Бесполое и половое размножение

Определения и обозначения

Бесполое размножение — способ появления новых организмов без образования и слияния гамет. Потомок обычно развивается от одной родительской особи и получает её наследственную информацию почти без изменений. Это позволяет организмам размножаться без поиска партнёра и быстро увеличивать численность.

Половое размножение — способ размножения, при котором образуются гаметы и происходит их слияние. При таком процессе наследственная информация от родителей объединяется в потомке, поэтому он может отличаться от каждого из них. Это важно для возникновения разнообразия признаков в популяции.

Гамета — половая клетка с гаплоидным набором хромосом, то есть с половинным числом хромосом по сравнению с обычными клетками организма. Обычные клетки большинства организмов диплоидны: в них есть пары хромосом, а в гамете — по одной хромосоме из каждой пары. Такой набор нужен, чтобы после слияния клеток число хромосом не удваивалось в каждом поколении.

Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет, в результате которого образуется зигота. Гаплоидные наборы хромосом гамет объединяются, поэтому у зиготы восстанавливается диплоидный набор. Зигота становится первой клеткой нового организма.

Как это устроено

При бесполом размножении новый организм развивается без слияния половых клеток. Он может возникнуть из одной клетки, части родительского организма или особой клетки, например споры. Поскольку наследственная информация обычно копируется от одного родителя, потомки часто похожи на него. Отличия всё же возможны, например из-за мутаций — изменений наследственного материала.

Бесполое размножение имеет несколько форм, и каждая связана с тем, из какой части возникает потомок. При делении одна клетка разделяется на две, как у амёбы; при почковании на теле родителя вырастает новый организм, как у гидры. При спорообразовании организм производит споры, способные дать начало новому организму, а при вегетативном размножении растение развивается из части тела: например, у клубники — из ползучего побега. Разные способы позволяют размножаться организмам с разным строением.

Для полового размножения необходимы гаметы — клетки, несущие наследственную информацию. У многих организмов они образуются в результате мейоза, особого деления, при котором число хромосом уменьшается вдвое. Поэтому гаметы гаплоидны: в них находится по одной хромосоме из каждой пары. Половинный набор нужен, чтобы при последующем слиянии число хромосом не удваивалось.

При оплодотворении мужская и женская гаметы сливаются и образуют зиготу. Каждая из них приносит половину хромосомного набора, поэтому в зиготе вновь становится диплоидный набор: n + n = 2n. Зигота делится и постепенно развивается в новый организм. Наследственная информация в нём происходит от обеих гамет.

Половое размножение создаёт наследственную изменчивость, потому что гаметы несут разные сочетания наследственной информации, а при оплодотворении сочетаются клетки с разным происхождением. Благодаря этому потомки могут отличаться друг от друга, что помогает популяции сохранять разнообразие. При бесполом размножении потомки чаще похожи на родителя, зато отсутствие необходимости в слиянии гамет позволяет быстро увеличивать численность. Таким образом, у каждого способа есть свои преимущества.

Сравнение бесполого и полового размножения

Сравнивайте способы по всем строкам, а не только по числу родителей: решающий признак — участие гамет и оплодотворения. Формулировки «обычно» и «чаще» нужны потому, что особенности размножения могут различаться у разных организмов.

Разбор задач

Задача 1. Амёба разделилась на две дочерние клетки. Определите способ размножения и объясните, участвуют ли в нём гаметы.

1. В условии описано разделение одной клетки на две дочерние.
2. Такое увеличение числа организмов называется делением; это форма бесполого размножения.
3. При делении амёбы слияния половых клеток не происходит, следовательно, гаметы и оплодотворение не участвуют.

Ответ: амёба размножилась бесполым способом, делением; гаметы не участвуют.

Задача 2. У клубники из ползучего побега развилось новое растение. Назовите форму размножения и сравните ожидаемое сходство потомка с материнским растением.

1. Новое растение возникло не из семени, а из части материнского организма — ползучего побега.
2. Возникновение потомка из части растения называется вегетативным размножением, которое относится к бесполому.
3. Наследственная информация передаётся от одного растения без слияния гамет, поэтому потомок обычно будет очень похож на материнское растение. Абсолютное совпадение признаков гарантировать нельзя: возможны наследственные изменения.

Ответ: это вегетативное размножение; потомок обычно наследственно близок материнскому растению.

Задача 3. У организма диплоидный набор составляет 2n = 24. Определите число хромосом в гамете и зиготе после оплодотворения.

1. Обозначение 2n = 24 показывает, что в диплоидной клетке 24 хромосомы.
2. Гамета имеет половину этого набора: n = 24 ÷ 2 = 12.
3. При оплодотворении сливаются две гаметы, поэтому наборы складываются: 12 + 12 = 24. В зиготе снова диплоидное число хромосом.

Ответ: в гамете 12 хромосом, в зиготе — 24.

Типичные ошибки

Ошибочно считать, что при любом бесполом размножении новый организм обязательно развивается из целой родительской особи. Путают это потому, что представляют родителя целым организмом, хотя потомок может возникнуть из клетки, части тела или споры. Проверьте себя: определите, что именно стало началом нового организма, и спросите, было ли слияние гамет.

Образование гамет и оплодотворение — не одно и то же: гаметы сначала возникают, а затем могут слиться. Эти процессы смешивают, потому что оба относятся к половому размножению. Чтобы проверить ответ, назовите, что происходит на каждом этапе: появление половых клеток или их соединение с образованием зиготы.

Неверно утверждать, что потомки при бесполом размножении всегда абсолютно идентичны родителю. Обычно они очень похожи, но мутации могут изменить наследственную информацию. Проверяя себя, замените категоричное «всегда одинаковы» на «обычно сходны» и вспомните о возможных изменениях.

Половое размножение не всегда требует участия двух отдельных организмов. Ошибка возникает, когда число организмов считают главным определением этого способа. Важнее выяснить, образуются ли гаметы и сливаются ли они; способы образования и слияния гамет у разных организмов различаются.

Связь с другими темами

Для понимания размножения нужны знания о клетке, хромосомах, наследственной информации и митозе. Связь с мейозом объясняет, почему гаметы получают гаплоидный набор, а оплодотворение восстанавливает диплоидный. Эти понятия пригодятся при изучении наследственности и изменчивости, а также эволюции. Они помогают сравнивать размножение растений и животных и понимать, как появляются различия между организмами.

Что запомнить

• При бесполом размножении гаметы не сливаются.
• Деление, почкование, спорообразование и вегетативное размножение — формы бесполого размножения.
• При половом размножении участвуют гаметы.
• Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом.
• При оплодотворении образуется зигота.
• Половое размножение увеличивает наследственную изменчивость потомства.