Способы размножения без оплодотворения

· Партеногенез – одна из форм полового размножения, при котором женская половая клетка развивается без оплодотворения. Значение: возможность размножения при редких контактах разнополых особей, а также возможность резкого увеличения численности потомства, что особенно важно для популяции с циклической смертностью. Виды: естественный и искусственный.

1. Естественный (характерен для некоторых растений, червей, насекомых, ракообразных). Естественный делится на факультативный (яйцо свободно развиваться как без оплодотворения, так и с оплодотворением, пчелы, муравьи, у которых из оплодотворенного яйца развиваются самки, из неоплодотворенных — самцы) и облигатный (яйца развиваются без оплодотворения, кавказская скальная ящерица, в настоящее время все особи данного вида представлены лишь самками). Часто партеногенез чередуется с половым размножением — циклический партеногенез. Характерно для дафнии, у которых в летнее время присутствуют лишь самки, лишь партеногенез, а осенью партеногенез сменяется размножением с оплодотворением.

2. Искусственный – открыл Тихомиров, он добился развития неоплодотворенной яйцеклетки тутового шелкопряда, раздражая их тонкой кисточкой или обрабатывая личинок несколькими каплями серной кислоты. В ходе опыта выяснилось, что для развития яйца необходима активация. В естественных условия это проникновение сперматозоида в яйцеклетку, в искусственных условиях такие факторы могут быть химическими, термическими, механическими.

· Андрогенез – форма полового размножения, при которой участвуют только мужские ядра, принесенные сперматозоидами, в то время как женское ядро погибает и не участвует в оплодотворении. Характерно для наездников, некоторых видов табака.

· Гиногенез – размножение, при котором сперматозоиды проникают в яйцеклетку и лишь стимулируют ее развитие, но ядро сперматозоида не сливается с ядром яйца и не участвует в развитии зародыша. В потомстве только женские особи. Встречается у некоторых групп червей.

Онтогенез.

Онтогенез – полный цикл индивидуального развития каждой особи от момента образования зиготы и до естественной смерти.

Краткая история учения об индивидуальном развитии.

Ранние представления об индивидуальном развитии отражались в двух взаимоисключающих концепциях:

1. Концепция преформизма

2. Концепция эпигенеза

Сторонники концепции преформизма считали, что структура будущего организма представлена в половых клетках родителей, что в онтогенезе нет развития. Развитие происходит в заранее существовавшем зародыше. Преформисты считали, что зародыш находится в яйце, и получили название овисты. Те, кто считал, что зародыш находится в сперматозоиде, получили название – анималькулисты.

Концепция эпигенеза исходит из принципа постепенного развития, в ходе которого происходит усложнение организма от неорганизованной массы до высокоорганизованной формы.

Ни преформизм, ни концепция эпигенеза не отражает действительного пути и процесса развития. Несомненно, что в ходе онтогенеза осуществляется эволюционно обусловленная программа индивидуального развития характерная для данного биологического вида и заложенная в генетическом аппарате зиготы.

В основе онтогенеза лежит реализация наследственной информации на всех стадиях существования в определенных условиях внешней среды.

Ученые, внесшие существенный вклад в эмбриологию и онтогенез:

· А.В. Левенгук (1667год) – обнаружил сперматозоиды, изучил партеногенез у тлей.

· М. Мальпиги – первый исследовал под микроскопом анатомическое развитие организма зародыша курицы.

· К. Вольф – исследовал развитие цыпленка в яйце.

· К. Берр – создал эмбриологию, как науку. Первый показал, что при развитии позвоночных, зародыши закладываются из двух клеточных пластов.

· А.О. Ковалевский – автор «Истории развития ланцетника», изучив развитие ланцетника, он подтвердил идеи о существовании развития во всем Царстве животных.

· И.И. Мечников – основатель теории фагоцетеллы.

· А.Н. Северцов – создатель современной эмбриологии, создатель теории полиэмбриогенезов – отклонений от онтогенеза.

Типы онтогенеза:

Непрямой (личиночный) тип онтогенеза

Данный тип развития организмов характерен для организмов, яйца которых бедны желтком, и имею одну или несколько личиночных стадий. Существенное отличие взрослого организма от личинки обуславливается разным образом жизни: одни ведут активный образ жизни, другие имеют органы расселения. Для осуществления жизненных функций у личинок есть ряд временных провизорных органов (у головастика – хвост, жабры, двухкамерное сердце). Личиночный тип развития сопровождается метаморфозом. Представители: сцифоидные, сосальщики, насекомые земноводные.

Схема развития организма:

Яйцо→ Личинка→ Взрослая особь

Прямой тип развития организмов.

Яйцекладный тип развития организмов (неличиночный).

