Большинство представителей животного и растительного мира разделены на особей мужского и женского пола. В результате смешения генетического материала родителей потомство получает больше шансов выжить и приспособиться к условиям постоянно меняющейся окружающей среды. Однако есть и обратный путь. Иногда женские особи при воспроизведении потомства обходятся своими силами, так сказать, без «папы». Мы не будем описывать все способы бесполого размножения организмов, а остановимся на одном из способов полового - партеногенезе. Что это такое? Какие виды данного явления бывают? Об этом мы расскажем в статье.
Две колоды или одна
Для пояснения разницы между бесполым (митоз) и половым (мейоз) делением клеток воспользуемся ассоциацией с карточными играми. Генный набор всех ядерных (эукариотических) организмов состоит из двух колод карт - одна получена от матери, другая от отца (диплоидный набор). Парные карты колод - аллели одного гена. Именно такая перетасовка генного материала дает возможность для эволюции и повышает шансы на успешное приспособление организмов к среде. При митозе (простом делении) хромосомный набор потомков полностью идентичен таковому у родительской клетки. При мейозе конечным продуктом деления будут половые клетки (гаметы) с половинным гаплоидным хромосомным набором - в каждой по одной колоде карт, причем с разными "рубашками".
Два родителя или один
При половом размножении женские и мужские гаметы сливаются и образуют зиготу (зародыш) с полным диплоидным набором хромосом (одна колода от папы, другая от мамы), свойственным конкретному организму. Но в некоторых случаях зигота образуется без участия одного из родителей. Партеногенез - способ размножения организмов, когда женские гаметы формируют зародыш без оплодотворения, без слияния с мужскими гаметами. Термин образован от греческих слов "партенос" - "девственница" и "генезис" - "зарождение, развитие". В природе партеногенетическое размножение встречается не так часто и называется естественным. Что такое партеногенез искусственный? Это деление яйцеклетки, вызванное воздействием различных агентов и в норме требующее оплодотворения.
Виды партеногенеза
Классификация партеногенеза основана на различных критериях сравнения.
Могу сама, могу с партнером
Когда за критерий берется наличие в жизненном цикле организма разных форм размножения, то классифицируют три типа партеногенеза: облигатный, циклический и факультативный. Облигатный, или постоянный партеногенез - это размножение, единственно присущее данному организму. Циклическим называют тот, что чередуется с собственно половым. Что такое партеногенез факультативный? Это запасной способ оставить потомство или же ставший исключением для данного вида.
Партеногенез у пчел
Проиллюстрировать факультативный, полный и мейотический партеногенез можно на примере всем известных пчел. Ранней весной матка вылупляется из куколки и устремляется в брачный полет, когда ее оплодотворяет множество самцов (трутней). Но их сперма накапливается в семяприемнике пчелиной королевы, и именно ею она будет всю свою жизнь оплодотворять откладываемые яйца. Или же не будет. Когда по яйцеводу самки проходит яйцо, проток семяприемника открывается и оплодотворяет его - из диплоидного зародыша появляется самка, а станет она королевой или рабочей пчелой, зависит от того, чем личинку будут кормить рабочие пчелы. Если проток семяприемника не открывается, яйцо останется неоплодотворенным, и из него вырастет гаплоидный самец-трутень. Аналогичный цикл происходит у тли и муравьев.
Биологические плюсы
Несмотря на неоспоримые преимущества полового размножения, партеногенез имеет свои плюсы. Если условия окружающей среды благоприятны и в наличии достаточное количество пищи, то такой способ размножения, когда каждая особь оставляет потомство, дает преимущества, выражающиеся в скорости заселения конкретных биотопов. Когда условия среды изменятся в неблагоприятную сторону, можно пожертвовать количеством, но улучшить качество потомства, перейдя к половому размножению. Вот, что такое партеногенез факультативный. Он присущ членистоногим, земноводным, рептилиям и птицам.
Одинокая акула-мама
Очень редко бывает так, когда партеногенез становится настоящим чудом. Например, в случае с акулами был известен только один способ размножения - половой. Но в 2001 году акула-молот из зоопарка Небраски в США вдруг родила акуленка, и это при том, что в аквариуме она много лет жила одна. Биологов это событие поставило в тупик. Прояснить ситуацию позволила случайная смерть акуленка, которого ужалил ядовитый скат. Генетический анализ показал, что детеныш появился на свет путем истинного партеногенеза. Видимо, в организме акулы-мамы включились неизвестные науке механизмы сохранения вида на границах ареала. Или же акуле-маме было очень одиноко.
