Текст книги "Биология. Общая биология. 10–11 классы". Размножение древних людей
это что? Какие бывают способы и органы размножения?
Один из самых сложных, загадочных и удивительных процессов в природе – это размножение. Оно является очень важным, и благодаря нему поддерживается жизнь абсолютно всех живых организмов на земле. Для начала более подробно разберем, что же это такое. Размножение – это умение всех живых существ производить на свет подобные себе организмы. Без этой способности ни один живой представитель природы не смог бы обитать на земле.
Способы размножения
Теперь рассмотрим все типы размножения, их всего лишь два. Они существенно отличаются друг от друга, но иногда в самых незначительных мелочах можно заметить сходство.
Размножение бесполое
Размножение организмов, таких как простейшие, грибы, бактерии, кишечнополостные, водоросли, губки, оболочники, сосудистые растения и мшанки, называется бесполым.
Самый простой вид размножения можно отнести к вирусам. В этом процессе играют большую роль нуклеиновые кислоты, а также способность их молекул к самостоятельному удвоению. Еще он основан на непрочных связях водорода среди нуклеотидов.
Есть и другие способы бесполого размножения для организмов – вегетативное и за счет спорообразования.
Сначала рассмотрим вегетативное. Такое размножение – это развитие нового организма из части, отделенной от материнского. Подобным методом происходит увеличение популяции одноклеточных и многоклеточных, но проявляется оно по-разному.
При вегетативном размножении многоклеточных животных начинается деление их тела на равные части, далее из нее возникает живой организм. Подобным образом поддерживается популяция плоских червей, немертин, губок, гидр и многих других существ. Еще существует такое понятие, как полиэмбриония у животных. В ходе этого процесса эмбрион в определенное время начинает делиться на части, которые в дальнейшем развиваются в отдельный организм. Такой ход репродукции наблюдается у броненосцев. Стоит отметить, что они размножаются только половым путем.
Вегетативное размножение одноклеточных имеет несколько форм – почкование, деление и множественное деление.
Множественное деление еще называют шизогонией, в этом случае делится ядро и дальше происходит разъединение цитоплазмы на части.
В процессе простого деления идет митотический ход деления ядра, где далее возникает перетяжка цитоплазмы.
Теперь перейдем к бесполому почкованию. Такое размножение – это возникновение специальных клеток или спор, содержащих ядро. Они имеют плотную оболочку и довольно долго могут жить в самых неблагоприятных для этого условиях. Это также прекрасно действует и на их дальнейшее расселение. Такой вид репродукции характерен для мхов, грибов, водорослей, бактерий и папоротникообразных. Существует возможность образования зооспор из некоторых клеток зеленых водорослей.
Размножение животных спорообразованием можно встретить у плазмодия малярийного и споровиков.
Многие организмы могут комбинировать размножение бесполое с половым.
Половое размножение
Половое размножение – это более сложный процесс, и для полноценного протекания нужны две особи, мужского и женского пола. В ходе его происходит обмен генетическими данными через гаметы (это половые клетки). Называется такой процесс гаметогенез.
В этом случае также можно выделить несколько категорий: слияние организмов одноклеточных и половых клеток, таких как сперматозоиды и яйцеклетки. В этом процессе появляются зиготы, из которых образуется новый организм. После того как он достигнет зрелости, начинает самостоятельно воспроизводить гаметы.
Существует несколько видов половой репродукции, в которых принимают участие различные клетки и органы размножения.
Формы и виды размножения
Нужно более подробно рассмотреть каждый процесс по отдельности, так как все они имеют разные основы и протекание.
О гаметогенезе уже говорилось ранее, так что повторяться не будем.
Изогамия и анизогамия
В этих двух видах принимают участие две клетки, однако в изогамии подразумеваются одинаковые по строению клетки, но произошедшие от различных родителей. Анизогамия берет за основу разные половые клетки – микрогаметы и макрогаметы, которые отличаются размерами.
Яйцеклетки и сперматозоиды
Так называются женские и мужские половые клетки. Они образуются в половых органах соответствующих особей.
Яйцеклетка состоит из галоидных хромосом и не может делиться самостоятельно.
Сперматозоиды немного меньше женских клеток. Они имеют удивительное строение, которое обеспечивает им активное передвижение. Наличие в аксоплазме определенных ферментов обеспечивает расщепление стенок яйцеклетки для проникновения и дальнейшего оплодотворения. Каждая половая клетка содержит в себе часть генетической информации родителей и передается будущему потомству.
Партеногенез факультативный
Такое размножение – это нетипичный половой процесс. В нем можно отметить смену типичной и нетипичной репродукции. Самка развивается из яйцеклеток оплодотворенных, а самец - из неоплодотворенных. Таким образом происходит увеличение популяции пчел.
Известны также и другие разновидности партеногенеза, а именно константный и цикличный. В первом случае потомство развивается из яйцеклеток, не подверженных оплодотворению. Это может наблюдаться у таких особей, родительские партнеры которых для размножения не имеют возможности встретиться.
В случае с циклическим партеногенезом большую роль играют условия окружающей среды. Под ее влиянием происходит чередование типичного размножения с партеногенезом.
Вся представленная информация является только маленькой частью описания самого удивительного и загадочного процесса на земле – размножения. Благодаря нему сегодня существуют все живые организмы и растения. Если только на минуту задуматься о том, как все в этом процессе тщательно, мудро продуманно и устроено, то можно осознать силу всей природы. На уровне молекул и хромосом происходят удивительные вещи, которые простому человеку сложно понять.
fb.ru
Размножение людей документальный фильм
Первобытные люди. Эволюция человека разумного. Документальный фильм. 2серия.
