Размножение организмов как условия существования вида

      Партеногенез – одна из модификаций полового размножения, при которой женская гамета развивается в новую особь без оплодотворения мужской гаметой. Партеногенетическое размножение встречается ка в царстве животных, так и в царстве растений, и преимущество его состоит в том, что в некоторых случаях оно повышает скорость размножения.

      Итак, половое  размножение, бывает нескольких видов, а так же оно намного более развито и сложно по сравнению с бесполым размножением. Оно имеет большие эволюционные преимущества, так как генотип потомков возникает путем объединения генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к новым или меняющимся условиям обитания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Размножение человека

      Начало  новой жизни – зачатие. Оно  происходит, когда мужская половая  клетка – сперматозоид – проникает  в женскую яйцеклетку. Соединение  сперматозоида с яйцеклеткой  называется оплодотворением. Весь  процесс зачатия, как у человека, так и у животных, - одна из величайших загадок природы.

      Сперма  остается во влагалище возле  отверстия шейки матки. Миллионы  крошечных сперматозоидов настолько  слабы, что могут прожить лишь  несколько минут, если им не  удается попасть в матку.

      У сперматозоида  есть хвост, который помогает ему двигаться. Вообще сперматозоиды очень похожи на миниатюрных головастиков, шевеля хвостиком из стороны в сторону. После того как клетки спермы оказываются возле шейки матки, им нужно проплыть сквозь слизистый барьер, закрывающий выход в полость матки. Десять миллионов сперматозоидов гибнут, не сумев этого сделать. А те, которые проникли в шейку матки, продвигаются вперед на несколько сантиметров и попадают в полость матки. Там они доходят к двум отверстиям, где начинаются фаллопиевы трубы. Проплыв в узкий проход фаллопиевой трубы, они наконец могут встретиться с яйцеклеткой. Однако такая встреча может произойти только в течении двух – трех дней каждого месяца. Обычно раз в месяц женская яйцеклетка, размером не больше булавочной головки, покидает яичник. Это называется овуляцией. Овуляция, как правило, происходит между двумя менструальными периодами.

     Выйдя из  яичника, яйцеклетка находит дорогу  в отверстие фаллопиевой трубы. Внутри фаллопиевой трубы яйцеклетка  очень медленно идет по направлению к матке. Ей помогают передвигаться крошечные волоски, покрывающие фаллопиевы трубы изнутри. Эти волоски называются ресничками – они так малы, что видны только под микроскопом.    

 

      Путешествие  по фаллопиевой трубе длиной  примерно в 10 см. занимает от 3 до 5 дней. За это время яйцеклетка  может встретить там сперму.

Если это произойдет, то один из сперматозоидов, вполне вероятно, проникнет в нее, и они объединятся в одну клетку. Это называется оплодотворением.(2,146). Когда это происходит, все остальные сперматозоиды погибают. Иногда из яичников появляются 2 – 3 яйцеклетки и больше. Они также могут быть оплодотворены. Тогда в них будет развиваться и потом появится на свет двойня или тройня. Кроме того, близнецы могут появиться в результате разделения одной оплодотворенной клетки на две.

      Однако  объединение сперматозоида и  яйцеклетки не всегда приводит  к зарождению новой жизни. Оплодотворенная  клетка может продолжать свой  путь по фаллопиевой трубе и через несколько дней попасть в шейку матки. А для того, чтобы наступила беременность, оплодотворенная яйцеклетка должна внедриться во внутреннюю оболочку матки, закрепиться в ней и начать расти. Если оболочка заражена или в этой части матки нарушено кровообращение, яйцеклетка не сможет там прочно закрепиться и начать расти.

      Как только  сперматозоид проникает в яйцеклетку, ядра этих клеток объединяются  в одно ядро. Ядро – это главная  часть любой клетки, в том числе  яйцеклетки и сперматозоида. Под микроскопом оно выглядит как большое темное пятно. Внутри ядра находятся хромосомы, гены и другие жизненно важные элементы клетки. В похожих на волокна хромосомах содержатся гены, которые отвечают за внешность и характер будущего ребенка, например как он будет выглядеть и как будет себя вести. От хромосом и ген зависит на кого из родителей он будет похож.

