Строение и функции оболочки клетки

Приведенный Дарвином пример с кобылой и кваггой - явление  близкого порядка к метаксении у  растений. Оно получило название у  животных и растений, как явление  телегонии, смысл которого заключается  в том, что семя самца влияет на организм самки таким образом, что  это влияние может сказаться  и на последующем потомстве данной самки. Наблюдения собаководов в  этом направлении имеют под собой  теоретическое обоснование в  мичуринской генетике. Явление телегонии  обнаружено не только на лошади и собаках, оно получило подтверждение и  на курах.

В настоящее  время ведутся работы, позволяющие  использовать эту сторону оплодотворения для усиления влияния отца на развитие его свойств у потомства. Это  управление развитием потомства  для усиления влияния на него отца получило название полового ментора (воспитателя).

Учение о менторе, т. е. учение о направленном воспитании организмов было разработано И. В. Мичуриным. Одной из сторон менторирования и  является воздействие на новый организм с первых этапов его развития методом полового ментора путем использования пыльцы у растений или семени самца у животных.

Исследования  яйцеклетки в первые часы после оплодотворения показали, что она начинает дробиться, образуя все более и более  сложный многоклеточный организм, который  превращается затем в зародыш.

Работами последних  лет было обнаружено, что у животных в начавшуюся дробиться яйцеклетку проникает много живчиков, остающихся жить некоторое время в половых  путях самки после покрытия.

На рис. 188 видно, что через 24 часа после оплодотворения яйца крольчихи в окружающую оболочку и между клетками дробящегося  яйца проникло много живчиков. Их биологическая  роль в процессе развития этой оплодотворенной  яйцеклетки состоит в том, что  эти живчики используются ею как  пища для поддержания ее жизни  до тех пор пока яйцеклетка не прикрепится  к стенкам матки и не будет  получать пищу через стенки матки  из крови организма самки.

 
Рис 188. Дробящаяся яйцеклетка с проникающими живчиками

Для разрешения вопроса - будут ли эти живчики  выполнять роль ментора и тем  самым усиливать влияние половых  клеток самца на развитие потомства - был проведен опыт: ангорских крольчих спаривали с ангорским самцом, а через 10 часов после этого, когда  уже произошло оплодотворение, в  половые пути этих крольчих в течение  нескольких дней вводили семя от самца  породы фландр. Семя этого самца  не участвовало в первых этапах оплодотворения, но оно оказало свое влияние на развивающиеся у самок зародыши. Это влияние самца-ментора проявилось у потомства в том, что крольчата  по ряду показателей приобрели свойства породы самца-ментора. Они были более  крупные, показатели крови и промеры  тела их приближались к породе фландр, кроме этого, среди них преобладали  численно самцы, а самок было меньше.

Все это свидетельствует  о том, что эмбрионы кролика развивались  в направлении свойств, присущих организму самца-ментора.

Жизненность у  крольчат была более высокой, чем  в потомстве ангорских крольчих, не подвергнутых длительному влиянию  полового ментора.

Эти эксперименты выдвигают новые возможности  управления развитием животных и  повышением жизненности потомства. Половой ментор в таком виде может  быть использован для повышения  жизненности потомства животных, получаемых путем родственного разведения.

Таким образом, мичуринская биология развила и  углубила теоретические основы процесса оплодотворения как у животных, так  и у растений. Эти новые положения  широко использованы в сельскохозяйственной практике для улучшения качества потомства, повышения его жизненности, продуктивности и устойчивости. Этим было доказано, что управление развитием  организма должно начинаться с момента  оплодотворения, т. е. с начала индивидуального  развития. Ставя перед собой цель управления развитием и формированием  организмов, мичуринская биология вскрыла  важнейшие законы роста и развития растительных и животных организмов.

ЛЕКЦИЯ  № 7. Бесполое размножение. Формы и биологическая роль

Размножение –  универсальное свойство всех живых  организмов, способность воспроизводить себе подобных. С его помощью происходит сохранение во времени видов и  жизни в целом. Оно обеспечивает смену поколений. Жизнь клеток, составляющих организм, намного короче жизни самого организма, поэтому его существование  поддерживается только за счет размножения  клеток. Различают два способа  размножения – бесполое и половое. При бесполом размножении главным  клеточным механизмом, обеспечивающим увеличение числа клеток, является митоз. Родителем является одна особь. Потомство представляет собой точную генетическую копию родительского  материала.

