РАЗДЕЛ 2. Размножение и индивидуальное развитие организмов

Определения и обозначения

Размножение — способность организмов производить потомство, благодаря которой сохраняется вид и восстанавливается численность его представителей. Отдельные особи живут не вечно, поэтому новые поколения должны появляться до того, как старые исчезнут. Размножение также передаёт потомкам наследственную информацию. Оно может происходить разными способами.

Бесполое размножение — появление нового организма от одной родительской особи без слияния половых клеток. Потомок получает наследственную информацию от этого организма и обычно похож на него. Такой способ помогает быстро увеличивать число особей, когда для размножения не требуется партнёр. Бесполое размножение бывает не только делением клетки: к его формам относятся также почкование и образование спор.

Половое размножение — появление нового организма в результате слияния мужской и женской половых клеток. Их слияние называется оплодотворением, а образовавшаяся клетка — зиготой. Она получает наследственный материал обеих половых клеток. Такое размножение важно для передачи потомству сочетания признаков родителей.

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от его возникновения до конца жизни. При половом размножении началом онтогенеза считают образование зиготы, а при бесполом — возникновение нового организма. Термин помогает описывать изменения одной особи на протяжении жизни. Развитие делят на зародышевый и послезародышевый периоды.

Как это устроено

Вид состоит из отдельных организмов, каждый из которых рано или поздно умирает. Если бы особи только росли и жили, но не оставляли потомства, численность вида со временем упала бы до нуля. Размножение компенсирует гибель организмов новыми поколениями. Поэтому оно обеспечивает непрерывность существования вида, а не бессмертие отдельных особей.

При бесполом размножении часть родительского организма или его клетка даёт начало новому организму. Это может происходить делением, почкованием, когда на теле появляется и отделяется вырост, или с помощью спор. Слияния половых клеток при этом нет, поэтому наследственная информация потомка в основном повторяет информацию родителя. Этим объясняется их обычное сходство, хотя условия среды могут влиять на развитие и признаки организма.

При половом размножении образуются половые клетки — гаметы, несущие наследственную информацию. Мужская и женская гаметы сливаются при оплодотворении, и возникает зигота с материалом обоих родителей. Из зиготы развиваются клетки и ткани нового организма. Сочетание наследственной информации родителей создаёт новые варианты признаков, поэтому потомок может быть похож на каждого из них, но не обязан полностью совпадать с кем-либо.

После возникновения организм проходит онтогенез. Зародышевый период начинается с образования организма и продолжается до рождения или выхода из яйца; в это время формируются его основные части. Послезародышевое развитие идёт после рождения или выхода из яйца и включает рост, изменения организма, а у многих видов — достижение зрелости и старение. Граница между периодами связана с тем, что после рождения или выхода из яйца организм начинает существовать вне материнского организма или яйца.

Размножение и онтогенез связаны, но описывают разные процессы: размножение приводит к появлению потомка, а онтогенез показывает, как развивается отдельная особь. Наследственность обеспечивает передачу признаков от родителей потомству. При бесполом размножении сочетание признаков обычно сохраняется, тогда как при половом наследственный материал двух гамет соединяется по-новому. Поэтому половое размножение способствует наследственной изменчивости — появлению различий между потомками и родителями.

Сравнение бесполого и полового размножения

Сравнивай способы по участию половых клеток и по тому, откуда потомок получает наследственную информацию. Если гаметы сливаются и образуется зигота, размножение половое. Если новый организм появляется без такого слияния, это бесполое размножение, даже когда оно происходит не путём деления клетки.

Разбор задач

У гидры на теле образовался вырост, который затем отделился и стал самостоятельным организмом. Определите способ размножения и объясните, почему.

1. Сначала отмечаем, что новый организм возник на теле одной гидры в виде выроста.
2. Такой вырост называют почкой: он растёт на родительском организме, а затем может отделиться. Это форма почкования.
3. В условии не говорится о слиянии мужской и женской половых клеток. Значит, появление потомка произошло без оплодотворения и относится к бесполому размножению.