Соперничая с Богом
Тема непорочного, девственного зачатия уже много лет не сходит с полос СМИ. Может, история о рождении Иисуса Девой Марией - это пример партеногенеза у человека? Генетики однозначно и категорически говорят: "Нет!" Ведь если бы это было партеногенетическое размножение, Иисус должен был быть... девочкой. И вообще, естественный партеногенез у млекопитающих, и человека в том числе - как наиболее высокой филогенетической группы, - просто невозможен. И вот почему. У млекопитающих развитие множества признаков связано с генами, связанными с полом (половые маркеры). Это означает, что включение тех или иных генов зависит от качества генного материала как матери, так и отца. Конечно, если за дело не берутся специалисты по генной инженерии.
Именно японские специалисты, проведя более 600 экспериментов, из которых 24 закончились беременностью, а из них только 2 - родами, причем выжил лишь один детеныш, в 2004 году получили мышонка в результате «непорочного зачатия» мамы-мышки.
Верны ли следующие суждения?
А. Оплодотворение - процесс слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением геномов отцовского и материнского организмов и образованием зиготы.
Б. Форму полового размножения без оплодотворения, при котором дочерний организм развивается на основе генетической информации одного из родителей, называют партеногенезом.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
Пояснение.
Оба утверждения верны, т.к. даны полные и точные определения оплодотворения и партеногенеза.
Ответ: 3.
Гость
19.05.2015 16:57
Б- неверно, т.к. не одного из родителей (потому что если от отца, то это развитие без опложотворения называется не партеногенезом, а сперматогенезом (да, омоним)), а конкретно на "основе информации от материнского организма". Источник: "Справочник школьника" А.Г. Лебедева - компиляция авторитетных изданий (Грин, Стаут, Тейлор и т. п.), страница 40.
Наталья Евгеньевна Баштанник
Ответ Б - верный. Т.к. данное утверждение не противоречит истине.
Гость
19.05.2015 23:30
Задание не вполне корректно. Второе предложение говорит о развитии организма на основе ген. информации одного из родителей, но, насколько я знаю, партеногенез - это, все-таки, развитие "самки из самки". Иначе возникает закономерный вопрос: как самец будет рожать?
Гость
14.06.2015 14:22
В букве А написано, что оплодотворение - слияние гамет, но сопровождается это слияние не объединением геномов, а объединением гаплоидных наборов. Насколько мне известно, геном человека, например, состоит из 23 пар, то есть 46, хромосом. Объясните пожалуйста.
Наталья Евгеньевна Баштанник
Геном - это гаплоидный набор. У человека состоит из 23 хромосом. (а не из 23 пар).
Геном - характерный для каждого вида организмов гаплоидный (одинарный) набор хромосом; совокупность всех генов (всей ДНК), заключённых в гаплоидном наборе. Термин «геном» относят и к генетическому материалу бактерий (прокариот) и вирусов, представленному одной молекулой ДНК или РНК. В геном эукариот не включают ДНК митохондрий и других органоидов цитоплазмы.
У многих животных происходит развитие яйца без . Такую форму полового размножения называют партеногенезом . Впервые размножение партеногенезом было описано у тлей. В настоящее время различают естественный и искусственный партеногенез.
Естественный партеногенез
Естественный партеногенез бывает периодическим и факультативным. При периодическом партеногенезе он чередуется с обычным половым размножением (тли). Факультативный партеногенез характерен для пчел, муравьев и т.д. У них матка откладывает оплодотворенные и неоплодотворенные яйца. У пчел из оплодотворенных яиц развиваются матка и рабочие пчелы, а из неоплодотворенных самцы (трутни).Искусственный партеногенез
Искусственный партеногенез вызывается у животных, которые в обычных условиях размножаются с . Впервые искусственный партеногенез получил А.А. Тихомиров у тутового шелкопряда. В последующем больших успехов в области искусственного партеногенеза на шелкопряде достиг Б.Л. Астауров. Искусственный партеногенез можно вызвать комбинацией различных факторов: потирание яиц щеточкой, воздействие на них слабой серной кислотой, сывороткой крови, жирорастворителями, электрическими воздействиями и т.д.Партеногенез (Parthenogenesis - от греч. parthenos - девушка, девственница + genesis -зарождение) - форма полового размножения, при котором развитие организма происходит из женской половой клетки (яйцеклетки) без оплодотворения ее мужской (сперматозоид).
