ТИПИ РОЗМНОЖЕННЯ ОРГАНІЗМІВ
РОЗДІЛ 1. РОЗМНОЖЕННЯ ТА ІНДИВІДУАЛЬНИЙ РОЗВИТОК ОРГАНІЗМІВ
§ 2. СТАТЕВЕ РОЗМНОЖЕННЯ І ОРГАНІЗМІВ
Які особливості статевого розмноження порівняно з нестатевим і вегетативним? Що таке зигота, гаплоїдний, диплоїдний та поліплоїдний набір хромосом, плацента?
Як ви пригадуєте, статевий процес – це поєднання в одній клітині спадкового матеріалу двох різних клітин. Він може відбуватися у формі кон’югації або копуляції.
Що таке кон’югація і копуляція? Кон’югація (від лат. кон’югатіо – сполучення) – спільна назва
У бактерій в процесі кон’югації дві клітини тимчасово зближуються і через цитоплазматичний місток обмінюються ділянками своїх молекул ДНК. У деяких зелених, діатомових водоростей і грибів при кон’югації зливаються дві подібні безджгутикові клітини (мал. 8, 9). Через цитоплазматичні містки, що утворилися, вміст однієї клітини (її умовно називають чоловічою) переходить в іншу (жіночу). Так утворюється зигота, яка після певного періоду спокою починає ділитися.
В одноклітинних тварин інфузорій у процесі кон’югації відбувається обмін ядрами:
Біологічне значення кон’югації полягає в обміні спадковим матеріалом між різними особинами. Це сприяє спадковій мінливості, яка підвищує стійкість популяцій організмів до умов довкілля, що змінюються.
Копуляція (від лат. копулятіо – сполучення) – це процес злиття двох статевих клітин (гамет). При цьому вони можуть бути однаковими (як наприклад, у хламідомонади) або ж відрізнятися за формою, розмірами і особливостями будови (вищі рослини, хордові тварини тощо).
Яка будова статевих клітин? Статеві клітини передають спадкову інформацію від особин батьківського покоління нащадкам. Порівняно з нестатевими (соматичними) клітинами вони мають половинний (як правило, гаплоїдний) набір хромосом. Під час злиття статевих клітин у заплідненій яйцеклітині відновлюється характерний для організмів даного виду набір хромосом.
Жіночі статеві клітини – яйцеклітини – відрізняються від чоловічих більшими розмірами, оскільки містять запас поживних речовин, потрібний для розвитку зародка. Яйцеклітини можуть бути оточені кількома різними оболонками. Наприклад, у птахів яйцеклітина вкрита товстою білковою оболонкою, двома тонкими підшкаралупними, твердою вапняною шкаралупою і тонким зовнішнім кутикулярним шаром у вигляді плівки (мал. 10). Ці оболонки виконують захисну функцію, а білкова слугує також джерелом води для зародка та поживних речовин для пташеняти.
Мал. 8. Кон’югація в інфузорії – туфєльки:
1 – малі ядра; 2 – великі ядра; 3 – мігруючі ядра;
4 – стаціонарні ядра; 5 – ядро, яке утворилося в результаті злиття мігруючого та стаціонарного
Мал. 9. Кон’югація у водорості спірогіри:
1 – нитки водорості;2 – зигота
Мал. 10. Будова яйцеклітини курки:
1 – шкаралупа; 2 – зародковий диск; 3 – канатик;
4 – надшкаралупна оболонка; 5 – повітряна камера;
6 – білкова оболонка; 7-жовток; 8 – жовткова оболонка;
9 – підшкаралупні оболонки
Розміри яйцеклітини залежать від кількості запасних поживних речовин у цитоплазмі. Наприклад, у більшості ссавців, зародки яких отримують поживні речовини від організму матері через плаценту, розміри яйцеклітин (без урахування зовнішніх оболонок) варіюють від 50 (мишоподібні гризуни – полівки) до 180 мкм (вівці). У людини діаметр яйцеклітини становить 90 мкм (мал. 11). Якщо в яйцеклітині накопичується значний запас поживних речовин (жовток), її діаметр (без зовнішніх оболонок) може досягати кількох сантиметрів: 5-7 (акули), 8 (страуси). З урахуванням зовнішніх оболонок розміри таких яйцеклітин ще більші. Наприклад, у африканського страуса яйце може мати довжину понад 15 см при масі 1,5-2 кг.
