Размножение организмов
Ра́змножение органи́змов (воспроизво́дство, репроду́кция) — процесс воспроизводства живыми организмами себе подобных. Размножение является фундаментальным свойством всех живых существ, которое обеспечивает непрерывность жизни и её эволюционное развитие. Размножение играет ключевую роль в сохранении и развитии жизни на Земле, обеспечивая непрерывность биологических видов и их адаптацию к изменяющимся условиям окружающей среды[1][2].
Существуют три основные формы размножения: бесполое, вегетативное и половое. Бесполое размножение происходит без участия половых клеток и другого организма, новые особи образуются из одной материнской клетки. Вегетативное размножение осуществляется за счёт частей многоклеточного организма. Половое размножение происходит с участием половых клеток и обычно двух родительских организмов, обеспечивая генетическое разнообразие потомства[2].
Бесполое и вегетативное размножение, в отличие от полового, характеризуется рядом специфических черт, которые позволяют организмам быстро распространяться и размножаться в благоприятных условиях, экономя при этом ресурсы и сохраняя ценные признаки. Однако организмы, размножающиеся бесполым и вегетативным путём, менее приспособлены к изменениям окружающей среды, что может ограничивать их выживаемость и конкурентоспособность. В процессе эволюции у эукариот появляется половой процесс, который становится более прогрессивным признаком, способствующим генетическому разнообразию и адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды[3].
В основе всех способов размножения лежит процесс клеточного деления[4]. Молекулярной базой для процесса размножения является способность молекулы ДНК к самовоспроизведению, или репликации[1].
Бесполое размножение
При бесполом размножении новый организм образуется из одной родительской особи, и потомки являются генетическими копиями родителя. Этот процесс основан на клеточном делении — митозе. Биологическая роль бесполого размножения заключается в быстром увеличении численности популяции и сохранении генетической стабильности вида[5].
Виды бесполого размножения у одноклеточных
Деление на две клетки
Амёба протей осуществляет процесс деления, в результате которого образуются две дочерние клетки, не имеющие фиксированной ориентации относительно материнской клетки. Это означает, что дочерние клетки могут формироваться в любом направлении относительно материнской клетки. Эвглена зелёная делится вдоль своей продольной оси, что приводит к образованию двух дочерних клеток, расположенных параллельно длинной оси материнской клетки. Инфузория туфелька делится поперёк своей оси, в результате чего образуются две дочерние клетки, расположенные перпендикулярно длинной оси материнской клетки[5][6].
Во всех случаях деление начинается с митоза, в ходе которого происходит деление ядра клетки на два генетически идентичных ядра. После этого цитоплазма материнской клетки разделяется на две части, образуя две дочерние клетки[5].
Почкование
Почкование характерна для дрожжей. Процесс начинается с митотического деления ядра. В результате митоза в клетке образуются два генетически идентичных ядра. После деления ядра на поверхности клетки формируется выпячивание, или почка. Это выпячивание представляет собой начало формирования новой клетки. Одно из двух ядер перемещается в почку. Это ядро будет ядром новой клетки. Почка начинает увеличиваться в размерах, постепенно накапливая цитоплазму и органеллы. В этот период почка остаётся связанной с материнской клеткой. Когда почка достигает определённого размера и становится полноценной клеткой, она отделяется от материнской клетки. Этот процесс называется отшнуровыванием. В результате образуется новая, самостоятельная клетка дрожжей[5].
Шизогония (множественное деление)
Малярийный плазмодий в форме спорозоита или мерозоита проникает в клетку хозяина, будь то эритроцит или гепатоцит. После проникновения в клетку хозяина ядро плазмодия начинает активно делиться митозом, в результате чего образуется многоядерная клетка, именуемая шизонтом. Шизонт представляет собой клетку, в которой множество ядер окружено общей цитоплазмой. Этот этап является подготовительным для последующего деления клетки на множество дочерних клеток. Вокруг каждого из ядер шизонта обособляется цитоплазма, что приводит к формированию отдельных клеточных структур, каждая из которых содержит одно ядро и часть цитоплазмы. Шизонт распадается на множество более мелких клеток, называемых мерозоитами. Эти мерозоиты представляют собой полноценные клетки, способные к дальнейшему проникновению в новые клетки хозяина[5][6].