В тех случаях, когда партеногенетические виды представлены (всегда или периодически) только самками, одно из главных биологических преимуществ партеногенеза заключается в ускорении темпа размножения вида, так как все особи подобных видов способны оставить потомство. В тех случаях, когда из оплодотворённых яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворённых - самцы, партеногенез способствует регулированию численных соотношений полов (например, у пчел).
Партеногенез следует отличать от бесполого размножения , которое осуществляется всегда при помощи соматических органов и клеток (размножение делением, почкованием и т.п.).
Различают партеногенез естественный - нормальный способ размножения некоторых организмов в природе и искусственный , вызываемый экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.
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.
При андрогенезе ядро женской половой клетки (яйцеклетки) в развитии не участвует, а новый организм развивается из двух слившихся ядер мужских половых клеток (сперматозоидов). Естественный андрогенез встречается в природе, например у перепончатокрылых насекомых - наездников. Искусственный андрогенез используется для получения потомства у тутового шелкопряда: при андрогенезе в потомстве получаются только самцы, а коконы самцов содержат существенно больше шёлка, чем коконы самок.
В случае гиногенеза ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки, а только стимулирует её развитие (ложное оплодотворение). Гиногенез свойствен круглым червям, костистым рыбам и земноводным. При этом в потомстве получаются одни самки.
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 (по некоторым данным в истории известны 16 случаев непорочного зачатия , имевшие место в Африке и странах Европы).
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ГБОУ ВПО Тверская ГМА Минздрава России
Реферат
На тему "Партеногенез, формы и значение "
(кафедра биологии)
Выполнила: Смирнова Ксения
Партеногенез - ("девственное размножение"), одна из форм полового размножения организмов, при котором женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослый организм без оплодотворения. Хотя партеногенетическое размножение не предусматривает слияния мужских и женских гамет, партеногенез считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки. Считается, что партеногенез возник в процессе эволюции организмов у раздельнополых форм. Открыт в середине XVIII в. швейцарским натуралистом Ш. Боннэ (1720-1793).
Партеногенез бывает гаплоидным и диплоидным:
У тлей, дафний, коловраток, некоторых ящериц наблюдается диплоидный (соматический) партеногенез, при котором ооциты самки формируют диплоидные яйцеклетки. Например, у дафний самки диплоидны, а самцы гаплоидны. В благоприятных условиях у дафний не происходит мейоза: диплоидные яйцеклетки развиваются без оплодотворения и дают начало самкам. У скальных ящериц перед мейозом происходит митотическое увеличение числа хромосом в клетках половых желез. Далее клетки проходят нормальный цикл мейоза, и в результате образуются диплоидные яйцеклетки, которые без оплодотворения дают начало новому поколению, состоящему только из самок. Это позволяет поддерживать численность особей в условиях, когда затруднена встреча особей разного пола.
Классификация партеногенетического размножения:
По способу размножения:
Естественный - нормальный способ размножения некоторых организмов в природе. Открыл Ш. Боннэ в 1762 г , изучавший жизнь тлей: самка тли рождала живых детенышей, тоже самок, которые через несколько дней достигали нормальных размеров и сами без оплодотворения становились родоначальниками нового поколения. Естественный партеногенез существует у ряда растений, червей, насекомых.
Искусственный - вызывается экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении. Искусственный партеногенез у животных был впервые получен русским зоологом А. А. Тихомировым в 1886 г, путем воздействия на неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда различными физико-химическими раздражителями (растворы сильных кислот трение и др.)
