РОЗДІЛ І РОЗМНОЖЕННЯ
ТЕМА 1. РОЗМНОЖЕННЯ ОРГАНІЗМІВ
§ 2. СТАТЕВЕ РОЗМНОЖЕННЯ І СТАТЕВИЙ ПРОЦЕС
Терміни і поняття: статевий процес; гамета; яйцеклітина; сперматозоїд; зигота; кон’югація; копуляція; гермафродит.
Що таке статеве розмноження. Статеве розмноження властиве усім багатоклітинним організмам, у яких відбувається чергування гаплоїдної і диплоїдної фаз. (Пригадайте, що таке гаме тофіт і спорофіт рослин.) Процес являє собою відтворення організмами собі подібних за допомогою спеціальних статевих клітин – гамет (від
В усіх багатоклітинних тварин, вищих рослин і багатьох грибів гамети помітно відрізняються одна від одної і їх легко поділити на нерухливі жіночі – яйцеклітини й найчастіше рухливі чоловічі – сперматозоїди, хоч у насінних рослин чоловічі гамети – спермії – не мають джгутиків і дістаються яйцеклітини за допомогою пилкової трубки. Однак у найпримітивніших організмів, що розмножуються статевим шляхом – деяких водоростей, статеві клітини зовні не відрізняються одна від одної, й тому поділити їх на чоловічі та жіночі можна лише умовно.
Організми, що виробляють чоловічі гамети – сперматозоїди, прийнято вважати особинами чоловічої статі (у тварин їх називають самцями і позначають значком (/), а організми, що продукують яйцеклітини, – особинами жіночої статі (їх називають самками і позначають значком 9 ). Статеві клітини розвиваються в спеціальних органах – яєчниках (жіночі статеві органи) і сім’яниках (чоловічі статеві органи). Рослини у процесі еволюції втрачають статеві органи. Тому в покритонасінних рослин спермії утворюються в чоловічих гаметофітах – пилкових зернах, а яйцеклітини – у жіночих гаметофітах – зародкових мішках (пригадайте, де розташовується зародковий мішок).
Цікаво, що роздільностатевість властива далеко не всім організмам. Гриби і більшість вищих рослин (пригадайте: більшість видів голонасінних і
Мал. 4. Так виглядають статеві чоловічі гамети – сперматозоїди – на своєму шляху до жіночої гамети – яйцеклітини.
Мал. 5. Гермафродитні тварини: а – ціп’як лентець широкий; б – дощовий черв звичайний; в – прісноводний молюск ставковик великий; г – наземний молюск слимак виноградний.
Покритонасінних – однодомні рослини) – двостатеві істоти. Відповідно у них відсутній розподіл на чоловічі та жіночі особини, й один і той самий організм може продукувати жіночі та чоловічі гамети. Двостатевих тварин (мал. 5) прийнято називати гермафродитами (від грец. Гермафродит – син давньогрецьких богів Гермеса та Афродіти, який поєднував ознаки чоловічої і жіночої статі). Причому у плоских червів (планарій, сисунів, ціп’яків) жіночі й чоловічі гамети водночас утворюються в яєчниках і сім’яниках, а черевоногі молюски протягом життя змінюють свою стать. Наприклад, ставковик великий спочатку – самець, а потім водночас і самець, і самка. При цьому жіночі й чоловічі гамети в нього продукує одна і та сама гермафродитна статева залоза. Для високоорганізованих тварин двостатевість не характерна. У комах і хребетних особин гермафродити вкрай рідкісні й зазвичай не здатні дати потомство.
Чи правильно вважати статевий процес синонімом статевого розмноження. У розмовах часто ототожнюють статевий процес і статеве розмноження, проте це – не одне й те саме. Є низка організмів, для яких статевий процес обов’язковий, а розмноження відбувається винятково безстатевим шляхом. До таких істот відносять чимало одноклітинних організмів. Статевий процес інфузорій і бактерій названо кон’югацією (від лат. кон’югаціо – сполучення). В інфузорій він полягає в обміні генетичним матеріалом між особинами одного виду, а у бактерій у перенесенні генетичного матеріалу (частини ДНК) від однієї бактерії до іншої. Зростання кількості особин при цьому не відбувається. Кількісні збільшення дають тільки наступні за статевим процесом клітинні поділи. Також не супроводжується збільшенням числа особин і копуляція (від. лат. копуляціо – з’єднання) – злиття двох одноклітинних організмів в один. Цей тип статевого процесу спостерігається, наприклад, у малярійного плазмодія (пригадайте цикл розвитку цього паразита), в одноклітинних грибів дріжджів і в одноклітинних водоростей (мал. 6). Ці одноклітинні організми, як і всі інші, розмножуються тільки нестатево – множинним поділом зиготи. (Візьміть до уваги: терміном копуляція також позначають статевий процес багатоклітинних тварин, пов’язаний із внутрішнім заплідненням, що здійснюється спеціальними копулятивними органами шляхом введення самцями статевих продуктів усередину тіла самок.)