Спорогония
У малярийного плазмодия спорогонии предшествует половой процесс. После того как малярийный плазмодий проходит стадию гаметогенеза, в организме комара мужские и женские гаметы сливаются, образуя зиготу[7].
После полового процесса зигота превращается в ооцисту, которая прикрепляется к стенке средней кишки комара. Внутри ооцисты происходит многократное митотическое деление ядра, что приводит к образованию множества ядер. Вокруг каждого ядра начинает обособляться цитоплазма, образуя множество клеток, называемых спорозоитами. Спорозоиты — это подвижные, инвазивные формы плазмодия, которые способны проникать в слюнные железы комара[7].
Ооциста разрывается, выпуская спорозоиты в полость тела комара. Спорозоиты мигрируют в слюнные железы комара, где они остаются до тех пор, пока комар не укусит человека или другое млекопитающее. Когда комар кусает человека, спорозоиты передаются в кровь человека[7].
Спорообразование
Хламидомонада теряет свои жгутики, которые используются для передвижения в водной среде. Клетка покрывается плотной оболочкой, которая защищает её от неблагоприятных условий окружающей среды. Ядро клетки делится два раза митозом. В результате образуются четыре генетически идентичных ядра. Вокруг каждого из четырёх ядер обособляется цитоплазма, и клетка делится на четыре дочерние клетки, называемые зооспорами. Зооспоры являются подвижными и имеют два жгутика, что позволяет им активно передвигаться в водной среде[8].
Виды бесполого размножения у многоклеточных
Спорообразование
Спорообразование представляет собой процесс формирования спор у споровых и семенных растений, а так же грибов. У семенных растений споры служат подготовительным этапом к половому процессу, в то время как у споровых растений и грибов они являются средством размножения и распространения. Споры представляют собой одноклеточные репродуктивные структуры, способные развиваться в новые организмы[8][9]
Спорангии — специализированные структуры, предназначенные для образования спор. Они могут располагаться на специализированных органах, таких как спорофиллы, которые у папоротников и хвощей выполняют функцию листьев, несущих спорангии. Внутри спорангиев происходит мейоз — процесс редукционного деления, в результате которого образуются гаплоидные споры. Каждая спора содержит половину генетического материала материнского растения[8].
После завершения мейоза споры созревают и готовятся к распространению. Споры могут быть различных типов: микроспоры (мужские споры) и мегаспоры (женские споры), хотя у многих споровых растений споры однотипные (изоспоры). Споры высвобождаются из спорангиев и распространяются в окружающую среду. Распространение может осуществляться с помощью ветра, воды или животных. Споры прорастают в зависимости от условий окружающей среды. Проростки спор развиваются в гаметофиты — гаплоидные растения, которые производят гаметы (половые клетки)[8].
Полиэмбриония
Полиэмбриония представляет собой уникальный процесс, в ходе которого зигота, то есть оплодотворённая яйцеклетка, подвергается делению, в результате чего образуются несколько бластомеров, каждый из которых потенциально способен развиться в полноценный организм. Этот феномен наблюдается как у растений, так и у животных, включая человека. Одним из наиболее известных примеров полиэмбрионии у человека является рождение однояйцевых близнецов[10].
Процесс начинается с оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, в результате чего образуется зигота. Затем зигота начинает делиться путём митоза, образуя бластомеры. В обычных условиях эти бластомеры остаются вместе и формируют бластоцисту — раннюю стадию эмбрионального развития. Однако в случае полиэмбрионии бластомеры разделяются на несколько групп, каждая из которых может развиваться в отдельный эмбрион. Это может происходить на различных стадиях деления зиготы. Каждая группа бластомеров продолжает развиваться независимо, формируя отдельные эмбрионы. Эти эмбрионы генетически идентичны, поскольку происходят из одной и той же зиготы[10].
