Какое важное свойство животных основано на фрагментации
Определение 1
Фрагментация – это способ бесполого размножения, при котором особь делится на несколько фрагментов (частей), каждая из которых может вырасти в новый организм.
Процесс фрагментации
Иногда фрагментацией называют способность некоторых существ восстанавливать утраченные части тела, иначе говоря, приравнивают фрагментацию к регенерации.
Фрагментацию относят к бесполому размножению наряду с бинарным делением прокариот, различными формами митоза (стандартный митоз, шизогония, почкование). Для многоклеточных животных также характерен процесс бесполого размножения. Они могут размножаться с помощью неспециализированных частей материнского организма – вегетативного размножения. Специализированные клетки материнского организма также смогут стать способом для бесполого размножения. Многоклеточные организмы размножаются спорами и зооспорами.
Фрагментация характерна для:
- нитчатых водорослей (спирогира);
- низшие животные (плоские черви).
Существуют и другие группы организмов, для которых характерна фрагментация, но представленные группы обладают наиболее типичными способами фрагментации, которые в полной мере дают возможность сформулировать представление о данном процессе.
Почкование – это разновидность бесполого размножения, при котором от тела родительской особи отделяется небольшой участок, который развивается в новую особь.
Готовые работы на аналогичную тему
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Дочерняя особь может переходить к самостоятельному существованию или становится обособленной частью колонии. Считается, что почкование является подвидом фрагментации.
В свою очередь фрагментация обладает всеми чертами бесполого размножения, а именно:
- происходит без участия половых клеток (гамет). Иногда при фрагментации становится возможен обмен некоторыми участками ДНК;
- образуется особь генетически тождественная родительскому организму.
Виды и механизмы фрагментации
Фактически эти организмы являются клонами материнских особей. Преимуществом бесполого размножения является относительно высокая скорость. К недостаткам фрагментации, как и любого другого типа размножения относят низкую степень пластичности по отношению к резким изменениям окружающей среды. В связи с этим организмы, размножающиеся бесполым путем, значительно уступают в естественном отборе другим организмам. При этом половое размножение является эволюционно прогрессивным признаком.
В самом простом случае при фрагментации организм делится на две части, каждая из которых в последствии восстанавливает недостающую часть. Предпосылками фрагментации является способность к регенерации. Например, малощетинковый червь при фрагментации может делиться на две половины, а у задней части регенерирует хвостовой конец, а у головной части регенерирует задний конец тела. При этом изначально формируется деление, а уже в последствии происходит регенерация. Такой тип деления получает названия архитомии.
Определение 2
Архитомия – это способ фрагментации, при котором сначала происходит деление, а потом восстановление утраченных частей тела живого организма.
Паратомия – это разновидность фрагментации, при которой происходит повторное поперечное деление.
Паратомия наблюдается у кольчатых червей. При этом до разделения особей формируется закладка и образование органов, поэтому разделившиеся особи сразу приступают к размножению и питанию.
Нельзя сказать, что какой способ фрагментации более эффективен, поскольку он является отражением приспособленности той или иной особи к конкретным условиям жизни внутри окружающей среды. Фрагментацию сравнивают с любым типом бесполого размножения в том или ином контексте, но при этом она обладает рядом уникальных особенностей.
Как уже отмечалось ранее фрагментация характерна для спирогиры. Она может разорваться в любом месте. Также фрагментация наблюдается у многих низших животных, которые сохранили высокую способность к регенерации при том условии, что их клетки достаточно слабо дифференцированы, и не имеют больших энергетических резервов.
Например, тело примитивного червя немертины очень легко разрывается на несколько частей, каждая из которых практически всегда дает новую особь. При этом регенерация является нормальным, регулируемым процессом.
Существуют такие животные (морские звезды), которые восстанавливают из отдельных частей новые организмы только при случайной фрагментации.
Все животные, которые способны к фрагментации и регенерации служат объектами для экспериментального изучения этого процесса. При этом очень часто используют свободно живущего плоского червя – планарию. Эти эксперименты открывают механизмы процессов клеточной дифференцировки, происходящей при фрагментации.
Фрагментацию следует различать с простым бинарным делением, хотя оба относятся к различным типам бесполого размножения. При этом бинарное деление является расщеплением одной клетки на две, но все – таки происходит обмен между двумя клетками некоторым количеством ДНК. Фрагментация сопровождается митотическим делением клеток.
В биологической науке деление является подразделением клетки или многоклеточного тела и регенерацией после деления. По сути, фрагментация полностью отвечает всем свойствам деления. Каждая часть дифференцируется в новый организм полного размера. Фрагментацию испытывают многие гельминты. Расщепление может быть или не быть преднамеренным. Каждый из этих фрагментов превращается в зрелых, взрослых особей, которые являются точной копией исходного организма. Если организм раскололся дальше, процесс продолжается.
Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что фрагментация есть разновидность бесполого размножения, она позволяет организмам сохранять высокую степень жизнеспособности, при относительно простом способе размножения. Фрагментация характерна для относительно большого количества живых организмов, которые чаще всего имеют относительно простое строение.
Источник
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»).
Источник
Размножение – присущее всему живому свойство воспроизведения себе подобных. Размножение обеспечивает
преемственность и непрерывность жизни.
Выделяют две основные формы размножения: бесполое и половое.
Бесполое размножение
Бесполое размножение осуществляется только одной родительской особью без участия половых клеток. Появление
дочернего организма происходит из соматических клеток.
Важно заметить, что обычно потомству передаются только мутации, которые происходят в половых клетках (гаплоидных – n). Однако в
случае бесполого размножения потомству передаются мутации в соматических клетках (диплоидных – 2n).
Наиболее распространено бесполое размножение у бактерий, грибов и растений, встречается и у животных. Существует несколько способов бесполого
размножения:
- Деление
- Споруляция (греч. spora – посев)
- Вегетативное размножение – развито у растений
- Почкование
- Фрагментация
- Клонирование
Делением материнской клетки на дочерние размножаются все бактерии и простейшие (амеба, эвглена зеленая, инфузории, водоросли).
Обратите внимание, что у ядерных организмов (эукариот) деление клетки подразумевает митоз, а у доядерных (прокариот)
– простое бинарное деление (такая разница связана с отсутствием у прокариот ядра).
Часто бесполое размножение помогает быстро увеличить численность вида, оно активируется при благоприятных условиях среды. Осенью,
при наступлении неблагоприятных условий становится активно половое размножение.
Споруляция подразумевает размножение с помощью специализированных клеток – спор. Эта форма размножения распространена у растений
(водорослей, мхов, папоротников, хвощей и плаунов), грибов и некоторых простейших (споровики – малярийный плазмодий).
У одноклеточной зеленой водоросли – хламидомонады, споры имеют жгутики, вследствие чего называются зооспорами. У растений
процесс образования спор происходит в обособленных мешковидных образованиях – спорангиях. Споры покрыты защитной
оболочкой, служат для размножения и расселения растений и грибов.
Помимо этого, споры грибов и простейших помогают им пережить влияние неблагоприятных факторов внешней среды, например пересыхание
водоема. При наступлении благоприятных условий грибы и простейшие освобождаются от спор и продолжают рост и развитие.
Вариантов вегетативного размножения у растений – масса, им посвящена отдельная статья. Растения размножают
с помощью клубнелуковиц, клубней, корнеплодов, корневищ, усов, отводок, черенков, луковиц, делением кустов. Прививка – также
является вариантом вегетативного размножения.
В случае вегетативного размножения дочерний организм представляет собой генетическую копию материнского организма, а также имеет шанс унаследовать мутации в соматических клетках.
У некоторых животных дочерние организмы могут появляться из группы клеток – прямо на теле родительской особи. В этом случае небольшой
участок тела отделяется от родительского организма и развивается самостоятельно.
Почкованием размножаются многие кишечнополостные, например – пресноводный полип – гидра.
Некоторые живые существа в ходе эволюции развили поразительную способность к регенерации (лат. re – вновь и genus – поколение) – замещению
утраченной части организма.
У молочной планарии способность к регенерации развита настолько, что, если разделить ее на несколько частей, то из каждой части
восстановится полноценный организм.
Является искусственным методом размножения, которым занимается отдельное направление биологии – биотехнология. Клоном называют дочернюю особь,
идентичную в генетическом отношении родительской особи.
На настоящий момент бурно развивается направление выращивания искусственных органов, которые могут заменить “естественные” органы, утратившие
вследствие болезней свои физиологические и анатомические свойства.
Половое размножение
Осуществляется с помощью особых половых клеток (гамет). Имеет огромное эволюционное значение, так как в результате него образуются особи
с новыми комбинациями генов, новыми признаками. Такие особи являются материалом для естественного отбора.
В результате бесполого размножения появляются генетические копии материнских организмов, которые содержат точно такой же набор генов в ДНК.
В этом случае при изменении условий среды, если погибает одна особь, рискуют погибнуть все “генетические копии”, так как они не обладают
разнообразием, имеют одинаковый генотип, а значит одинаково не приспособлены.
Половое размножение в схожих условиях выигрывает значительно, так как создает генетическое разнообразие.