Відтворення багатоклітинних організмів, тіло яких побудоване з мільйонів і мільярдів клітин, за рахунок окремих статевих клітин є дуже продуктивним і завжди веде до первісного збільшення числа особин у кожному з наступних поколінь (пригадайте, скільки сперматозоїдів утворюється у
Мал. 6. Копуляція й утворення зиготи в одноклітинної водорості хламідомонади: 1 – утворення гамет; 2 – вихід гамет; 3-4 – копуляція (злиття) гамет; 5 – зигота; 6 – розпад зиготи на чотири дочірні особини; 7 – доросла особина.
Чоловіка й скільки яйцеклітин визріває в організмі жінки), а тому з повною підставою називається розмноженням.
Переваги статевого розмноження. Навіть побіжний огляд способів розмноження різних груп організмів свідчить, що у процесі еволюції нестатеве розмноження поступається статевому. Справді, нестатеве розмноження – обов’язковий атрибут усіх одноклітинних організмів, грибів, водоростей і спорових рослин, а також найпримітивніших багатоклітинних тварин. Уже насінні рослини втрачають здатність розмножуватися спорами, багато з них навіть не здатні до вегетативного розмноження. Високоорганізовані тварини відтворюються тільки статевим шляхом. Із чим же пов’язані переваги статевого розмноження? Чому найбільш розвинуті організми віддали перевагу розмноженню за допомогою гамет, а не частинами свого тіла або спорами?
На відміну від нестатевого розмноження, яке являє собою процес копіювання вихідного материнського організму в ряді поколінь, за статевого способу відтворення кожна особина є
Лап. 7. Обличчя кожної людини – унікальне.
Унікальною. Це пов’язане з тим, що у процесі злиття материнської і батьківської гамет щоразу утворюється організм з новими генетичними властивостями (пригадайте механізм мейозу і для чого потрібний кросинговер). У результаті виявляється, що за статевого способу розмноження кожна особина дістає “персональний” набір генів, який і визначає унікальність її будови (мал. 7) і функціонування. А це означає, що будь-який організм має свої біологічні властивості. Одні особини краще переносять спеку, інші – холод, ще інші здатні швидко розмножуватися або виявляють стійкість до хвороб. Отже, в разі різкого потепління клімату, дуже суворих зим або епідемій завжди знайдуться особини, стійкі до несприятливих факторів. Вони виживуть і дадуть початок новим генераціям. Якщо ж настануть сприятливі умови, з’являться нові “лідери”, цінність яких полягатиме в інших властивостях, наприклад у спроможності швидко розмножуватися.
Якщо за нестатевого відтворення кожний організм розмножується без участі особин свого виду, то за статевого всі організми, що належать до того самого виду, потенційно пов’язані “узами шлюбу”. Спадкові зміни, що виникають у генетичному апараті і дають організму певні переваги порівняно з іншими особинами виду, допомагають йому не лише вижити, а й залишити більше потомства з такими позитивними властивостями. Це ключове положення сучасної біології поширюється на організми, що розмножуються як нестатевим, так і статевим шляхом. Тільки за нестатевого розмноження ці властивості передаються потомству, а обмінятися корисними “надбаннями” безстатеві організми не можуть. Зате це легко роблять істоти, що розмножуються статевим шляхом. Адже, якщо генетичні особливості тваринного організму, які дають йому змогу, приміром, переносити суворі зими, у його нащадків об’єднаються з іншими, не менш корисними, наприклад, із стійкістю до ураження паразитичними червами, то в них явно буде більше шансів вижити й залишити потомство, ніж у предків, наділених тільки однією з цих переваг. Якщо ж до цього додати, що за статевого розмноження число потенційних нащадків у багато разів більше, ніж за нестатевого (поміркуйте і порівняйте, скільки нащадків може дати одна рослина шляхом вегетативного розмноження, а скільки – за допомогою насіння), то такі позитивні зміни в ряді поколінь накопичуватимуться ще швидше. Це означає, що статеве розмноження постачає набагато більше матеріалу для еволюції, ніж нестатеве. Звідси стає очевидним, що в історичному плані статеве розмноження має всі переваги над нестатевим, а тому найбільш високоорганізовані, еволюційно просунуті організми на певному етапі просто відмовилися від нестатевого розмноження. Статеве розмноження – це відтворення організмами собі подібних за допомогою гамет, що супроводжується статевим процесом. Статеве розмноження трапляється лише у багатоклітинних організмів. Переваги цього способу розмноження над нестатевим пов’язані з тим, що потомство є генетично різноманітним, а не копією батьківського організму, характеризується різноманітними властивостями. Це істотно підвищує стійкість виду до мінливих і несприятливих умов середовища життя й постачає набагато більше вихідного матеріалу для еволюції.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)