Читайте также:  Хилак форте коту дозировка

Данный тип развития характерен для рыб, птиц беспозвоночных, яйца которых богаты желтком, количество которого достаточно для завершения онтогенеза. Зародыш длительное время развивается внутри яйца, личиночной стадии нет. Питание, дыхание и выделение осуществляются провизорными органами (желток).

Схема развития организма:

Яйцо→ Молодая особь похожая на взрослую особь

Внутриутробный тип развития организмов.

Данный тип развития характерен для высших млекопитающих, в том числе и человека.

Отряды высших млекопитающих:

При данном типе развития яйцеклетка почти не содержит желтка, все жизнеобеспечение организма осуществляется через сложный провизорный орган – плаценту. Внутриутробный тип развития организмов является наиболее поздним в истории развития животных. Он обеспечивает высокую выживаемость и жизнеспособность , но зародыш нуждается в вскармливании материнским молоком.

Периодизация онтогенеза.

В онтогенезе животных, развивающихся половым путем, выделяют следующие периоды:

1. Проэмбриональный период, включает в себя:

2. Эмбриональный период – эмбриогенез, начинается с дробления зиготы и завершается рождением новой особи. Эмбриогенез включает в себя следующие этапы:

· Дробление зиготы и бластуляция

· Гистогенез – образование тканей

· Органогенез – образование органов и систем органов

3. Постэмбриональный период начинается от рождения нового организма и завершается его смертью, включает следующие этапы:

Характеристика периодов онтогенеза.

1. Проэмбриогенез включает гаметогенез и оплодотворение. Проникшие в яйцеклетку сперматозоиды вызывают ряд процессов, которые называются активацией яйца.

· Усиливают метаболизм яйца (увеличение потребления кислорода, использование гликогена)

· Расслоение составных частей цитоплазмы яйца. Яйцо приобретает полярность, то есть образуется вегетативное дно и анимальная верхняя часть. Вегетативное дно заполнено цитоплазмой, которая богата желтком и митохондриями, а анимальная часть заполнена безжелтковой цитоплазмой.

2. Эмбриогенез начинается с дробления зиготы и заканчивается выходом организма из яйца. Зигота — одноклеточная стадия развития многоклеточного организма.

Этапы:

Бластуляция.

Дробление зиготы, образование бластулы – ряд последовательных митотических делений зиготы, в результате которых образуются клетки – бластомеры. Они отличаются от клеток взрослого организма. В ходе дробления одно деление следует за другим, с каждым последовательным деление бластомеры становятся все меньше и меньше, так как не происходит роста клеток, как в митозе. Характер дробления зиготы обуславливается типом яйцеклетки, то есть количеством желтка и особенностями его расположения в цитоплазме.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-25; Нарушение авторского права страницы

Существует несколько классификаций партеногенетического размножения.

  1. По способу размножения
    • Естественный — нормальный способ размножения некоторых организмов в природе.
    • Искусственный — вызывается экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.
    • По полноте протекания
      • Рудиментарный (зачаточный) — неоплодотворённые яйцеклетки начинают деление, однако зародышевое развитие прекращается на ранних стадиях. Вместе с тем в некоторых случаях возможно и продолжение развития до конечных стадий (акцидентальный или случайный партеногенез).
      • Полный — развитие яйцеклетки приводит к формированию взрослой особи. Эта разновидность партеногенеза наблюдается во всех типах беспозвоночных и у некоторых позвоночных.
      • По способу востановления диплоидности
        • Амейотический — развивающиеся яйцеклетки не проделывают мейоза и остаются диплоидными. Такой партеногенез (например, у дафний) является разновидностью клонального размножения.
        • Мейотический — яйцеклетки проделывают мейоз (при этом они становятся гаплоидными). Новый организм развивается из гаплоидной яйцеклетки (самцы перепончатокрылых насекомых и коловраток), или яйцеклетка тем или иным способом восстанавливает диплоидность (например, путём эндомитоза или слияния с полярным тельцем)
        • По наличию других форм размножения в цикле развития
          • Облигатный — когда он является единственным способом размножения
          • Циклический — партеногенез закономерно чередуется с другими способами размножения в жизненном цикле (напрмер, у дафний и коловраток).
          • Факультативный — встречающийся в виде исключения или запасного способа размножения у форм, в норме двуполых.

          Распространенность

          У животных

          У членистоногих

          Способность к партеногенезу у членистоногих имеют тихоходки, тля, балянус, некоторые муравьи и многие другие.