Искусственный партеногенез вызывается действием на яйца гипертоническим раствором (гипотоническим - осмотический партеногенез), уколом яйца иглой, смоченной гемолимфой (так называемый Травматический партеногенез земноводных), резким нагревом или охлаждением (Температурный партеногенез), а так же действием кислот щелочей и т. п. С помощью искусственного партеногенеза обычно удается получить лишь начальные стадии развития организма, полный партеногенез достигается редко.
Советский биолог академик Б.Л. Астауров в 1936 г разработал промышленный способ стимуляции партеногенеза для тутового шелкопряда. Этот способ основан на точно дозированном кратковременном нагреве (до 46oС в течение 18 минут) извлеченных из самки неоплодотворенных яиц. Способ позволяет получать особей только женского пола, наследственно идентичные с материнской самкой (исходной), а так же сходные между собой и дающие повышенный выход шелкового волокна высшего качества.
Естественный партеногенез может быть:
Факультативным (необязательным) , при котором яйцо способно развиваться как без оплодотворения, так и после него. Встречается у общественных насекомых (ос, пчел, муравьев). В популяции пчел из оплодотворенных яиц выходят самки (рабочие пчелы и царицы), из неоплодотворенных - самцы (трутни). У этих животных партеногенез возникает как приспособление для регулирования соотношения полов.
Облигатным (обязательным). 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
Циклическим (сезонным). 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. Такой вид партеногенеза характерен для тлей, дафний, коловраток.
Облигатный и циклический партеногенез исторически развивается у тех видов животных, которые погибали в большом количестве или у которых была затруднена встреча особей разного пола.
По полноте протекания партеногенезклассифицируется на:
Рудиментарный (зачаточный) - неоплодотворённые яйцеклетки начинают деление, однако зародышевое развитие прекращается на ранних стадиях. Вместе с тем в некоторых случаях возможно и продолжение развития до конечных стадий (акцидентальный или случайный партеногенез). партеногенез половой размножение
Полный - развитие яйцеклетки приводит к формированию взрослой особи. Эта разновидность партеногенеза наблюдается во всех типах беспозвоночных и у некоторых позвоночных.
В зависимости от пола организма партеногенез подразделяют на:
Гиногенез -- это форма однополого развития, при которой сперматозоид активирует яйцеклетку, побуждая ее к развитию, но его ядро (мужской пронуклеус) не сливается с женским и в развитии не участвует. Известен у нескольких видов рыб (голомянка, серебряный карась и др.), земноводных, круглых червей и растения семейства амариллисовых.
В лабораторных условиях гиногенез может быть осуществлен при использовании нежизнеспособной спермы.
Андрогенез -- форма размножения, при которой в развитии зародыша участвуют мужское ядро (привнесенное в яйцо сперматозоидом) и цитоплазма яйцеклетки. Таким способом размножаются отдельные виды животных (например, наездники Habrobracon ) и некоторые растения (кукуруза, табаки) в том случае, если женское ядро погибает до оплодотворения (потому этот процесс у них в действительности ложный). Андрогенез можно вызвать искусственно, механически удалив из яйца женское ядро или прибегнув к его инактивации физическими или химическими агентами. Зародыши, возникающие в результате "оплодотворения" таких яйцеклеток, имеют гаплоидный (т.е. один) набор хромосом - мужских - и обычно нежизнеспособны.
Педогенез -разновидность партеногенеза, при которой девственное размножение происходит среди личинок, как, например, у неполовозрелых особей комарика Oligarces, у которых это явление выглядит весьма интересно и даже в некоторой степени зловеще. Внутри особей, вышедших из яйца, развивается по несколько дочерних личинок, которые в качестве питания используют внутренние органы материнского организма. Когда последний погибает, личинки прогрызают его покровы и выходят наружу, поселяясь в местах, где они могут иметь доступ к органическим веществам (в гнилых пнях и др.). Все то же самое повторяется еще несколько раз. Наконец, когда количество личинок достигнет достаточно большой численности, они окукливаются, а по выходе из куколки превращаются в обычных самцов и самок.
Значение партеногенеза
1. Увеличение темпа роста популяции. Это особенно четко заметно в тех случаях, когда в процессе размножения развиваются самки, ведь они способны нести потомство, "дополняя" типичным половым размножением партеногенетическое.
2. Регуляция соотношения особей мужского и женского пола. Например, чтобы колония пчел продолжала существовать, нужно, чтобы внутри нее особи разделялись на касты, представители которых находились в определенных численных соотношениях. Именно поэтому при откладке яиц матка позволяет оплодотвориться только части из них.
3. Обеспечение продолжения существования вида (впрочем, это характерно и для других форм размножения).
4. Преодоление географических преград. Даже если на новую территорию обитания попадет очень небольшое количество особей, в условиях, когда самкам не требуется искать самцов, они смогут размножиться и дать начало новой популяции. На этом основании предполагается, что партеногенез как явление распространился после ледникового периода, который существенно сократил ареалы обитания животных. Приобретя способность к партеногенетическому размножению, они получили возможность снова распространиться по освобожденным ото льда территориям.
5. Отдельно стоит упомянуть о значении искусственного партеногенеза, впервые выявленного у Тутового шелкопряда, а затем полученного и у других организмов (наибольшее количество исследований было проведено на морских беспозвоночных).
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 (по некоторым данным в истории известны 16 случаев непорочного зачатия имевшие место в Африке и странах Европы).
В настоящее время потенциальная возможность развития новых организмов без оплодотворения служит заманчивой областью для генно-инженерных исследований. Уже получены обнадеживающие результаты у мышей и макак; представляется, что в будущем это поможет решить проблему бесплодия у человека.
Литература
1. Шванвич Б.Н. Курс общей энтомологии. - М.Л. Советская наука. 1949.--900 с., ил.
2. Н.А. Лемеза Л.В. Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Женские (яйцеклетки) и мужские половые клетки (сперматозоиды). Общая характеристика процесса оплодотворения и его биологическое значение. Партеногенез, гиногенез и андрогенез. Естественный и искусственный партеногенез. Генетическое определение пола.
контрольная работа , добавлен 24.08.2015
Бесполое, вегетативное, половое размножение организмов. Партеногенез и полиэмбриония. Способы вегетативного размножения: почкование, упорядоченное или неупорядоченное деление тела. Процесс развития нескольких зародышей из одной оплодотворенной яйцеклетки.
презентация , добавлен 20.03.2012
Период жизнедеятельности клетки, в котором происходят все обменные процессы и деление. Интерфаза, метафаза и анафаза, деление клетки. Биологический смысл митоза. Вирусы и бактериофаги как неклеточные формы жизни. Виды и формы размножения организмов.
реферат , добавлен 06.07.2010
Сущность, особенности и формы бесполого размножения организмов. Сравнение соматических клеток с половыми. Понятие и сравнительный анализ спорообразования, размножения и оплодотворения. Особенности созревания и основные функции мужских и женских гамет.
доклад , добавлен 09.12.2009
Размножение - способность живых организмов к сохранению генофонда популяции. Цитологическая основа и формы бесполого размножения: деление, шизогония, почкование, спорообразование, фрагментация. Половое размножение: гермафродитизм, партеногенез, апомиксис.
презентация , добавлен 24.02.2013
Эмбриологическая периодизация. Схема строения сперматозоида. Женские половые клетки. Этапы развития яйцеклетки и зародыша. Плацента и ее функции. Взаимоотношение плода и материнского организма. Критические периоды развития человека. Внезародышевые органы.
презентация , добавлен 29.01.2014
Способность размножаться как одна из основных способностей живых организмов, ее роль в жизнедеятельности, выживании организмов. Типы размножения, их характеристика, особенности. Преимущества полового размножения перед бесполым. Этапы развития организмов.
реферат , добавлен 09.02.2009
Необходимые условия размножения. Сроки полового созревания у различных видов животных. Элементы и функции полового аппарата самцов, периоды сперматогенеза. Схема яичника у самки и овулярный цикл. Особенности процессов оплодотворения, беременности и родов.
презентация , добавлен 05.12.2013
Мужские и женские половые органы. Репродуктивная система - комплекс органов и систем, которые участвуют в производстве половых продуктов, обеспечивают процесс оплодотворения, способствуют воспроизводству человека. Степень полового диморфизма человека.
презентация , добавлен 19.02.2010
Характерные черты и признаки бесполого размножения организмов. Основные формы бесполого размножения и их особенности. Прямое и бинарное деление, шизогония и спорообразование, почкование и фрагментация, вегетативное и полиэмбриония, клонирование.
