Подавляющее большинство живущих на Земле организмов - бактерий, растений и животных - размножаются половым путем, хотя некоторые из них могут размножаться и бесполым путем. При половом размножении сливаются специальные клетки, называемые ГАМЕТАМИ (от греч. гамео - вступать в брак).
Гаметы образуются в особых органах тела. У примитивных организмов гаметы внешне совершенно одинаковые. В ходе совершенствования полового размножения одни гаметы начали накапливать запасы питательных веществ для развития будущего зародыша. Они становились крупными и неподвижными. Другие гаметы не несли в себе питательных веществ и оставались мелкими.
Зато они приобрели повышенную подвижность для поиска неподвижных гамет с запасом питательных веществ. Крупные неподвижные гаметы принято называть ЖЕНСКИМИ гаметами или ЯЙЦЕКЛЕТКАМИ, а мелкие подвижные гаметы - МУЖСКИМИ или СПЕРМАТОЗОИДАМИ (от греч. сперма - семя + зоон - животное). Возникновение разнокачественности гамет привело к возникновению в эволюции размножения двух полов - мужского и женского.
Половое размножение - это наиболее совершенный тип размножения организмов. Во время этого процесса происходит перемешивание и рекомбинация геномов, в результате чего появляются особи с новыми наборами генов. Это, в свою очередь, увеличивает шансы организмов на то, что хотя бы некоторые из их потомков выживут в непредсказуемо изменчивой окружающей среде. Кроме того, половое размножение способствует распространению и закреплению благоприятных мутаций в больших популяціях организмов (популяция - это группа организмов одного вида, живущих вместе на более или менее ограниченной территории). Предположим, что у двух особей в некоторой популяции возникли разные благоприятные мутации. При бесполом размножении потомки этих организмов унаследуют такие мутации, но будут конкурировать друг с другом, пока не произойдет вытеснение менее конкурентно способных организмов, а с ними будет потеряна для популяции и одна из полезных мутаций.
Обе мутации одновременно не могут быть полезны для популяции с бесполым размножением, если они не возникнут последовательно у одного организма или в одной линии его потомков. Но поскольку благоприятные мутации редки, пройдет много времени, прежде чем это случится. Напротив, у вида, размножающегося половым путем, новые полезные мутации, появившиеся у разных особей, могут объединяться в одном геноме в результате скрещивания и рекомбинации и не будут конкурировать друг с другом (рис. 149).
Развитие нового организма при половом размножении начинается со слияния двух гамет от двух разных организмов. В результате такого слияния в потомках объединяются гены от двух родителей. Слияние гамет называется оплодотворением. При оплодотворении сливаются цитоплазма и ядра гамет, но хромосомы при этом не сливаются.
После оплодотворения образуется клетка, которая называется ЗИГОТА (греч. слово, означающее соединение в пару). Зигота содержит вдвое больше хромосом, чем каждая из гамет. Новый организм образуется в результате деления зиготы митозом, и в ходе деления образующиеся клетки получают точно такой же набор хромосом, какой был в клетке, которая разделилась.
Поэтому все клетки тела организма имеют такой же набор хромосом, который был в зиготе, из которой этот организм развился. Исключение составляют половые клетки. Когда половые клетки образуются, происходит уменьшение числа их хромосом вдвое. Если бы этого не происходило, то число хромосом в клетках каждого последующего потомка удваивалось бы в результате оплодотворения и очень скоро стало бы слишком большим.
Ядра гамет всегда содержат ровно вдвое меньше хромосом, чем ядра всех остальных клеток тела. Хромосомный набор гаметы называется ГАПЛОИДНЫМ (от греч. гаплос - одиночный), а набор хромосом, удвоившийся после оплодотворения, - ДИПЛОИДНЫМ (от греч. диплос - двойной). Зигота всегда содержит диплоидный набор хромосом. Поскольку у каждого организма количество хромосом и в мужской, и в женской гаметах одинаково, тодиплоидный набор хромосом всегда четный (таблица 10). Таким образом, в диплоидных ядрах содержится по две копии каждой хромосомы. Одна хромосома из каждой пары получена от мужского родителя, а другая - от женского. Парные хромосомы диплоїдного набора называются гомологичными хромосомами (от греч. гомология - согласие, единодушие). Число хромосом в гаметах оказывается вдвое меньшим, потому что они образуются в результате необычного деления клеток. Оно называется МЕЙОЗ (от греч. мейон - меньше).
Половое размножение сохраняет диплоидность у диплоидных видов. Если мы будем рассматривать популяцию диплоидных особей, размножающихся бесполым способом, то увидим, что в ней на протяжении многих поколений будут накапливаться особи, у которых один из пары генов, расположенных в гомологичных хромосомах, поврежден вредной мутацией. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока диплоидность особей популяции не сменится состоянием, в котором общее количество ДНК остается прежним, но сохраняется только одна функционирующая копия каждого из генов. Организмы становятся "функционально гаплоидными". Половое размножение противостоит этому процессу благодаря постоянной рекомбинации генетического материала.
Загрузка...