Примеры полиэмбрионии включают в себя рождение однояйцевых близнецов, когда зигота делится на две или более группы бластомеров, каждая из которых развивается в отдельный эмбрион. Эти близнецы генетически идентичны и имеют одинаковый пол. Кроме того, некоторые виды насекомых, такие как паразитические осы, также демонстрируют полиэмбрионию. У этих насекомых зигота делится на несколько эмбрионов, каждый из которых может развиться в полноценный организм. У некоторых растений, таких как орхидеи, зигота также может делиться на несколько эмбрионов, каждый из которых способен развиться в полноценное растение[10].
Клонирование
Клонирование представляет собой процесс создания генетически идентичных копий организмов или клеток. Этот метод находит своё применение в различных областях науки и техники, таких как биология, медицина, сельское хозяйство и биотехнология. Процесс клонирования осуществляется путём внедрения ядра соматической клетки в яйцеклетку другого организма. В результате образуется зигота, минуя процесс оплодотворения[9].
Вегетативное размножение
Вегетативное размножение — это процесс размножения, при котором новые организмы образуются из частей родительского организма без участия половых клеток. Этот метод размножения широко распространён как у растений, так и у животных, и включает различные механизмы и стратегии[3].
Вегетативное размножение у растений
Растения могут размножаться вегетативно с помощью различных частей своего тела, таких как побеги, корни, листья и специализированные образования[3].
Побегами
- Усами (столонами): земляника размножается с помощью усов — длинных побегов, которые укореняются и образуют новые растения[3].
- Черенками: смородина может размножаться с помощью черенков — отрезками побегов, которые укореняются и образуют новые растения.
- Отводками: крыжовник может размножаться с помощью отводков — побегами, которые укореняются и образуют новые растения.
- Пнёвой порослью: тополь может размножаться с помощью пнёвой поросли — побегов, которые растут из корневой системы или пня.
- Корневищами: ландыш размножается с помощью корневищ — подземных горизонтальных стеблей, которые образуют новые растения.
- Луковицами: тюльпан размножается с помощью луковиц — подземных побегов с уплощённым стеблём и видоизменёнными листьями, которые образуют новые растения.
- Клубнями: картофель размножается с помощью клубней — подземных специализированных утолщённых побегов, которые образуют новые растения.
- Клубнелуковицами: гладиолус размножается с помощью клубнелуковиц — утолщённых частей стебля, которые образуют новые растения[3].
Корнями
- Корневыми черенками: малина может размножаться с помощью корневых черенков — отрезки корней, которые укореняются и образуют новые растения[3].
- Корневыми отпрысками: тополь может размножаться с помощью корневых отпрысков — побегов, которые растут из корневой системы[3].
Листьями
- Листовыми черенками: бегония может размножаться с помощью листовых черенков — листьев, которые укореняются и образуют новые растения[3].
- Листовыми пластинками: бегония может размножаться с помощью листовых пластинок — частей листьев, которые укореняются и образуют новые растения[3].
Специализированными образованиями
Выводковые почки: каланхоэ может размножаться с помощью выводковых почек — специализированных образований на листьях, которые образуют новые растения[3].
Прививка
Прививка представляет собой искусственную форму вегетативного размножения, широко применяемую в садоводстве. Она заключается в сращивании наземной части (почки или черенка) ценного сорта растения с дикой или специально выведенной формой, обладающей мощной корневой системой. Растение, дающее корневую систему, называется подвоем, а прививаемое на него растение — привоем[3].
Ценный сорт растения, который будет прививаться на подвой, может быть представлен в виде почки или черенка. Подвой и привой срезаются под определённым углом и совмещаются таким образом, чтобы их камбиальные слои (слои активно делящихся клеток) соприкасались. Совмещённые части фиксируются с помощью специальных материалов, таких как изолента, парафиновая лента или прививочная лента, чтобы обеспечить плотное соприкосновение и предотвратить высыхание. Место прививки защищается от попадания влаги и загрязнений. Привитое растение содержится в благоприятных условиях, обеспечивающих его успешное срастание и дальнейшее развитие[3].
Существуют различные способы прививки[3]:
- Окулировка — привой представляет собой почку, которая вставляется в надрез на подвое. Широко используется для прививки плодовых деревьев, таких как яблони и груши.