1. Биологическая роль бесполого размножения

Поддержание наибольшей приспособленности в малоизменяю-щихся  условиях окружающей среды. Оно усиливает  значение стабилизирующего естественного  отбора; обеспечивает быстрые темпы  размножения; используется в практической селекции. Бесполое размножение встречается  как у одно-, так и у многоклеточных организмов. У одноклеточных эукариот бесполое размножение представляет собой митотическое деление, у прокариот  – деление ну-клеоида, у многоклеточных форм – вегетативное размножение.

2. Формы бесполого размножения

У одноклеточных  организмов выделяют следующие формы  бесполого размножения: деление, эндогонию, шизогонию (множественное деление) и почкование, спорообразование.

Деление характерно для таких одноклеточных, как  амебы, инфузории, жгутиковые. Сначала  происходит митотическое деление ядра, затем цитоплазма делится пополам  все более углубляющейся перетяжкой. При этом дочерние клетки получают примерно одинаковое количество цитоплазмы и органоидов.

Эндогония (внутреннее почкование) характерно для токсо-плазмы. При образовании двух дочерних особей материнская дает лишь двух потомков. Но может быть внутреннее множественное  почкование, что приведет к шизогонии.

Шизогония развивается  на основе предыдущей формы. Встречается  у споровиков (малярийного плазмодия) и др. Происходит многократное деление  ядра без цитокинеза. Затем вся  цитоплазма разделяется на части, которые  обособляются вокруг новых ядер. Из одной клетки образуется очень много  дочерних.

Почкование (у  бактерий, дрожжевых грибов и др.). При этом на материнской клетке первоначально  образуется небольшой бугорок, содержащий дочернее ядро (нуклеоид). Почка растет, достигает размеров материнской  особи, а затем отделяется от нее.

Спорообразование (у высших споровых растений: мхов, папоротников, плаунов, хвощей, водорослей). Дочерний организм развивается из специализированных клеток – спор, содержащих гаплоидный набор хромосом. В царстве бактерий тоже встречается спорообразование. Cпоры, покрытые плотной оболочкой, защищающей ее от неблагоприятных воздействий  окружающей среды, не способ размножения, а способ переживания неблагоприятных  условий.

3. Вегетативная форма размножения

Характерна для  многоклеточных организмов. При этом новый организм образуется из группы клеток, отделяющихся от материнского организма. Растения размножаются клубнями, корневищами, луковицами, корнеклубнями, корнеплодами, корневой порослью, отводками, черенками, выводковыми почками, листьями. У животных вегетативное размножение  встречается у самых низкоорганизованных  форм. У губок и гидр оно идет путем почкования. За счет размножения  группы клеток на материнском теле образуется выпячивание (почка), состоящее  из клеток экто– и эндодермы. Почка  постепенно увеличивается, на ней возникают  щупальца, и отделяется от материнского организма. Ресничные черви делятся  на две части, и в каждой из них  восстанавливаются недостающие  органы за счет неупорядоченного деления  клеток. Кольчатые черви могут  восстанавливать целый организм из одного членика. Этот вид деления  лежит в основе регенерации –  восстановления утраченных тканей и  частей тела (у кольчатых червей, ящериц, саламандр). Особая форма бесполого  размножения – стробиляция (у  полипов). Полипоид-ный организм довольно интенсивно растет, при достижении определенных размеров начинает делиться на дочерние особи. В это время  он напоминает стопку тарелок. Образовавшиеся медузы отрываются и начинают самостоятельную  жизнь.

ЛЕКЦИЯ  № 8. Половое размножение. Его формы и биологическая роль

1. Эволюционный смысл полового размножения

Половое размножение  встречается в основном у высших организмов. Это более поздний  вид размножения (существует около 3 млрд лет). Оно обеспечивает значительное генетическое разнообразие и, следовательно, большую фенотипическую изменчивость потомства; организмы получают большие эволюционные возможности, возникает материал для естественного отбора.

Помимо полового размножения, существует половой процесс. Суть его в том, что обмен генетической информацией между особями происходит, но без увеличения числа особей. Формированию гамет у многоклеточных предшествует мейоз. Половой процесс состоит в объединении наследственного материала от двух разных источников (родителей).

При половом  размножении потомство генетически  отличается от своих родителей, так  как между родителями происходит обмен генетической информацией.