          Муравьи

          У муравьёв телитокический партеногенез обнаружен у 8 видов и может быть разделён на 3 основных типа: тип A — самки производят самок и рабочих через телитокию, но рабочие стерильны и самцы отсутствуют ( Mycocepurus smithii ) ; тип B — рабочие производят рабочих и потенциальных самок через телитокию; тип C — самки производят самок телитокически, а рабочих — обычным половым путём, в то же время, рабочие производят самок через телитокию. Самцы известны для типов B и C [1] . Тип B обнаружен у Cerapachys biroi [2] , двух мирмициновых видов, Messor capitatus [3] и Pristomyrmex punctatus [4] [5] , и у понеринового вида Platythyrea punctata [6] . Тип C обнаружен у муравьёв-бегунков Cataglyphis cursor [7] и двух мирмициновых видов Wasmannia auropunctata [8] и Vollenhovia emeryi [9] .

          Читайте также:  Как выглядит щенок таксы в 1 месяц
          Термиты

          Бесполое размножение в виде телитокического партеногенеза обнаружено у 7 видов термитов, в том числе: Reticulitermes speratus, Zootermopsis angusticollis, Kalotermes flavicollis, Bifiditermes beesoni [10] .

          У позвоночных

          Партеногенез редок у позвоночных и встречается примерно у 70 видов, что составляет 0,1 % всех позвоночных животных. Например, существует несколько видов ящериц, в естественных условиях размножающихся партеногенезом (скальные ящерицы, комодские вараны). Партеногенетические популяции также найдены и у некоторых видов рыб, земноводных, птиц (в том числе кур). Случаи однополого размножения пока не известны только среди млекопитающих.

          Партеногенез у комодских варанов возможен потому, что оогенез сопровождается развитием полоцита (полярного тельца), содержащего удвоенную копию ДНК яйца; полоцит при этом не погибает и выступает в качестве спермы, превращая яйцеклетку в эмбрион [11] .

          У растений

          Аналогичный процесс у растений называется апомиксис. Он может представлять собой вегетативное размножение, или размножение семенами, возникшими без оплодотворения: либо в результате разновидности мейоза, не уменьшающей число хромосом в два раза, либо из диплоидных клеток семязачатка. Так как у многих растений существует особый механизм: двойное оплодотворение, то у некоторых из них (например, у нескольких видов лапчатки) возможна псевдогамия — когда семена получаются с зародышем, развивающимся из неоплодотворённой яйцеклетки, но содержат триплоидный эндосперм, возникший в результате опыления и последующего тройного слияния [12] :83 .

          Индуцированный «партеногенез» млекопитающих

          В начале 2000 гг. было показано, что обработкой in vitro ооцитов млекопитающих (крыс, макак, а затем и человека) либо предотвращением отделения второго полярного тельца при мейозе возможно индуцировать партеногенез [13] , при этом в культуре развитие можно довести до стадии бластоцист. Полученные таким образом бластоцисты человека потенциально являются источником плюрипотентных стволовых клеток, которые могут быть использованы в клеточной терапии [14] .

          В 2004 году в Японии слиянием двух гаплоидных ооцитов, взятых у разных особей мыши, удалось создать жизнеспособную диплоидную клетку, деление которой привело к формированию жизнеспособного эмбриона, который, пройдя стадию бластоцисты, развился в жизнеспособную взрослую особь. Предполагается, что этот эксперимент подтверждает участие роли геномного импринтинга в гибели эмбрионов, образующихся из ооцитов, полученных от одной особи, на бластоцистарной стадии [15] .

          Размножение — присущее всему живому свойство воспроизведения себе подобных. Размножение обеспечивает преемственность и непрерывность жизни.

          Выделяют две основные формы размножения: бесполое и половое.

          Бесполое размножение

          Бесполое размножение осуществляется только одной родительской особью без участия половых клеток. Появление дочернего организма происходит из соматических клеток.

          Важно заметить, что обычно потомству передаются только мутации, которые происходят в половых клетках (гаплоидных — n). Однако в случае бесполого размножения потомству передаются мутации в соматических клетках (диплоидных — 2n).

          Наиболее распространено бесполое размножение у бактерий, грибов и растений, встречается и у животных. Существует несколько способов бесполого размножения:

            Деление

          Делением материнской клетки на дочерние размножаются все бактерии и простейшие (амеба, эвглена зеленая, инфузории, водоросли).

          Обратите внимание, что у ядерных организмов (эукариот) деление клетки подразумевает митоз, а у доядерных (прокариот) — простое бинарное деление (такая разница связана с отсутствием у прокариот ядра).

          Часто бесполое размножение помогает быстро увеличить численность вида, оно активируется при благоприятных условиях среды. Осенью, при наступлении неблагоприятных условий становится активно половое размножение.

          Споруляция (греч. spora — посев)

          Споруляция подразумевает размножение с помощью специализированных клеток — спор. Эта форма размножения распространена у растений (водорослей, мхов, папоротников, хвощей и плаунов), грибов и некоторых простейших (споровики — малярийный плазмодий).