В ходе гаметогенеза у мужских и женских особей образуются половые клетки (гаметы): сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). При оплодотворении
происходит их слияние, образуется зигота (2n). Далее следует эмбриональный период развития, который переходит в постэмбриональный.
У ряда организмов существуют свои особые варианты полового процесса. Таким является процесс конъюгации у инфузорий. Конъюгация
(лат. conjugatio – соединение) сопровождается обменом ядер между клетками партнеров при их непосредственном контакте.
Важно заметить, что это пример полового процесса без размножения, так как увеличения числа особей не происходит. Однако две разошедшиеся
клетки после конъюгации содержат новые комбинации генов, что в дальнейшем приведет к развитию новых признаков и появлению новых свойств
у их потомства.
Партеногенез (греч. παρθένος — дева, девица, девушка + γένεσις — возникновение) – одна из форм полового размножения, так называемое
“девственное размножение”.
При партеногенезе дочерний организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Несмотря на то, что в этом процессе не участвует мужская
половая клетка, партеногенез относят к половому размножению, так как дочерний организм развивается из половой клетки – яйцеклетки.
Партеногенез выполняет важную функцию регуляции соотношения полов у пчел: из неоплодотворенной яйцеклетки развиваются самцы, из
оплодотворенной – самки. Партеногенез встречается также у муравьев, термитов, тлей.
Говоря о половом размножении нельзя не упомянуть интересное явление в природе – гермафродитизм. Это явление заключается в наличии у
особи как мужских, так и женских половых органов (назван по имени мифического обоеполого существа – Гермафродита).
Аналогичное явление у растений называется однодомностью: и мужские, и женские цветки в таком случае расположены на одном растении.
Очевидно, что особи гермафродиты вырабатывают два типа половых клеток: и сперматозоиды (мужские гаметы), и яйцеклетки (женские гаметы).
Гермафродитизм чаще встречается у низших, более примитивных животных. Гермафродитами являются многие черви, моллюски, кишечнополостные.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Все виды организмов способны к размножению. Даже вирусы – неклеточная форма жизни – пусть не самостоятельно, но тоже размножаются в клетках организма-хозяина. В процессе эволюции в природе возникло несколько способов размножения, каждый из которых имеет свои преимущества и свои недостатки. Все разнообразные формы размножения можно объединить в два основных типа – бесполое и половое.
Бесполое размножение. Этот тип размножения происходит без образования специализированных половых клеток (гамет), и для его осуществления необходим только один организм. Новая особь развивается из одной или нескольких соматических (неполовых) клеток материнского организма и является его абсолютной копией. Генетически однородное потомство, происходящее от одной родительской особи, называют клоном.
Бесполое размножение является наиболее древней формой размножения, поэтому особенно широко оно распространено у одноклеточных организмов, но встречается и среди многоклеточных.
Существует несколько способов бесполого размножения.
Деление. Прокариотические организмы (бактерии и синезелёные водоросли) размножаются путём простого деления, которому предшествует удвоение единственной кольцевой молекулы ДНК.
Митотическим делением на две и более клеток размножаются простейшие (амёбы, инфузории, жгутиковые) (рис. 60) и одноклеточные зелёные водоросли.
У некоторых простейших (малярийный плазмодий) встречается особый способ бесполого размножения, так называемая шизогония. Ядро материнской особи делится несколько раз подряд без деления цитоплазмы, а затем образовавшаяся многоядерная клетка распадается на множество одноядерных клеток.
Спорообразование. Этот способ размножения характерен в основном для грибов и растений. Специализированные клетки – споры – могут образовываться в специальных органах – спорангиях (как это происходит у растений) или открыто, на поверхности организма (как, например, у некоторых плесневых грибов).
Рис. 60. Деление амёбы
Споры продуцируются в огромном количестве и обладают очень малым весом, что облегчает их распространение ветром, а также животными, в основ ном насекомыми.
Вегетативное размножение. Способ бесполого размножения, при котором дочерний организм развивается из группы родительских клеток, называют вегетативным размножением.
Широко распространено такое размножение у растений. В естественных природных условиях оно, как правило, происходит с помощью специализированных частей тела растения. Луковица тюльпана, клубнелуковица гладиолуса, растущий горизонтально подземный стебель (корневище) ириса, ползучий, стелющийся по поверхности почвы стебель ежевики, усы земляники, клубни картофеля и корневые клубни георгина – всё это органы вегетативного размножения растений.
Вегетативное размножение у животных осуществляется двумя основными способами: фрагментацией и почкованием.
Фрагментация – это разделение тела на две и более частей, каждая из которых даёт начало новой полноценной особи. Этот процесс основан на способности к регенерации. Таким способом могут размножаться кольчатые и плоские черви, иглокожие и кишечнополостные.