- Копулировка — подвой и привой срезаются под одинаковым углом и совмещаются таким образом, чтобы их камбиальные слои соприкасались. Используется для прививки различных видов деревьев и кустарников.
- За кору — привой вставляется под кору подвоя, которая предварительно надрезается. Используется для прививки деревьев с толстой корой, таких как дубы и каштаны.
- В расщеп — подвой расщепляется, и привой вставляется в образовавшийся разрез. Используется для прививки деревьев с толстыми стволами, таких как яблони и груши[3].
Культурой тканей
Культура тканей представляет собой высокотехнологичный метод вегетативного размножения растений, который позволяет получать большое количество генетически идентичных особей из отдельных клеток или фрагментов тканей материнского растения. Этот метод широко применяется в сельском хозяйстве, биотехнологии и научных исследованиях[3].
Для получения культуры тканей от материнского растения отбираются отдельные клетки или фрагменты тканей, такие как листья, стебли, корни или зародышевые ткани. Исходный материал подвергается стерилизации, чтобы предотвратить загрязнение питательной среды микроорганизмами. Клетки или фрагменты тканей помещаются на стерильную питательную среду, содержащую все необходимые питательные вещества, витамины и минералы для роста и развития клеток. Для стимуляции деления клеток в питательную среду добавляются особые ростовые вещества, такие как ауксины, цитокинины и гиббереллины. Под воздействием ростовых веществ клетки начинают активно делиться и образуют недифференцированную массу клеток, называемую каллусом. Каллус продолжает расти и делиться, образуя плотную массу клеток. На поверхности каллуса начинают формироваться зачатки растений, такие как почки и корни[3].
Зачатки растений продолжают развиваться, образуя полноценные растения. Сформировавшиеся растения пересаживаются в питательную среду или субстрат для дальнейшего роста и развития. Растения акклиматизируются к условиям окружающей среды, что включает постепенное привыкание к естественным условиям освещения, температуры и влажности[3].
Культура тканей позволяет быстро увеличивать численность популяции растений, так как из одного материнского растения можно получить очень много генетически идентичных особей. Все полученные растения сохраняют ценные признаки и свойства материнского растения. Этот метод позволяет контролировать условия роста и развития растений, что способствует получению здоровых и качественных особей. Метод культуры тканей может быть использован для сохранения и восстановления популяций редких и исчезающих видов растений[3].
Вегетативное размножение у животных
Животные также могут размножаться вегетативно, хотя этот метод менее распространён по сравнению с растениями. Вегетативное размножение у животных включает несколько механизмов[7].
Фрагментация
Распад тела на множество фрагментов: белая планария (плоский червь) может размножаться путём фрагментации, когда её тело распадается на множество фрагментов, каждый из которых способен развиться в полноценный организм[7].
Упорядоченное деление на два
Деление на две части: дождевой червь может размножаться путём упорядоченного деления на две части, каждая из которых способна развиться в полноценный организм[7].
Почкование
Образование почек: гидра (пресноводный полип) может размножаться путём почкования, когда на теле родительского организма образуются почки, которые отделяются и развиваются в новые организмы[7].
Вегетативное размножение грибов
Вегетативное размножение у грибов представляет собой процесс, при котором новые организмы формируются из фрагментов родительского организма без участия половых клеток. Одним из механизмов такого размножения является фрагментация мицелия. Мицелий — это сеть гиф, представляющих собой нити, которые формируют основную часть тела гриба. Мицелий способен к фрагментации, и каждая его часть может развиться в новый организм. У многих плесневых грибов мицелий может разделяться на фрагменты, каждый из которых способен дать начало новому организму[4].
Склероции представляют собой плотные структуры, устойчивые к неблагоприятным условиям, которые формируются из мицелия. Склероции способны прорастать и давать начало новому мицелию. У некоторых видов грибов бразуются склероции, которые могут прорастать и формировать новый мицелий[4].