Сексуальная жизнь древних людей. Документальный фильм
Очень классный фильм BBC. Планета первобытных людей 1 серия. Документальный фильм BBC.
Найден скелет 18 метрового человека. Документальный фильм 29.01.2017
Первобытные люди. Запрещенный фильм на ТВ.
Волчья стая. Жизнь с волками. Документальный фильм.
Самые Ужасные Нападения Пираний На Людей
Скрытая жизнь древних людей - Документальный фильм 2016
Битва за Землю. Планета первобытных людей. Документальный фильм
НиКоГдА, СЛЫШИТЕ, НИКОГДА НЕ ПРИЕЗЖАЙТЕ В ДУБАЙ! ДОКУМЕНТАЛЬНЫЙ ФИЛЬМ. ТАЙНА. ОТ 16.01.2017 ГОДА!!
Также смотрите:
Охотницы за олигархами документальный фильм
Документальный фильм про тину кароль смотреть
Документальные фильмы про кристалы
Документальный фильм охрана здоровья
Ненужные дети документальные фильмы
Секреты чингисхана документальный фильм посмотреть
Фильм bbc из серии сила искусства
Тропические острова документальные фильмы см онлайн
Первый хроникально документального фильм
Документальные фильмы о войне в чечне головорезы
Документальные фильмы про неаполь
Документальное кино марина разбежкина
Документальное кино иран если завтра война
Документальний фильм больше быстрее сильнее
Смотреть фильмы онлайн документальные оружие третьего рейха
Главная » Подборки » Размножение людей документальный фильм
dokumental.ru
Размножение и развитие человека
Воспроизведение себе подобных у человека происходит при помощи полового размножения, хотя случай образования одно яйцевых близнецов, когда зародыш на ранних стадиях дробления разделяется на два организма, следует рассматривать как вариант бесполого размножения. Новый человек образуется при слиянии половых клеток — гамет, образующихся в половых железах: яйцеклеток — в яичниках, сперматозоидов — в семенниках.
Мужская половая система
В состав мужской половой системы входят половые органы: внутренние — семенники, семявыносящие протоки, предстательная железа, семенные пузырьки, и наружные — половой член и мошонка. Парные семенники (яички) расположены в мошонке — кожно-мускульном мешочке, расположенном вне тела. Во время эмбрионального развития мальчика семенники закладываются и развиваются в нижней части брюшной полости и опускаются в мошонку незадолго до рождения или вскоре после него. Расположение яичек вне полости тела связано с тем, что нормальное созревание сперматозоидов (сперматогенез) происходит только при пониженной температуре. Семенники имеют длину 3-4 см и массу около 20 г каждый. Семенник состоит из семенных канальцев, в которых с периода половой зрелости и практически до конца жизни мужчины образуются в огромных количествах сперматозоиды. В среднем в секунду вырабатывается по 1500 сперматозоидов, и общее их число в течение жизни мужчины составляет около 8*1011. Зрелые сперматозоиды выталкиваются сокращением гладких мышц из семенника в семявыводящий проток, а затем смешиваются с секретами простаты и семенных пузырьков, образуя сперму, или семенную жидкость. Наружу сперма поступает по мочеиспускательному каналу, проходящему внутри полового члена.
Женская половая система
Женская половая система включает в себя внутренние (яичники, яйцеводы, матка и влагалище) и наружные (большие и малые половые губы, клитор) половые органы. Парные яичники находятся в брюшной полости в области малого таза. Они имеют длину 3-4 см и массу около 7 г каждый. Предшественники яйцеклеток закладываются в организме будущей девочки еще во время ее эмбрионального развития. К моменту рождения девочки их число составляет несколько тысяч штук, и они называются ооцитами первого порядка. Каждый ооцит окружен эпителиальными клетками, образующими пузырек, называемый фолликулом. Дальнейшее созревание яйцеклеток происходит именно в фолликулах, причем полной зрелости достигают лишь 350-400 яйцеклеток. Период, в течение которого женщина способна к размножению, длится около 30 лет, после чего активность яичников прекращается. По мере созревания ооцита эпителий фолликула разрастается и в нем появляется полость, заполненная жидкостью. Раз в 28 дней (в среднем) стенка яичника разрывается в том месте, где изнутри к ней прилежит фолликул, и яйцеклетка выходит в брюшную полость, откуда через бахромчатую воронку попадает в яйцевод (маточную трубу). Этот процесс называется овуляцией. Момент овуляции сопровождается повышением температуры в прямой кишке на 0,5°С. Обычно овуляция происходит поочередно то в левом, то в правом яичнике.
В это же время на месте лопнувшего фолликула развивается временная железа внутренней секреции — желтое тело, где вырабатывается гормон прогестерон. Если яйцеклетка будет оплодотворена, то есть наступит беременность, то прогестерон будет обеспечивать ее протекание. Если же беременность не наступила, то желтое тело на 13-14-ый день после овуляции прекращает выделение прогестерона и разрушается. В это время разросшаяся под действием прогестерона слизистая оболочка матки отторгается, при этом лопаются довольно крупные кровеносные сосуды, начинается менструация.
После того как яйцеклетка попала в яйцевод, она начинает продвигаться по направлению к матке за счет сокращения гладких мышц яйцевода, а также движения ресничного эпителия его стенок. В яйцеводе происходит окончательное созревание яйцеклетки, и здесь она может быть оплодотворена сперматозоидом. Если оплодотворения не произошло, то яйцеклетка выходит в полость матки, где разрушается.