      Они определяют цвет глаз ребенка; карий, зеленый, голубой. Будущий рост ребенка – высокий или низкий – также зависит от хромосом и генов.

      Самое важное, что зависит от хромосом сперматозоида, это пол будущего ребенка; родится мальчик или девочка. Хромосомы яйцеклетки не оказывают на это никакого влияния.

      В каждой нормальной половой клетке находится по 23 хромосома. Когда сперматозоид и яйцеклетка объединяются, их хромосомы соединяются и формируют пары. По 22 хромосомы объединяются, а 23 определяет пол, примерно у половины всех сперматозоидов будет хромосомой Х, а у другой половины – У.(2,150). Если соединяются хромосомы и получается набор XX, то рождается девочка, а если XY, тогда рождается мальчик.

      Таким образом, размножение человека состоит из нескольких этапов, и является самым сложным из всех имеющихся видов и типов размножения.

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индивидуальное развитие организмов

      Индивидуальным  развитием организма называют  период от оплодотворения (при  половом размножении) или от момента  отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до  смерти.

      У многоклеточных  животных в составе онтогенеза принято различать фазы эмбрионального (под покровом яйцевых оболочек) и постэмбрионального (за пределами яйца) развития, а у живородящих животных пренатальный (до рождения) и постнатальный (после рождения) онтогенез.

      У семенных  растений к эмбриональному развитию относят процессы развития зародыша, происходящие в семени.

      Раздел  современной биологии, изучающий  онтогенез, называется биологией  развития; начальные этапы онтогенеза  изучаются также эмбриологией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Эмбриональный период развития

      У большинства многоклеточных животных, независимо от сложности их организации, стадии эмбрионального развития, которые проходит зародыш, едины. В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез.

      Дробление. Развитие организма начинается со стадии одной клетки. Оплодотворенное яйцо — это клетка и одновременно уже организм на самой ранней стадии его развития. В результате многократных делений одноклеточный организм превращается в многоклеточный. Возникшее при оплодотворении путем слияния сперматозоида и яйцеклетки диплоидное ядро через несколько минут начинает делиться, вместе с ним делится и цитоплазма. Образующиеся клетки с каждым делением уменьшаются в размерах, поэтому процесс деления носит название дробления. В период дробления накапливается клеточный материал для дальнейшего развития. Завершается дробление образованием многоклеточного зародыша — бластулы. Бластула имеет полость, наполненную жидкостью, так называемую первичную полость тела.

      В тех  случаях, когда в цитоплазме яйцеклетки желтка мало (как у ланцетника) или относительно немного (как у лягушки), дробление бывает полным, т. е. яйцеклетка делится целиком.

      Иначе протекает  период дробления у птиц. Свободная  от желтка цитоплазма составляет  всего 1% от общего объема яйцеклетки курицы; вся остальная цитоплазма яйцеклетки, а, следовательно, и зигота, заполнена массивом желтка. Если присмотреться к куриному яйцу, на одном из его полюсов непосредственно на желтке можно увидеть маленькое пятнышко — бластулу, или зародышевый диск, образовавшийся в результате дробления свободного от желтка участка цитоплазмы, содержащего ядро.                        В таких случаях дробление называют неполным. Неполное дробление свойственно и некоторым рыбам и рептилиям.

      Во всех  случаях — и у ланцетника, и  у амфибий, и у птиц, а также  у других животных — общий  объем клеток на стадии бластулы  не превышает объема зиготы. Другими  словами, митотическое деление зиготы  не сопровождается ростом образовавшихся  дочерних клеток до объема материнской, и размеры их в результате ряда последовательных делений прогрессивно уменьшаются. Эта особенность митотического деления клеток в ходе дробления наблюдается при развитии оплодотворенных яиц у всех животных.(1,46).

      Некоторые другие черты дробления также свойственны различным видам животных. Клетки, лишенные признаков специализации для выполнения определенных функций, называют неспециализированными (или недифференцированными) клетками. Другая особенность дробления — чрезвычайно короткий митотический цикл бластомеров по сравнению с клетками взрослого организма. Во время очень короткой интерфазы происходит только удвоение ДНК.

