ПОНЯТТЯ РОЗМНОЖЕННЯ. НЕСТАТЕВЕ РОЗМНОЖЕННЯ

РОЗДІЛ І РОЗМНОЖЕННЯ

ТЕМА 1. РОЗМНОЖЕННЯ ОРГАНІЗМІВ

§1. ПОНЯТТЯ РОЗМНОЖЕННЯ. НЕСТАТЕВЕ РОЗМНОЖЕННЯ

Терміни і поняття: розмноження статеве, нестатеве, поділом, вегетативне; бінарний поділ; множинний поділ; брунькування; спори; стерильність.

Чому самовідтворення живих організмів називають розмноженням. Як відомо, здатність самовідтворення, тобто відтворення собі подібних, властива всім без винятку живим істотам і є однією із ключових ознак живої матерії. Ніякий, навіть найдосконаліший організм не може жити нескінченно довго.

Неперервність і наступність життя забезпечуються винятково за рахунок розмноження – відтворення живих організмів, яке завжди пов’язане із збільшенням їх чисельності. Що ж зумовлює таку особливість відтворення живих істот? Справа у тому, що всі організми розмножуються або окремими частинами, або клітинами власного тіла, з яких згодом розвиваються нові організми. Як відомо, частин завжди більше за ціле, відтак потомство чисельніше за батьків.

У тому, що розмноження відбувається із збільшенням числа особин, закладений особливий сенс. Смерті від хвороб і випадкових причин, низька життєздатність

або стерильність (від лат. стеріліс – безплідний) окремих особин автоматично зумовлюють необхідність переважання числа нащадків над числом батьків. До того ж варто взяти до уваги, що тварини живуть винятково за рахунок того, що живляться рослинами та іншими тваринами і самі при цьому є їжею для хвороботворних бактерій, паразитичних грибів, найпростіших і гельмінтів. Отже, необхідно, щоб у кожному новому поколінні число нащадків кількаразово перевищувало число батьківських особин. Інакше можлива ситуація, що ніхто з нащадків просто не доживе до статевозрілого стану і може перерватися нитка життя. Для популяції людей, наприклад, чітко підраховано: для стабільності народонаселення на кожну жінку дітородного віку має припадати від 2,1 до 2,3 дитини. Якщо немовлят менше, чисельність населення падає, більше – зростає.

Залежно від звичаїв, рівня культури й добробуту населення у різних країнах темпи його зростання істотно різняться. У багатих країнах, де чоловіки і жінки мають рівні соціальні права, приріст населення становить не більше, ніж 10 людей на одну тисячу, що набагато нижче середнього рівня у світі. Натомість у багатьох азіатських і африканських країнах народжуваність набагато вища й зазначений показник може сягати 50. Європа відноситься до регіонів з одним із найнижчих рівнів народжуваності, а Україна серед європейських країн донедавна посідала останнє місце за числом немовлят. У період 2005-2006 pp. на одну жінку дітородного віку припадало лише 1,2 новонароджень. Починаючи з 2009 року, українські жінки стали народжувати частіше й нині народжуваність в Україні уперше за останні роки перевищує смертність.

Нестатеве розмноження. Є два способи відтворення живих організмів: нестатеве й статеве розмноження. Кожний з них, у свою чергу, поділяють на декілька форм (мал. 1).

Нестатеве розмноження відбувається шляхом або поділу тіла організму на дві та більше частин, або спеціально призначеними для цього частинами тіла, або за допомогою спор (від грец. спора – насіння). Процес нестатевого розмноження відбувається без будь-якого контакту з особинами свого виду, тому за такого способу утворення потомства обмін генетичною інформацією між особинами може взагалі не відбуватися.

Розрізняють кілька варіантів нестатевого розмноження. Кожний з них властивий конкретним групам організмів.

Розмноження шляхом поділу свого тіла характерне насамперед для одноклітинних організмів. Якщо це еукаріотична істота (найпростіший організм, водорість, гриб), то в основу клітинних поділів покладений мітоз. Якщо це бактерія, то відбувається прямий поділ, властивий прокаріотам. Відтворення одноклітинних може йти шляхом бінарних (від англ. binary – подвійний) поділів, коли материнська клітина ділиться навпіл, або, як у дріжджових грибів і деяких бактерій, – брунькуванням. В останньому випадку в клітині спочатку відбувається подвоєння генетичного апарату, одна з частин якого мігрує до зовнішньої клітинної мембрани. Там утворюється випинання, яке потім відділяється (відбруньковується) від материнської клітини. У представників найпростіших форамініфер і споровиків (пригадайте цикл розвитку малярійного плазмодія) відбувається інший тип клітинних поділів. Спочатку в клітині відбувається ряд послідовних поділів, у результаті яких утворюються кілька десятків ядер, після чого

Мал. 1. Загальна схема класифікації типів розмноження живих організмів.

Мал. 2. Стадії нестатевого розмноження гідри: 1 – початок формування вегетативної бруньки; 2 – її ріст; 3 – завершення формування; 4 – відокремлення від тіла.

Вона розпадається на відповідну кількість одноядерних клітин. Цей спосіб розмноження дістав назву множинного поділу.