Оплодотворение
Оплодотворением называется процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида, когда сливаются их гаплоидные ядра и образуется зигота — клетка с диплоидным ядром, которая и дает начало новому организму. У человека нормальное оплодотворение происходит в верхней трети яйцевода. Оптимальные сроки для оплодотворения — 12 часов после овуляции. При одном выбросе сперматозоидов (эякуляции) во влагалище попадает около 200 миллионов сперматозоидов, однако в полость матки их проникает гораздо меньше, и лишь несколько сотен доходят по яйцеводу до спускающейся им навстречу яйцеклетки. Множество сперматозоидов окружает яйцеклетку, и поверхность их головок вступает в контакт с ее оболочками. При этом сперматозоиды выделяют фермент, увеличивающий проницаемость оболочек яйцеклетки. Наконец одно ядро сперматозоида проникает в цитоплазму яйцеклетки, и вокруг нее образуется особая оболочка, препятствующая проникновению других сперматозоидов. Образовавшаяся зигота начинает дробление еще в яйцеводе.
Развитие человеческого зародыша
Индивидуальное развитие человека (онтогенез) подразделяют на два крупных периода: эмбриональный и постэмбриональный. Эмбриональный период продолжается от момента оплодотворения до рождения ребенка и длится около 280 суток (40 недель). Рассмотрим его более подробно. Дробящаяся зигота продвигается по яйцеводу, формируется бластула, и на шестые сутки после оплодотворения бластула попадает в матку. Около суток зародыш находится в полости матки, а на седьмые сутки внедряется в ее стенку — происходит имплантация. В этот же период происходит гаструляция, т. е. образуются зародышевые листки, и закладываются внезародышевые органы — аллантоис, желточный мешок, амнион и хорион. Из аллантоиса и хориона в дальнейшем образуется плацента, которая связывает эмбрион с сосудистой системой материнского организма. Желточный мешок временно выполняет кроветворные функции, кроме того, в его стенках закладываются первичные половые клетки, перемещающиеся затем в зачатки половых желез. Амнион представляет собой защитный мешок, заполненный жидкостью. В нем зародыш развивается все девять месяцев, только в начале родов он разрывается. На 14-15 сутки образуется непосредственный контакт между ворсинками хориона и сосудами слизистой матки -— начинается образование плаценты, которое заканчивается к концу 8-ой недели внутриутробного развития. Плацента представляет собой диск, часть которого образуется из слизистой оболочки матки (материнская часть), а часть — из ворсинчатого хориона (детская часть). В плаценте кровь матери и плода не смешивается, и обмен происходит через тончайший эпителий сосудов. Все время внутриутробного развития плод получает из крови матери питание, кислород, гормоны и пр., а в обратном направлении из плода в организм матери проходят продукты обмена, предназначенные для выделения. Кроме того, плацента является временной железой внутренней секреции: из клеток хориона выделяются гормоны, необходимые для нормального течения беременности.
К концу 8-ой недели заканчивается закладка всех органов, происходит дифференцировка всех систем: кровеносной, пищеварительной, нервной, выделительной. В этот период зародыш имеет массу 5 г и длину около 4 см. Начиная с 9-ой недели и до 40-ой, когда беременность заканчивается родами, происходит развитие и рост всех систем плода. На 5-ом месяце мать начинает ощущать движения плода, хотя двигаться он начинает несколько раньше. К моменту завершения эмбрионального периода, т.е. к родам, плод имеет массу около 3 кг и длину около 50 см.
Процесс родов регулируется рядом гормонов. Во время беременности уровень эстрогенов в материнской крови постоянно растет. Эстрогены повышают чувствительность матки к окситоцину, стимулирующему сокращения ее мышц. В норме через 40 недель беременности шейка матки расслабляется, а остальные мышцы матки под действием окситоцина начинают концентрически сдавливать амниотический мешок, выталкивая плод. При этом стимулируются многочисленные механорецепторы шейки матки и влагалища, их возбуждение передается в мозг и приводит к еще более сильному выбросу окситоцина. Таким образом, родовая деятельность поддерживается до полного изгнания плода и плаценты. Когда новорожденный делает первый в своей жизни крик, его легкие наполняются воздухом, и он начинает дышать самостоятельно. После этого плацента разделяется, и ее детская часть с оболочками плода также выходит наружу. На этом заканчивается эмбриональный период развития человека.
www.polnaja-jenciklopedija.ru
Людей ожидает новый способ размножения
Недавно в политехническом музее выступал профессор Института психиатрической и поведенческой генетики Майкл Реймерс. Он прочел публичную лекцию с темой «Новейшие эволюционные изменения в геноме человека».
Начал ученый с того, что рассказал о разногласиях, возникших в научном мире из-за эволюции человека. По мнению части исследователей, в настоящий момент наблюдается замедление человеческой эволюции (речь о генных мутациях). Другие, напротив, уверены, что она ускорилась, причем примерно в десять раз.
Последние из генных мутаций массового характера случились одиннадцать и шесть тысячелетий тому назад. Первая – это возникновение на территории Скандинавии гена, который отвечает за голубые глаза и светлые волосы, а вторая – неожиданно появившаяся возможность у взрослых людей, которая позволила усваивать молоко.
Зато немассовых мутаций зафиксировано уже огромное количество. Как отмечает Майкл Реймерс, у каждого из нас присутствует большое количество генов с мутациями. Из них примерно 60% — это нейтральные мутации, 30% — вредные, а на долю полезных приходится лишь 10%.
И все плохие мутации могут передаваться по наследству. Таким образом, получилось, что патологические гены стали накапливаться в геометрической прогрессии.
Еще несколько столетий назад эти мутации обеспечивали для людей возможность выжить, к примеру, при возникновении различных эпидемий, всегда были люди, которые оставались здоровыми. Современным людям, по мнению профессора, такие эпидемии не страшны. Можно вспомнить эпидемию коровьей чумы в Средние века, которая после мутации взялась за людей, выкосив половину населения Европы. В настоящее время, подобное хотел повторить птичий грипп, который попытался начать с китайцев, но потерпел неудачу. А все из-за того, что ему противостояла развитая медицина.
Но что в таком случае делать с мутациями немассового характера, которые чаще всего бесполезны, или даже негативно влияют на человечество? По мнению Майкла Реймерса, пришло время всерьез взяться за генную инженерию. Он отметил, что обычно у каждого человека есть две копии ген – «здоровая и сломанная», а катастрофа наступает в случае, если сломанными оказываются обе копии.
Для того чтобы не передавать мутировавший ген по наследству, человеку придется передавать свою сперму или яйцеклетку генетикам-профессионалам, которые удалят из нее все негативное. Пока люди не очень доверяют подобным методам, но, по мнению Реймерса, уже через десять, максимум двадцать лет, у нас просто не будет другого выбора, кроме как перейти на подобный способ размножения. Дети, зачатые этим способом, будут как на подбор: и умные, и здоровые. Однако есть и одна опасность: по всей видимости, идеальными признают лишь некоторые наборы генов, поэтому люди очень быстро станут походить друг на друга.
Также американский ученый сообщил про еще несколько довольно интересных фактов. К примеру, длинные руки наши предки получили примерно три миллиона лет тому назад, причем тоже в результате мутаций. Тогда люди еще не умели самостоятельно добывать огонь, впрочем, и охотничьи навыки они также еще не отточили. Поэтому вместо того, чтобы самим бегать за антилопами, наши предки научились находить мясо, припрятанное львами. За пару часов послеобеденного отдыха хищников, человеку нужно было успеть «позаимствовать» несъеденное и перенести его на свою стоянку. Естественно, что лучше это получалось у людей с более длинными руками. Поэтому вскоре эта мутация распространилась среди всех тогдашних представителей Homo Sapiens.
Стоит также отметить, что в то время существовало около пяти различных биологических видов людей. Но выжил и преуспел лишь один – у остальных руки были чересчур коротки.
No related links found
tainy.net
Читать книгу Биология. Общая биология. 10–11 классы В. В. Пасечника : онлайн чтение
Текущая страница: 9 (всего у книги 27 страниц) [доступный отрывок для чтения: 18 страниц]
Глава 2. Размножение и индивидуальное развитие организмов
Изучив данную главу, вы узнаете:
• как размножаются различные виды живых организмов;
• какими способами делится клетка;
• как формируются гаметы и происходит оплодотворение;
• как развивается зародыш.
Размножение – одно из важнейших свойств живых организмов. К размножению способны все живые существа без исключения. Только размножение, т. е. воспроизведение себе подобных, позволяет сохраняться всем видам бактерий, грибов, растений, животных.
Способы размножения у различных организмов могут сильно отличаться друг от друга, но в основе любого типа размножения лежит деление клетки.
Деление клеток, впрочем, происходит не только при размножении организмов, как это происходит у одноклеточных существ – бактерий и простейших. Развитие многоклеточного организма из одной-единственной клетки включает в себя миллиарды клеточных делений. Кроме того, продолжительность жизни многоклеточного организма превышает время жизни большинства составляющих его клеток. Поэтому почти все клетки многоклеточных существ должны делиться, чтобы заменять гибнущие клетки. Интенсивное деление клеток необходимо при ранениях организма, когда нужно восстановить повреждённые органы и ткани.
§ 31. Формы размножения организмов. Бесполое размножение
1. Какой вид размножения является древнейшим?
2. Все ли живые существа способны к размножению?
Размножение – это всеобщее свойство живых организмов, заключающееся в способности производить подобных себе особей своего вида. Благодаря размножению происходит бесконечная смена поколений каждого вида. В процессе размножения могут возникать уникальные комбинации генетического материала, влекущие за собой появление наследственных изменений в организме. Таким образом, возникает генетическое разнообразие особей в пределах одного вида и закладываются основы изменчивости и дальнейшей эволюции вида.
Размножение – необходимое условие существования жизни на Земле.
Бесполое размножение. Древнейшей формой размножения на нашей планете является бесполое размножение. Оно заключается в делении одноклеточного организма (или одной или нескольких клеток многоклеточного организма) и образовании дочерних особей. Чаще эта форма размножения встречается у прокариот, растений, грибов и простейших, наблюдается она и у некоторых видов животных.
Виды бесполого размножения. Рассмотрим основные виды бесполого размножения.
Размножение делением. У прокариот перед делением единственная кольцевая хромосома удваивается, между двумя дочерними хромосомами возникает перегородка и клетка делится надвое.
Многие одноклеточные водоросли (например, хламидомонада, эвглена зелёная) и простейшие (амёба) делятся митозом, образуя две клетки.
Размножение спорами. Споры – это специализированные гаплоидные клетки грибов и растений (не путать со спорами бактерий!), служащие для размножения и расселения. У грибов и низших растений споры образуются путём митоза, у высших растений – в результате мейоза.
У семенных растений споры потеряли функцию расселения, но являются необходимым этапом цикла воспроизведения.