Чоловічі статеві клітини – сперматозоїди – за розмірами менші за яйцеклітини. їхня довжина від 10 до 800 мкм, але іноді може сягати навіть 8 000 мкм (черепашкові раки; цікаво, що тіло цих тварин може бути коротшим за сперматозоїди у 6-9 разів). Сперматозоїди часто мають джгутики (хвіст) і здатні до активного руху. Сперматозоїди зі джгутиками характерні для різних груп організмів (зелені водорості, вищі спорові рослини, хордові тварини тощо).
Розглянемо будову сперматозоїда ссавців (мал. 12). Він має коротку головку, в якій міститься ядро. На передній частині головки є особлива органела (акросома), яка формується з елементів комплексу Гольджі. Вона забезпечує проникнення сперматозоїда в яйцеклітину (виділяє ферменти, що розчиняють її оболонку) і перехід яйцеклітини від стану спокою до періоду розвитку. За головкою розташована шийка, а за нею – проміжний відділ і хвіст. У шийці міститься одна або дві центріолі, а в проміжному відділі – мітохондрії, які забезпечують енергією роботу хвоста.
У деяких вищих (більшість голонасінних, покритонасінних) і нижчих (червоні водорості) рослин, грибів, деяких груп тварин (аскариди, річкові раки) сперматозоїди джгутиків не мають й інколи бувають химерної форми.
Мал. 11. Будова яйцеклітини ссавців:
1 – жовткова оболонка; 2 – ядро;
3 – вторинні оболонки
Що таке роздільностатеві та гермафродитні організми? У статевому процесі, як правило, беруть участь дві особини. У них в особливих статевих залозах формуються статеві клітини – чоловічі або жіночі. Тварини, які мають лише один тип статевих залоз, тобто чоловічі (сім’яники) або жіночі (яєчники), й утворюють лише один тип статевих клітин, називають роздільностатевими. Якщо чоловічі й жіночі статеві залози закладаються в одному організмі, здатному утворювати як чоловічі, так і жіночі статеві клітини, то таких тварин називають гермафродитами*.
В одних випадках гермафродити можуть одночасно утворювати як чоловічі, так і жіночі статеві клітини (наприклад, різні види плоских червів). В інших випадках організм спочатку функціонує як особина однієї статі, а через деякий час – іншої (деякі риби, ракоподібні). Як випадкове явище, гермафродитизм спостерігають у роздільностатевих тварин, а також у людини.
Біологічне значення гермафродитизму полягає у підвищенні ймовірності залишити нащадків, зменшенні витрат енергії на пошуки партнера для розмноження. Гермафродитизм дуже важливий для організмів, які ведуть прикріплений спосіб життя, паразитів, а також глибоководних видів (певні види ракоподібних, риб, двостулкових молюсків тощо).
У більшості гермафродитів є різноманітні механізми, які запобігають самозаплідненню (неодночасне дозрівання чоловічих і жіночих статевих клітин, певні особливості будови статевої системи тощо).
Рослини, у яких органи, що формують чоловічі та жіночі статеві клітини, розташовані на різних особинах, називають дводомними (зозулин льон, верба, обліпиха), а на одній особині – однодомними (наприклад, кукурудза).
Мал. 12. Будова
Сперматозоїда:
1 – головка; 2 – шийка;
3 – хвіст; 4 – акросома; 5 – ядро; 6 – центріоля
*Гермафродит – двостатева істота грецької міфології, син бога Гермеса і богині Афродити.