Ответ: это бесполое размножение, форма — почкование. Новый организм развился из выроста одной родительской гидры без слияния половых клеток.

При скрещивании двух организмов образовалась зигота. Объясните, какие клетки слились и почему потомство может отличаться от обоих родителей.

1. Зигота возникает при оплодотворении, то есть слиянии половых клеток, а не при их образовании.
2. В описанном случае слились мужская и женская половые клетки — гаметы. Каждая из них принесла в зиготу наследственную информацию.
3. Новый организм получает сочетание наследственного материала двух родителей. Поэтому его признаки могут сочетаться по-новому, и потомство не обязано быть полностью одинаковым ни с матерью, ни с отцом.

Ответ: слились мужская и женская гаметы, образовав зиготу. Потомок может отличаться от обоих родителей, потому что наследственная информация в нём сочетает материал обеих гамет.

Расположите стадии развития организма после оплодотворения в правильной последовательности: зигота, взрослый организм, зародыш, молодая особь. Укажите, какие стадии относятся к зародышевому и послезародышевому развитию.

1. Развитие после оплодотворения начинается с зиготы, которая образуется при слиянии гамет.
2. Затем из зиготы развивается зародыш. Значит, порядок первых двух стадий: зигота, зародыш.
3. После рождения или выхода из яйца организм становится молодой особью, а позднее — взрослым организмом. Эти стадии идут после зародышевого периода.

Ответ: зигота → зародыш → молодая особь → взрослый организм. Зигота и зародыш относятся к зародышевому развитию; молодая и взрослая особи — к послезародышевому.

Типичные ошибки

Считать, что бесполое размножение всегда означает деление клетки, — ошибка: так называют размножение без слияния половых клеток, и оно может происходить разными способами. Такое заблуждение возникает, если помнить только один пример. Проверь себя: не ищи деление как обязательный признак, а выясни, было ли слияние гамет. Почкование и образование спор тоже могут быть бесполыми формами.

Называть оплодотворением образование половых клеток неверно: оплодотворение — это их слияние с образованием зиготы. Эти события легко перепутать, потому что оба относятся к половому размножению. Проверь последовательность: сначала образуются гаметы, затем они сливаются, после чего появляется зигота. Если клетка уже названа зиготой, значит, оплодотворение состоялось.

Смешивать размножение и индивидуальное развитие — значит объединять два разных процесса. Размножение приводит к появлению потомства, а онтогенез описывает путь одной особи от возникновения до конца жизни. Путаница возникает потому, что процессы связаны по времени: после размножения начинается развитие потомка. Для самопроверки спроси себя, говорится ли о появлении новой особи или об изменениях уже возникшего организма.

Утверждать, что потомки при половом размножении полностью одинаковы с родителями, неправильно: зигота получает наследственный материал обеих гамет. Можно принять сходство за полное совпадение, но комбинация признаков у потомка новая. Проверь себя: если в размножении участвовали две гаметы, потомок сочетает наследственную информацию родителей. Поэтому он может быть похож на них, но не обязан полностью повторять кого-либо.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать, что такое клетка, ядро и хромосомы — структуры, связанные с хранением наследственной информации. Понимание митоза и мейоза помогает объяснить, как клетки делятся и как образуются половые клетки. С наследственностью и изменчивостью размножение связано через передачу и новые сочетания наследственного материала. Понятие онтогенеза пригодится при изучении жизненных циклов организмов, эмбрионального развития и размножения человека.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• При бесполом размножении потомство возникает без слияния половых клеток.
• Половое размножение связано с образованием зиготы.
• Зигота развивается в новый организм в ходе онтогенеза.
• Онтогенез включает зародышевый и послезародышевый периоды.
• Половое размножение создаёт наследственные сочетания, отличающиеся от родительских.