Фрагментация встречается и в растительном царстве. Зелёная водоросль спирогира размножается обрывками своих нитей, а низшие мхи – кусками слоевища.
Почкование – это образование на теле материнской особи группы клеток – почки, из которой развивается новая особь. В течение некоторого времени дочерняя особь развивается как часть материнского организма, а затем или отделяется от него и переходит к самостоятельному существованию (пресноводный полип гидра), или, продолжая расти, образует собственные почки, формируя колонию (коралловые полипы). Встречается почкование и у одноклеточных организмов – дрожжевых грибов (рис. 61) и некоторых инфузорий.
Половое размножение. Половое размножение – это процесс образования дочернего организма при участии половых клеток – гамет. В большинстве случаев новое поколение возникает в результате слияния двух специализированных половых клеток различных организмов. Гаметы, дающие начало дочернему организму, имеют половинный (гаплоидный) набор хромосом данного вида и у животных образуются в результате особого процесса – мейоза (§ 20). Как правило, гаметы бывают двух типов – мужские и женские, и формируются они в специальных органах – половых железах.
Рис. 61. Почкование дрожжевых грибов
Новый организм, возникающий в результате слияния гамет, получает наследственную информацию от обоих родителей: 50 % от матери и 50 % от отца. Будучи похожим на них, он тем не менее обладает собственной уникальной комбинацией генетического материала, которая может оказаться очень удачной для выживания в меняющихся условиях окружающей среды.
Виды, у которых есть и мужские, и женские особи, называют раздельнополыми; к ним относится большинство животных.
Виды, у которых одна и та же особь способна формировать и мужские, и женские гаметы, называют двуполыми или гермафродитными. К таким организмам относятся большинство покрытосеменных растений, многие кишечнополостные, плоские черви и многие кольчатые (малощетинковые и пиявки), некоторые ракообразные и моллюски и даже отдельные виды рыб и пресмыкающихся. Гермафродитизм подразумевает возможность самооплодотворения, что бывает очень важно для организмов, ведущих одиночный образ жизни (например, свиной цепень в организме человека). Правда, следует отметить, что при возможности гермафродиты предпочитают обмениваться половыми клетками друг с другом, осуществляя перекрёстное оплодотворение.
Возникшая в процессе эволюции раздельнополость имела явные преимущества. Появилась возможность объединять генетическую информацию разных особей, формируя новые сочетания и увеличивая генетическое разнообразие вида, что способствовало его приспособлению в изменяющихся условиях обитания. Кроме того, это позволило распределить функции между особями разного пола. У большинства организмов появился половой диморфизм – внешние различия между мужскими и женскими особями (рис. 62).
Значение бесполого и полового размножения. Как бесполое, так и половое размножение обладает рядом достоинств. При половом размножении часто приходится тратить время и энергию на поиски партнёра или терять огромное количество гамет, как происходит при перекрёстном оплодотворении у растений (сколько пыльцы пропадает впустую!). При бесполом размножении продолжение рода происходит проще и численность особей увеличивается гораздо быстрее, но все дочерние особи одинаковы и являются копией материнского организма. Это может быть преимуществом, если вид обитает в неизменных условиях среды. Но для многих видов, чья окружающая среда изменчива и непостоянна, бесполое размножение не обеспечит выживания. Амёба размножается только бесполым путём, а, к примеру, млекопитающие только половым, и каждого «устраивает» его форма размножения. То, что хорошо в одних условиях, может оказаться неподходящим в другой ситуации, поэтому у многих видов существует чередование разных форм размножения, что позволяет им оптимально решать задачу воспроизведения себе подобных в различных условиях обитания.
Рис. 62. Половой диморфизм
Вопросы для повторения и задания
1. Докажите, что размножение – одно из важнейших свойств живой природы.
2. Какие основные типы размножения вам известны?
3. Что такое бесполое размножение? Какой процесс лежит в его основе?
4. Перечислите способы бесполого размножения; приведите примеры.
5. Возможно ли появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении? Аргументируйте свой ответ.
6. Чем половое размножение отличается от бесполого? Сформулируйте определение полового размножения.
7. Подумайте, какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление полового размножения.
Подумайте! Выполните!
1. Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве?
2. Объясните, в чём отличие естественного вегетативного размножения от искусственного.
3. Какой тип размножения обеспечивает лучшую приспособляемость к изменениям окружающей среды? Докажите свою точку зрения.
4. Согласны ли вы с утверждением, что перекрёстное оплодотворение при гермафродитизме биологически более выгодно? Докажите свою точку зрения.
Источник