Половое размножение
Половое размножение — это процесс, при котором новые организмы образуются в результате слияния половых клеток (гамет) от двух родительских организмов (исключением является партеногенез). Этот метод размножения широко распространён среди эукариот. Половое размножение обеспечивает генетическое разнообразие и способствует адаптации и эволюции видов.. Потомки генетически отличаются от родителей благодаря явлениям кроссинговера и независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазу I мейоза, а также случайного оплодотворения. Биологическая роль полового размножения заключается в увеличении генетического разнообразия потомства, что способствует выживанию в изменяющихся условиях среды и успеху эволюции вида в целом[1].
Половой процесс без размножения
Половой процесс приводит к обмену или объединению наследственного материала, но без увеличения количества особей. В буквальном смысле данный процесс не является размножением организмов[1].
Конъюгация
Конъюгация представляет собой процесс, в ходе которого две клетки объединяются через цитоплазматический мостик и осуществляют обмен генетическим материалом. Этот механизм служит для передачи генетической информации и способствует увеличению генетического разнообразия у некоторых одноклеточных организмов, таких как бактерии, инфузории и спирогиры[11].
В процессе конъюгации клетки сближаются и устанавливают физический контакт. У бактерий это происходит с помощью пилей — полых белковых структур, которые соединяют две клетки. У инфузорий и спирогир конъюгация осуществляется через специализированные структуры, такие как цитоплазматические мостики[11].
Между двумя клетками образуется цитоплазматический мостик, который позволяет обмениваться генетическим материалом. У бактерий этот мостик называется пилюсом и служит для передачи плазмидной ДНК. Через цитоплазматический мостик происходит передача генетического материала от одной клетки к другой. У инфузорий и спирогир происходит обмен микроядрами, которые содержат генетический материал[11].
Переданный генетический материал интегрируется в геном получающей клетки. У бактерий плазмидная ДНК может интегрироваться в хромосому или оставаться в виде плазмиды. У инфузорий и спирогир микроядра сливаются, что приводит к рекомбинации генетического материала[11].
Конъюгация способствует увеличению генетического разнообразия, поскольку позволяет клеткам обмениваться генетическим материалом. Это может повысить адаптационные возможности популяции и способствовать эволюции[11].
Копуляция
Копуляция представляет собой процесс объединения генетической информации, происходящий у некоторых простейших организмов. В результате этого процесса клетки-организмы, ранее существовавшие отдельно, становятся неотличимыми друг от друга и сливаются, образуя зиготу с двойным набором хромосом. Копуляция является одной из форм полового процесса, позволяющей организмам объединять генетический материал и увеличивать генетическое разнообразие.[1].
Половое размножение
Половое размножение представляет собой уникальный способ воспроизводства живых организмов, основанный на формировании половых клеток, которые впоследствии сливаются в процессе оплодотворения. Гаметы, обладающие гаплоидным набором хромосом, образуют зиготу, содержащую диплоидный набор хромосом. Этот способ размножения является более эволюционно продвинутым по отношению к бесполому размножению[12].
Виды полового размножения:
По типу гамет
- Изогамия представляет собой процесс слияния морфологически идентичных гамет, не дифференцированных по размеру и подвижности. Этот тип размножения характерен для некоторых одноклеточных водорослей, таких как хламидомонада[12].
- Гетерогамия, в свою очередь, подразумевает слияние подвижных гамет, среди которых одни являются крупными женскими макрогаметами, а другие — мелкими мужскими микрогаметами. Этот процесс характерен для некоторых видов водорослей и грибов. Например, у некоторых видов зелёных водорослей наблюдается гетерогамия[12].
- Оогамия представляет собой слияние макрогаметы, которая является крупной, неподвижной яйцеклеткой, богатой запасными веществами, и микрогаметы, которая представляет собой подвижный мелкий сперматозоид. Этот тип размножения является наиболее распространённым у животных и многих растений. Например, у млекопитающих, включая человека, оплодотворение происходит путём оогамии. Оогамия позволяет макрогамете содержать большое количество запасных веществ, что способствует развитию зиготы и эмбриона. Подвижные микрогаметы могут активно искать и оплодотворять яйцеклетки, что повышает вероятность успешного оплодотворения[12].
По наличию процесса оплодотворения
- Половое размножение представляет собой форму репродукции, в которой участвуют особи обоих полов, и результатом этого процесса становится оплодотворение. В результате слияния мужских и женских половых клеток, или гамет, образуется зигота, которая содержит полный набор хромосом и служит основой для формирования нового организма[12].
- Партеногенез, или девственное размножение, представляет собой процесс развития организма из яйцеклетки без оплодотворения. Этот механизм позволяет организмам размножаться без участия мужских гамет. Партеногенез встречается у многих видов беспозвоночных и позвоночных (скальные ящерицы), за исключением млекопитающих. Например, многие насекомые, такие как муравьи, пчёлы и осы, размножаются путём партеногенеза. В результате этого процесса из неоплодотворённых яиц развиваются самцы, а из оплодотворённых — матки и рабочие особи. Партеногенез также широко распространён среди растений. У двудомных растений этот механизм размножения часто связан с отсутствием особей мужского пола, а у однодомных — с деградацией мужских цветков или отсутствием пыльцы. Партеногенез позволяет организмам размножаться в условиях, когда мужские гаметы отсутствуют или недоступны. Этот процесс способствует быстрому увеличению численности популяции, так как не требует участия мужских гамет[12].
- Педогенез представляет собой способ размножения, присущий некоторым беспозвоночным. При педогенезе у личинок развиваются неоплодотворённые яйца, которые дают начало новому поколению. Этот механизм размножения встречается у некоторых видов насекомых и червей. Например, у некоторых видов комаров и мух личинки способны размножаться педогенетически. Педогенез компенсирует низкую плодовитость взрослых форм, которые расселяются пассивно. Этот процесс позволяет организмам размножаться на ранних стадиях развития, что способствует быстрому увеличению численности популяции[12].
По результатам оплодотворения
- В результате слияния гамет — сперматозоидов и яйцеклеток — образуется зигота, представляющая собой основу для развития нового организма. Этот процесс является основной и наиболее распространённой формой размножения среди эукариот[1].
- Гиногенез представляет собой процесс, при котором сперматозоид стимулирует дробление яйцеклетки, но не оплодотворяет её. В результате образуется новый организм с гаплоидным набором хромосом, имеющий только материнские признаки. Этот процесс встречается у некоторых рыб и круглых червей[1].
- Андрогенез, в свою очередь, представляет собой процесс, при котором два сперматозоида проникают в яйцеклетку, ядро яйцеклетки разрушается, и дальнейшее развитие происходит без участия материнского набора хромосом. В результате образуется новый организм с гаплоидным набором хромосом, имеющий только отцовские признаки. Этот процесс встречается у тутового шелкопряда[1].
- Апомиксис представляет собой процесс развития растений из неоплодотворённой яйцеклетки или из клеток зародышевого мешка. В результате образуется новый организм с гаплоидным набором хромосом, имеющий только материнские признаки. Этот процесс широко распространён среди цветковых растений. Например, у некоторых видов яблонь и цитрусовых растения могут развиваться из неоплодотворённых яйцеклеток или из клеток зародышевого мешка[1].
Половое размножение у грибов
Процесс размножения у грибов представляет собой сложный и разнообразный механизм, который может значительно варьироваться в зависимости от группы грибов. Основные типы полового процесса включают в себя гаметогамию, гаметангиогамию и соматогамию[13][14].
Гаметогамия
Гаметогамия — это процесс, при котором происходит слияние подвижных гамет, образующихся в специализированных структурах, называемых гаметангиями. Этот тип полового процесса характерен для хитридиомицетов и гифохитридиомицетов[13][14].
Оогамия
Оогамия — разновидность гаметогамии, при которой крупные неподвижные яйцеклетки, формирующиеся в оогониях, оплодотворяются мелкими подвижными сперматозоидами, развивающимися в антеридиях. У некоторых грибов, таких как оомицеты, сперматозоиды не образуются, и яйцеклетка оплодотворяется не дифференцированным на сперматозоиды содержимым антеридия[13][14].
Гаметангиогамия
Гаметангиогамия — это процесс, при котором происходит слияние двух многоядерных специализированных структур, содержимое которых не дифференцировано на гаметы. Этот тип полового процесса характерен для зигомицетов и аскомицетов[13][14].
Соматогамия
Соматогамия — это процесс, при котором происходит слияние обычных вегетативных клеток мицелия. Этот тип полового процесса характерен для базидиомицетов[13][14].
Споры и плодовые тела
Споры, образующиеся в результате полового процесса, генетически неоднородны и часто располагаются на поверхности или внутри плодовых тел. Такие споры и структуры, их несущие, называются телиоморфами[13][14].
Несовершенные грибы
Некоторые грибы утратили половой процесс в ходе эволюции и размножаются только вегетативно или бесполым способом. Эти грибы составляют группу несовершенных, или анаморфных (митотических), грибов, таких как аспергилл и боверия[13][14].
Парасексуальный процесс
Как компенсация утраченного полового процесса у некоторых грибов встречается парасексуальный процесс. Он происходит в гетерокариотическом мицелии, в котором присутствуют генетически разнородные ядра в общей цитоплазме. Гаплоидные ядра могут сливаться с образованием диплоидных, некоторые из которых являются гетерозиготными. В таком ядре возможно объединение хромосом и обмен генетическим материалом с помощью кроссинговера. Иногда после этого вновь возникают гаплоидные ядра, генетически отличные от исходных[13][14].
Размножение других биологических объектов
Размножение вирусов
Вирусы представляют собой уникальные микроорганизмы, не способные к самостоятельному синтезу своих компонентов и размножению вне клетки-хозяина. Они используют клеточные механизмы и ресурсы для репликации и сборки новых вирусных частиц[15].
Основные этапы размножения вирусов[15].
- Прикрепление и проникновение: вирусы прикрепляются к специфическим рецепторам на поверхности клетки-хозяина и проникают в клетку различными способами, такими как слияние с клеточной мембраной или пиноцитоз.
- Раздевание (анкоатинг): внутри клетки вирус теряет свою белковую оболочку, освобождая вирусную нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК).
- Репликация нуклеиновой кислоты: вирусная нуклеиновая кислота использует клеточные ферменты для своей репликации. Для ДНК-содержащих вирусов синтезируется полимераза РНК, которая строит информационную РНК (иРНК) на нити ДНК. Для РНК-содержащих вирусов синтезируется полимераза, катализирующая синтез новых частиц вирусной РНК.
- Синтез вирусных белков: вирусная иРНК переходит на рибосомы клетки-хозяина, где происходит синтез вирусных белков. Ранние белки участвуют в репликации нуклеиновой кислоты, а поздние белки — в формировании белковых оболочек дочерних вирионов.
- Сборка вирионов: новые вирусные нуклеиновые кислоты и белки собираются в новые вирусные частицы (вирионы).
- Выход из клетки: новые вирионы покидают клетку-хозяина различными способами, такими как лизис клетки или экзоцитоз[15].
Размножение вироидов
Вироиды — это очень маленькие инфекционные агенты. Они состоят из одной цепочки РНК, которая не создаёт белки, но может размножаться и передаваться между клетками и даже между разными растениями. Вироиды могут заражать многие растения, включая важные для сельского хозяйства культуры, такие как картофель, цитрусовые, баклажаны и авокадо. Они попадают в клетки растений через специальные каналы, которые соединяют клетки[16].
Внутри клеток вироиды направляются в определённые части клетки: ядро или хлоропласты. Они используют специальные ферменты, чтобы размножаться. В ядре они используют фермент, который обычно помогает создавать белки. В хлоропластах они используют фермент, который обычно помогает создавать хлорофилл. Вироиды размножаются по особому механизму, который похож на вращение колеса. В результате получаются короткие кусочки РНК. Они собираются в кольца[16].
Вироиды могут перемещаться между клетками растения через специальные каналы. Они могут передаваться между растениями через семена, пыльцу, части растений или с помощью насекомых. Вироиды — это как бы живые объекты, которые могут размножаться и передаваться. Они делают это с помощью специальных ферментов, которые могут ошибаться. Из-за этого у них часто появляются новые свойства[16].