На перший погляд, бінарний поділ – найбільш невигідний спосіб розмноження. Адже чисельність нащадків за одне покоління у такому випадку щонайбільше збільшується вдвічі, тоді як за розмноження статевими клітинами потомство може становити мільйони особин. Але бінарним поділом відтворюються лише найпростіше побудовані одноклітинні істоти, які мають надзвичайно високу швидкість розмноження. Учені підрахували, що одна бактерія, яка може ділитися кожні 20 хвилин, у сприятливих для життя умовах за шість годин здатна дати початок 250 тис. бактерій. Через добу маса потомства вже становитиме 4730 т, а через 3-4 доби вона може заповнити Світовий океан. Так ефективно розмножуватися не здатний жоден інший організм.

Поділом тіла на фрагменти можуть розмножуватися деякі багатоклітинні тварини, наприклад зелена водорість спірогіра, плоскі й кільчасті черви.

Брунькування відбувається тільки у найпримітивніших багатоклітинних тварин – губок і кишковопорожнинних (мал. 2), тіло яких побудоване тільки з двох шарів клітин.

Ще один спосіб нестатевого розмноження – вегетативне розмноження, властиве, головним чином, квітковим рослинам. Для цього слугують спеціальні органи, зокрема пагони різного типу (пригадайте, якими пагонами розмножується пирій, а якими – полуниця), цибулини і бульби. Зазвичай у ході вегетативного розмноження утворюються колоніальні організми, які складаються зі сполучених одна з одною окремих особин. Вони мають спільний обмін речовин і однаково реагують на зовнішні подразники. До колоніальних багатоклітинних організмів відносяться не тільки рослини, що розмножуються вегетативно, наприклад конвалія лікарська чи пирій повзучий, а й примітивні тварини (деякі інфузорії, губки, коралові поліпи).

Здатність рослин до вегетативного розмноження часто використовують у рослинництві. Через те, що багато сортів садових рослин (тюльпанів, троянд, жоржин) не здатні утворювати насіння, єдиною можливістю їх відтворення в ряді поколінь є вегетативне розмноження. У процесі штучного вегетативного розмноження зазвичай використовують черешки й відводки – частини рослин, здатні давати початок новим рослинам.

Мал. 3. Організми, які розмножуються спорами: а – гриби; б – водорості; в – мохи; г- плауни; г- хвощі; д – папороті.

Під час розмноження поділом, брунькуванням або спеціальними вегетативними органами завжди утворюється генетично однорідне потомство, яке є точнісінькою копією материнського організму. І це цілком природно, адже в основу таких способів нестатевого розмноження покладено мітози, за яких дочірні клітини одержують однаковий генетичний матеріал. Вегетативне розмноження, яке проводять у штучних умовах з метою одержання однорідного потомства, називають клонуванням (від грец. клон – гілочка, втеча, нащадок), а нащадків, що при цьому утворюються, – клонами.

Особливий вид нестатевого відтворення живих організмів – розмноження спорами – мікроскопічними зачатками, які найчастіше складаються з однієї, рідше двох, а ще рідше – групи клітин, з яких розвиваються багатоклітинні організми. їх призначення – розмноження або виживання організму в несприятливих умовах. Спорами розмножуються гриби, водорості й нижчі спорові рослини (мал. 3). Для того, щоб зі спори почав розвиватися новий організм, не потрібний її контакт з іншою спорою. Для проростання спор достатньо сприятливих умов (волога, температура тощо). Спори грибів і водоростей можуть утворюватися в результаті мітотичних і мейотичних поділів, а вищих рослин – тільки внаслідок мейозів. У першому випадку організми, що розвиваються зі спор одного материнського

Організму, мають диплоїдну природу, являючи собою клони, у другому – гаплоїдну і генетично відрізняються один від одного (поміркуйте чому).

Вади нестатевого розмноження. Якщо подивитися, в яких групах організмів поширене нестатеве розмноження, стає очевидним, що це – властивість низькоорганізованих істот (одноклітинних, грибів, рослин і примітивних тварин). Усі багатоклітинні організми (водорості, гриби, вищі рослини і тварини) на певній стадії життєвого циклу обов’язково розмножуються статевим шляхом. Насінні рослини взагалі втратили здатність розмножуватися спорами (пригадайте, що являє собою гаметофіт квіткової рослини), а у найбільш високоорганізованих тварин – членистоногих, молюсків і хребетних нестатевого розмноження не існує взагалі.

Чому статеве розмноження є обов’язковим атрибутом усіх багатоклітинних організмів і чому воно вкрай необхідне? Перевагу статевого розмноження над нестатевим пояснюють тим, що за нестатевого розмноження, коли організм відтворює тільки свої точнісінькі копії, обмежується можливість пристосування виду до мінливих умов навколишнього середовища. Лише за статевого розмноження, коли кожна особина є генетично унікальною, зберігається можливість відповіді на виклики довкілля.

Розмноження – процес відтворення організмом собі подібних організмів, обов’язково пов’язаний із збільшенням чисельності особин. Розмноження буває нестатевим і статевим. Нестатеве розмноження властиве більш примітивним істотам і являє собою або поділ тіла на частини, з яких розвиваються нові організми, або відтворення потомства за допомогою спеціальних вегетативних органів, або размноження спорами.