      Гаструляция. Бластула, как правило, состоящая из большого числа бластомеров (например, у ланцетника из 3000 клеток), в процессе развития переходит в новую стадию, которую называют гаструлой. Зародыш на этой стадии состоит из отчетливо различимых пластов клеток — так называемых зародышевых листков: наружного, или эктодермы, и внутреннего, или энтодермы. Совокупность процессов, приводящих к образованию гаструлы, называют гаструляцией.(5).

      У ланцетника  гаструляция осуществляется путем  впячивания одного из полюсов  бластулы внутрь, по направлению  к другому, у других животных  — либо путем расслоения стенки бластулы, либо путем обрастания массивного вегетативного полюса мелкими клетками анимального полюса.

      У многоклеточных  животных, кроме кишечнополостных, параллельно с гаструляцией или, как у ланцетника, вслед за  ней возникает и третий зародышевый листок — мезодерма, которая представляет собой совокупность клеточных элементов, расположенных между эктодермой и энтодермой в первичной полости тела — бластоцеле. С появлением мезодермы зародыш становится трехслойным.

      Дифференцировка, или дифференцирование, — это процесс ее возникновения и нарастания структурных и функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша. С морфологической точки зрения дифференцирование выражается в том, что образуются несколько сотен типов клеток специфического строения, отличающихся друг от друга. Из неспециализированных клеток бластулы постепенно возникают клетки эпителия кожи, эпителия кишечника, легких, появляются нервные, мышечные клетки и т.д. С биохимической точки зрения специализация клеток заключается в способности синтезировать определенные белки, свойственные только данному типу клеток. Лимфоциты синтезируют защитные белки — антитела, мышечные клетки — сократительный белок миозин. Каждый тип клеток образует «свои», свойственные только ему белки. Биохимическая специализация клеток обеспечивается избирательной — дифференциальной активностью генов, т. е. в клетках разных зародышевых листков — зачатков определенных органов и систем — начинают функционировать разные группы генов.

      У разных  видов животных одни и те же зародышевые листки дают начало одним и тем же органам и тканям. Это значит, что они гомологичны. Так, из клеток наружного зародышевого листка — эктодермы — у членистоногих, хордовых, в том числе у рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих, формируются кожные покровы и их производные, а также нервная система и органы чувств. Гомология зародышевых листков подавляющего большинства животных — одно из доказательств единства животного мира.

      Органогенез. После завершения гаструляции у зародыша образуется комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная трубка. У ланцетника осевые органы формируются следующим образом: эктодерма на спинной стороне зародыша прогибается по средней линии, превращаясь в желобок, а эктодерма, расположенная справа и слева от него, начинает нарастать на его края. Желобок — зачаток нервной системы — погружается под эктодерму, и края его смыкаются. Образуется нервная трубка. Вся остальная эктодерма — зачаток кожного эпителия.

Спинная часть энтодермы, располагающаяся непосредственно под нервным зачатком, обособляется от остальной энтодермы и сворачивается в плотный тяж — хорду. Из оставшейся части энтодермы развиваются мезодерма и эпителий кишечника. Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листков — органов и тканей. В процессе специализации клеток, входящих в состав зародышевых листков, из эктодермы образуются нервная система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов; из энтодермы — эпителий кишки, пищеварительные железы — печень и поджелудочная железа, эпителий жабр и легких; из мезодермы — мышечная ткань, соединительная ткань, в том числе рыхлая соединительная ткань, хрящевая и костная ткани, кровь и лимфа, а также кровеносная система, почки, половые железы.(4).

      Делаем вывод: в эмбриональном периоде выделяют 3 основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез. В период дробления происходит накопление клеточного материала. На этапе гаструляции происходит перемещение клеточных масс, их специализация, в результате образуется 3 зародышевых листка: эктодерма, энтодерма, мезодерма. Завершается эмбриональное развитие формированием тканей и органов. Эмбрион развивается и растет.

 

2.2 Постэмбриональный период развития

      В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается эмбриональный и начинается постэмбриональный период развития. Постэмбриональное развитие может быть прямым или сопровождается превращением (метаморфозом).

      При прямом развитии (у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих) из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм небольших размеров, но с уже заложенными всеми основными органами, свойственными взрослому животному. Постэмбриональное развитие в этом случае сводится в основном к росту и половому созреванию.