Основой полового размножения является мейоз. Родителями являются две особи – мужская  и женская, они вырабатывают разные половые клетки. В этом проявляется  половой диморфизм, который отражает различие задач, выполняемых при  половом размножении мужским  и женским организмами.

Половое размножение  осуществляется через гаметы – половые  клетки, имеющие гаплоидный набор  хромосом и вырабатывающиеся в родительских организмах. Слияние родительских клеток приводит к образованию зиготы, из которой в дальнейшем образуется организм-потомок. Половые клетки образуются в гонадах – половых железах (в яичниках у самок и семенниках у самцов).

Процесс образования  половых клеток называется гаметогене-зом (овогенезом у самок и сперматогенезом  у самцов).

Если мужские  и женские гаметы образуются в  организме одной особи, то ее называют гермафродитной. Гермафродитизм бывает истинный (особь имеет гонады обоих  полов) и ложный гермафродитизм (особь  имеет половые железы одного типа – мужского или женского, а наружные половые органы и вторичные половые  признаки обоих полов).

2. Виды полового размножения

У одноклеточных  организмов выделяют две формы полового размножения – копуляцию и  конъюгацию.

При конъюгации (например, у инфузорий) специальные  половые клетки (половые особи) не образуются. У этих организмов имеются  два ядра – макро– и микронуклеус. Обычно инфузории размножаются делением надвое. При этом микронуклеус сначала  делится митотически. Из него формируются  стационарное и мигрирующее ядра, имеющие гаплоидный набор хромосом. Затем две клетки сближаются, между  ними образуется протоплазмати-ческий мостик. По нему происходит перемещение  в цитоплазму партнера мигрирующего ядра, которое затем сливается  со стационарным. Формируются обычные  микро– и макронуклеусы, клетки расходятся. Так как при этом процессе не происходит увеличения количества особей, то говорят  о половом процессе, а не о половом  размножении. Однако происходит обмен (рекомбинация) наследственной информацией, поэтому потомки генетически  отличаются от своих родителей.

При копуляции (у  простейших) происходят образование  половых элементов и их попарное слияние. При этом две особи приобретают  половые различия и полностью  сливаются, образуя зиготу. Происходят объединение и рекомбинация наследственного  материала, поэтому особи генетически  отличны от родительских.

3. Различия между гаметами

В процессе эволюции степень различия гамет нарастает. Сначала имеет место простая  изогамия, когда половые клетки еще  не имеют дифференцировки. При дальнейшем усложнении процесса возникает анизогамия: мужские и женские гаметы различаются, однако не качественно, а количественно (у хламидомонад). Наконец, у водоросли вольвокса большая гамета становится неподвижной и самой крупной из всех гамет. Такая форма анизогамии, когда гаметы резко различны, называется оогамией. У многоклеточных животных (в том числе у человека) имеет место исключительно оогамия. Среди растений изогамия и анизогамия встречаются только у водорослей.

4. Нетипичное половое размножение

Речь пойдет о партеногенезе, гиногенезе, андрогенезе, поли-эмбрионии, двойном оплодотворении у покрытосеменных растений.

Партеногенез (девственное  размножение)

Дочерние организмы  развиваются из неоплодотворенных  яйцеклеток. Открыт в середине XVIII в. швейцарским натуралистом Ш. Бонне.

Значение партеногенеза:

1) размножение возможно при редких контактах разнополых особей;

2) резко возрастает численность популяции, так как потомство, как правило, многочисленно;

3) встречается в популяциях с высокой смертностью в течение одного сезона.

Виды партеногенеза:

1) облигатный (обязательный) партеногенез. Встречается в популяциях, состоящих исключительно из особей женского пола (у кавказской скалистой ящерицы). При этом вероятность встречи разнополых особей минимальна (скалы разделены глубокими ущельями). Без партеногенеза вся популяция оказалась бы на грани вымирания;

2) циклический (сезонный) партеногенез (у тлей, дафний, коловраток). Встречается в популяциях, которые исторически вымирали в больших количествах в определенное время года. У этих видов партеногенез сочетается с половым размножением. При этом в летнее время существуют только самки, которые откладывают два вида яиц – крупные и мелкие. Из крупных яиц партеногенетически появляются самки, а из мелких – самцы, которые оплодотворяют яйца, лежащие зимой на дне. Из них появляются исключительно самки;