Вегетативное размножение. Представленные выше способы бесполого размножения объединяются тем, что новый организм во всех этих случаях развивается из одной клетки одноклеточного или многоклеточного родителя. Однако очень часто при бесполом размножении многоклеточных организмов потомство развивается из группы родительских клеток. Такой способ бесполого размножения называют вегетативным. Различают несколько видов вегетативного размножения. Первый из них – размножение растений частями вегетативных органов (часть слоевища, черенок стебля, черенок корня) или специальными видоизменениями побегов (корневище, луковица, клубень).
Другой вид вегетативного размножения – фрагментация, – процесс, основанный на регенерации. Так, например, фрагмент тела дождевого червя даёт начало целой особи. Однако следует учитывать, что в природных условиях фрагментация встречается редко, в частности у многощетинковых червей, плесневых грибов, некоторых водорослей (спирогира).
Третий вид вегетативного размножения – почкование. В этом случае группа клеток родительской особи начинает согласованно делиться, давая начало дочерней особи, которая некоторое время развивается как часть материнского организма, а затем отделяется от него (пресноводная гидра) или формирует колонии из многих особей (коралловые полипы).
Значение бесполого размножения. Бесполое размножение позволяет быстро увеличивать численность особей данного вида в благоприятных условиях. Но при таком способе размножения все потомки имеют генотип, идентичный родительскому. Следовательно, при бесполом размножении практически не происходит увеличения генетического разнообразия, которое могло бы оказаться очень полезным при необходимости приспособиться к изменившимся условиям обитания. По этой причине подавляющее большинство живых организмов периодически или постоянно размножаются половым путём.
Бесполое размножение. Вегетативное размножение.
1. Какое размножение называется бесполым?
2. Какие виды бесполого размножения различают?
3. Каково биологическое значение бесполого размножения?
Встречается способ бесполого размножения, называемый шизогонией. Шизогония свойственна малярийным плазмодиям, относящимся к простейшим. При этом содержимое материнской клетки многократно делится, и образуется множество новых клеток-паразитов.
Особым видом вегетативного размножения организмов является полиэмбриония. В этом случае зародыш (эмбрион) высших животных вскоре после образования делится на несколько фрагментов, каждый из которых независимо развивается в полноценную особь. Такое деление эмбрионов встречается, например, у броненосцев. К полиэмбрионии также относится образование однояйцевых близнецов у человека. В этом случае зигота, возникшая в результате обычного оплодотворения, дробясь, образует зародыш, который, по пока не вполне понятным причинам, разделяется на несколько частей. Каждая из этих частей проходит путь нормального эмбрионального развития, в результате чего рождаются два и более практически одинаковых младенца, обязательно одного пола. Частота рождаемости однояйцевых близнецов не превышает одного случая на 250 обычных родов. Но иногда разделение формирующегося зародыша бывает неполным. В этом случае возникают организмы, имеющие общие части тела или внутренние органы. Таких однояйцевых близнецов принято называть сиамскими, в честь Чанга и Энга Банкеров, родившихся в Таиланде (тогда Сиам) (рис. 50). Чанг и Энг были соединены в области грудной клетки плотной связкой толщиной около 9 см. Даже в те годы их, вероятно, можно было бы разделить хирургическим путём, однако они не согласились на это. Женившись на двух сёстрах-американках, они стали зажиточными фермерами. У их жён родилось в общей сложности 22 ребёнка.
Иногда природа совершает более серьёзные ошибки. Во Франции у девочки-подростка, страдавшей малокровием и искривлением позвоночника, во время медицинского обследования неожиданно обнаружили в брюшной полости зародыш младенца. Однако находился этот зародыш не в матке, а был соединён кровеносными сосудами с сосудами брюшной полости, поскольку зародыш быстро рос, его пришлось удалять хирургическим путём, иначе бы его «мама» погибла. Зародыш достигал 30 см в длину. Как же могла возникнуть такая ошибка природы? Видимо, одна из клеток брюшной полости девочки начала дробиться так же, как дробится зигота после оплодотворения, и дала начало новому человеческому организму. Однако зародыш был изначально обречён, и он никогда бы не смог превратиться в полноценного здорового ребёнка, так как развивался не в том месте, где нужно, и не снабжался необходимыми гормонами и питательными веществами. После удаления зародыша девочка быстро выздоровела и её внутренние органы, сдавленные растущим зародышем, стали развиваться нормально.
Рис. 50. Сиамские близнецы
Обсудите, какие выводы можно сделать из анализа данной информации.
§ 32. Формы размножения организмов. Половое размножение
1. В чём преимущество полового размножения перед бесполым?
2. Приведите примеры организмов, которые размножаются в основном бесполым путём.
Способы полового размножения. При половом размножении особи каждого следующего поколения возникают в результате слияния двух специализированных гаплоидных клеток – гамет. Чаще всего гаметы формируются в специальных органах мужских и женских особей. Биологический смысл полового размножения заключается в объединении генетической информации родительских особей, благодаря чему увеличивается генетическое разнообразие потомства и его жизнестойкость.
По-видимому, исторически более древние обоеполые животные – гермафродиты, такие как кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, некоторые моллюски. Но в ходе эволюции стали преобладать раздельнополые виды.
Почему же некоторые гермафродитные виды сохранились до сих пор? Преимущество обоеполости в возможности самооплодотворения. Это очень важно, например, для крупных паразитических червей – цепней, которые обычно встречаются в организме хозяина по одному. Вероятность встретить полового партнёра для них мала. Однако, если есть такая возможность, у гермафродитов наблюдается и перекрёстное оплодотворение, т. е. сливаются гаметы двух различных особей.
Половой процесс возник очень давно. Его простейшие формы наблюдаются у бактерий и простейших. Например, у инфузории-туфельки половой процесс получил название конъюгации. В ходе её две инфузории сближаются и обмениваются друг с другом частями генетического материала. При этом обе инфузории приобретают новые свойства, полезные для выживания в меняющихся условиях окружающей среды. Однако число особей при этом не увеличивается, поэтому-то конъюгацию у инфузорий называют половым процессом, а не размножением.
У некоторых одноклеточных организмов наблюдается разновидность полового процесса, которую называют копуляцией. При копуляции целые клетки-организмы превращаются в неотличимые друг от друга гаметы и сливаются, образуя зиготу. У наиболее древних организмов формируется только один вид гамет; нельзя сказать, женскими они являются или мужскими. Такой тип полового процесса называется изогамией. Однако в процессе эволюции появились значительные отличия женских гамет (яйцеклеток) от мужских (сперматозоидов). В настоящее время яйцеклетки подавляющего большинства животных – крупные и неподвижные, а сперматозоиды очень малы и способны передвигаться. Такой тип полового процесса (при котором формируется два вида гамет) называется гетерогамией.
Яйцеклетки. У животных яйцеклетки формируются в женских половых железах – яичниках. Обычно яйцеклетки – это округлые, относительно крупные клетки, содержащие в цитоплазме запас питательных веществ в виде желтка. В ядрах яйцеклеток, помимо ДНК, находятся также запасные иРНК, в которых записана структура ряда важнейших белков будущего зародыша. Яйцеклетки животных подразделяют на несколько видов, в зависимости от количества и характера распределения желтка в клетке. Например, у моллюсков и ланцетника желток распределён по клетке равномерно, ядро находится в центре, а сама яйцеклетка мала. У некоторых рыб, птиц, рептилий и яйцекладущих млекопитающих желтка в клетке очень много, и цитоплазма с ядром сдвинуты на один из полюсов клетки. Сама же яйцеклетка у этих животных может быть очень крупной. У плацентарных млекопитающих яйцеклетки малы, их диаметр составляет 0,1–0,2 мм. Желтка они практически не содержат, и будущий зародыш сможет питаться только за счёт материнского организма.
Сперматозоиды. У животных сперматозоиды формируются в мужских половых железах – семенниках. У большинства млекопитающих, в том числе и у человека, семенники расположены в особом выпячивании брюшной стенки – мошонке. Мошонка выполняет роль «физиологического холодильника», так как благодаря ей в семенниках поддерживается более низкая, чем во всём теле, температура – 33–34 °С. Такая температура является обязательным условием для созревания нормальных сперматозоидов.
Обычно сперматозоиды – очень мелкие клетки. Например, длина головки сперматозоида человека всего 4,5–5,5 мкм. Он состоит из головки, которая почти полностью занята ядром с гаплоидным набором хромосом; шейки, в которой находится структура, сходная по строению с центриолями, и митохондрии; хвоста, образованного микротрубочками и обеспечивающего подвижность всего сперматозоида. В передней части головки сперматозоида находится видоизменённый комплекс Гольджи, называемый акросомой. В ней запасается особый фермент, который необходим для растворения оболочки яйцеклетки, без чего невозможно оплодотворение.
Яйцеклетка кистепёрой рыбы латимерии имеет диаметр около 10 см, а хрящевой рыбы сельдевой акулы – до 23 см.
§ 33. Развитие половых клеток
1. В каких железах развиваются гаметы?
2. Каков набор хромосом в гаметах?
Гаметогенез. Процесс формирования половых клеток – гамет – получил название гаметогенеза. Формирование яйцеклеток называют оогенезом, а сперматозоидов – сперматогенезом.
Между этими двумя процессами много общего (рис. 51), и в них выделяют несколько фаз.
Первая фаза гаметогенеза называется фазой размножения. Во время этой фазы первичные половые клетки многократно делятся митозом, сохраняя диплоидный набор хромосом в ядрах. Таким образом, увеличивается количество будущих гамет. У самцов млекопитающих (в том числе и у человека) этот процесс идёт с момента наступления половой зрелости до глубокой старости. А вот у самок млекопитающих первичные половые клетки делятся только в период внутриутробного развития плода и до наступления полового созревания сохраняются в покое.
Вторая фаза гаметогенеза – фаза роста. В этот период будущие сперматозоиды и яйцеклетки увеличиваются в размерах, происходит репликация ДНК, запасаются вещества, необходимые для последующих делений.
Третью фазу гаметогенеза называют фазой созревания. Во время этой фазы будущие гаметы делятся мейозом, в результате которого из каждой диплоидной клетки получается 4 гаплоидных.
Особенности сперматогенеза и оогенеза. При образовании сперматозоидов каждая из четырёх дочерних клеток полноценна и способна оплодотворить яйцеклетку. А вот при созревании яйцеклеток мейотическое деление протекает иначе: цитоплазма распределяется между дочерними клетками неравномерно. При этом только одна из образовавшихся четырёх клеток становится жизнеспособной яйцеклеткой, а три остальные дочерние клетки превращаются в так называемые направительные тельца с минимальным содержанием питательных веществ (см. рис. 51), которые затем разрушаются. Смысл образования направительных телец заключается в уменьшении количества зрелых, способных к оплодотворению яйцеклеток. И в результате зрелая яйцеклетка имеет достаточное количество питательных веществ.
В сперматогенезе выделяют ещё одну, заключительную фазу – фазу формирования. Её сущность заключается в том, что у сперматозоидов возникают специфические приспособления, в частности жгутик, и они приобретают подвижность.
Несмотря на то что в женском эмбрионе закладывается очень большое количество яйцеклеток, созревают из них лишь немногие. За период, когда женщина способна к деторождению, окончательно формируется около 400 яйцеклеток. А сперматозоидов в течение жизни в организме мужчины созревает очень много – до 1010.
Рис. 51. Схема гаметогенеза у человека
Как мы уже говорили, оогенез у будущей девочки начинается ещё на эмбриональных стадиях, и к моменту рождения в её организме уже имеется полный набор будущих яйцеклеток. Они хранятся в яичниках в покоящемся состоянии вплоть до полового созревания, а затем под действием гормонов ежемесячно выходят в просвет яйцеводов и продвигаются к матке. Именно в этот момент может произойти оплодотворение. Перед выходом яйцеклетки из яичника заканчивается первое деление мейоза, а второе деление доходит до метафазы. Заканчивается оно только после оплодотворения, если таковое происходит.
В момент деления половые клетки особенно чувствительны к действию различных вредных факторов: радиации, химических веществ (алкоголь, наркотики, яды и т. п.). Доза радиации, не вызывающая заметных изменений в организме, может привести к значительным повреждениям гамет. Особенно опасны неблагоприятные воздействия для яйцеклеток. Ведь эти клетки начинают формироваться ещё в эмбрионе, и их запас не может пополняться в течение жизни. Поэтому с каждым повреждающим воздействием на яйцеклетки увеличивается вероятность появления генетических отклонений у потомства.
2. От чего, как правило, зависит размер яйцеклеток?
3. На какие фазы подразделяется гаметогенез?
4. Каковы особенности строения сперматозоида?
5. Когда и где заканчивается митоз при созревании яйцеклетки?
6. Что такое направительные тельца? В чём смысл их образования?
7. Что может нарушить нормальный процесс гаметогенеза?
То, что для оплодотворения яйцеклетки необходимы сперматозоиды, содержащиеся в семенной жидкости, доказал в XVIII в. итальянский аббат Ладзаро Спалланцани. Он надевал на самцов жаб и лягушек в брачный период специальные шёлковые штанишки, и семенная жидкость не могла оплодотворить яйцеклетки самок. Поэтому развития головастиков не происходило.
§ 34. Оплодотворение
1. У каких животных встречается наружное оплодотворение?
2. У каких растений наблюдается двойное оплодотворение?
3. В какой части цветка развивается яйцеклетка?
Оплодотворение и его типы. Процесс слияния гамет получил название оплодотворения. В результате оплодотворения хромосомы яйцеклетки и сперматозоида оказываются в одном ядре, образуется зигота – первая клетка нового организма.
По месту прохождения оплодотворения различают два его типа.
Внешнее оплодотворение происходит вне организма самки, обычно в водной среде. Оно характерно для рыб, земноводных, большинства моллюсков, некоторых червей.
Практически всем наземным и некоторым водным видам живых существ свойственно внутреннее оплодотворение, при котором «встреча» сперматозоида и яйцеклетки происходит в половых путях самки.
У млекопитающих оплодотворение происходит в яйцеводах самки. Двигающаяся по направлению к матке яйцеклетка встречается там со сперматозоидами, причём их контакту способствуют особые химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Эти вещества активируют сперматозоиды и позволяют им «опознать» яйцеклетку. При контакте с яйцеклеткой акросома сперматозоида разрушается, при этом находившийся в ней фермент гиалуронидаза начинает растворять оболочку яйцеклетки (рис. 52). Однако количества гиалуронидазы, выделяемого одним сперматозоидом, для этого недостаточно; необходимо, чтобы фермент выделился из тысяч сперматозоидов. Только в этом случае один из них сможет проникнуть в яйцеклетку. Как только проникновение произошло, вокруг яйцеклетки формируется особая прочная оболочка, препятствующая попаданию в неё других сперматозоидов.
Ядро сперматозоида в цитоплазме яйцеклетки увеличивается примерно до размера ядра яйцеклетки. Ядра двигаются навстречу друг другу и сливаются. Таким образом, в образовавшейся клетке – зиготе – восстанавливается диплоидный набор хромосом, и начинается её дробление.
Итак, у человека для оплодотворения необходим только один сперматозоид. Однако оплодотворение возможно лишь в том случае, когда в половые пути женщины попадает одновременно около 300 млн сперматозоидов! Даже если их будет 2 млн, то оплодотворения не произойдёт. Зачем же нужно такое количество сперматозоидов?
Рис. 52. Схема оплодотворения у млекопитающих
Сперматозоидам приходится проходить долгий и трудный путь по матке и яйцеводу. Далеко не всем сперматозоидам удаётся его преодолеть. Если сопоставить размеры сперматозоида и человека, то последнему, чтобы пройти путь, аналогичный пути сперматозоида, необходимо будет пробежать 10 км. Кроме того, по яйцеводу сперматозоиды движутся навстречу току жидкости, что создаёт для них дополнительные препятствия. Наконец, для выделения достаточного количества гиалуронидазы, растворяющей оболочку яйцеклетки, также необходимо множество сперматозоидов.
Двойное оплодотворение. Особый вид оплодотворения характеризует наиболее многочисленную и процветающую группу растений – покрытосеменные. Он получил название двойного оплодотворения.
В пыльниках тычинок из материнских клеток в результате мейоза образуются гаплоидные микроспоры. Каждая микроспора делится, образуя две также гаплоидные клетки – вегетативную и генеративную, которые формируют пыльцевое зерно. Пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками. Пыльцевое зерно представляет собой мужской гаметофит. При попадании пыльцевого зерна на рыльце пестика (рис. 53) вегетативная клетка прорастает, образуя пыльцевую трубку, которая в своём росте стремится к завязи. Генеративная клетка перемещается в пыльцевую трубку, делится, образуя два неподвижных спермия.
Рис. 53. Двойное оплодотворение у покрытосеменных
В завязи из материнской клетки в результате мейоза образуются четыре гаплоидные мегаспоры. Три из них отмирают, а одна продолжает делиться, формируя зародышевый мешок с несколькими гаплоидными клетками, одна из которых является яйцеклеткой. Две гаплоидные клетки сливаются, образуя центральную диплоидную клетку. Зародышевый мешок является женским гаметофитом. После того как пыльцевая трубка прорастает в семязачаток, один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку и образуется диплоидная зигота. Другой спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка. Таким образом, у покрытосеменных растений при оплодотворении происходит два слияния, т. е. двойное оплодотворение. В результате первого из них возникает зигота, из которой развивается диплоидный зародыш семени, а в результате второго – триплоидная центральная клетка, из которой затем формируется эндосперм (запасающая питательная ткань), за счёт которого питается развивающийся зародыш нового растения. Этот процесс был открыт русским ботаником С. Г. Навашиным в 1898 г.
Роль бесполого и полового размножения. Сравнивая два способа размножения – бесполое и половое, можно заключить, что бесполое размножение приводит к появлению особей, которые являются генетическими копиями родителя. Этот способ идеален для размножения в стабильных, не меняющихся условиях окружающей среды. Напротив, половое размножение способствует перекомбинации родительских генов и, следовательно, разнообразию потомства. Такой способ размножения очень важен для эволюционного прогресса вида в постоянно меняющихся условиях существования.
3. Почему у покрытосеменных растений процесс оплодотворения называется двойным? В чём преимущество двойного оплодотворения у покрытосеменных?
4. Какой набор хромосом в клетках эндосперма покрытосеменных?
Партеногенез. Особой формой полового размножения является партеногенез, встречающийся у некоторых растений, насекомых, червей, рептилий и птиц. При таком способе размножения происходит развитие полноценных особей из неоплодотворённой яйцеклетки. Партеногенез, как правило, наблюдается у животных с высоким уровнем смертности или у видов, живущих в таких условиях, где встреча самки с самцом затруднена. Например, партеногенетически развиваются трутни – самцы пчёл. Учёные доказали возможность искусственной активации яйцеклетки человека и развития из неё детского организма без оплодотворения, однако при этом невозможно ожидать появления полноценного ребёнка, и такие опыты запрещены.
Особенности оплодотворения у некоторых животных. Обычно оплодотворение происходит вскоре после попадания сперматозоидов в организм самки. Однако у летучих мышей спаривание происходит осенью, всю зиму сперматозоиды живут в организме мыши, а оплодотворение имеет место только весной, когда созревают яйцеклетки.
Некоторые морские черепахи спариваются один раз в несколько лет, однако после этого спаривания самки откладывают в течение многих лет яйца с нормально развивающимися зародышами.
iknigi.net
Способы размножения | Биология
У любого живого организма есть враги, и много опасностей угрожает его жизни и здоровью. Кроме того, все организмы стареют и умирают. И несмотря на это, из года в год мы видим луга, на которых растут травы и цветы, порхают бабочки, в лесах щебечут птицы. Что же изобрела живая природа, чтобы жизнь продолжалась, чтобы появлялись новые животные и растения, новые поколения людей.
Живые организмы производят новые поколения себе подобных организмов. Этот процесс называется размножением.
Какие же способы размножения живых организмов существуют на нашей планете?
Различают два основных способа размножения — бесполое и половое.
Бесполое размножение — древнейший способ размножения живых организмов на Земле. При бесполом размножении новые организмы развиваются из клеток или частей материнского тела и являются точными копиями материнского организма.
При половом размножении в образовании нового организма участвуют особые клетки, созревшие в телах родителей. Их называют половыми клетками или гаметами. Они есть у растений, животных, человека. Новый организм возникает в результате слияния двух гамет и сочетает в себе признаки обоих родителей.
Мужские гаметы обозначают знаком ♂ («щит и меч», знак Марса). Женские гаметы обозначают знаком ♀ («зеркало», знак Венеры). Женская гамета содержит большой запас питательных веществ (веществ, необходимых для развития организма). Пользуясь знаками ♂ и ♀, представим схему полового размножения и поясним ее, рассмотрев конкретный пример — появление нового организма в процессе размножения речного окуня.
Схема полового размноженияРазвитие нового организма из зиготы (на примере речного окуня)
Из двух клеток, мужской и женской, образуется одна клетка, называемая зиготой (от греч. зигос - «соединенный вместе»). Из зиготы, имеющей запас питательных веществ, образуется зародыш, который со временем развивается в новый организм.
Употребляя в пищу яйца птиц и икру рыб, а также семена растений, мы используем питательные вещества, которые живые организмы заготовили для развития своих зародышей. У млекопитающих животных (собак, кошек, человека, мышей, коров и др.) развивающийся зародыш получает необходимые ему вещества из материнского организма.
Зародыши: 1 — растений в семени; 2 — рыбы; 3 — птицы; 4 — млекопитающего
Новый организм после образования зиготы появляется через определенное время. Так, у мышей и полевок потомство рождается через 12-40 суток, у кошек и собак — примерно через 2 месяца, у медведей — через 7 месяцев, у оленей — через 8 месяцев, у китов — почти через 1,5 года.
Все живые организмы размножаются, то есть увеличивают количество себе подобных.
Схема полового размножения
Развитие нового организма из зиготы (на примере речного окуня)
Зародыши: 1 — растений в семени; 2 — рыбы; 3 — птицы; 4 — млекопитающего
