Бесполым путем размножаются: Бесполое размножение — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Содержание

Бесполое размножение — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Размножение — способность живых организмов воспроизводить себе подобных.

Различают две основные формы размножения — бесполое и половое.

 

Бесполым называется размножение, которое происходит без образования гамет. В нём участвует одна особь, а генотип потомства такой же, как у родительской особи. 

 

При бесполом размножении не нужно искать партнёра, потомство может оставить любая особь в любом месте. Возникает огромное количество потомков.

 

Недостаток этой формы размножения — идентичность всего потомства. При резком изменении условий все организмы могут погибнуть.

Способы бесполого размножения

Деление клетки характерно для одноклеточных организмов. Бактерии делятся простым бинарным делением, а протисты (амёбы, эвглены, инфузории и др.) — митозом.

 

Деление бактерии

 

Деление амёбы

 

Множественное деление (шизогония) приводит к образованию большого числа дочерних клеток из одной исходной. Наблюдается у споровиков, например у малярийного плазмодия. Шизогония следует сразу за попаданием плазмодия в печень. Быстро образуется около тысячи клеток, каждая из которых может проникнуть в эритроциты.

  

Спорообразование — размножение некоторых одноклеточных и многоклеточных организмов с помощью спор.

Спора — специализированная клетка, состоящая из небольшого количества цитоплазмы и ядра с минимальным запасом питательных веществ, способная дать начало новому организму.

Спорами размножаются многие протисты, грибы и растения.

 

Споры образуются в обычных клетках материнского организма или в специальных органах — спорангиях — и прорастают в новый организм.

 

Размножение шляпочных грибов

  

Обрати внимание!

Споры бактерий не участвуют в размножении. Их функция — перенесение неблагоприятных условий.

Почкование характерно для некоторых многоклеточных организмов. На теле родительской особи образуется небольшой вырост (почка), из которого затем развивается новый организм. У дрожжей и гидроидных дочерний организм отделяется и становится самостоятельным. У губок, коралловых полипов дочерние особи не отделяются, и возникают колонии.

 

Почкование дрожжей

 

Колония коралловых полипов

  

Фрагментация — это размножение многоклеточных организмов частями тела. У грибов, лишайников, водорослей новый организм развивается из участков мицелия или слоевища. В основе фрагментации лежит регенерация — способность живых организмов восстанавливать утраченные части тела. Фрагментация наблюдается также у некоторых животных (кишечнополостных, губок, иглокожих, плоских червей и некоторых кольчатых червей).

 

Восстановление тела из одного луча

у морской звезды

Вегетативное размножение — это образование новых особей из вегетативных органов. В его основе тоже лежит регенерация.

 

Наиболее характерно для цветковых растений.

 

 

Особым видом бесполого размножения является полиэмбриония. В этом случае из одной диплоидной зиготы образуется несколько зародышей.

 

Образующиеся при делении зиготы бластомеры разделяются, и каждый из них развивается как самостоятельная зигота. Потомки генетически идентичны и всегда одного пола.

 

Такой вид бесполого размножения встречается у броненосцев.

 

К полиэмбрионии также относится образование однояйцевых близнецов у человека.

 

Более подробно материал о формах бесполого размножения у растений изложен в теме «Процессы жизнедеятельности растений» (подтема «Размножение растений»).

Половое размножение сделало эволюцию устойчивым процессом

Считается, что главное преимущество полового размножения состоит в том, что потомство получается более разнообразным, это создает материал для естественного отбора и способствует ускорению эволюции. Но согласно другой точке зрения, половое размножение помогает видам корректировать эволюционные изменения в интересах целой популяции.

О роли полового размножения в эволюции рассказывает заведующий лабораторией молекулярной генетики Института проблем химической физики РАН, доктор биологических наук Виктор Щербаков.

– Как вы считаете, в чем же смысл полового размножения и зачем оно нужно?

– Для организмов со сложным геномом и сложным развитием существует большая проблема возникновения мутационных помех. Точность репликаций достигает предела. Точнее копировать ДНК невозможно просто по энергетическим соображениям, организм не справится энергетически с более точным копированием. Конечно, эволюция всегда идет вслепую, она пробует разные варианты, и одно из ее изобретений – это половое размножение.

Половое размножение выглядит совершенно избыточным, оно ведь все усложняет. Когда особь размножается делением или почкованием, она производит себе подобную особь и ей передает всю свою наследственность, весь свой геном. Ей не нужно разыскивать партнера для того, чтобы произвести потомство. Более того, когда в эволюции такого бесполого организма случайно образуется совершенный геном, он так и передастся целиком, неизмененным всем потомкам. Это преимущества бесполого размножения. А при половом размножении, всякая особь передает своим потомкам только половину своей генетической информации. То есть она не может воспроизвести свою точную копию. Самое главное, что происходит при половом размножении, – это отказ индивидов от точного воспроизведения себя.

– Можно сказать, что клонирование — это как раз попытка создать точную копию индивида.

– В этих опытах хотят повернуть эволюцию вспять. Ведь эволюция шла по пути перехода от деления к половому размножения. Делением размножаются самые простые организмы и из эукариот только самые низшие, для высших организмов, в частности, для млекопитающих бесполое размножение невозможно. Половое размножение осложняет процесс воспроизведения вида. Достаточно сказать, что особенно при деградации вида, встреча половых партнеров становится очень затруднительна и рискованна. И тем не менее, они размножаются именно половым путем. Значит, это жизненно необходимо. Одно преимущество полового размножения вполне очевидно. Собственно говоря, что происходит при половом размножении? Каждая клетка диплоидного организма имеет и отцовский набор хромосом и материнский. Вот эти родительские хромосомы встречаются между собой и начинают обмениваться между собой своими фрагментами. И что очень существенно они перемешиваются случайным образом, поэтому каждый потомок получает уникальный набор генов. У каждого потомка своя генетическая комбинация. Всегда берется 50% от одного родителя, 50% от другого родителя, но эти 50% берутся случайным образом. Поэтому каждый индивид, он действительно индивидуален и неповторим. Это сразу показывает, что особи, размножающиеся половым путем, дают большое разнообразие потомства.

– То есть половое размножение приводит к росту разнообразия в популяции?

– Перетасовка генов, конечно, важна, но главное все-таки не в этом. Мы уже говорили, что при больших геномах мутации возникают с опасной скоростью. И если мутация возникла, избавиться от нее уже нельзя. Вероятность обратной мутации на много порядков ниже, чем появление новой мутации. Но вот эта самая рекомбинация, обмен фрагментами хромосом дает возможность восстановления после мутации. Встретились два мутанта, но мутации находятся в разных местах хромосомы и поэтому теоретически возможен такой обмен, что вместо двух мутантов мы получаем или особь с двумя мутациями или особь, лишенную мутаций. Мутации у бесполых организмов необратимы, а у половых обратимы. Всегда есть возможность сделать шаг назад. И это повышает устойчивость, стабильность вида.

Эта обратимость есть антиэволюционный процесс. Делая шаг назад, мы возвращаемся к прежнему состоянию. Бесполые организмы постоянно накапливают мутации, и мутации могут накапливаться очень интенсивно, особенно когда идет направленный отбор. Увлекаемая направленным отбором бесполая популяция может набрать много мутаций. Это может привести к успеху, но в случае неудачи вернуться назад они не могут. Половые организмы имеют как бы нить Ариадны. У них тоже идут мутации, и они тоже могут накапливаться, когда популяция адоптируется к определенным условиям. Но организмы сохраняют возможность вернуться назад, если ситуация поменялась. Возможность восстановления исходного генотипа — это одно из серьезных преимуществ половых организмов. Но с моей точки зрения, гораздо более существенный вклад в стабильность видов делает другая возможность половых организмов. Дело в том, что у видов, размножающихся половым путем, единицей отбора становится популяция.

– Можно сказать, что у бесполых организмов популяций как таковых нет?

– Они есть, конечно. Организмы живут какими-то группами, но всегда это группа особей, близких генетически, и отбор действует на уровне особи. И собственно говоря, результатом этого отбора являются клоны. В сущности, у бесполых организмов биологического вида не существует. А у половых особей индивид не оставляет своей точной копии, потомство оказывается смешенным генетически. Можно сказать, что у половых особей каждый индивид вкладывает свой генотип в общий генофонд. Оказывается, что вообще для размножения половых особей популяция необходима, сохранение популяции является условием выживания индивида. Индивид в принципе не может выжить вне половой популяции. Поэтому-то и создается общий генофонд. А когда создается общий генофонд, то как раз и возникают условия для того, чтобы шел отбор не индивидов, а популяций. Это значит, что у особей, размножающихся половым путем, главенствует групповой отбор.

Просто иного не дано. Индивиды смешивают свои гены, и выживание популяции становится необходимым условием выживания индивида, поэтому отбор должен происходить на уровне группы. Но возникает вопрос: как же может отбор идти на уровне индивида, если он не оставляет свою генокопию, если его геном рассыпается в следующем поколении. Я понимаю, как трудно вообще говорить о групповом отборе. Дело в том, что наличие группового отбора очень трудно доказать. Каким-то простым ясным способом доказать, что здесь отбиралась группа.

Противники группового отбора долго не могли объяснить возникновение альтруизма в популяции. Тогда Гамильтон предложил механизм родственного отбора, при котором человек или животное жертвует собой, но спасает своих родственников, а поскольку они генетически близки, то погибающий спасет и свои гены. А можно ведь совершенно по-другому взглянуть на дело и увидеть, что групповой всегда был единственно существенным моментом в эволюции. Что такое многоклеточный организм? Это — группа клеток. И многоклеточный организм никак не мог возникнуть без того, чтобы не шел отбор группы. То есть переход от индивидуального отбора к групповому был необходимым условием возникновения многоклеточного организма. А где же тогда конкуренция и борьба за существование? Куда ни посмотришь непредвзято, никакой конкуренции, оказывается нет, а есть кооперация. Клетка – это кооперация генов, многоклеточный организм — это кооперация клеток. Половая популяция — это кооперация индивидов. А ведь всегда говорили, что жизнь – борьба, схватка, столкновение.

– Так вы считаете, что борьбы за существование нет?

– Есть, но функция борьбы вспомогательная, регуляторная. Возьмем, например, иерархически организованную стаю птиц: они все между собой периодически дерутся, выясняя свой ранг. Это – механизм отладки иерархи. Целью всех этих столкновений является правильная организация стаи. Потому что эта организация выгодна для всех. Или яростная кровавая схватка за место вожака в волчьей стае. Но это не вожак борется за то, чтобы оставить как можно больше своих генов в потомстве, это не главное, я думаю: самым главным здесь являются интересы стаи, которой нужен наилучший вожак, а схватка — способ это выяснить. Половое размножение привело к тому, что единицей отбора становится популяция. То есть система очень сложная, но именно она оказывается устойчивой. Это главное, по-моему, что дает половое размножение – создание надындивидуального вида.


Ученые выясняют, какое размножение лучше: половое или бесполое | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

Какие факторы в процессе развития жизни на Земле обеспечили столь широкое распространение полового размножения? Этот вопрос уже давно интересует специалистов в области эволюционной биологии. Теорий на сей счет выдвинуто много, но ни подтвердить, ни опровергнуть их до сих пор никому не удавалось, главным образом, из-за отсутствия подходящих модельных организмов, на которых можно было бы поставить соответствующую серию экспериментов в лаборатории. Однако вскоре ситуация, похоже, изменится благодаря ученым из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе.

Руководитель проекта, профессор эволюционной экологии Кристоф Форбургер (Christoph Vorburger), демонстрирует ряды лабораторных растений в горшочках, обернутых в целлофан, и поясняет: «На каждом растении есть несколько тлей в качестве жертв, затем мы запускаем туда наездников, и они откладывают свои яйца внутрь тлей, которые затем служат пищей для личинок наездников. Потом тли погибают, личинки окукливаются, и через некоторое время из них вылупливается новое поколение наездников. Весь цикл занимает около двух недель».

Особенности тлевых наездников

Тлевые наездники, или афидииды (Aphidiidae) — это мелкие насекомые отряда перепончатокрылых, то есть близкие родственники ос. Они паразитируют на тлях, а потому пользуются очень высоким спросом в сельском хозяйстве как биологическое средство борьбы с этими вредителями. Наездники поистине незаменимы в парниках и теплицах. Но для швейцарских исследователей эти насекомые представляют интерес по другой причине, — говорит профессор Форбургер: «У этих насекомых есть, как водится, самцы и самки, которые должны спариться для получения потомства. Однако есть среди них и особи, способные на однополое размножение. Это только самки, они обходятся без оплодотворения, из их яиц появляются на свет только особи женского пола».

Такой процесс однополого размножения именуется партеногенезом. Для некоторых видов он является облигатным или обязательным, поскольку у них вообще нет самцов. Что же касается тлевых наездников, то здесь речь идет о факультативном партеногенезе.

Плюсы и минусы полового размножения

Швейцарские ученые надеются, что, используя этих насекомых в качестве модельного организма, им удастся выяснить, в чем же состоит эволюционное преимущество полового размножения. Ведь, строго говоря, с количественной точки зрения оно довольно неэффективно: потомство производят только самки, то есть лишь часть популяции. Зато, как считается, половое размножение гораздо эффективнее с точки зрения приспособляемости, адаптации вида к изменению внешней среды обитания, поскольку увеличивает наследственную изменчивость. Так, ученые полагают, что происходящая при половом размножении рекомбинация генов позволяет успешнее справляться, например, с возбудителями опасных заболеваний.

Проблема лишь в том, что проверить все эти теории на практике пока не удавалось. Правда, наука знает немало видов организмов, у которых параллельно сосуществуют половой и бесполый виды размножения, однако особи, представляющие тот или иной способ размножения, различаются столь значительно, что сравнить их между собой практически невозможно.

Ускоренная эволюция в лаборатории

Совсем иное дело — тлевые наездники, подчеркивает профессор Форбургер: «Сейчас выяснилось, что один-единственный наследственный фактор, один ген определяет, как будет размножаться данная особь — половым путем или бесполым». Во всех других отношениях эти самки наездника идентичны, а значит, их легко сравнивать, это идеальный модельный организм. «В принципе, — говорит ученый, — мы можем теперь в лаборатории создать конкурентные условия для этих двух способов размножения — взять, например, часть популяции, размножающейся половым путем, и внедрить в геном ее особей той фактор, что детерминирует бесполое размножение». А далее эти две группы во всех прочих отношениях идентичных насекомых можно помещать в различные условия и наблюдать, какой из способов размножения когда окажется эффективнее.

Профессор Форбургер поясняет: «Мы могли бы, например, следить на протяжении многих поколений за развитием двух популяций, одна из которых имеет контакт с патогенными грибами и бактериями. Было бы логично ожидать, что в этой популяции преимущество получит половое размножение, поскольку оно обеспечивает более быструю адаптацию к возбудителям болезней».

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман

Ученые из Шотландии объяснили существование секса

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Что общего у морской звезды, бананов и комодского варана?

Ученые из Стерлингского университета в Шотландии наконец разобрались, зачем живым организмам нужен секс.

Организмы, размножающиеся делением, затрачивают на это гораздо меньше времени и сил, поэтому возникает вопрос: почему же половое размножение по-прежнему является основной формой репродукции?

Группа ученых стала исследовать те организмы, которые размножаются как бесполым, так и половым путем, и в итоге пришла к выводу, что гамогенез, или половое размножение, возник в процессе эволюции, чтобы помочь новым поколениям бороться с инфекциями.

Спаривание двух особей позволяет генам смешиваться, что способствует более быстрому развитию вида и лучшей приспосабливаемости к изменениям в окружающей среде.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Польза от секса, как поняли ученые, не только для отдельных индивидов, но и для вида в целом

Быстро не значит хорошо

Среди растений и животных, размножающихся бесполым способом — комодский варан, морская звезда и бананы.

Вегетативно-клеточным способом можно размножаться очень быстро, поэтому биологи предполагали, что половой способ должен нести какую-то дополнительную и весьма существенную пользу для нового поколения.

Однако эту теорию было трудно проверить, так как большинство организмов размножаются или только половым, или только бесполым способом, что затрудняло сравнение.

Чтобы взвесить плюсы и минусы сексуального спаривания, ученые кафедры естественных наук Стерлингского университета использовали в своих опытах водяную блоху (дафнию), которая размножается обоими путями.

Они обнаружили, что рожденный в результате спаривания молодняк был в два раза более устойчив к инфекционным болезням, чем их сестры, предпочитавшие размножаться без участия самцов.

Автор фото, University of Stirling

Подпись к фото,

Птички этим занимаются, пчелки тоже и иногда даже университетские блошки

Как пояснил руководитель исследования профессор Стюарт Од, вопрос, зачем существует секс, требующий столько усилий и времени, был одним из самых старых в эволюционной биологии.

«Секс объясняет присутствие хвоста у павлина, рогов у оленя, а также сложный танец, исполняемый райской птицей. Однако если бы женская особь любого из вышеназванных видов произвела на свет потомство сама по себе, без секса, то ее потомство стало бы доминирующим, а мужские особи за ненадобностью продолжали бы драться и выделывать разные танцевальные па, — поясняет профессор Од. — Так почему же мы не окружены клонированными существами?»

«Сравнив клонированных и зачатых в результате спаривания дочек одних и тех же матерей, мы обнаружили, что зачатые особи гораздо меньше болеют, чем клонированные. И эта постоянная необходимость борьбы с болезнями объясняет, почему наперекор всему секс по-прежнему доминирует в мире природы», — говорит ученый.

Биологи усомнились, что бесполые черви-коловратки отказались от секса — Наука

ТАСС, 18 декабря. Ученые обнаружили, что коловратки, которые отказались от полового размножения десятки миллионов лет назад, не отстают в эволюционной гонке от паразитов и болезней благодаря пока неизвестному механизму обмена генами с сородичами. Результаты их работы опубликовал научный журнал Nature Communications.

Ученые предполагают, что первые многоклеточные животные, которые появились на Земле примерно 550 млн лет назад, сперва размножались бесполым путем. При этом к половому размножению они перешли достаточно быстро, научившись обмениваться хромосомами и комбинировать генетический материал.

Согласно гипотезе Черной королевы, половое размножение возникло благодаря паразитам и вирусам, которые могут эволюционировать быстрее своих бесполых жертв. Недавно ученые нашли первые свидетельства ее справедливости: они обнаружили, что рачки-дафнии, которые отказались от полового размножения, быстро потеряли стойкость к болезням и паразитам.

Исключением из этого правила ученые считают так называемых бделлоидных коловраток (Bdelloidea) – микроскопических беспозвоночных, которые прожили после отказа от полового размножения несколько десятков миллионов лет. Эта особенность давно привлекает внимание биологов-эволюционистов. Они пытаются понять, почему эти черви до сих пор не вымерли, «нарушая» главные законы эволюции.

Ольга Вахрушева из Сколковского института науки и технологий и ее коллеги нашли намеки на то, что на самом деле коловратки не полностью отказались от обмена генами и комбинирования генетического материала. На эту мысль их натолкнули наблюдения за тем, как менялась структура генома особей из 11 линий коловраток, выращенных в лабораториях из одиночных особей, пойманных в дикой природе.

Расшифровав ДНК представителей каждой подобной группы коловраток, биологи сопоставили структуру их геномов между собой. Они изучили наборы мелких и крупных мутаций, отличающих их друг от друга. Ученых интересовали некоторые особенности в характере распределения мелких мутаций в разных копиях генов, которые показывают, размножается ли их обладатель половым или бесполым путем.

К удивлению биологов в геноме коловраток оказались сегменты со следами рекомбинации генов. Они могли появиться при половом размножении, но не при формировании клонов. Столкнувшись с этим, Вахрушева и ее коллеги перепроверили данные и детально проанализировали их, пытаясь найти альтернативные объяснения.

Этого им сделать не удалось. То есть коловратки каким-то образом обмениваются генетическим материалом и «перемешивают» его. Как это происходит, пока не понятно. Однако ученые предполагают, что в этом процессе может быть задействован некий аналог мейоза – процесса формирования половых клеток с одиночным набором хромосом, или же генетическая трансформация – прямой захват ДНК из окружающей среды.

Сами ученые склоняются в сторону второго сценария, так как в его пользу говорят некоторые особенности в распределении наборов мутаций в геномах коловраток, несовместимые даже с самыми необычными формами мейоза, существующими в природе. Дальнейшие эксперименты и наблюдения за эволюцией геномов этих червей, как надеются исследователи, дадут однозначный ответ на этот вопрос.

Дафнии подтвердили гипотезу Черной Королевы

Иллюстрация: John Tenniel

Британские исследователи на примере планктонных рачков дафний показали, что половое размножение обеспечивает повышенную защиту от паразитов по сравнению с бесполым уже в первом поколении потомков. Это позволяет объяснить, почему половое размножение остается самым распространенным типом размножения у эукариот — несмотря на его большие энергетические затраты. Статья опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Половое размножение требует гораздо больших затрат энергии, чем бесполое. При прочих равных популяции, размножающие бесполым путем, увеличивают свою численность быстрее, чем популяции, размножающиеся половым способом: им не нужно искать партнеров для спаривания и производить самцов, а коадаптированные генные комплексы не разрушаются в процессе рекомбинации. Несмотря на все это, половое размножение остается самым распространенным типом размножения среди эукариот.

Почему это так, до сих пор не до конца понятно. Одно из основных объяснений описано в гипотезе Черной Королевы. В общем виде эта гипотеза предполагает, что все живые организмы должны непрерывно эволюционировать не только для того, чтобы приобрести какие-то преимущества, но и для того, чтобы просто выжить в «эволюционной гонке вооружений», то есть в борьбе с конкурентами, хищниками и паразитами. Своим названием гипотеза обязана фразе Черной Королевы из «Алисы в Зазеркалье» Льюиса Кэррола: «Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте». В частности, гипотеза объясняет преимущество полового размножения по сравнению с бесполым тем, что рекомбинация ДНК, происходящая при половом размножении, за счет непрерывной перетасовки аллелей обеспечивает возникновение новых генотипов. Эти новые разнообразные генотипы служат материалом для естественного отбора и обеспечивают устойчивость популяции хозяев к паразитам — несмотря на то, что паразиты тоже непрерывно эволюционируют, образуя все новые генотипы.

Авторы новой статьи решили проверить эту гипотезу на примере планктонных рачок дафний Daphnia magna и живущих в них паразитов — бактерий Pasteuria ramosa. Дафнии способны размножаться и бесполым, и половым способом. Большую часть года они размножаются партеногенезом, при котором из диплоидных яйцеклеток, которые образуют самки, развиваются следующие поколения самок. Однако осенью из таких же диплоидных яиц под влиянием внешних факторов развиваются самцы, которых самки затем используют для полового размножения.

Получение «бесполых» и «половых» групп дафний

Auld et al. 2016

Собрав в пруду дафний, ученые, немного подождав, получили две группы потомков: появившихся в результате партеногенеза и появившихся в результате полового размножения. В лаборатории обе группы заражали бактериями Pasteuria ramosa, полученными из того же пруда одновременно с дафниями, и бактериями, полученным оттуда же, но на год позже. Оказалось, что бактерии того же года размножались в группе потомков, полученных бесполым путем, гораздо быстрее,чем в группе потоков, полученных половым путем. Кроме того, потомки, полученные половым способом, были в два раза более устойчивыми к бактериям следующего года (то есть к тем, которые коэволюционировали одновременно с их родителями), чем потомки, полученные бесполым путем.

Как заключают авторы, результаты еще раз подтверждают гипотезу Черной Королевы, указывая на особую роль паразитов в возникновении и поддержании полового размножении. При этом, как показало исследование, преимущество полового размножения по сравнению с бесполым становится заметно уже в первом поколении потомков.

Недавно ученые описали еще один пример «эволюционной гонки вооружений» в действии: некоторые популяции тасманийских дьяволов всего за несколько поколений сумели приобрести устойчивость к инфекционному раку DFTD (Devil facial tumour disease, «лицевая опухоль дьявола»), смертельному практически в 100 процентах случаев.

Софья Долотовская

Бесполое размножение растений | Биология

Бесполое размножение растений

Автор: Демьяненко Ирина Васильевна

Организация: МБОУ СОШ №20

Населенный пункт: ст. Брюховецкая

Цели урока:

  1. Сформировать понятия – размножение;
  2. Изучить способы бесполого размножения, выработать практические умения и навыки по размножению растений;
  3. Воспитание бережного отношения к родной природе.

Планируемые результаты обучения:

  • Предметные: учащиеся знакомятся с размножением растений как важнейшим их свойством, его ролью в преемственности поколений, способами размножения организмов — бесполым размножением растений.
  • Метапредметные: учащиеся продолжают осваивать основы исследовательской деятельности, фиксировать, анализировать и объяснять результаты опытов.
  • Личностные: учащиеся развивают познавательные потребности на основе интереса к изучению жизнедеятельности организмов.

 

Основные понятия урока: размножение — бесполое,половое, вегетативное.

Деятельность учащихся: работа с текстом учебника, с заданиями в рабочей тетради, работа по карточкам, выполнение лабораторной работы, сотрудничество с одноклассниками при обсуждении вопросов.

 

Ход урока

музыка танец матрешек.

ход урока

Придумано кем-то

Просто и мудро

При встрече здороваться.

— Доброе утро!

Доброе день, ребята! Я рада вас видеть! Меня зовут Демьяненко Ирина Васильевна и у вас буду сегодня вести урок. Сегодня на нашем уроке присутствуют гости, давайте поприветствуем их. Садитесь.

 

слайд 1.( прокручивать на перемене)

 

-Что у меня в руках? Правильно, матрешка. Нравится игрушка? Какие чувства вызывает эта матрешка? А знаете вы, что матрешка э это символ России.

А как вы думаете, какое отношение имеет матрешка к нашему уроку?

— Что внутри матрешки? Правильно, маленькие матрешки, т.е. это детки самой большой матрешки. ( доставать по одной). Какие эти детки, на кого похожи?

— Матрешка это неживая природа? А если бы матрешка была живой, как бы смогли появиться на свет эти маленькие матрешки, в результате, какого свойства всех живых организмов?

— Правильно, в результате размножения. Значит какая тема урока будет?

слайд 2.

Ребята, а чтобы вы хотели узнать о размножении? Какую цель вы поставите, изучая данную тему?

А теперь я добавлю свои цели.

И для достижения наших целей мы с вами отправимся в прошлое, в настоящее и встретимся с таинственным гостем!

 

Тема урока: Размножение организмов (запись темы урок в тетрадь)

Мы сегодня будем с вами наблюдателями создания природы на нашей планете, ведь в красивой библейской легенде говорится, что человек вышел из сада. Адам и Ева, изгнанные из рая за ослушание, унесли с собой тоску по его красоте и богатству, мечтая создать такой же на Земле. И это стремление, согласно легенде, передалось по наследству каждому из нас. Ведь неспроста считается: только тогда состоялся человек, прожил жизнь недаром, если посадил сад или хотя бы одно дерево.

Но для того, чтобы посадить сад, дерево или другое понравившееся растение , нужно знать, как они размножаются и уметь применять эти знания на практике.

 

Изучение новой темы.

Учитель: Размножение – единственный путь к бессмертию, именно в размножении заключается смысл жизни любого организма, и, следовательно, к этому процессу относиться следует с глубочайшим трепетом и уважением. В определенную пору размножаются растения, животные, грибы, бактерии. Это один из сложных процессов жизнедеятельности, благодаря которому, не прерывается нить жизни.

 

Найдите ответ, что такое размножение в учебнике. и прочитайте на стр 86.

РАЗМНОЖЕНИЕ – это воспроизведение себе подобных.( запишем)

слайд 3

Учитель: В природе существует много способов размножения, но всех их можно объединить в два основных типа: БЕСПОЛОЕ и ПОЛОВОЕ. У них есть существенные отличия. Какие, нам предстоит узнать. Для этого откроем свои личные тетради, запишем тему урока и определение.

ЗАДАНИЕ 1. . Работаем в паре. На выполнение задания отводится 3-4 минуты.( 1 ряд — половое размножение, 2 ряд–бесполое, 3 ряд –«+» полового размножения А все подумайте о «+» бесполого размножения. Взаимопроверка, с объяснениями.( вызывать парами)

РАЗМНОЖЕНИЕ

ПОЛОВОЕ

2 организма 1 организм

потомство с новыми признаками потомство идентично

связано с образованием половых клеток

медленно

 

Проверка задания: построение схемы на доске.

БЕСПОЛОЕ

1 организм

потомство сходно с родителями

половые клетки не образуются

 

быстро

Слайд 4

Вывод. В природе существует _2_типа размножения. Каждый тип имеете свои недостатки и плюсы, поэтому в природе и существует половое и бесполое размножение.

проверяем.

Слайд 5 Молодцы!

Учитель: Ребята как вы думаете, какой тип размножения образовался в ходе эволюции раньше? Почему?

И так, мы с вами будем знакомиться с бесполым типом размножения организмов, и для этого вы отправился в прошлое.

Запишем в тетради – Способы размножения.

Слайд 6

— Посмотрите на слайд. Это молодая планета только начинается формироваться жизнь в виде бактерий и одноклеточных организмов, так выглядела миллиард лет назад.

На ваших столах в баночках находиться биомасса молодой планеты, это бактерия, увеличенная в тысячу раз. Как вы думаете, как эта гигантская бактерия будет размножаться? Попробуйте размножить ее?

-правильно! Путем деления. А это какой способ размножения бесполый или половой?

Таким же способом размножаются одноклеточные животные и одноклеточные водоросли в наше время.

Запишем первый способ размножения, это…..деление.

А теперь возьмите свою бактерию и положите ее обратно в баночку, а то сейчас начнет быстро размножаться, что к концу урока ей не хватит места в нашем классе.

Слайд 7

Перед вами следующий слайд и что мы видим?

-Жизнь представлена простейшими организмами, так выглядела наша планета миллион лет назад.

Посмотрите на кактус, который у меня в руках, он размножается почкованием. Как вы думаете, почему? Подумайте? Работайте в паре. И та пара, которая первая найдет ответ, выходит к доске и отвечает.

Кроме дрожжей и кактуса почкованием размножаются также кораллы полипы каланхое .

Показать растения. Указать на дочерние организмы, сидящие на материнском теле.

Запишем в тетрадях 2 способ бесполого размножения, это ……почкование.

 

Слайд 8

Перед нами 3 слайд и видим, что жизнь представлена разнообразными растениями, обитающими на суше. Это время мхов и плаунов и громадных папоротников. У вас на столах лежит лист папоротника, посмотрите на нижнюю сторону листа, что мы там видим?

 

Слайд 9

Это споры.

А теперь возьмите учебник и найдите еще информацию о спорах и прочитайте вслух.

Для чего нужны споры?

А кто размножается спорами? ( грибы, мхи, водоросли, папоротники)

Запишем в тетрадях 3 способ бесполого размножения, это ……спорообразование.

Посмотрели на папоротник и положите на край стола, чтоб не мешал гербарий

 

Слайд 10

Перед нами следующий слайд и видим, что жизнь представлена разнообразными цветковыми растениями, обитающими на суше. Это время цветковых растений. На нашей планете Земля сейчас тоже век цветковых растений. Как вы думаете, почему цветковые растения господствуют на Земле?

Для этого давайте вспомним, на какие 2 группы разделяют органы цветкового растения? (вегетативные и генеративные).

— Перечислите генеративные органы растения? (цветок ,семя, плод) — отвечают за половое размножение.

Учитель: — Назовите вегетативные органы у растения (корень, стебель, лист, побег, луковица, клубень, корневищевидоизмененные побеги).

-Как вы думаете вегетативные органы или их части можно использовать в размножении растений? Если скажут нет, то напомнить о картофеле)

Теперь мы проведем небольшую ролевую игру.

Мне нужны 2 желающих, которым я дам задание ( раздаю текст разговора 2-х растений)

Вы внимательно послушаете диалог и ответьте на вопрос « Почему цветковые растения господствуют сейчас на Земле?»

 

Свернуть презентацию

 

Пока 2 участника читают роли, все остальные запишете в тетрадях 4

способ бесполого размножения, это ……вегетативное размножение.

И так это эпоха цветковых растений, цветов. Давайте мы с вами подслушаем разговор двух цветов: розу- известна своей красотой и крапиву- не очень нами любима, но зато очень полезная и лечебная.

Р: я красивая, мной все восхищаются.

К: Зато меня все боятся.

Р: У меня большие лепестки, яркие.

К: Зато у меня мелкие, зеленоватые

Р: Мой аромат разносится во круге, и на него слетаются насекомые.

К: Зато я независим, мне никто не нужен, ну если только немножко ветра.

Как вы думаете, при чем тут ветер и насекомые для этих растений?

— Как вы думаете, какие это растения по способу опыления?

-А опыление, это какой способ размножения?

Так почему цветковые растения господствуют на Земле?

— Правильно, они могут размножаться половым и бесполым путем.

 

Устали ? Тогда немного отдохнем.

 

Слайд 11

Физкультминутка.(1.5 мин)- попробуем движения

Первый способ размножения- это….деление

( руки выставили вперед, сжали в кулаки и развели в сторону)

Второй способ размножения-….это почкование

( присели, встали и подпрыгнули, стали большими

Третий способ размножения-….это спорообразование

(оставьте на себе следы спор, виде бега муравьев вниз и вверх)

Четвертый способ размножения – вегетативное, т.е например виде листочка, как листочек растет, поднимается в солнышку (встали на цыпочки) и опустились. И другой листочек в другую сторону.

 

А теперь быстро под музыку

Проверка знаний.

1.« Корзина проблемных вопросов». В эту корзину старшие классы передали вам вопросы, которые им показались очень интересными и решили вас испытать. За каждый правильный ответ вы будете получать медали «Умник»

— Известно, что бактерии размножаются лишь один раз в жизни и производят только двух потомков. Дуб же образует огромное количество семян. В то же время бактериальная популяция может увеличиваться быстрее, чем популяция дубов. Чем это можно объяснить? (Дуб даёт семена один раз в год, а бактерии при благоприятных условиях дают потомство каждые 20 минут, то есть 1.892.160 раз в год).

  1. Растения это неподвижные организмы, почему же они заселили весь земной шар?
  2. Одним из мучительных сорняков на огороде является пырей. Почему после перекапывания грядки он все равно прорастает, хотя, казалось, его полностью уничтожили?
  3. Почему комнатные растения размножаются только вегетативным путём? (Нет опылителей)

 

Слайд 12 включить Музыку.( музыка маленькая страна).

Узнаете эту музыку?

Вы читали книгу Антуана де Сент-Экзюпери. Маленький принц?.

 

На этой планете живет мальчик Маленький Принц . Он трепетно относится к своей планете, ухаживает за ней, прочащая вулканы и выпалывая сорняки. А еще у него есть любимый цветок – роза. Если любишь цветок – единственный, какого больше нет ни на одной из многих миллионов звёзд, — этого довольно: смотришь на небо и чувствуешь себя счастливым… Так говорит Маленький Принц. А вы знаете ведь, он стал другом всех детей! и он путешествует по планетам, в поисках необычных и красивых растений , чтобы украсить свою планету. Это наш и есть таинственный гость, он предал вам подарки, они в этом звездном ящике.

Игра «Я знаю что…»

 

Оборудование для игры: черный ящик, а в нем клубень картофеля, грибы , папоротник, фото гидры, цветковое растение (например кактус)

Используя полученные знания на уроке, объясните, каким способом размножаются организмы, находящиеся в черном ящике.

  1. гриб
  2. бактерия.
  3. кактус.
  4. клубень
  5. дрожжи.

 

слайд 13

Взаимопроверка. За каждый правильный ответ 1 балл. Всего 5 заданий. Выставление оценок.

Учитель: — Ребята, назовите, какие предметы находятся у вас на столах? (цветочные горшки с почвой, комнатные растения, стакан с водой. Это вам еще один подарок от Маленького Принца.

Маленький принц любит свою розу, свою планету. И у каждого человека есть в душе своя маленькая планета. И мне хочется, чтоб на вашей жизни появилась маленькая планета( у кого то это своя комната в доме, у кого-то любимый класс в школе), где всегда было уютно, чисто и много цветов. Для этого переходим к следующему этапу урока — лабораторной работе «Размножение растений

Надеюсь, что вы очень постараетесь, ведь наши цветы должны стать украшением вашей маленькой планеты.

Инструктаж. Время на выполнение работы 5 минут.

Прежде чем вы приступите к выполнению лабораторной работы по инструкции, напоминаю о необходимости соблюдения техники безопасности при работе в приложении 2.

Прочитайте инструкцию по ТБ

Правила поведения и техники безопасности во время проведения лабораторной работы:

1.Содержать в чистоте свое рабочее место.

2. Не раскидывать землю

3.После завершения работы руки аккуратно протереть влажной салфеткой

Выполнение практической работы «Вегетативное размножение растений»

 

 

Слайд 14

Лабораторная работа выполняется под музыку « Цветочный вальс» ».( слайд 27)

Ход работы:

  1. Возмите у сенполии (фиалки) листовую пластинку вместе с черешком.
  2. Деревянной палочкой сделайте в цветочном горшке, наполненном смесью песка и почвы, слегка наклонное углубление и погрузите в него черешок на глубину 2-3см.
  3. Обожмите палочкой почву вокруг черешка, чтобы не было пустот, так как при наличии пустот черешки загнивают.
  4. Полейте посаженную листовую пластинку водой комнатной температуры.
  5. Поставьте цветочный горшок с посаженным листочком в теплое и хорошо освещаемое место.

 

Сейчас вы посадили комнатные растения, сделали уютнее и красивее свою маленькую планету, и когда растения вырастут, вы ими будете любоваться. Но необходимо, чтобы вы пронесли свою любовь к природе в своей жизни, наслаждались, а не портили, не рвали цветы.

«Никогда не надо слушать, что говорят цветы. Надо просто смотреть на них и дышать их ароматом.» – это Цитата Маленького принца.

Вы посадили только по одному растению, но ведь растений очень много и они могут размножаться разными способами, а вот каким вы узнаете прочитав дома

 

Слайд 15

кроме параграфа 17 дополнительно о вегетативном размножении. Можно на оценку сделать интеллект-карту, красивую, интересную или принести сообщение на маленькую пять.

Рефлексия.

— Итак, что вы нового узнали на уроке?

— Что вам больше всего понравилось на уроке?

— Что нового узнали из урока?

Рефлексия эмоциональная.

Если вам предложили посадить цветок, какой цветок вы бы выбрали по своему настроению из ходя из нашего урока?

 

Прекрасный день!

Уроку подошел конец.

Пусть каждый скажет про себя:

Какой я молодец! ( слайд 9)

 

 

 

Приложения:

  1. file0.docx.. 36,1 КБ
  2. file1.ppt.zip.. 3,9 МБ
Опубликовано: 10.10.2019

Бесполое размножение — определение и примеры

eɪˈsɛkʃuəl ɹiːpɹəˈdʌkʃən
При бесполом размножении организм способен воспроизводить потомство в отсутствие партнера.

Определение бесполого размножения

Что такое бесполое размножение? Бесполое размножение — это способ размножения, который не влечет за собой объединения половых клеток или гамет. В отличие от полового размножения, когда мужские и женские гаметы объединяются для воспроизводства потомства, при бесполом размножении в этом соединении нет необходимости.Организм может воспроизводиться в отсутствие партнера, от которого в этом случае рождается потомство, которое обычно является клоном родителя. Различные типы бесполого размножения: бинарное деление , бутонизация, вегетативное размножение, образование спор (спорогенез), фрагментация, партеногенез, апомиксис и . Организмы, размножающиеся бесполым путем, — это бактерии, археи, многие растения, грибы и некоторые животные.

бесполое размножение (определение биологии): способ размножения, при котором потомство происходит из единого организма, а не из союза гамет, как при половом размножении

Размножение является одним из биологических процессов, которые обычно осуществляется организмом.Фактически, способность к воспроизводству — одна из основных характеристик живого существа. Существует два основных способа размножения: половое и бесполое .

Размножение: бесполое и половое

Как упоминалось ранее, существует два способа размножения: (1) бесполое и (2) половое . Ниже приведена таблица, в которой показаны основные различия между ними.

Бесполое размножение Половое размножение
Один из родителей задействован Два родителя вовлечены: отцовский и материнский
Сингамия отсутствует Сингамия присутствует; сперматозоид (мужская гамета) и яйцеклетка или яйцеклетка (женская гамета) объединяются во время оплодотворения
Мейоз обычно не требуется для завершения процесса Мейоз является необходимым этапом для производства гамет
Потомство часто генетически идентично к или клону родителя Потомство генетически уникально, то есть генетически отличается от своих родителей
Типы: бинарное деление, бутонизация, вегетативное размножение, образование спор (спорогенез), фрагментация, партеногенез и апомиксис Типы: сингамия и спряжение

Преимущества бесполого размножения

У бесполых особей производство потомства происходит быстрее и относительно проще, чем у половых.Это потому, что нужен только один участник. Нет необходимости ждать или искать готового спутника жизни. Он пропускает ритуалы ухаживания, как у высших форм сексуальных животных. Организм может воспроизводить много потомков себе подобных без спаривания. Следовательно, бесполое размножение обходится на минус с точки зрения затрат энергии и времени. Это также дает бесполым особям преимущество быстрее заселять среду обитания, чем медленно размножающимися половыми особями.

Посмотрите на диаграмму ниже.Он показывает «двойную стоимость» полового воспроизводства (впервые описанную математиком Джоном Мейнардом Смитом) (ссылка 1). В (а) размер половой популяции остается неизменным для каждого поколения, если каждая особь дает одно и то же количество потомков. В (b) размер бесполой популяции удваивается с каждым поколением, подразумевая, что бесполая популяция может расти более быстрыми темпами, чем половая популяция. И хотя половое размножение заставляет самцов и самок тратить время и энергию, чтобы найти друг друга и совокупиться, при бесполом размножении в этом нет необходимости.

Кредит: Майкл Рив, CC BY-SA 3.0 Unported

Недостатки бесполого размножения

Если бесполое размножение менее затратно, менее сложно и быстрее, тогда , почему половое размножение так распространено среди эукариот ? По оценкам исследователей, так поступают 99,9% эукариот. (Ссылка 2) И некоторые эукариоты, способные к бесполому размножению, будут прибегать к нему только в том случае, если половое размножение станет менее возможным. Например, было показано, что самка малозубой рыбы-пилы ( Pristis pectinata ) в неволе размножается бесполым путем, возможно, из-за необходимости найти себе пару в условиях низкой плотности популяции.(Ссылка 3)

У чистых бесполых особей родительский организм воспроизводит потомство, которое является клоном самого себя. В конечном итоге это становится недостатком, если учитывать генетическое разнообразие внутри вида. Это приводит к низкой генетической изменчивости . В отличие от половых, которые включают рекомбинацию и сегрегацию во время мейоза и объединение половых клеток с уникальным генетическим материалом, чистые асексуалы не проходят через эти процессы. А пропуск мейотических событий может означать меньшее генетическое разнообразие и, следовательно, может стать долгосрочным эволюционным недостатком.

Например, родитель-одиночка передает тот же генетический материал клону. В случае, если им приходится иметь дело с внезапным нарушением окружающей среды, , например, вирулентное заболевание , оба они могут быть одинаково восприимчивы, поскольку обладают одинаковыми характеристиками и генами. Или им обоим может не хватать генов, которые могли бы сделать их устойчивыми или, по крайней мере, способными противостоять болезни. В результате они рискуют погибнуть от болезни.Это делает половое размножение критически важным с точки зрения увеличения шансов произвести виды с генами, которые позволяют им стать , лучше приспособленным к новой среде. У полов более высокое генетическое разнообразие достигается за счет кроссинговера, независимого ассортимента и слияния гамет. Чисто бесполые родители могут получить новый генетический материал, например, путем мутации.

Типы бесполого размножения

Какие есть 7 типов бесполого размножения? Различные типы бесполого размножения: (1) бинарное деление, (2) бутонизация, (3) вегетативное размножение, (4) спорообразование (спорогенез), (5) фрагментация, (6) партеногенез и (7) апомиксис.

Бинарное деление

Бинарное деление — это тип бесполого размножения, при котором клетка делится с образованием двух идентичных клеток. Каждая из этих двух клеток может вырасти до размера исходной клетки. См. Схему ниже.

Двойные ступени деления. На рисунке показано, как бактерии размножаются посредством двойного деления. (1) Хромосома, дублированная. (2-4) Расщепление хромосом. (5) В середине клетки образуется перегородка. (6) Производятся две ячейки.Предоставлено: Ecoddington14, CC BY-SA 3.0

Организмы, размножающиеся бесполым путем посредством бинарного деления, — это прокариоты (бактерии и археи) и некоторые простейшие. На приведенной выше диаграмме показаны основные этапы бинарного деления у прокариот. У некоторых простейших бинарное деление может быть разных типов в зависимости от того, как делится клетка. Например, это может быть неправильный тип, то есть клетка делится по любой плоскости (как наблюдается у некоторых амеб). Он также может быть продольным, как показано в Euglena , поперечным, как в Paramecium , или косым, как в Ceratium .

Почкование

Буткование — это образование отростка (или почки) из организма, способного развиться в новую особь. Отросток генетически такой же, как и родительский, но относительно меньшего размера. Он может остаться прикрепленным или со временем отделиться от родителя.

Буткование — это способ размножения некоторых бактерий, таких как Caulobacter , Hyphomicrobium и Stella spp., грибы ( Saccharomyces cerevisiae ) и некоторые бесполые животные, такие как гидра, кораллы, личинки иглокожих и некоторые плоские черви acoel. (Ссылка 4) См. Рисунок ниже в качестве примера бутонизации у гидры.

Стадии образования бутонов у гидры: (1) гидра до образования бутонов, (2-4) рост бутонов, (5) дочерняя гидра отделяется от расщепления, (6) новая гидра, которая является клоном родительской. Изображение предоставлено: A.houghton19 (автор), CC BY-SA 4.0

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение — это форма бесполого размножения растений.Это когда новое растение появляется из вегетативных частей, таких как специализированные стебли, листья и корни. Затем они образуют собственную корневую систему и разрастаются. Эта форма размножения используется садоводами при размножении экономически важных растений. Процесс не предполагает опыления. Скорее, новые растения выращивают из вегетативных частей со специальной репродуктивной функцией. Существует множество форм вегетативного размножения, которые можно разделить на два основных типа: естественных средств и искусственных .Примерами естественных средств являются побеги (столоны), луковицы, клубни, клубнелуковицы, присоски (корневые побеги) и проростки.

(A) Растение клубники Lipstick с побегами (столонами), которые представляют собой модифицированные стебли. Предоставлено: доктор У., Public Domain (B) Луковицы шалота: модифицированные стебли с мясистыми основаниями листьев (чешуей). (C) клубни картофеля (модифицированные стебли). (D) Клубнелуковицы растения таро. Предоставлено: Вибово Дятмико, CC BY-SA 3.0. (E) Отросток корня (присоска), выходящий из основания молодого дерева. Предоставлено: Ginkgo100, CC By-SA 3.0. (F) Обратите внимание на новое растение, появившееся на краю листа растения, Kalanchoë pinnata . Предоставлено: Эрик Гинтер, CC BY-SA 3.0 Unported. (G) Phalaenopsis keiki рост (5 мес.). Предоставлено: Caspase9, CC BY-SA 3.0.

Что касается искусственных средств, примерами являются те, которые возникают в результате резки, прививки, наслоения, культивирования тканей и офсета.

(A) Обрезка: процесс отрезания части растения и принуждения его к образованию корней. Предоставлено: Gmihail / Micki, CC BY-SA 3.0 rs. (B) Прививка: прикрепление побега к стеблю другого растения (подвоя).На этом фото лента используется для связывания подвоя и привоя у прививки. Предоставлено: Том-стрит, общественное достояние. (C) Воздушное расслоение. Предоставлено: Citron, CC BY-SA 3.0. (D) Тканевая культура: выращивание растительных клеток, тканей или органов на питательной культуральной среде

Образование спор (спорогенез)

Спорообразование или спорогенез — это форма бесполого размножения, в которой участвуют споры. Споры из «sporā» , что означает «семя» и «генезис» , что означает «рождение» или «происхождение» , представляют собой спящие репродуктивные клетки, которые похожи на семена, служа для распространения . ед..Однако споры не являются семенами в том смысле, в котором они лишены зародыша, образованного слиянием мужских и женских гамет. Споры имеют толстые стенки и обладают высокой устойчивостью к различным неблагоприятным условиям, таким как высокие температуры и низкая влажность. При подходящих условиях они прорастают, давая начало новым особям. Сосудистые растения и грибы являются примерами бесполых организмов, которые размножаются путем образования спор. Ниже видео о том, как грибы (грибки) размножаются через споры.

Фрагментация

Фрагментация означает, что родительский организм разбивается на фрагменты, и каждый фрагмент может развиться в новый организм.Это наблюдается у грибов (например, дрожжей и лишайников), плесени, сосудистых и несосудистых растений, цианобактерий и животных (например, губок, морских звезд, планарий и многих кольчатых червей). Эта форма бесполого размножения у животных также может быть непреднамеренной. Человеческая деятельность, хищничество и другие факторы окружающей среды могут привести к их распаду на фрагменты. Ниже приведено увлекательное видео, показывающее, как работает фрагментация — из безголового фрагмента может вырасти полноценная планария.

Партеногенез

Партеногенез — это бесполое размножение, при котором потомство развивается из женской гаметы даже без предварительного оплодотворения мужской гаметой.Процесс может быть апомиктичным или автоматическим . Апомиктический партеногенез — это партеногенез, при котором яйцеклетки, продуцируемые митозом, не подвергаются мейозу и могут вырасти до зрелости, чтобы непосредственно дать начало зародышам. Потомство будет клонами партеногенетического родителя. В автомиктическом партеногенезе репродуктивные клетки проходят мейоз. Затем зрелая яйцеклетка может развиться в эмбрион также без предварительного оплодотворения сперматозоидами. Это более сложная форма бесполого размножения.В некоторых случаях потомство гаплоидно, тогда как в других случаях плоидность восстанавливается различными способами, например удвоением хромосом, слиянием первых двух бластомеров или слиянием мейотических продуктов. (Ссылка 5)

Есть много животных, которые размножаются бесполым путем посредством партеногенеза. Примерами беспозвоночных, способных к партеногенезу, являются тли, коловратки и нематоды. Некоторые позвоночные животные, которые также могут воспроизводиться партеногенетически, — это определенные ящерицы, змеи, птицы, акулы, рептилии и земноводные.Некоторые из них воспроизводят путем партеногенеза либо факультативно, (т.е. они также могут воспроизводиться половым путем), либо обязательно (т.е. у них нет других способов воспроизводства, кроме партеногенеза).

Растение Апомиксис

Апомиксис у растений означает бесполое размножение без оплодотворения. У некоторых растений, таких как мохообразные и некоторые папоротники, гаметофит может давать потомство, похожее на спорофит, но с уровнем плоидности гаметофита.Это называется апогамией . Кроме того, существует также случай, когда их спорофит может дать потомство, похожее на гаметофит, но с уровнем плоидности спорофита. Это, в свою очередь, называется апоспорием . (Ссылка 6)

У цветковых растений производство семян из неоплодотворенных семяпочек обозначается как агамоспермия . Существует два основных типа: гаметофитный апомиксис и спорофитный апомиксис . (Ссылка 6)

В гаметофитном апомиксисе зародыш возникает из неоплодотворенной яйцеклетки гаметофита, который произошел из клетки, которая не завершила мейоз.Основными типами гаметофитного апомиксиса являются диплоспория (где мегагаметофит возникает из клетки археспория) и апоспория (при этом мегагаметофит возникает из другой клетки нуцеллуса. (Ссылка 6)

В апомиксе спорофит (также называемый адвентивный эмбрион или нуцеллярный эмбрион ), зародыш возникает не из гаметофита, а из клеток нуцеллуса или покровов. (Ссылка 6)

Примеры бесполого размножения

Бактерии

Многие бактерии размножаются бинарным делением.Исходная бактериальная клетка производит две идентичные клетки-клоны, сначала создавая копию молекулы ДНК. Затем следует сегрегация хромосом, при которой ДНК растягивается к противоположным полюсам делящейся клетки. Клетка сжимается в экваториальной плоскости (цитокинез), разделяя клеточное содержимое на две новые клетки. Процесс похож на митоз у эукариот. Однако здесь нет шпиндельного устройства. Продолжительность варьируется в зависимости от вида бактерий. Escherichia coli , например, воспроизводятся обычно каждые 20 минут при 37 ° C.(Ссылка 7)

Escherichia coli . Предоставлено: Эрик Эрбе из USDA, ARS, EMU, Public Domain.

Растущая колония кишечной палочки. Предоставлено: Стюарт Э. Дж., Мэдден Р., Пол Дж., Таддеи Ф. — Стюарт Э. Дж., Мэдден Р., Пол Дж., Тадди Ф. (2005). «Старение и смерть в организме, размножающемся морфологически симметричным делением». PLoS Biol. 3 (2): e45. PMID 15685293. CC BY 3.0.

Слизневые плесневые грибки

Когда пищи мало и условия неподходящие, слизистые плесневые грибки плазмодий образуют стебельчатые репродуктивные плодовые тела (спорангии), содержащие споры.В апикальной части спорангиев клетки подвергаются мейозу, производя гаплоидные споры, которые разносятся ветром. Когда условия снова станут благоприятными, например При правильном уровне влажности и температуре спора прорастает и высвобождает гаплоидную клетку. (Гаплоидные клетки участвуют в сексуальной фазе жизненного цикла слизистой плесени плазмодия.)

Клеточная слизистая плесень также имеет в своем жизненном цикле асексуальную и половую фазы. Однако в неблагоприятных условиях они объединяются в псевдоплазмодий .Они образуют псевдоплазмодий , потому что клетки остаются отдельными, каждая со своим собственным ядром. Настоящий плазмодий в слизистой плесени представляет собой единый массив цитоплазмы, не разделенный мембранами и содержащий несколько ядер. Тем не менее, как ячеистая слизистая, так и слизистая плазмодия образуют плодовые тела. Некоторые из клеточных слизистых форм в колонии образуют стебель, тогда как другие образуют спорангий, из которого образуются и высвобождаются гаплоидные споры. Каждая спора прорастает в отдельную амебоподобную клетку.(Ссылка 8)

Хлыстохвостые ящерицы Нью-Мексико

Хлыстохвосты Нью-Мексико ( Aspidoscelis neomexicanus ) — ящерицы, все принадлежащие самкам. Они размножаются бесполым путем партеногенезом, удваивая число хромосом вдвое, чтобы восстановить диплоидию. Итак, для начала они производят восемь копий каждой хромосомы. Таким образом, после двух раундов деления клетки появляются четыре дочерние клетки, каждая с двумя наборами хромосом вместо одного.(Ссылка 9)

Хотя им не нужен самец, они все же демонстрируют брачное поведение с другими самками. Женский хлыстовый хвост садится на другого женского хлыста. Такое поведение псевдокопуляции, по-видимому, способствует овуляции.

В то время как другие асексуалы производят генетических клонов, хлыстики Нью-Мексико все еще способны производить генетически разнообразное потомство. Как такое возможно? Это потому, что они факультативно партеногенетичны. У них происходит так называемое «событие гибридизации», когда самки спариваются с самцами другого вида.(Ссылка 10)

Хлыстохвост Нью-Мексико ( Aspidoscelis neomexicana ). Предоставлено: Грег Шехтер, CC BY 2.0.

Краткое описание различных типов бесполого размножения:

Типы бесполого размножения Описание Примеры
Бинарное деление Клетка делится с образованием двух идентичных клеток. Каждая ячейка может вырасти до размера исходной ячейки. Многие бактерии, простейшие, одноклеточные грибы
Почкование Образование отростка (или почки) из организма, способного развиться в новую особь.Отросток генетически такой же, как и родительский, но относительно меньшего размера. Дрожжи, гидра, некоторые бактерии ( Caulobacter , Hyphomicrobium и Stella spp.)
Вегетативное размножение Новое растение появляется из вегетативных частей, таких как специализированные стебли, листья и корни, а потом они укореняются и разрастаются. Различные установки, например те, которые появляются естественным образом из столонов, луковиц, клубней, клубнелуковиц, отростков (корневых ростков) и проростков, а также искусственно выращенные путем обрезки, прививки, наслоения, культивирования тканей и офсета.
Спорообразование Бесполое размножение, при котором образуются споры для прорастания новых особей Грибки, слизистые плесени и сосудистые растения
Фрагментация Родительский организм распадается на фрагменты. Каждый фрагмент способен развиться в новый организм. Определенные грибы (например, дрожжи и лишайники), плесени, сосудистые и несосудистые растения, цианобактерии и некоторые животные (например, губки, морские звезды, планарии и многие кольчатые черви)
Партеногенез Потомство развивается от женская гамета даже без предварительного оплодотворения мужской гаметой. Определенные беспозвоночные (например, тли, коловратки и нематоды) и определенные позвоночные (например, некоторые ящерицы, змеи, птицы, акулы, рептилии и земноводные).
Апомиксис растений Размножение растений без удобрения Мохообразные, некоторые папоротники и цветковые растения

Ссылки:

1. Смит, Дж. Мейнард (1978). Эволюция секса. Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521293020.
2.Отто, С. П. (2008). Половое размножение и эволюция пола. Природное просвещение 1 (1): 182. https://www.nature.com/scitable/topicpage/sexual-reproduction-and-the-evolution-of-sex-824/
3. Филдс, А.Т., Фельдхейм, К.А., Пулакис, Г.Р., и Чепмен, Д.Д. ( 2015). Факультативный партеногенез у находящихся под угрозой исчезновения диких позвоночных. Current Biology, 25 (11), R446 – R447. https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.04.018
4. Перспективное определение и примеры — Биологический онлайн-словарь. (2020, 3 марта).Статьи, учебники и онлайн-словарь по биологии. https://www.biologyonline.com/dictionary/budding
5. Авторы Википедии. (2020, 8 июня). Партеногенез. Википедия; Фонд Викимедиа. https://en.wikipedia.org/wiki/Parthenogenesis#Automictic
6. Авторы Википедии. (2020, 19 июня). Апомиксис. Википедия; Фонд Викимедиа. https://en.wikipedia.org/wiki/Apomixis
7. Сезонов, Г .; Joseleau-Petit, D .; Д’Ари, Р. (28 сентября 2007 г.). «Физиология кишечной палочки (E. coli) в бульоне Лурия-Бертани».Журнал бактериологии. 189 (23): 8746–8749. DOI: 10.1128 / JB.01368-07. PMC 2168924.
8. Глава 17: Концепция 17.3. (2020). Mtchs.Org. https://bodell.mtchs.org/OnlineBio/BIOCD/text/chapter17/concept17.3.html
9. Йонг, Э. (21 февраля 2010 г.). Дополнительные хромосомы позволяют самкам размножаться без самцов. Откройте для себя журнал; Откройте для себя журнал. https://www.discovermagazine.com/planet-earth/extra-chromosomes-allow-all-female-lizards-to-reproduce-without-males
‌10. Как бесполая ящерица размножается одна.(2016, 19 октября). Nationalgeographic.Com. https://www.nationalgeographic.com/magazine/2016/11/basic-instincts-whiptail-lizard-asexual-reproduction/

© BiologyOnline.com. Контент предоставлен и модерируется редакторами BiologyOnline.

Следующий

Бесполое воспроизведение

Бесполое воспроизведение
АСЕКСУАЛЬНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ

Любой репродуктивный процесс, не связанный с мейозом или сингамией, считается бесполым или вегетативным.Отсутствие сингамии означает, что такое событие может произойти в генерации спорофитов или на стадии гаметофита. Из-за отсутствия нового генетического материала организм клонирует себя посредством этого процесса и создает генетически идентичные организмы. В одних обстоятельствах это может быть полезно, а в других — пагубно, в зависимости от того, насколько состав растения соответствует его экосистеме. Есть несколько основных способов бесполого размножения растений в их жизненных циклах для обеспечения будущих поколений.

Новые растения могут вырасти путем отделения частей от исходного растения. Когда происходит фрагментация или деление, потомство создается путем распада одной части растения. Посадив части клубня картофеля, можно создать новые организмы с таким же генетическим составом. Когда сорняки разламываются, они могут вырасти из каждого фрагментированного подземного стебля. У Marchantia фрагментация слоевища дает начало вегетативному размножению. Когда капли дождя попадают на растения, эти структуры выплескиваются и могут прорасти в совершенно новые растения.С помощью этих вегетативных структур многие клоны могут быть образованы от одного исходного родителя. Луковицы и корневища также являются примерами бесполого размножения.

Специальные рассеивающие конструкции, такие как капсула и капюшон, а также миниатюрные взрослые особи также могут помочь растению при бесполом размножении. Чашки Gemma — это пример распределительной структуры, которая приводит к генетически идентичному организму. У мини-взрослых особей морфология репродуктивной единицы аналогична родительской. Растение может давать всходы (мини-растения) на стеблях или листьях, которые позже прорастут в клоны оригинала.

Наконец, некоторые растения разработали способ производить семена без удобрения их цветов. В апомиксисе зародыш создается из диплоидной клетки в яйцеклетке. Затем семяпочки созревают в семена. Одуванчик — одно из растений, использующих эту форму вегетативного размножения.

Бесполое размножение может быть полезным и / или неблагоприятным. Одним из положительных аспектов является то, что он может быстро и в больших количествах создавать особей. Во-вторых, отказ от полового процесса может помочь растению в период засухи, поскольку подвижным сперматозоидам требуется вода для оплодотворения яйцеклетки.Еще одно преимущество заключается в том, что растения с желаемыми характеристиками можно клонировать по экономическим причинам (сельское хозяйство). Однако, если что-то пойдет не так, например, произойдет фатальная мутация, все общество клонов может быть уничтожено. По этой причине фермеры осторожны при выборе способов размножения своей растительности. В заключение, бесполый процесс размножения важен для растений.

Малина, среди других фруктов, была получена благодаря методам клонирования. ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ

Мейоз и сингамия | Гаметы | Эволюция жизненных циклов |
| Гаплоидный жизненный цикл | Диплоид Жизненный цикл | Жизненный цикл гаплоидов-диплоидов |
| Экология воспроизводства | Бесполое размножение | Резюме |
| Источники | г убыточный |


12 животных, размножающихся бесполым путем

Для бесполого размножения требуется только один родительский организм, и в результате получается генетически идентичное потомство (например, клон). Поскольку смешивание генетической информации не требуется, и организмам не нужно тратить время на поиск партнера, популяции могут быстро увеличиваться из-за бесполого размножения.Обратная сторона? Если организм размножается бесполым путем, его популяция обычно лучше всего подходит для одной конкретной среды обитания, что дает всем членам одинаковую уязвимость перед болезнями или хищниками.

Хотя бесполое размножение обычно предназначено для одноклеточных организмов и растений, есть несколько представителей царства животных, которые размножаются бесполым путем. Некоторые могут даже комбинировать или чередовать половое и бесполое размножение в зависимости от обстоятельств, что является полезным инструментом для обмена преимуществами и недостатки, связанные с отсутствием генетического разнообразия.

Акулы

Алехандро Йинич Диамант / Getty Images

Партеногенез, форма бесполого размножения, при которой зародыши развиваются из неоплодотворенных яиц, наблюдался у содержащихся в неволе самок животных, которых изолировали от самцов на длительные периоды времени. Первое зарегистрированное свидетельство партеногенеза у хрящевой рыбы (в том числе акул, скатов и скатов) произошло в 2001 году с пойманной в неволе акулой-молотом. Выловленная в дикой природе акула не контактировала с самцом по крайней мере в течение трех лет, но все же родила нормально развитую, живую самку.Исследования не нашли доказательств генетического вклада отца.

В 2017 году акула-зебра по имени Леони в Австралии родила трех детенышей акул после пяти лет разлуки со своей половинкой. Генетическое тестирование образцов тканей акулы-матери, предполагаемой акулы-отца и потомства показало, что младенцы несли ДНК только своей матери. Это также была первая демонстрация индивидуального перехода от полового к партеногенетическому воспроизведению у любого вида акул. акула.

Драконы Комодо

Фотографии Aprison / Getty Images

Обычно самцы драконов Комодо вступают в агрессивные схватки друг с другом во время брачного сезона. Некоторые самцы даже остаются с самкой в ​​течение нескольких дней после спаривания, чтобы убедиться, что она больше ни с кем не спаривается.

Подобно акулам, драконы Комодо не считались способными к бесполому размножению до недавнего времени, особенно в 2006 году в английском Честерском зоопарке. Дракон Комодо, который никогда в жизни не контактировал с мужчиной, отложил 11 яиц, проверенных только на ее ДНК.Поскольку драконы Комодо перечислены МСОП как «уязвимые», способность к размножению без спаривания может пригодиться для сохранения вида.

Морская звезда

Беверли Ньютон / EyeEm / Getty Images

Морские звезды обладают способностью к размножению половым и бесполым путем, но с интересной особенностью. Бесполое размножение у некоторых морских звезд достигается за счет деления, что означает, что животное фактически разделяется на две части и производит два полных организма. В некоторых случаях морская звезда добровольно отламывает одну из своих рук, а затем восстанавливает недостающую часть, в то время как сломанная часть превращается в целую другую морскую звезду.Известно, что из примерно 1800 ныне существующих видов морских звезд всего 24 вида размножаются бесполым путем путем деления.

Хлыстохвостые ящерицы

Бен-Шоневилль / Getty Images

Некоторые ящерицы, такие как хлыстохвост из Нью-Мексико, уникальны тем, что они могут размножаться бесполым путем, но при этом сохраняют изменения ДНК от поколения к поколению. В 2011 году исследователи из Института медицинских исследований Стоуэрса в Канзас-Сити обнаружили, что, хотя бесполые рептилии нередко развивают яйцеклетки в эмбрионы без оплодотворения, клетки самок хлыстохвоста набирают в два раза больше хромосом, чем обычно.Это означает, что яйца хлыстохвоста имеют такое же количество хромосом и, как следствие, генетическое разнообразие, как у ящериц, размножающихся половым путем.

Змеи питона

Дэвид А. Норткотт / Getty Images

Первое «непорочное рождение» бирманского питона, самой длинной змеи в мире, было зарегистрировано в 2012 году в зоологическом саду Луисвилля в Кентукки. 20-футовый 11-летний питон по имени Тельма, живший все время с другой змеей-самкой (соответственно названной Луизой), дал кладку из 61 яйца, несмотря на то, что не контактировал с самцом в течение двух лет.Яйца содержали смесь здоровых и нездоровых эмбрионов, что в конечном итоге привело к рождению шести здоровых младенцев женского пола. Их ДНК с тех пор была проанализирована учеными из Биологического журнала Линнеевского общества, которые подтвердили, что Тельма является единственным родителем.

Раки мраморные

Alexandrum79 / Getty Images

Мраморные раки попали в заголовки газет в 1995 году, когда владелец немецкого аквариума обнаружил ранее неизведанный вид раков, который, казалось, клонировал себя.Все потомство было самками, что позволяет предположить, что этот новый рак мог быть единственным десятиногим ракообразным (включая крабов, омаров и креветок), способным к бесполому размножению. С тех пор уникальный вид мраморных раков сформировал дикие популяции в пресноводных средах обитания в Европе и Африке, нанося ущерб как инвазивный вид.

Так было до недавнего времени, в 2018 году, когда ученым удалось секвенировать ДНК мраморных раков как из немецкого зоомагазина, откуда они произошли, так и диких особей, пойманных на Мадагаскаре.Они смогли подтвердить, что все раки действительно были клонами, произошедшими от единого организма в результате партеногенезной формы бесполого размножения. Этот вид имел очень небольшое генетическое разнообразие и был эволюционно молодым, что было редкостью среди бесполых воспроизводящих животных, и время совпадало с первоначальным открытием в Германии. Они также подсчитали, что с 2007 по 2017 год ареал инвазивных мраморных раков увеличился в 100 раз.

Амазонка Молли Фиш

Альфотография / Getty Images

Вид пресноводных рыб, обитающих в Мексике и Техасе, молли-амазонка — все самки.Насколько нам известно, они всегда размножались бесполым путем, что обычно ставило бы вид под угрозу исчезновения из-за потери гена. В случае с этой особой, однако, бесполое размножение во многом пошло им на пользу. В исследовании 2018 года было проведено сравнение геномов моллинезий Амазонки с геномами двух аналогичных видов только для того, чтобы обнаружить, что моллинезии не только выживают, но и процветают. Они пришли к выводу, что геном молли имел высокий уровень разнообразия и не демонстрировал широко распространенных признаков геномного распада, несмотря на то, что он был полностью женским.

Осы

Крис Миллер / EyeEm / Getty Images

Осы размножаются как половым, так и бесполым путем. У тех, кто размножается половым путем, самки рождаются из оплодотворенной яйцеклетки, а самцы — от неоплодотворенной. Есть некоторые популяции ос, которые производят только самок из неоплодотворенных яиц, по сути откладывая яйца, оплодотворенные их собственной ДНК. Ученые выяснили, что размножение осы половым или бесполым путем определяется одним геном.Используя эксперименты по скрещиванию ос-тлей, исследователи из Цюрихского университета смогли продемонстрировать, что эта черта наследуется рецессивно и что ровно 12,5% самок определенного поколения размножаются бесполым путем.

Муравьи

Джеффри ван Харен / 500px / Getty Images

Некоторые муравьи обладают способностью к размножению как половым, так и бесполым путем. В случае обычных черных муравьев-плотников оплодотворенные яйца станут рабочими самками, а неоплодотворенные — самцами. Mycocepurus smithii , грибной вид муравьев, который обитает в Неотропическом регионе, считается полностью бесполым в большинстве своих популяций, что довольно впечатляет, учитывая, что это наиболее широко распространенный и самый густонаселенный из всех грибовидных муравьев. . До исследования 2011 года, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences , эти муравьи считались полностью бесполыми. В ходе исследования было отобрано 1 930 миллионов муравьев-кузнецов из 234 колоний, собранных в Латинской Америке, и было обнаружено, что каждый муравей был женским клоном королевы в 35 из 39 исследованных популяций.У остальных четырех муравьев, обитающих вдоль реки Амазонка, смесь генов предполагала половое размножение.

Тля

Азем Рамадани / Getty Images

Крошечный жук, который питается соком растений, тля размножается так быстро, что может нанести значительный ущерб посевам в большом количестве. Тля буквально рождается беременной, развивая эмбрионы в яичнике матери один за другим, причем эти развитые эмбрионы содержат все больше эмбрионов и так далее (подумайте о конвейере или матрешке).Тля может заменить свои бесполые репродуктивные привычки половым размножением в определенное время года, особенно осенью в регионах с умеренным климатом, чтобы поддерживать естественное разнообразие в генетическом пуле своей популяции.

Hydras

Н.Неринг / Getty Images

Гидры, своего рода небольшие пресноводные организмы, обитающие в умеренных и тропических регионах, известны своим бесполым «почкованием». У гидры развиваются почки на цилиндрических телах, которые в конечном итоге удлиняются, развивают щупальца и отщипывают, чтобы стать новыми особями.Они производят бутоны каждые несколько дней в зависимости от их окружения и, насколько ученые могут сказать, не стареют. Зоологи считают, что гидры впервые появились около 200 миллионов лет назад во время Пангеи, поэтому они были примерно в то же время, что и динозавры.

Водяные блохи

Н.Неринг / Getty Images

Водяные блохи, обычно обитающие в мелких водоемах, таких как пруды и озера, представляют собой микроскопические организмы зоопланктона размером от 0,2 до 3,0 мм.Хотя они обычно размножаются бесполым путем, у водяных блох есть особая уловка, предназначенная для трудных времен. Когда популяции угрожают такие условия, как нехватка пищи или волны тепла, они спариваются и откладывают яйца, которые могут оставаться в спящем состоянии в течение десятков лет. Эти яйца содержат оплодотворенные эмбрионы, которые генетически разнообразны, в отличие от потомства, произведенного бесполым путем, которое идентично родителю. Не только это, но и спящие яйца очень долговечны, чтобы выжить в суровых условиях.

Ученые могут использовать эти яйца для изучения эволюции водяных блох в условиях изменения климата, сравнивая более старые яйца с современными.Эти исследования показали, что максимальная температура для активности водных блох на полградуса выше, чем 40 лет назад, что позволяет предположить, что эти крошечные организмы обладают способностью генетически адаптироваться к изменению климата.

Воспроизведение: Паразиты выбирают лучшее из обоих миров

Большинство популяций животных производят генетически различное потомство посредством полового размножения. Однако незначительное меньшинство животных использует бесполое размножение для получения потомства, генетически идентичного родителю.Обе стратегии имеют свои преимущества и недостатки, и некоторые животные фактически чередуют половое и бесполое размножение (Decaestecker et al., 2009).

Большинство паразитов размножаются бесполым путем, но они могут переключиться на половое размножение, чтобы способствовать разнообразию и оставаться заразными. Некоторые виды паразитов могут даже размножаться половым путем с другими видами посредством процесса, называемого гибридизацией. Например, некоторые плоские шистосомные черви могут инфицировать более широкий круг хозяев в результате спаривания видов, заражающих крупного рогатого скота, с видами, инфицированными людьми (Huyse et al., 2009). Это демонстрирует, как вариации, вызванные гибридизацией, могут увеличивать распространение болезни.

Другим паразитом, размножающимся как половым, так и бесполым путем, является гриб Podosphaera plantaginis , который обычно поражает виды растений Plantago lanceolata , широко известные как подорожник обыкновенный (рис. 1). Эти грибы размножаются бесполым путем, производя инфекционные споры на протяжении всего своего жизненного цикла. Когда вегетационный период хозяина подходит к концу P.plantaginis производят покоящиеся споры, которые могут пережить зиму. Эти споры могут образовываться либо путем спаривания, либо посредством бесполого процесса, известного как гаплоидное самоопыление, при котором споры одного и того же организма «спариваются» друг с другом (Tollenaere and Laine, 2013; Рисунок 1). Однако половое размножение обходится гораздо дороже, что ставит под вопрос, почему патогены продолжают поддерживать эту репродуктивную стратегию.

Упрощенный жизненный цикл гриба
P.подорожник.

Гриб P. plantaginis может размножаться как бесполым (слева), так и половым (справа) способом. В течение вегетационного периода P. plantaginis заражает своего хозяина путем бесполого размножения генетически идентичных клональных спор (показаны пунктирной линией). Когда вегетационный период растения-хозяина подходит к концу, у P. plantaginis образуется плодовое тело, известное как хасмотеции, которое содержит покоящиеся споры, которые могут пережить зиму: они могут быть воспроизведены бесполым путем с помощью процесса, известного как гаплоидное самоопыление (слева). ) или половым путем посредством спаривания (справа).Когда начинается следующий вегетационный период, паразиты могут снова появиться из этих покоящихся спор и заразить хозяина.

Изображение предоставлено: Lore Bulteel (CC BY 4.0).

Одно из возможных объяснений исходит из эволюционной теории, известной как гипотеза Красной Королевы. Виды-хозяева и паразиты постоянно развиваются вместе, чтобы побеждать друг друга: хозяева совместно развивают повышенную сопротивляемость, в то время как паразиты увеличивают свою способность заражать. Гипотеза Красной Королевы предполагает, что хозяева с параллельно развивающимся паразитом с большей вероятностью будут размножаться половым путем, чтобы увеличить генетическую изменчивость в своем потомстве, чтобы у них был больше шансов избежать заражения.Затем паразиты могут быстро и непрерывно развиваться в ответ на продолжающуюся эволюцию защиты хозяина. Таким образом, эта гонка вооружений паразитов и хозяев предлагает эволюционное преимущество, помогая поддерживать генетическую изменчивость в популяции (Koskella, Lively, 2009; Decaestecker, King, 2019).

Промежуток времени в совместной эволюции этих двух организмов во многом зависит от эволюционного потенциала (способности генетически адаптироваться в ответ на давление окружающей среды) паразита (Gandon et al., 2008). Однако большая часть доказательств, подтверждающих гипотезу Красной Королевы, поступила от популяций хозяев, а эволюционные и экологические преимущества полового размножения у паразитов почти не описаны. В настоящее время в eLife Юкка П Сирен из Университета Аалто и его сотрудники из Хельсинкского, Цюрихского и Лионского университетов, в том числе Анна-Лийза Лайне в качестве первого автора, сообщают о доказательствах сохранения полового размножения в субпопуляциях грибкового паразита П.plantaginis (Laine et al., 2019).

Laine et al. отслеживали жизненный цикл субпопуляций P. plantaginis на Аландских островах Финляндии в течение четырех лет подряд. Анализ последовательностей ДНК каждого образца P. plantaginis показал, что каждый год вырабатывается ряд новых генотипов, что позволяет предположить, что половое размножение является обычным явлением для этого вида грибов. Для полового размножения по крайней мере два генотипически разных паразита должны заразить одного и того же хозяина, чтобы они могли находиться достаточно близко для обмена генетическим материалом.Laine et al. показал, что количество коинфицированных образцов варьировалось в зависимости от популяции. P. plantaginis с повышенным числом сопутствующих инфекций также обнаружил большее количество новых генотипов, что свидетельствует о наличии локализованных горячих точек генетического разнообразия.

Дальнейшая работа показала, что эти популяции с более высокой распространенностью сопутствующих инфекций (и, следовательно, полового размножения) также с большей вероятностью пережили зиму и инициировали инфекцию в следующем сезоне.Этот более высокий успех указывает на то, что эти вновь созданные генотипы могут дать начало популяциям, которые лучше приспособлены к заражению растения-хозяина. Когда начинается вегетационный период, это, в свою очередь, может повлиять на популяцию хозяев и заставить их адаптироваться к более высокому сопротивлению.

Субпопуляции хозяев и паразитов будут совместно эволюционировать с разной скоростью в зависимости от окружающей среды: например, в одном месте паразит может быть впереди в эволюционной гонке вооружений, в то время как в другом хозяин побеждает.Эти различия в скорости эволюции затем отражаются в пространстве, создавая локализованные очаги возникающих новых генотипов (Thompson, 2005). Увеличивая генетическое разнообразие в этих областях, паразиты могут «ограничивать свои эволюционные ставки» и создавать редкие генотипы, которые имеют более низкую приспособленность, но потенциально могут процветать в определенных стрессовых условиях окружающей среды (Starrfelt and Kokko, 2012). Поэтому было бы интересно изучить, как изменения давления отбора между P. plantaginis и его хозяином влияют на количество покоящихся спор, которые продуцируются половым путем.Этого можно достичь, создав банк из покоящихся спор P. plantaginis и отслеживая их инфекции на протяжении многих лет, чтобы увидеть, как они связаны с эволюционными изменениями (Gaba and Ebert, 2009).

Задачи будущего заключаются в том, чтобы увидеть, могут ли результаты, полученные в этом исследовании, быть воспроизведены в лабораторных экспериментах, и выявить возможные факторы избирательного давления и преимущества полового размножения у паразитов. Также возможно, что генетические изменения паразитов, генерируемые половым путем, могут влиять на важные экологические процессы: например, генетическая изменчивость паразитов может изменить форму хозяина, которая затем распространяется по популяции и разрушает всю экосистему.Эти изменения в экосистеме могут затем подпитывать эволюционные изменения паразита, приводя к полной обратной связи эко-коэволюционных взаимодействий.

Бесполое размножение — Энциклопедия Нового Света

Бесполое размножение печеночников: прорастание кадукуозного филлоида

Бесполое размножение — это форма размножения, при которой организм создает генетически подобную или идентичную копию самого себя без передачи генетического материала от другого человека.Это не связано с мейозом, уменьшением плоидности или оплодотворением, и только один родитель участвует генетически. Более строгое определение — агамогенез , которое относится к воспроизводству без слияния гамет.

Бесполое размножение — это основная форма размножения одноклеточных организмов, таких как археи, бактерии и простейшие. Однако, хотя все прокариоты размножаются бесполым путем (без образования и слияния гамет), существуют также механизмы латерального переноса генов, такие как конъюгация, трансформация и трансдукция, посредством которых происходит обмен генетическим материалом между организмами.Биологические процессы, включающие латеральный перенос генов, иногда сравнивают с половым размножением (Нарра и Охман, 2006). Репродуктивные различия у бактерий и простейших также могут быть обозначены знаками + и — (вместо того, чтобы называться мужским и женским), и обозначены как «штаммы спаривания» или «репродуктивные типы» или аналогичные наименования.

Многие растения и грибы также размножаются бесполым путем, и у некоторых животных упоминалось бесполое размножение, включая бделлоидных коловраток, которые, как известно, размножаются только бесполым путем, и различных животных, проявляющих партеногенез при определенных условиях.В партеногенезе, например, у некоторых беспозвоночных и позвоночных, эмбрион вырабатывается самцом без оплодотворения. Обычно партеногенез считается формой бесполого размножения, поскольку он не включает слияние гамет противоположного пола или обмен генетическим материалом из двух разных источников (Mayr 2001), однако некоторые авторитетные источники (McGraw-Hill 2004) классифицируют партеногенез как половой. воспроизводство на основании того, что оно включает гаметы или не дает потомства, генетически идентичного родителю (например, домашней индейки-самки, производящей потомство мужского пола).

Может быть представлен широкий спектр механизмов. Например, многие растения чередуют половое и бесполое размножение (см. Чередование поколений), а пресноводное ракообразное Дафния размножается путем партеногенеза весной, чтобы быстро заселять пруды, а затем переключается на половое размножение по мере увеличения интенсивности конкуренции и хищничества. Многие протисты и грибы чередуют половое и бесполое размножение.

Отсутствие полового размножения является относительно редким явлением среди многоклеточных организмов, которые проявляют признаки мужского или женского пола.Биологические объяснения этого явления окончательно не выяснены. Текущие гипотезы предполагают, что, хотя бесполое размножение может иметь краткосрочные преимущества, когда важен быстрый рост популяции или в стабильных условиях, половое размножение дает чистое преимущество, позволяя более быстрое создание генетического разнообразия, позволяя адаптироваться к меняющимся условиям.

Затраты и преимущества

При бесполом размножении индивид может воспроизводиться без участия другого индивида, не происходит слияния гамет, и полученный новый организм наследует все свои хромосомы от одного родителя и, таким образом, является генетически подобной или идентичной копией родителя.

Поскольку бесполое размножение не требует образования гамет (часто у отдельных особей) и объединения их для оплодотворения, а также участия другого организма, оно происходит намного быстрее, чем половое размножение, и требует меньше энергии. Число бесполых линий может быстро увеличиваться, потому что все члены могут воспроизводить жизнеспособное потомство. В сексуальных популяциях с двумя полами некоторые особи являются самцами и сами не могут производить потомство. Это означает, что у бесполой линии при идеальных условиях скорость роста популяции будет примерно вдвое выше, чем у половой популяции, наполовину состоящей из мужчин.Это известно как двойная стоимость секса. Другие преимущества включают возможность воспроизводства без партнера в ситуациях, когда плотность популяции низкая (например, для некоторых пустынных ящериц), снижение шансов найти помощника или во время колонизации изолированных местообитаний, таких как океанические острова, где один ( самка) представителя вида достаточно, чтобы начать популяцию. Не нужно тратить энергию на поиск и ухаживание за партнером для размножения.

Следствием бесполого размножения, которое может иметь как преимущества, так и издержки, является то, что потомство обычно генетически похоже на своего родителя, с таким широким диапазоном, который индивидуум получает от одного из родителей.Отсутствие генетической рекомбинации приводит к меньшему количеству генетических альтернатив, чем при половом размножении. Многие формы бесполого размножения, например, почкование или фрагментация, производят точную копию родителя. Это генетическое сходство может быть полезным, если генотип хорошо подходит для стабильной среды, но невыгодным, если среда меняется. Например, если появляется новый хищник или патоген, а генотип особенно беззащитен против него, бесполая линия с большей вероятностью будет полностью уничтожена им.Напротив, линия, воспроизводящаяся половым путем, имеет более высокую вероятность выживания большего числа членов из-за генетической рекомбинации, которая дает новый генотип у каждого человека. Аналогичные аргументы применимы к изменениям в физической среде. Таким образом, с эволюционной точки зрения можно утверждать, что бесполое размножение является неполноценным, поскольку подавляет потенциал для изменений. Однако также значительно снижается вероятность мутации или других осложнений, которые могут возникнуть в результате смешения генов.

Напротив, Хэн (2007) предлагает разрешить «парадокс пола» в том, что половое размножение на самом деле сокращает значительное генетическое разнообразие на уровне генома или хромосомы, что приводит к сохранению видовой идентичности, а не к обеспечению эволюционного разнообразие для будущих экологических проблем. Он утверждает, что, хотя генетическая рекомбинация способствует генетическому разнообразию, она делает это вторично и в рамках хромосомно определенного генома.То есть бесполый процесс порождает более разнообразные геномы из-за менее контролируемых систем воспроизводства, в то время как половое размножение порождает более стабильные геномы.

В статье 2004 года в журнале Nature сообщается, что современные грибы арбускулярной микоризы, которые размножаются бесполым путем, идентичны ископаемым записям, относящимся к ордовикскому периоду, 460 миллионов лет назад (Pawlowska and Taylor 2004).

Виды бесполого размножения

Двоичное деление

Бинарное деление включает воспроизводство живой клетки путем деления на две части, каждая из которых может вырасти до размера исходной клетки.Многие одноклеточные организмы (одноклеточные), такие как археи, бактерии и протисты, размножаются бесполым путем посредством бинарного деления. Исключение составляют одноклеточные грибы, такие как делящиеся дрожжи, одноклеточные водоросли, такие как Chlamydomonas, и инфузории, а также некоторые другие простейшие, которые размножаются как половым, так и бесполым путем. Некоторые одноклеточные организмы (одноклеточные) полагаются на один или несколько организмов-хозяев для своего воспроизводства, но в большинстве случаев они буквально делятся на два организма. Кроме того, митохондрии и хлоропласты клеток эукариот делятся бинарным делением.(См. Также описание в разделе половое размножение.)

Бутоньерка

Некоторые клетки расщепляются посредством почкования (например, пекарские дрожжи), в результате чего образуются «материнская» и «дочерняя» клетки. Почкование — это образование нового организма путем выпячивания части другого организма, при этом выпячивание обычно остается прикрепленным к основному организму некоторое время, прежде чем стать свободным. Новый организм по своей природе генетически идентичен первичному (клону) и изначально меньше своего родителя.Почкование также известно на многоклеточном уровне; Примером животного является гидра, которая размножается почкованием. Из бутонов вырастают полностью созревшие особи, которые со временем отрываются от родительского организма.

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение — это тип бесполого размножения растений, при котором формируются новые независимые особи без образования семян или спор. Примеры вегетативного размножения включают образование ростков на специализированных листьях (например, у каланхоэ), рост новых растений из корневищ или столонов (например, у клубники) или образование новых луковиц (например, у тюльпанов).Полученные растения образуют клональную колонию.

Спорообразование

Многие многоклеточные организмы образуют споры в течение своего биологического жизненного цикла в процессе, называемом спорогенезом. Исключение составляют животные и некоторые простейшие, которые подвергаются гаметному мейозу сразу после оплодотворения. С другой стороны, растения и многие водоросли подвергаются споровому мейозу , при котором мейоз приводит к образованию гаплоидных спор, а не гамет. Эти споры превращаются в многоклеточные особи (называемые гаметофитами в случае растений) без оплодотворения.Эти гаплоидные особи дают начало гаметам посредством митоза. Следовательно, мейоз и образование гамет происходят в отдельных поколениях или «фазах» жизненного цикла, называемых чередованием поколений. Поскольку половое размножение часто более узко определяется как слияние гамет (оплодотворение), образование спор у спорофитов растений и водорослей можно рассматривать как форму бесполого размножения (агамогенез), несмотря на то, что оно является результатом мейоза и подвергается снижению плоидности. Однако оба события (образование спор и оплодотворение) необходимы для завершения полового размножения в жизненном цикле растения.

Грибы и некоторые водоросли также могут использовать истинное бесполое образование спор, которое включает митоз, дающий начало репродуктивным клеткам, называемым митоспорами, которые после распространения развиваются в новый организм. Этот метод размножения встречается, например, у конидиальных грибов и красных водорослей Polysiphonia, и включает спорогенез без мейоза. Таким образом, число хромосом у споровой клетки такое же, как и у родительской клетки, продуцирующей споры. Однако митотический спорогенез является исключением, и большинство спор, например спор растений, большинства Basidiomycota и многих водорослей, продуцируются мейозом.

Фрагментация

Фрагментация — это форма бесполого размножения, при которой новый организм вырастает из фрагмента родительского. Каждый фрагмент превращается в зрелую, полностью выросшую особь. Фрагментация наблюдается у многих организмов, таких как животные (некоторые кольчатые черви и морские звезды), грибы и растения. Некоторые растения имеют специализированные структуры для размножения посредством фрагментации, такие как gemmae в печеночниках. Большинство лишайников, которые представляют собой симбиотический союз гриба и фотосинтезирующих водорослей или бактерий, размножаются путем фрагментации, чтобы гарантировать, что новые особи содержат обоих симбионтов.Эти фрагменты могут принимать форму соредий, пылевидных частиц, состоящих из гиф грибов, обернутых вокруг фотобионтных клеток.

Партеногенез

Партеногенез — это форма агамогенеза, при которой неоплодотворенное яйцо превращается в новую особь. Партеногенез происходит естественным образом у многих растений, беспозвоночных (например, водяных блох, тлей, палочников, некоторых муравьев, пчел и паразитических ос) и позвоночных (например, некоторых рептилий, земноводных, рыб, очень редко птиц).У растений апомиксис может включать или не включать партеногенез.

Партеногенез — один из примеров агамогенеза, термин, обозначающий любую форму воспроизводства, не вовлекающую мужскую гамету. Пример — апомиксис.

Апомиксис и нуцеллярный эмбрион

Апомиксис у растений — это образование нового спорофита без оплодотворения. Это важно для папоротников и цветковых растений, но очень редко для других семенных растений. У цветковых растений термин «апомиксис» сейчас чаще всего используется для обозначения агамоспермии, образования семян без оплодотворения, но когда-то он использовался для обозначения вегетативного размножения.Примером апомиктического растения может служить триплоидный одуванчик.

Апомиксис в основном встречается в двух формах. В гаметофитном апомиксисе , зародыш возникает из неоплодотворенного яйца внутри диплоидного зародышевого мешка, который образовался без завершения мейоза. У зародыша нуцелла , зародыша зародыша образуется диплоидная ткань нуцеллуса, окружающая зародышевый мешок. Nucellar зародыш встречается в некоторых семенах цитрусовых. Мужской апомиксис может встречаться в редких случаях, например, у сахарского кипариса, где генетический материал зародыша полностью получен из пыльцы.

Термин «апомиксис» также используется для обозначения бесполого размножения у некоторых животных, особенно у водяных блох, дафний.

Чередование полового и бесполого размножения

Некоторые виды чередуют сексуальную и асексуальную стратегии, способность, известная как гетерогамии , в зависимости от условий. Например, пресноводное ракообразное Daphnia размножается путем партеногенеза весной, чтобы быстро заселять пруды, а затем переключается на половое размножение по мере увеличения интенсивности конкуренции и хищничества.

Многие простейшие и грибы чередуют половое и бесполое размножение. Например, слизевик Dictyostelium подвергается бинарному делению как одноклеточные амебы при благоприятных условиях. Однако, когда условия становятся неблагоприятными, клетки объединяются и переключаются на половое размножение, что приводит к образованию спор. Гифы плесени обыкновенной (Rhizopus) способны продуцировать как митотические, так и мейотические споры.

Многие водоросли аналогичным образом переключаются между половым и бесполым размножением.Бесполое размножение намного проще, чем половое размножение. При половом размножении нужно найти себе пару.

Примеры на животных

Известно, что ряд беспозвоночных и некоторые менее развитые позвоночные чередуют половое и бесполое размножение или ведут исключительно бесполое размножение. Чередование наблюдается у некоторых видов насекомых, таких как тля (которая при благоприятных условиях дает яйца, не прошедшие мейоз, по существу клонируя себя) и мысовая пчела Apis mellifera capensis (которая может размножаться бесполым путем через процесс называется thelytoky).Некоторые виды земноводных и рептилий обладают одинаковыми способностями (см. Конкретные примеры в партеногенезе). Очень необычным случаем среди более продвинутых позвоночных является способность самок индейки производить оплодотворенные яйца в отсутствие самца. Яйца часто становятся причиной болезненных и почти всегда самцов индюков. Такое поведение может помешать инкубации яиц при выращивании индейки (Savage 2008).

Есть примеры партеногенеза у акулы-молота (Eilperin, 2007) и у черноперой акулы (Chapman et al.2008 г.). В обоих случаях акулы достигли половой зрелости в неволе в отсутствие самцов, и в обоих случаях было показано, что потомство генетически идентично матери.

Коловратки Bdelloid размножаются исключительно бесполым путем, и все особи класса Bdelloidea — самки. Асексуальность возникла у этих животных миллионы лет назад и сохраняется с тех пор. Есть данные, позволяющие предположить, что бесполое размножение позволило животным вырабатывать новые белки благодаря эффекту Мезельсона, что позволило им лучше выжить в периоды обезвоживания (Пушкина-Станчева и др.2007).

Список литературы

  • Graham, L., J. Graham, and L. Wilcox. 2003. Биология растений. Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Education. ISBN 0130303712.
  • McGraw-Hill (Издатель). 2004. Краткая энциклопедия науки и техники МакГроу-Хилла, 5-е издание. McGraw Hill Professionals. ISBN 0071429573.
  • Павловска Т. и Дж. Тейлор. 2004. Организация генетической изменчивости у особей арбускулярных микоризных грибов. Nature 427 (6976): 733-737.
  • Пушкина-Станчева Н.Н., Б.М. Макги, К. Боскетти и др. 2007. Функциональная дивергенция бывших аллелей у древнего бесполого беспозвоночного. Наука 318: 268-271. Проверено 15 января 2009 г.
  • Raven, P. H., R. F. Evert, and S. E. Eichhorn. 2005. Биология растений, 7-е издание. Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. ISBN 0716710072.

кредитов

Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Бесполое размножение | Безграничная биология

Бесполое размножение растений

Растения могут воспроизводиться бесполым путем, без оплодотворения гамет, путем вегетативного размножения или апомиксиса.

Цели обучения

Обобщить методы бесполого размножения растений

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Бесполое размножение дает особей, генетически идентичных родительскому растению.
  • Корни, такие как клубнелуковицы, стеблевые клубни, корневища и столон, подвергаются вегетативному размножению.
  • Некоторые растения могут давать семена без оплодотворения через апомиксис, когда семяпочка или завязь дает начало новым семенам.
  • Преимущества бесполого размножения включают более высокую скорость созревания и более крепкое взрослое растение.
  • Бесполое размножение может происходить естественным или искусственным путем.
Ключевые термины
  • столон : побег, который растет вдоль земли и дает корни в своих узлах; бегун
  • апомиксис : процесс размножения, при котором растения дают семена без удобрения

Бесполое размножение

Многие растения способны к бесполому размножению.Этот метод не требует вложений, необходимых для выращивания цветка, привлечения опылителей или поиска средств распространения семян. Бесполое размножение дает растения, которые генетически идентичны родительскому растению, потому что не происходит смешения мужских и женских гамет. Традиционно эти растения хорошо выживают в стабильных условиях окружающей среды по сравнению с растениями, полученными в результате полового размножения, потому что они несут гены, идентичные генам их родителей.

У растений есть два основных типа бесполого размножения: вегетативное размножение и апомиксис.Вегетативное размножение приводит к появлению новых особей растений без образования семян или спор. Многие виды корней воспроизводятся вегетативно. Клубнелуковица используется гладиолусом и чесноком. Луковицы, такие как чешуйчатая луковица у лилий и оболочковая луковица у нарциссов, являются другими распространенными примерами этого типа воспроизводства. Картофель — это стеблевой клубень, а пастернак — стержневой корень. Имбирь и ирис образуют корневища, в то время как плющ использует придаточный корень (корень, возникающий из части растения, отличной от основного или первичного корня), а у клубники есть столон, который также называют побегом.

Корни : разные типы стеблей позволяют бесполое размножение. (а) Клубнелуковица чеснока похожа на (б) луковицу тюльпана, но клубнелуковица представляет собой твердую ткань, а луковица состоит из слоев модифицированных листьев, окружающих подземный стебель. И клубнелуковицы, и луковицы могут размножаться самостоятельно, давая начало новым растениям. (c) Имбирь образует массу стеблей, называемых корневищами, из которых можно вырасти несколько растений. (d) Растения картофеля образуют мясистые клубни на стебле. Каждый глазок в стеблевом клубне может дать начало новому растению.(e) Растения клубники образуют столоны: стебли, которые растут на поверхности почвы или чуть ниже земли и могут дать начало новым растениям

Некоторые растения могут давать семена без удобрений. Либо семяпочка, либо часть завязи, которая является диплоидной по своей природе, дает начало новому семени. Этот метод размножения известен как апомиксис.

Преимущество бесполого размножения заключается в том, что в результате растение быстрее созревает. Поскольку новое растение происходит из взрослого растения или его частей, оно также будет более прочным, чем саженец.Бесполое размножение может происходить естественным или искусственным путем (с помощью человека).

Естественные и искусственные методы бесполого размножения растений

Растения могут подвергаться естественным методам бесполого размножения, осуществляемым самим растением, или искусственным методам при помощи человека.

Цели обучения

Различают естественные и искусственные методы бесполого размножения растений

Основные выводы

Ключевые моменты
  • При естественном бесполом размножении корни могут давать начало новым растениям, или растения могут размножаться почкованием или черенкованием.
  • При прививке часть растения прикрепляется к корневой системе другого растения; два объединяются, чтобы сформировать новое растение, содержащее корни одного и структуру стебля и листьев другого.
  • Обрезка — это процесс, при котором стебель растения помещают во влажную почву или воду для образования новой корневой системы.
  • При отводке часть стебля растения загибается и засыпается землей; этот стебель может дать новую корневую систему и, следовательно, совершенно новое растение.
  • Микроразмножение — это процесс, при котором часть растения помещается в среду для культивирования растений и снабжается всеми гормонами и питательными веществами, необходимыми для создания новых растений.
  • Когда часть растения помещается в среду для культивирования растений и снабжается всеми необходимыми гормонами и питательными веществами, оно может производить новые растения; это известно как микроразмножение.
Ключевые термины
  • отводками : метод размножения растений, при котором изогнутый стебель засыпается почвой для образования новых корней
  • прививка : процесс прикрепления части стебля одного растения к корню другого растения
  • микроразмножение : практика быстрого размножения растительного материала для получения большого количества потомственных растений с использованием методов культивирования тканей растений
  • обрезка : помещение части стебля, содержащей узлы или междоузлия, в воду или влажную почву для выращивания новых растений

Естественные методы бесполого размножения

Естественные методы бесполого размножения включают стратегии, которые растения разработали для саморазмножения.Многие растения, такие как имбирь, лук, гладиолусы и георгины, продолжают расти из почек, имеющихся на поверхности стебля. У некоторых растений, таких как сладкий картофель, придаточные корни или побеги (столоны) могут дать начало новым растениям. У Bryophyllum и каланхоэ листья имеют маленькие бутоны по краям. Когда они отделены от растения, они превращаются в самостоятельные растения; они также могут начать расти в самостоятельные растения, если лист коснется почвы. Некоторые растения можно размножать только черенками.

Бегуны: бесполое размножение. : Столон, или полоз, представляет собой стебель, который проходит по земле. В узлах он образует придаточные корни и бутоны, которые превращаются в новое растение.

Искусственные методы бесполого размножения

Искусственные методы бесполого размножения часто используются для получения новых, а иногда и новых растений. Они включают прививку, срезку, отводку и микроразмножение.

Прививка

Прививка уже давно используется для выращивания новых сортов роз, цитрусовых и других растений.При прививке используются два вида растений: часть стебля желаемого растения прививается к укоренившемуся растению, которое называется подвоя. Прививаемая или прикрепляемая часть называется привоем. Оба разрезаются под косым углом (под любым углом, кроме прямого), помещаются в плотный контакт друг с другом и затем удерживаются вместе. Как можно точнее совместить эти две поверхности, потому что они будут удерживать растение вместе. Сосудистые системы двух растений растут и сливаются, образуя трансплантат.Через некоторое время привой начинает давать побеги, в конечном итоге принося цветы и плоды. Прививка широко применяется в виноградарстве (выращивании винограда) и цитрусовых. Отходы, способные давать определенный сорт плодов, прививают на корневую основу, обладающую особой устойчивостью к болезням.

Прививка : Прививка — это искусственный метод бесполого размножения, используемый для получения растений, сочетающих благоприятные характеристики стебля с благоприятными характеристиками корней. Стебель привитого растения называется привоем, а корень — подвоем.

Раскрой

Такие растения, как колеус и денежное растение, размножают стеблевыми черенками, при этом часть стебля, содержащая узлы и междоузлия, помещается во влажную почву и дает возможность укорениться. У некоторых видов стебли могут начать давать корни, даже если их поместить только в воду. Например, листья африканской фиалки укоренятся, если их не беспокоить в воде в течение нескольких недель.

Наслоение

Отводки — это метод, при котором прикрепленный к растению стебель сгибают и засыпают почвой.Молодые стебли, которые можно легко согнуть без травм, являются предпочтительным растением для этого метода. Так можно размножить жасмин и бугенвиллию (бумажный цветок). На некоторых заводах используется модифицированная форма наслоения, известная как воздушное наслоение. Часть коры или самое внешнее покрытие стебля удаляется и покрывается мхом, который затем склеивается. Некоторые садоводы также применяют гормон укоренения. Через некоторое время появятся корни; эту часть растения можно удалить и пересадить в отдельный горшок.

Отводки : При отводке часть стебля заглубляется так, что образуется новое растение.

Микроразмножение

Микроразмножение (также называемое культурой ткани растений) — это метод размножения большого количества растений с одного растения за короткое время в лабораторных условиях. Этот метод позволяет размножать редкие, находящиеся под угрозой исчезновения виды, которые могут быть трудными для выращивания в естественных условиях, являются экономически важными или пользуются спросом как свободные от болезней растения.

Для начала культивирования ткани растения можно использовать часть растения, такую ​​как стебель, лист, зародыш, пыльник или семя. Растительный материал тщательно стерилизуется с использованием комбинации химических обработок, стандартизированных для этого вида. В стерильных условиях растительный материал помещают в среду для культивирования тканей растения, которая содержит все минералы, витамины и гормоны, необходимые для растения. Часть растения часто дает начало недифференцированной массе, известной как каллус, из которой через некоторое время начинают расти отдельные ростки.Их можно разделить; они сначала выращиваются в тепличных условиях, а затем переносятся в полевые условия.

Продолжительность жизни растений

Жизненные циклы и продолжительность жизни растений различаются и зависят от экологических и генетических факторов.

Цели обучения

Объясните процесс старения растений

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Продолжительность жизни растения — это промежуток времени, который проходит от начала развития до смерти, в то время как жизненный цикл представляет собой серию стадий от прорастания семян до появления собственных семян.
  • Однолетние растения завершают свой жизненный цикл за один сезон; биеннале завершают свой жизненный цикл за два сезона; а многолетние растения завершают свой жизненный цикл более чем за два сезона.
  • Монокарпические растения цветут только один раз в своей жизни, в то время как поликарпические растения цветут более одного раза.
  • Выживание растений зависит от меняющихся условий окружающей среды, засухи, холода и конкуренции.
  • Старение относится к старению растения, во время которого компоненты растительных клеток разрушаются и используются для поддержки роста других тканей растения.
Ключевые термины
  • однолетник : растение, которое естественным образом прорастает, цветет и умирает за один год
  • двухгодичный период : растение, которому требуется два года для завершения своего жизненного цикла
  • многолетнее : растение, активное круглый год или выжившее более двух вегетационных сезонов
  • монокарпический : растение, которое цветет и плодоносит только один раз перед смертью
  • поликарпический : плодоносить неоднократно или год за годом
  • старение : старение растения; накопленные повреждения макромолекул, клеток, тканей и органов с течением времени

Продолжительность жизни растений

Промежуток времени от начала развития до гибели растения называется продолжительностью его жизни.С другой стороны, жизненный цикл — это последовательность этапов, через которые проходит растение от прорастания семян до образования семян зрелого растения. Некоторым растениям, например однолетним, нужно всего несколько недель, чтобы вырасти, дали семена и умерли. Другие растения, такие как сосна щетинковая, живут тысячи лет. Документально подтвержденный возраст некоторых сосен из щетины составляет 4500 лет. Даже когда некоторые части растения, такие как области, содержащие меристематическую ткань (область активного роста растения, состоящая из недифференцированных клеток, способных к делению клеток), продолжают расти, некоторые части подвергаются запрограммированной гибели клеток (апоптозу).Например, пробка на стеблях и водопроводящая ткань ксилемы состоят из мертвых клеток.

Продолжительность жизни растений : Известно, что сосна щетинистая, показанная здесь в Древнем сосновом лесу Бристлеконе в Белых горах в восточной Калифорнии, живет 4500 лет.

Однолетние, двухлетние и многолетние растения

Виды растений, которые завершают свой жизненный цикл за один сезон, известны как однолетние, примером которых является Arabidopsis , или кресс-салат из ушей мышей.Двухлетние растения, такие как морковь, завершают свой жизненный цикл за два сезона. В первом сезоне двухлетнего растения наступает вегетационная фаза, а в следующем сезоне завершается репродуктивная фаза. Коммерческие производители собирают корни моркови после первого года роста и не позволяют растениям цвести. Многолетние растения, такие как магнолия, завершают свой жизненный цикл за два года и более.

Растения монокарпические и поликарпические

Согласно другой классификации, основанной на частоте цветения, монокарпические растения цветут только один раз в своей жизни; примеры монокарпических растений включают бамбук и юкку.В течение вегетационного периода своего жизненного цикла (который может длиться до 120 лет у некоторых видов бамбука) эти растения могут размножаться бесполым путем, накапливая большое количество пищевого материала, который потребуется во время их единственного в жизни цветения. и завязывание семян после внесения удобрений. Вскоре после цветения эти растения погибают. Поликарпические растения много раз образуют цветы в течение своей жизни. Фруктовые деревья, такие как яблони и апельсиновые деревья, поликарпичны; они цветут каждый год. Другие поликарпические виды, например, многолетники, цветут несколько раз в течение своей жизни, но не каждый год.При использовании этого метода растению не требуется направлять все питательные вещества на цветение каждый год.

Генетика и условия окружающей среды

Как и все живые организмы, генетика и условия окружающей среды играют роль в определении того, как долго будет жить растение. Восприимчивость к болезням, изменение условий окружающей среды, засуха, холод и конкуренция за питательные вещества — вот некоторые из факторов, определяющих выживание растения. Растения продолжают расти, несмотря на наличие мертвых тканей, например, пробки.Отдельные части растений, такие как цветы и листья, имеют разную выживаемость. У многих деревьев более старые листья желтеют и в конечном итоге падают с дерева. Опадание листьев вызывается такими факторами, как снижение эффективности фотосинтеза из-за затенения верхних листьев или окислительное повреждение в результате фотосинтетических реакций. Компоненты сбрасываемой детали перерабатываются заводом для использования в других процессах, таких как выращивание семян и хранение. Этот процесс известен как переработка питательных веществ.Однако сложные пути рециркуляции питательных веществ в растении до конца не изучены

Старение растения и все связанные с ним процессы известны как старение, которое характеризуется несколькими сложными биохимическими изменениями. Одна из характеристик старения — разрушение хлоропластов, которое характеризуется пожелтением листьев. Хлоропласты содержат компоненты фотосинтетического аппарата, такие как мембраны и белки. Хлоропласты также содержат ДНК. Белки, липиды и нуклеиновые кислоты расщепляются определенными ферментами на более мелкие молекулы и используются растением для поддержки роста других тканей растения.Гормоны, как известно, играют роль в старении. Применение цитокининов и этилена задерживает или предотвращает старение; напротив, абсциссовая кислота вызывает преждевременное старение.

Старение растений : Осенний цвет этих листьев винограда Орегон является примером запрограммированного старения растений.

24,1. Методы воспроизводства — Концепции биологии — 1-е канадское издание

Глава 24. Воспроизводство и развитие животных

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите преимущества и недостатки бесполого и полового размножения
  • Обсудить методы бесполого размножения
  • Обсудить методы полового размножения

Животные производят потомство путем бесполого и / или полового размножения.У обоих методов есть достоинства и недостатки. Бесполое размножение дает потомство, которое генетически идентично родителю, поскольку все потомство является клонами первоначального родителя. Одна особь может произвести потомство бесполым путем, и большое количество потомства может быть произведено быстро. В стабильной или предсказуемой среде бесполое размножение является эффективным средством воспроизводства, потому что все потомство будет адаптировано к этой среде. В нестабильной или непредсказуемой среде виды, размножающиеся бесполым путем, могут оказаться в невыгодном положении, потому что все потомки генетически идентичны и могут не иметь генетической изменчивости, необходимой для выживания в новых или иных условиях.С другой стороны, высокие темпы бесполого размножения могут позволить быстро отреагировать на изменения окружающей среды, если у людей есть мутации. Дополнительным преимуществом бесполого размножения является то, что заселение новых мест обитания может быть проще, когда особи не нужно искать себе пару для размножения.

Во время полового размножения генетический материал двух особей объединяется, чтобы произвести генетически различное потомство, которое отличается от своих родителей. Считается, что генетическое разнообразие потомства, произведенного половым путем, дает видам больше шансов на выживание в непредсказуемой или меняющейся среде.Виды, которые размножаются половым путем, должны поддерживать два разных типа особей, самцов и самок, что может ограничивать способность колонизировать новые среды обитания, поскольку должны присутствовать оба пола.

Бесполое размножение происходит у прокариотических микроорганизмов (бактерий) и некоторых эукариотических одноклеточных и многоклеточных организмов. Есть несколько способов бесполого размножения животных.

Деление , также называемое бинарным делением, происходит у прокариотических микроорганизмов и у некоторых беспозвоночных, многоклеточных организмов.После периода роста организм разделяется на два отдельных организма. Некоторые одноклеточные эукариотические организмы подвергаются бинарному делению путем митоза. У других организмов часть особи отделяется и образует вторую особь. Этот процесс происходит, например, у многих астероидных иглокожих через расщепление центрального диска. Некоторые морские анемоны и некоторые коралловые полипы (рис. 24.2) также размножаются путем деления.

Рисунок 24.2. Коралловые полипы размножаются бесполым путем деления. (Источник: Г. П. Шмаль, менеджер NOAA FGBNMS)

Почкование — это форма бесполого размножения, которая возникает в результате разрастания части клетки или области тела, приводящей к отделению от исходного организма на двух особей.Почкование обычно происходит у некоторых беспозвоночных животных, таких как кораллы и гидры. У гидр образуется почка, которая развивается во взрослую особь и отделяется от основной части тела, как показано на рис. 24.3, тогда как у кораллов бутон не отделяется и размножается как часть новой колонии.

Рисунок 24.3. Размножаются гидры бесполым путем за счет бутонизации.

Посмотрите видео о распускании бутонов гидры.

Фрагментация — разделение тела на две части с последующей регенерацией.Если животное способно к фрагментации, а часть достаточно велика, отдельная особь вырастет заново.

Например, у многих морских звезд бесполое размножение осуществляется путем фрагментации. На рисунке 24.4 изображена морская звезда, у которой рука человека оторвана и возрождает новую морскую звезду. Работники рыболовства, как известно, пытались убить морских звезд, поедающих своих моллюсков или устриц, разрезая их пополам и бросая обратно в океан. К несчастью для рабочих, каждая из двух частей может регенерировать новую половину, в результате чего вдвое больше морских звезд охотятся на устриц и моллюсков.Фрагментация также наблюдается у кольчатых червей, турбеллярий и пористых водорослей.

Рисунок 24.4. Морские звезды могут воспроизводиться посредством фрагментации. Большая рука, фрагмент другой морской звезды, превращается в новую личность.

Обратите внимание, что при фрагментации обычно наблюдается заметная разница в размере особей, тогда как при делении образуются две особи приблизительного размера.

Партеногенез — это форма бесполого размножения, при которой яйцеклетка развивается в полноценную особь без оплодотворения.Полученное потомство может быть гаплоидным или диплоидным, в зависимости от процесса и вида. Партеногенез происходит у беспозвоночных, таких как водяные бегуны, коловратки, тли, палочники, некоторые муравьи, осы и пчелы. Пчелы используют партеногенез для производства гаплоидных самцов (трутней) и диплоидных самок (рабочих). Если яйцо оплодотворяется, получается матка. Пчелиная матка контролирует воспроизводство пчел в улье, чтобы регулировать тип производимой пчелы.

Некоторые позвоночные животные, такие как некоторые рептилии, земноводные и рыбы, также размножаются посредством партеногенеза.Хотя партеногенез чаще встречается у растений, он наблюдается у видов животных, которые были разделены по полу в наземных или морских зоопарках. Две самки драконов Комодо, акула-молот и черная акула дали партеногенное потомство, когда самки были изолированы от самцов.

Половое размножение — это сочетание (обычно гаплоидных) репродуктивных клеток двух особей с образованием третьего (обычно диплоидного) уникального потомства. Половое размножение дает потомство с новыми комбинациями генов.Это может быть адаптивным преимуществом в нестабильных или непредсказуемых средах. Как люди, мы привыкли думать о животных как о двух разных полах — мужском и женском, — определяемых при зачатии. Однако в животном мире существует множество вариаций на эту тему.

Гермафродитизм встречается у животных, у которых одна особь имеет как мужские, так и женские репродуктивные части. Беспозвоночные, такие как дождевые черви, слизни, ленточные черви и улитки, показанные на рис. 24.5, часто являются гермафродитами.Гермафродиты могут самооплодотворяться или спариваться с другими представителями своего вида, оплодотворяя друг друга и производя потомство. Самооплодотворение часто встречается у животных с ограниченной подвижностью или неподвижных, таких как ракушки и моллюски.

Рисунок 24.5. Многие улитки — гермафродиты. Когда две особи спариваются, каждая из них может произвести до ста яиц. (Источник: Ассаф Штильман)

Определение пола млекопитающих определяется генетически по наличию X- и Y-хромосом. Гомозиготные по X (XX) особи — женские, а гетерозиготные (XY) — мужские.Наличие Y-хромосомы вызывает развитие мужских качеств, а ее отсутствие приводит к женским характеристикам. Система XY также встречается у некоторых насекомых и растений.

Определение пола птиц зависит от наличия Z- и W-хромосом. Гомозиготный по Z (ZZ) приводит к мужскому полу, а гетерозиготный (ZW) результат к женскому. W, по-видимому, важен для определения пола человека, как и Y-хромосома у млекопитающих. Некоторые рыбы, ракообразные, насекомые (например, бабочки и моль) и рептилии используют эту систему.

Пол некоторых видов определяется не генетикой, а некоторыми аспектами окружающей среды. Например, определение пола у некоторых крокодилов и черепах часто зависит от температуры в критические периоды развития яиц. Это называется определением пола по окружающей среде или, более конкретно, определением пола в зависимости от температуры. У многих черепах более низкие температуры во время инкубации яиц приводят к появлению самцов, а более высокие температуры — к самкам. У некоторых крокодилов при умеренных температурах рождаются самцы, а при высоких и низких температурах — самки.У некоторых видов пол зависит как от генетики, так и от температуры.

Особи некоторых видов меняют пол в течение жизни, попеременно то самец, то самец. Если особь — прежде всего самка, ее называют протогиния или «первая самка», если сначала самец, то ее называют протандрией или «первым самцом». Например, устрицы рождаются самцами, растут, становятся самками и откладывают яйца; некоторые виды устриц меняют пол несколько раз.

Сводка

Размножение может быть бесполым, когда одна особь производит генетически идентичное потомство, или половым, когда генетический материал от двух особей объединяется для получения генетически разнообразного потомства.Бесполое размножение происходит через деление, бутонирование и фрагментацию. Половое размножение может означать соединение сперматозоидов и яйцеклеток в организме животных или может означать выброс спермы и яйцеклеток в окружающую среду. Человек может быть одного или обоих полов; он может начаться как один пол и переключаться в течение своей жизни, или он может оставаться мужчиной или женщиной.

Упражнения

  1. Какая форма воспроизведения считается наилучшей в стабильной среде?
    1. бесполое
    2. половой
    3. бутонизация
    4. партеногенез
  2. Какая форма воспроизводства может возникнуть в результате повреждения исходного животного?
    1. бесполое
    2. фрагментация
    3. бутонизация
    4. партеногенез
  3. Какая форма размножения полезна для малоподвижного животного, которое размножается половым путем?
    1. деление
    2. бутонизация
    3. партеногенез
    4. гермафродитизм
  4. Генетически уникальные особи производятся через ________.
    1. половое размножение
    2. партеногенез
    3. бутонизация
    4. фрагментация
  5. Почему половое размножение полезно, если только половина животных может производить потомство, а две отдельные клетки должны быть объединены, чтобы образовать третью?
  6. От чего зависит, какой пол даст потомство птиц и млекопитающих?

Ответы

  1. А
  2. B
  3. D
  4. A
  5. Половое размножение производит новую комбинацию генов в потомстве, которая может лучше помочь им пережить изменения в окружающей среде и помочь в выживании вида.
  6. Наличие W-хромосомы у птиц определяет женственность, а наличие Y-хромосомы у млекопитающих определяет мужской пол. Отсутствие этих хромосом и однородность потомства (ZZ или XX) приводит к развитию другого пола.

Глоссарий

бесполое размножение
форма воспроизводства, дающая потомство, генетически идентичное родителю
бутонизация
форма бесполого размножения, которая возникает в результате разрастания части клетки, приводящей к разделению от исходного животного на двух особей
деление
(также, бинарное деление) метод, с помощью которого многоклеточные организмы увеличиваются в размерах или бесполое размножение, при котором одноклеточный организм разделяется на два отдельных организма путем митоза
фрагментация
разрезание или фрагментация исходного животного на части и выращивание отдельного животного из каждой части
гермафродитизм
Состояние наличия как мужской, так и женской репродуктивной части у одного и того же человека
партеногенез
форма бесполого размножения, при которой яйцеклетка развивается в полноценную особь без оплодотворения
половое размножение
смешение генетического материала от двух особей для получения генетически уникального потомства
.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *