БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

21. РАЗМНОЖЕНИЕ

Способность к размножению, т.е. к образованию новых поколений особей того же вида, — одна из основных особенностей живых организмов. В процессе размножения происходит передача генетического материала от одного поколения следующему, что обеспечивает выживание данного вида на протяжении длительных периодов времени, несмотря на гибель его отдельных представителей.

Некоторые особи погибают, не достигнув репродуктивной стадии (половозрелости); это может быть связано с уничтожением их хищниками, болезнями и разного рода случайными обстоятельствами; следовательно, вид может сохраняться лишь при условии, что каждое поколение будет производить больше потомков, чем было родительских особей. Численность популяций колеблется в зависимости от баланса между рождаемостью и смертностью. Существует ряд различных стратегий размножения, каждая из которых имеет определенные преимущества и недостатки; этим вопросам и посвящена данная глава.

Каждая новая особь, прежде чем достигнуть возраста, в котором она будет способна к размножению, должна пройти через ряд стадий роста и развития, рассматриваемых в гл. 22.

Бесполое и половое размножение

Существуют два основных типа размножения — бесполое и половое. Бесполое размножение происходит без образования гамет, и в нем участвует лишь один организм. При бесполом размножении обычно образуются генетически идентичные потомки, а единственным источником генетической изменчивости являются случайные мутации.

При половом размножении происходит слияние двух гамет с образованием зиготы, из которой развивается новый организм. Половое размножение ведет к генетической изменчивости. Генетическая изменчивость выгодна виду, так как она поставляет сырье для естественного отбора, а следовательно, и для эволюции. Потомки, оказавшиеся наиболее приспособленными к данной среде, будут обладать преимуществом в конкуренции с другими представителями того же вида и иметь больше шансов выжить и передать свои гены следующему поколению. Благодаря этому с течением времени виды способны изменяться, т. е. возможен процесс видообразования (разд. 27.7). Повышение изменчивости может быть достигнуто путем смешения генов двух разных особей — процесса, называемого генетической рекомбинацией, и составляющего важную особенность полового размножения. В примитивной форме генетическая рекомбинация встречается уже у некоторых бактерий (разд.

2.3.3).

21.1. Бесполое размножение

При бесполом размножении потомки происходят от одного организма без образования и последующего слияния гамет. При этом все дочерние особи идентичны родительской. Идентичное потомство, происходящее от одной родительской особи, называют клоном. Члены одного клона могут оказаться генетически различными только в результате возникновения случайной мутации. Высшие животные неспособны к бесполому размножению, однако в последнее время было сделано несколько успешных попыток (разд. 21.1.4) клонировать некоторые виды искусственным образом.

Существует несколько типов бесполого размножения. Ниже описаны примеры по каждому из пяти царств живых организмов.

21.1.1. Царство Prokaryotae (бактерии) и царство Protoctista

Бесполое размножение одноклеточных организмов, таких как бактерии и большинство Protoctista, происходит путем деления. При этом каждая клетка делится на две или большее число дочерних клеток, идентичных родительской клетке. Делению клетки предшествует репликация ДНК. У Protoctista, которые относятся к эукариотам, т. е. их клетки содержат ядро, после репликации ДНК происходит также деление ядра. У бактерий и у многих Protoctista, например у амеб или парамеций, в результате деления образуются две клетки, поэтому процесс деления у них называется бинарным (разд. 2.3.3, рис. 2.11 и 21.1). При благоприятных условиях это приводит к быстрому росту популяции, как было описано в разд. 2.3.5, где речь шла о бактериях.

Множественное деление, при котором после ряда повторных делений родительского ядра происходит деление самой клетки на множество дочерних клеток, наблюдается в одной группе Protoctista, к которой относится, в частности, малярийный плазмодий. У последнего множественное деление следует непосредственно за инфицированием хозяина, когда паразит проникает в печень. При этом продуцируется сразу около 1000 дочерних клеток, каждая из которых способна инвазироватъ эритроцит и произвести еще 24 дочерние клетки. Такая высокая плодовитость компенсирует большие потери из-за трудностей успешной передачи паразита от одного хозяина (человека) другому с помощью организма-переносчика — комара.

Рис. 21.1. Бесполое размножение путем бинарного деления. А. Поперечное бинарное деление у амебы. Б. Продольное бинарное деление у парамеции. В. Делящаяся амеба.