          У одноклеточной зеленой водоросли — хламидомонады, споры имеют жгутики, вследствие чего называются зооспорами. У растений процесс образования спор происходит в обособленных мешковидных образованиях — спорангиях. Споры покрыты защитной оболочкой, служат для размножения и расселения растений и грибов.

          Помимо этого, споры грибов и простейших помогают им пережить влияние неблагоприятных факторов внешней среды, например пересыхание водоема. При наступлении благоприятных условий грибы и простейшие освобождаются от спор и продолжают рост и развитие.

          Читайте также:  Увидеть большого паука утром примета

          Вариантов вегетативного размножения у растений — масса, им посвящена отдельная статья. Растения размножают с помощью клубнелуковиц, клубней, корнеплодов, корневищ, усов, отводок, черенков, луковиц, делением кустов. Прививка — также является вариантом вегетативного размножения.

          В случае вегетативного размножения дочерний организм представляет собой генетическую копию материнского организма, а также имеет шанс унаследовать мутации в соматических клетках.

          У некоторых животных дочерние организмы могут появляться из группы клеток — прямо на теле родительской особи. В этом случае небольшой участок тела отделяется от родительского организма и развивается самостоятельно.

          Почкованием размножаются многие кишечнополостные, например — пресноводный полип — гидра.

          Некоторые живые существа в ходе эволюции развили поразительную способность к регенерации (лат. re — вновь и genus — поколение) — замещению утраченной части организма.

          У молочной планарии способность к регенерации развита настолько, что, если разделить ее на несколько частей, то из каждой части восстановится полноценный организм.

          Является искусственным методом размножения, которым занимается отдельное направление биологии — биотехнология. Клоном называют дочернюю особь, идентичную в генетическом отношении родительской особи.

          На настоящий момент бурно развивается направление выращивания искусственных органов, которые могут заменить "естественные" органы, утратившие вследствие болезней свои физиологические и анатомические свойства.

          Половое размножение

          Осуществляется с помощью особых половых клеток (гамет). Имеет огромное эволюционное значение, так как в результате него образуются особи с новыми комбинациями генов, новыми признаками. Такие особи являются материалом для естественного отбора.

          В результате бесполого размножения появляются генетические копии материнских организмов, которые содержат точно такой же набор генов в ДНК. В этом случае при изменении условий среды, если погибает одна особь, рискуют погибнуть все "генетические копии", так как они не обладают разнообразием, имеют одинаковый генотип, а значит одинаково не приспособлены.

          Половое размножение в схожих условиях выигрывает значительно, так как создает генетическое разнообразие.

          В ходе гаметогенеза у мужских и женских особей образуются половые клетки (гаметы): сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). При оплодотворении происходит их слияние, образуется зигота (2n). Далее следует эмбриональный период развития, который переходит в постэмбриональный.

          У ряда организмов существуют свои особые варианты полового процесса. Таким является процесс конъюгации у инфузорий. Конъюгация (лат. conjugatio — соединение) сопровождается обменом ядер между клетками партнеров при их непосредственном контакте.

          Важно заметить, что это пример полового процесса без размножения, так как увеличения числа особей не происходит. Однако две разошедшиеся клетки после конъюгации содержат новые комбинации генов, что в дальнейшем приведет к развитию новых признаков и появлению новых свойств у их потомства.

          Партеногенез (греч. παρθένος — дева, девица, девушка + γένεσις — возникновение) — одна из форм полового размножения, так называемое "девственное размножение".

          При партеногенезе дочерний организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Несмотря на то, что в этом процессе не участвует мужская половая клетка, партеногенез относят к половому размножению, так как дочерний организм развивается из половой клетки — яйцеклетки.

          Партеногенез выполняет важную функцию регуляции соотношения полов у пчел: из неоплодотворенной яйцеклетки развиваются самцы, из оплодотворенной — самки. Партеногенез встречается также у муравьев, термитов, тлей.

          Говоря о половом размножении нельзя не упомянуть интересное явление в природе — гермафродитизм. Это явление заключается в наличии у особи как мужских, так и женских половых органов (назван по имени мифического обоеполого существа — Гермафродита). Аналогичное явление у растений называется однодомностью: и мужские, и женские цветки в таком случае расположены на одном растении.

          Очевидно, что особи гермафродиты вырабатывают два типа половых клеток: и сперматозоиды (мужские гаметы), и яйцеклетки (женские гаметы). Гермафродитизм чаще встречается у низших, более примитивных животных. Гермафродитами являются многие черви, моллюски, кишечнополостные.

          © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

          Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

          Добавить комментарий

          Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *