Какими способами размножаются живые существа

Самцы не нужны: как и какие животные размножаются без участия сперматозоидов

Некоторые животные могут производить потомство без спаривания с помощью партеногенеза. Как это у них получается? Возможен ли такой вариант размножения у человека? Рассказываем главное о необычном явлении природы.

Читайте «Хайтек» в

Что такое партеногенез?

Процесс, называемый партеногенезом, позволяет различным существам — от медоносных пчел до гремучих змей — размножатся без участия самца. Это форма полового размножения, при котором развитие организма происходит из женской половой клетки (яйцеклетки) без оплодотворения ее мужской (сперматозоид).

Один из самых обсуждаемых случаев партеногенеза произошел с акулой-зеброй Леони, живущей вместе с другими акулами-самками в Австралийском аквариуме Reef HQ. В конце января 2017 года ученые опубликовали статью о ней. Хотя она не пересекалась с самцом акулы уже три года, эта пойманная в неволе особь отложила яйца, из которых вылупились три жизнеспособных детеныша.

Несколькими годами ранее в зоопарке Луисвилля самка сетчатого питона по имени Тельма, которая никогда даже не видела питона-самца, отложила шесть яиц. Из них появились здоровые молодые змеи. Исследование ее ДНК, опубликованное в Биологическом журнале Линнеевского общества, показало, что Тельма является единственным родителем всех змеенышей.

А в 2006 году в Англии самка комодского варана по имени Флора совершила аналогичный подвиг, озадачив хранителей зоопарка Честера.

Как это работает?

Сам по себе партеногенез — это однополое, или «девственное» размножение — одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослом организме без оплодотворения. Хотя партеногенетическое размножение не сопровождается слиянием мужских и женских гамет, партеногенез всё же считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки. Считается, что партеногенез возник в процессе эволюции раздельнополых форм.

Половое размножение происходит при участии двух компонентов: яйцеклетке и сперматозоида. Каждый предоставляет половину генетической информации, необходимой для создания живого организма. Но при партеногенезе организм находит уникальный способ восполнения генов, обычно обеспечиваемых сперматозоидом.

Яичники производят яйцеклетки посредством сложного процесса — мейоза. Во время него клетки реплицируются, реорганизуются и разделяются. Такие яйцеклетки содержат только половину материнских хромосом с одной копией каждой хромосомы. Они называются гаплоидными клетками (те, что содержат две хромосомные копии, называются диплоидными).

В процессе мейоза появляются побочные продукты: более мелкие клетки — полярные тельца.

• В одной из версий партеногенеза — автомиксиса, в организме полярное тело объединяется с яйцеклеткой для создания потомства. Этот процесс, который задокументирован у акул, слегка перетасовывает материнские гены для создания потомства, похожего на мать, но не создания ее точных клонов.

• В другой форме партеногенеза, апомиксисе, клетки реплицируются посредством митоза. В этом процессе одна клетка дублируется, чтобы создать две диплоидные. Таким образом осуществляется своего рода генетическое копирование и вставка. Поскольку эти клетки никогда не подвергаются процессу смешения генов мейоза, потомство, полученное таким образом, является генетически идентичными клонами своих родителей. Эта форма партеногенеза чаще встречается у растений.

Для большинства организмов, которые размножаются первым способом, посредством автомиксиса, потомство обычно получает две Х-хромосомы от своей матери. Две Х-хромосомы, основная генетическая кладовая, сцепленная с полом, дают потомство только женского пола.

Но в редких случаях такие животные, как тля, могут производить плодовитое потомство мужского пола, которое генетически идентично своей матери, за исключением отсутствия второй Х-хромосомы. Эти самцы обычно плодовиты, но поскольку они способны производить только сперму, содержащую Х-хромосомы, все их потомство будет самками.

Партеногенез следует отличать от бесполого размножения, которое осуществляется всегда при помощи соматических органов и клеток (размножение делением, почкованием и т.п.).

Кстати, партеногенез бывает естественный — нормальный способ размножения некоторых организмов в природе и искусственный, вызываемый экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворенную яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.

Вообще партеногенез делят также на генеративный, или гаплоидный, и соматический (он может быть диплоидным и полиплоидным). При генеративном партеногенезе в делящихся клетках тела наблюдается гаплоидное число хромосом (n); этот случай относительно редок (гаплоидные самцы — трутни пчел). При соматическом партеногенезе в делящихся клетках тела наблюдается исходное диплоидное (2n) или полиплоидное (Зn, 4n, 5n, редко даже 6n и 8n) число хромосом.

Партеногенез у животных

Исходная форма партеногенеза — зачаточный, или рудиментарный партеногенез — свойственен многим видам животных в тех случаях, когда их яйца остаются неоплодотворёнными. Как правило, зачаточный партеногенез ограничивается начальными стадиями зародышевого развития; однако иногда развитие достигает конечных стадий.

За миллионы лет животные воспроизводились посредством партеногенеза, который впервые появился у некоторых из самых маленьких и простых организмов. Ученые считают, что для более продвинутых животных, таких как позвоночные, способность к бесполому размножению стала последней попыткой для видов, находящихся в неблагоприятных условиях. Это может объяснить, почему партеногенез возможен у стольких видов пустынных и островных видов.

Большинство животных, размножающихся посредством партеногенеза, — это мелкие беспозвоночные, такие как пчелы, осы, муравьи и тли, которые могут чередоваться между половым и бесполым размножением. Партеногенез наблюдается у более чем 80 видов позвоночных, около половины из которых — рыбы или ящерицы. Редко когда сложные позвоночные, такие как акулы, змеи и крупные ящерицы, полагаются на бесполое размножение, поэтому Леони и другие поначалу ставили ученых в тупик.

Различают облигатный партеногенез, при котором яйца способны только к партеногенетическому развитию, и факультативный, при котором яйца могут развиваться и посредством партеногенеза, и в результате оплодотворения (у многих перепончатокрылых насекомых, например у пчел, из неоплодотворенных яиц развиваются самцы (трутни), из оплодотворенных — женские особи (матки и рабочие пчелы).

Многие виды животных, не имеющие самцов, способны к длительному размножению путем партеногенеза — константный партеногенез. У некоторых видов наряду с партеногенетической женской расой существует обоеполая раса (исходный вид), занимающая иногда другой ареал — географический партеногенез (бабочки чехлоноски, многие жуки, многоножки, моллюски, коловратки, дафнии, из позвоночных — ящерицы и др.).

А бывает искусственный партеногенез?

Искусственный партеногенез у животных впервые получен русским зоологом Александром Тихомировым. В 1886 году ему удалось показать, что неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда можно побудить к развитию растворами сильных кислот, трением и другими раздражителями. В дальнейшем искусственный партеногенез был получен Жаком Лёбом и другими учеными у многих животных, главным образом у морских беспозвоночных, а также у некоторых земноводных (лягушка) и даже млекопитающих (кролик).

Искусственный партеногенез вызывают действием на яйца гипертонических или гипотонических растворов ( осмотический партеногенез), уколом яйца иглой, смоченной гемолимфой ( травматический партеногенез), резким охлаждением и особенно нагревом ( температурный партеногенез), а также действием кислот, щелочей и других химикатов.

С помощью искусственного партеногенеза обычно удается получать лишь начальные стадии развития организма; полный партеногенез достигается редко, хотя известны случаи полного партеногенеза даже у позвоночных животных.

В 2003 году ученым из Института развития клеточной технологии (штат Массачусетс, США) удалось получить полноценные эмбрионы из неоплодотворенных яйцеклеток у 4 из 28 испытуемых макак. Это произошло благодаря особому химическому препарату, стимулирующему деление яйцеклетки.

Добиться первого партеногенетического рождения млекопитающих удалось в 2004 году ученым из Токийского сельскохозяйственного университета. Биологи применили разработанную ими технологию гаплоидизации, то есть искусственного превращения соматических клеток самки мыши в гаплоидные (подобные то ли мужским, то ли женским гаметам) клетки. Затем в лабораторных условиях удалось добиться слияния этих клеток, «обманув» при помощи особых технологий геномный импринтинг. И, наконец, уже в материнском организме из клетки начал развиваться зародыш.

Может ли человек размножаться партеногензом?

У человека известны случаи, когда под влиянием стрессовых ситуаций высоких температур и в других экстремальных ситуациях женская яйцеклетка может начать делится, даже если не оплодотворена, но в 99,9% случаев она вскоре погибает.

В рассуждениях о партеногенезе неизбежно всплывает тема одного из главных догматов христианства — непорочного зачатия Девы Марии. Не хранят ли евангельские предания свидетельство о партеногенетическом рождении человека? Противники этой версии указывают на то, что, будь это так, младенец Иисус должен был бы родиться девочкой — разумеется, из-за отсутствия в яйцеклетке Y-хромосом.

К сожалению, на пути партеногенеза человека воздвигнут мощный заслон природой.

Известно, что никакие млекопитающие не воспроизводятся таким образом, потому что, в отличие от более простых организмов, млекопитающие полагаются на процесс, называемый геномным импринтингом.

Дело в том, что для развивающегося зародыша млекопитающего, образно говоря, не безразлично, от кого достался тот или иной ген — от мамы или от папы. Ген, отвечающий за развитие какого-нибудь жизненного важного органа, просто не будет работать, проявлять себя, если он имеет неправильный половой маркер. Если у потомства был бы только один родитель, некоторые гены не смогли бы активироваться вообще, что сделало потомство нежизнеспособным. Именно поэтому, даже если заставить яйцеклетку млекопитающего делиться, скажем, с помощью неких внешних раздражителей, нет никаких шансов на то, что в результате на свет появится жизнеспособный организм. Геномный импринтинг заблокирует развитие зародыша на ранних стадиях. Если, конечно, в дело не вмешается генная инженерия.

Стратегия одиночного выживания

В некоторых очень редких случаях виды животных размножаются исключительно путем партеногенеза. Одним из таких видов является ящерица Aspidoscelis uniparens, все ее особи женского пола.

У некоторых насекомых, саламандр и плоских червей, как ни странно, наличие спермы запускает партеногенез. Сперматозоиды запускают процесс, проникая в яйцеклетку, но позже дегенерируют, оставляя только материнские хромосомы. В этом случае сперма только запускает развитие яйцеклетки — она ​​не вносит никакого генетического вклада.

Способность к бесполому размножению позволяет животным передавать свои гены, не тратя энергию на поиск партнера, и, таким образом, может помочь поддерживать вид в сложных условиях. Например, если варан прибывает на необитаемый остров, она одна может создать популяцию посредством партеногенеза.

Однако, поскольку каждый человек будет генетически идентичным, матери комодских варанов и их дочери будут более уязвимы к болезням и изменениям окружающей среды, чем генетически измененная группа. Например, в некоторых районах Нью-Мексико некоторые популяции самок ящериц имеют почти идентичный генетический профиль.

Источник

Разработка урока «Как размножаются живые организмы» 5класс

Открытый урок в 5 классе.

Тема урока : Как размножаются живые организмы .

Цель: Сформировать у учащихся представление о способах размножения живых организмов.

Образовательные : сформировать знания о размножении организмом, его биологическом значении, о способах размножения, особенностях полового и бесполого размножения.

Развивающие: развивать умение обосновывать роль полового размножения в эволюции организмов, их приспособленности к различным средам обитания, воспроизведении потомства;

Воспитательные : развивать речевую культуру, воспитывать культуру общения.

– формировать понимание «размножение», и его значение для живых существ и окружающего мира;

– формировать умение сравнивать различные способы размноже ния и объяснять их биологический смысл;

– формировать умение понимать смысл биологических терминов: размножение, бесполое размножение, половое размножение, гаметы, зигота, зародыш.

Сформировать позитивное отношение к себе и окружающему миру;

Сформировать желание выполнять учебные действия.

Оценить собственный вклад в работу группы.

Сформировать способность структурирования собственных знаний.

2. Сформировать умение анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и явления, выявлять причины и следствия простых явлений.

3. Сформировать умение строить логическое рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей.

4.Сформировать умение владеть смысловым чтением (работа с текстом по технологии продуктивного чтения).

1. Сформировать умение самостоятельно организовывать учебное взаимодействие при работе в группе и паре.

1. Сформировать умение самостоятельно обнаруживать, определять и формулировать цели учебной деятельности (формулировка вопроса урока, целей урока) .

2. Сформировать умение в диалоге с учителем совершенствовать самостоятельно выработанные критерии оценки.

3. Сформировать умение работать по плану, сверять свои действия с целью и при необходимости исправлять ошибки самостоятельно.

Тип урока – урок изучения нового материала

Оборудование : компьютер, экран.

I .Организационный момент.

Я скажу слова «Доброе утро . « и назову кого — то из нашего класса. Те, кого я назову, помашите мне рукой и ответьте на приветствие — значит, вы услышали и отвечаете мне на приветствие.

— Доброе утро всем девочкам. (Девочки машут и отвечают: «Доброе утро!»

— Доброе утро всем мальчикам.

— Доброе утро всем тем, кто сегодня чистил зубы.

— Доброе утро всем, кому нравится такая погода, как сейчас за окном! .

— Доброе утро всем, кто любит конфеты! .

— Доброе утро всем, кто хочет знать, то, что сегодня мы будем изучать на уроке.

II . Повторение пройденного.

Загляните на часок
В нашу клетку-теремок,
В цитоплазме там и тут
Органоиды живут.
Там такое происходит —
Цитоплазма кругом ходит,
Помогает то движенье
В клетке чудным превращеньям.
Их не видел Левенгук,
Удивился б Роберт Гук.

1. На поверхности клетки находится … ( клеточная мембрана )

2. Большая часть клетки заполнена полужидким веществом . ( цитоплазмой )

3. В цитоплазме располагаются многочисленные . ( тельца-органоиды )

4. Наследственная информация клетки хранится в … ( ядре )

5. В растительной клетке имеются зеленые пластиды, осуществляют фотосинтез… ( хлоропласты )

6. Полости, содержащие клеточный сок, называются … ( вакуоли)

Изучение новой темы.

Учитель: Наш повседневный опыт печально свидетельствует о том, что все живое подвержено смерти. Каждую секунду на Земле гибнут десятки тысяч организмов. Одни от старости, другие из-за болезней. У многих жизнь еще более короткая — их съедают хищники. Бывает так, что и мы сокращаем жизнь другим живым организмам: срываем в саду цветы, наступаем случайно на муравья, убиваем укусившего нас комара, ловим на озере щуку.

Жизнь каждого отдельного существа ограничена, но жизнь на Земле продолжается уже миллионы лет.

Каждый организм смертен, поэтому любой вид должен заботиться о том,

чтобы его численность не уменьшалась. Смертность одних особей компенсируется рождением других.

Чтобы жизнь на Земле не прекратилась, все существа наделены универсальным свойством

— Что за механизм изобрела живая природа, чтобы жизнь на нашей планете продолжалась, чтобы появлялись новые животные и растения, новые поколения людей? И как работает этот механизм?

— О чем же пойдет речь на сегодняшнем уроке?

Слайд 1: Тема урока: Как размножаются живые организмы?

— Запишите тему урока в тетрадь

Учитель : Чем же мы сегодня будем заниматься на уроке?

Учитель : Прежде, чем начать разбирать в этом непростом вопросе, давайте вспомним, какие живые организмы есть на нашей планете?

Учитель : Я хочу прочитать вам рассказ о живых существах этих царств. Но с этим рассказом произошла неприятная история. Когда я шла в класс, я уронила его на пол, и многие слова растерялись. Поэтому, когда я буду делать паузу в рассказе, вы поднимайте руку и дополняйте его. ( Читая текст, учитель жестом руки показывает, кто из учеников отвечает в тот или иной момент )

Рассказ «Жизнь различных представителей царств живой природы»

Живые организмы нашей планеты обитают там, где находят все необходимое для своей жизни: одни живут в наземно-воздушной среде, например…, другие – в …, например… , а третьи – в …, например… . Средой обитания называют … .

Все живые организмы (бактерии, грибы, … , … ) состоят из одной или множества клеток, поэтому их делят на … организмы и … . Исключение составляют неклеточные формы жизни — … .

Живые организмы очень разнообразны, но несмотря на это они обладают общими, характерными для всего живого свойствами: обладают обменом веществ, … , … , … .

Учитель : Действительно, одним из общих свойств, характерных для всего живого, является размножение.

Но, прежде, чем мы поговорим о размножении, вспомним почему растения могут стоять на месте и жить спокойно, а животным и нам для жизни нужно что? Правильно – двигаться. Движение – это жизнь. Поэтому, пришло время нам провести физкультминутку.

Давайте встанем и изобразим живых существ 3-х царств живой природы:

1.Представьте, что вы грибы на поляне.

А теперь полил дождь и грибы начали быстро расти.

2.А теперь представьте, что деревья. Вот подул сильный ветер.

3.Давайте попрыгаем, как зайки.

Теперь, немного отдохнув, продолжим.

Слайд 2 .На экране модуль «Размножение организмов» откуда дети переписывают в тетрадь, что такое размножение.

Учитель: — Какие же способы воспроизведения себе подобных существуют? Найдите ответ в учебнике на стр. 40.(Работают с учебником). Ответы.

Слайд 3, 4: Существует две формы размножения: бесполое и половое .

В бесполом размножении принимает участие одна особь и не образуются половые клетки . Потомки – точные копии материнского организма. Никаких новых признаков будущая особь не получает. Схему бесполого размножения записать в тетрадь.

-Давайте посмотрим , как происходит бесполое размножение дрожжей -почкование . Слайд 5.

Учитель: — Какое значение имеет бесполое размножение? Слайд 6:

Учитель: Слайд 7, 8: При половом размножении участвуют две особи: отцовская и материнская.

В половом размножении принимают участие особые половые клетки — гаметы .

В результате слияния двух гамет возникает новый организм с признаками обоих родителей. Схему полового размножения записать в тетрадь.

Учитель: Знак ♀- «зеркальце» Венеры (женский знак). Женская гамета крупная, неподвижная. Содержит запас питательных веществ.

Знак ♂- «щит и меч» Марса (мужской знак) мужская гамета мелкая. Имеет жгутик, не содержит питательных веществ.

Женская гамета + мужская гамета = зигота новый организм, развивающийся из зародыша. (рис.29)

Мы с вами используем в пищу питательные вещества, содержащиеся в яйцах, икре, семенах, заготовленных для их зародышей. А млекопитающие получают питательные вещества из материнского организма.

Слайды 10, 11,12. Работа по закреплению материала.

Учитель: — На доске вопрос нашего урока «Почему жизнь на Земле не прекращается?»

Сделаем вывод и подведем итог. (Дети высказывают свои выводы).

Важнейшее свойство живых организмов – размножение. Благодаря размножению жизнь на Земле не прекращается.

С какими понятиями мы сегодня с вами познакомились? (Ответы учащихся)

Источник