамет, то есть половых клеток. Обычно в нём участвует одна родительская особь, а потомок возникает из её клетки или части тела. Такой способ позволяет воспроизводить организм без поиска партнёра. Потомки часто похожи на родителя по наследственным признакам.

Половое размножение — образование потомства, при котором объединяется наследственный материал гамет. При оплодотворении мужская и женская гаметы сливаются и образуют зиготу — первую клетку нового организма. Благодаря сочетанию наследственного материала потомок получает признаки, связанные с обоими наборами генов. Это создаёт новые комбинации признаков.

Партеногенез — развитие нового организма из неоплодотворённой яйцеклетки. Оплодотворения при этом нет, однако исходной клеткой служит гамета, образованная в ходе полового процесса. Поэтому партеногенез считают особой формой полового размножения, а не обычным бесполым способом. Он позволяет появиться потомству, даже если яйцеклетка не слилась со сперматозоидом.

Как это устроено

Размножение сохраняет вид не потому, что отдельные особи бессмертны, а потому, что поколения сменяют друг друга. В природе организмы погибают от старости, болезней, хищников и изменений среды. Если потомство появляется, утраты особей могут компенсироваться. Чем успешнее воспроизводство, тем выше вероятность, что вид сохранится при меняющихся условиях.

При бесполом размножении новая особь развивается из клетки или части тела родителя, без слияния гамет. Наследственная информация в таких случаях обычно копируется, поэтому потомок получает почти такой же набор генов, как родитель. Это объясняет сходство между ними и позволяет быстро увеличивать число особей в подходящих условиях. Однако копирование не абсолютно безошибочно: мутации могут внести новые наследственные отличия.

Способы бесполого размножения различаются тем, из какой части организма возникает потомок. При делении одна клетка разделяется на две дочерние, как у амёбы; при почковании на теле родителя появляется вырост, который развивается в новую особь. Некоторые организмы образуют споры — клетки, способные прорасти и дать начало новому организму. У растений потомство может возникать из частей тела: например, клубника образует новые растения с помощью усов.

При половом размножении гаметы обычно образуются в результате мейоза — деления, при котором число хромосом уменьшается вдвое. Поэтому гаметы имеют гаплоидный набор, то есть по одной хромосоме из каждой пары. Во время оплодотворения гаметы сливаются, их наследственный материал объединяется, и в зиготе восстанавливается диплоидный набор. Сочетание генов от гамет создаёт новые варианты наследственных признаков, поэтому потомство не является точной копией одного родителя.

При партеногенезе яйцеклетка начинает развиваться без слияния со сперматозоидом. Это отличает его от обычного полового размножения, где оплодотворение объединяет наследственный материал двух гамет. Но партеногенез отличается и от типичного бесполого размножения: организм развивается именно из яйцеклетки. Он встречается, например, у тлей и некоторых пчёл; особенности потомства зависят от вида и его жизненного цикла.

Сравнение бесполого и полового размножения

Сравнивайте способы по признакам, а не только по числу участвующих особей: одна особь тоже может образовать гаметы. Для определения типа размножения прежде всего выясните, сливаются ли гаметы и откуда развивается потомок. Строка о сходстве показывает типичную картину, но мутации возможны и при бесполом размножении.

Разбор задач

Задача 1. У амёбы одна клетка разделилась на две дочерние клетки. Определите тип размножения и укажите, участвуют ли в нём гаметы.

1. Установим, откуда появились новые организмы: каждая дочерняя клетка возникла при разделении исходной клетки.
2. Проверим наличие гамет. В условии говорится о делении клетки, а не о слиянии половых клеток.
3. Следовательно, это деление — способ бесполого размножения, гаметы в нём не участвуют.

Ответ: бесполое размножение делением; гамет нет.

Задача 2. У клубники новые растения появились из усов. Определите способ размножения и объясните, почему его относят к бесполому.

1. Определим, из чего возникли новые растения: ус — часть тела материнского растения.
2. Проверим, были ли образование гамет и их слияние. В условии таких событий нет.
3. Значит, потомство образовалось из вегетативной части растения. Это вегетативное размножение, относящееся к бесполому.

Ответ: вегетативное размножение усами; оно бесполое, потому что новое растение развивается из части родительского организма без слияния гамет.

Задача 3. Сопоставьте размножение насекомого с оплодотворением и развитие потомства у вида, способного к партеногенезу. Объясните, чем различаются эти процессы и какое значение может иметь каждый.

1. В первом случае яйцеклетка сливается со сперматозоидом: наследственный материал гамет объединяется, образуется зигота.
2. При партеногенезе яйцеклетка развивается без оплодотворения. Поэтому объединения её наследственного материала со сперматозоидом не происходит.
3. В обычном половом размножении сочетание наследственного материала гамет способствует разнообразию потомства. Партеногенез позволяет получить потомство без оплодотворения, что может быть полезно, когда партнёры недоступны.

Ответ: при оплодотворении сливаются гаметы, а при партеногенезе организм развивается из неоплодотворённой яйцеклетки. Первый процесс создаёт новые сочетания наследственного материала; второй позволяет размножаться без оплодотворения.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что при бесполом размножении участвует только одна клетка. Так думают, потому что примеры с делением клетки легко запоминаются, но новые организмы могут появляться и из многоклеточных частей тела. Например, у клубники потомок развивается из уса. Проверьте себя вопросом: возник ли новый организм из части родителя без слияния гамет?

Ошибка: отождествлять половое размножение с обязательным участием двух организмов. Число особей принимают за главный признак, хотя решающее значение имеет объединение наследственного материала гамет. Одна особь у некоторых видов может образовывать и мужские, и женские гаметы. Проверяйте, происходило ли слияние гамет, а не только сколько организмов было рядом.

Ошибка: называть партеногенез бесполым размножением только потому, что оплодотворения нет. В таком рассуждении забывают, что развитие начинается из яйцеклетки — половой клетки. Именно происхождение новой особи помогает отличить партеногенез от появления потомка из обычной клетки или части тела. Уточните, какая клетка дала начало организму.

Ошибка: считать потомков при бесполом размножении абсолютно неизменными. Их сходство объясняется копированием наследственной информации, но в ней могут возникать мутации. Поэтому потомки обычно похожи на родителя, однако полное совпадение не гарантировано. Для проверки замените слово «всегда» на «обычно» и вспомните о возможных мутациях.

Связь с другими темами

Чтобы понять размножение, нужно знать строение клетки, роль ядра и хромосом, а также различия между митозом и мейозом. Эта тема связана с генетикой: способ передачи наследственной информации влияет на сходство и разнообразие потомства. Она также помогает изучать жизненные циклы организмов и эволюцию видов. В сельском хозяйстве знания о размножении используют, например, для получения растений с нужными свойствами.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• При бесполом размножении гаметы не сливаются.
• Деление, почкование, спорообразование и вегетативное размножение — способы бесполого размножения.
• Половое размножение связано с гаметами и обычно с оплодотворением.
• Мейоз формирует гаметы с гаплоидным набором хромосом.
• Партеногенез — развитие организма из неоплодотворённой яйцеклетки.
• Половое размножение создаёт новые сочетания наследственного материала.