Размножение прионов
Прионы представляют собой особый класс инфекционных агентов, основу которых составляет белок, не содержащий нуклеиновых кислот. Концепция существования прионов основана на идее новой, белковой наследственности, подразумевающей изменённые формы белков в организме-хозяине, способные вызвать изменение фенотипа при переносе в новый организм. Буквально прионы не размножаются. Они изменяют структуру уже созданного хозяином белка. Большинство прионов являются патогенными, но, в отличие от других классов патогенов, таких как вирусы, бактерии, грибы и паразиты, они уникальны тем, что распространяются внутри и между хозяевами без переноса или репликации собственной ДНК или РНК[17].
Прионы обычно представляют собой повторно свёрнутые и агрегированные белки, которые проникают в организм-хозяин и стимулируют изменение соответствующего нормального белка. Прионный агрегат растёт, а затем фрагментируется, генерируя новые прионные агрегаты. Этот процесс напоминает рост кристаллов льда. Многие белки, если не большинство, могут перегруппировываться и/или собираться в упорядоченные агрегаты, которые в определённых условиях могут расти. Однако не все такие белковые агрегаты являются патогенными прионами[17].
Термин «прион» означает, что структура повторно свёрнутого белка может распространяться между хозяевами или, по крайней мере, из клетки в клетку в многоклеточном организме-хозяине. Недавно было предложено объединить под общим термином «прионы» все состояния белка, способствующие его росту в форме мультимерных скоплений. Однако такое расширенное использование термина нарушает идею передаваемости, лежащую в основе понятия прионов, и не позволяет однозначно отделить прионы от многих других клеточных структур, которые могут расти, но не имеют тенденции распространяться на другие клетки и организмы[17].
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Зеленева Ю. В., Глушковская Н. Б., Дмитричева Л. Е. Биология. Учебное пособие в 2 частях. Часть I. — СПб.: РГГМУ, 2022. — 120 с. — ISBN 978-5-86813-564-4.
- ↑ 2,0 2,1 Редакция биологии и биологических ресурсов. Размножение. Большая российская энциклопедия (5 марта 2024). Дата обращения: 1 октября 2024. Архивировано 6 октября 2024 года.
- ↑ 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 3,11 3,12 3,13 3,14 3,15 3,16 3,17 Вегетативное размножение растений • Биология, Растения и грибы • Фоксфорд Учебник. Фоксфорд. Дата обращения: 19 октября 2024.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Полянский Ю. И. Размножение. Большая советская энциклопедия. Дата обращения: 19 октября 2024. Архивировано 7 октября 2024 года.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 Курносова Н. А., Семенова М. А., Столбовская О. В., Дрождина Е. П. Размножени и развитие организмов. Учебно-методическое пособие. / рецензенты: Слесарева Е. В., Лифанова С. П.. — Ульяновск: Ульяновский государственный университет, 2013. — С. 12 - 14. — 42 с.
- ↑ 6,0 6,1 Биология: Пособие для поступающих в вузы. Том 1 / под ред. Н. В. Чебышева. — М.: Издательство Новая Волна, 2002. — 445 с. — ISBN 5-7864-0111-1.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 Богоявленский Ю. К., Улисова Т. Н., Яровая И. М., Ярыгин В. Н. Биология / под ред. В. Н. Ярыгина. — М.: Медицина, 1985. — 560 с.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 Билич Г. Л., Зигалова Е. Ю., Пасечник В. В. Биология для абитуриентов: ЕГЭ, ОГЭ и олимпиады любого уровня сложности в 2 томах. Том 1. — М.: Экспо, 2019. — 400 с. — ISBN 978-5-04-100082-0.
- ↑ 9,0 9,1 Колесников С.И. Биология. Большой справочник для подготовки к ЕГЭ: учебно-методическое пособие.. — Ростов-на-Дону: Легион, 2016. — С. 108-109. — 592 с. — ISBN 978-5-9966-0845-4.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 Иванов А. В., Курносов К. М. Кудряшов Л. В. Полиэмбриония. Большая советская энциклопедия. Дата обращения: 19 октября 2024. Архивировано 23 сентября 2023 года.
- ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 Конъюгация. Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 20 октября 2024. Архивировано 15 июня 2024 года.
- ↑ 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 Редакция биологии и биологических ресурсов. Половое размножение. Большая российская энциклопедия (27 марта 2024). Дата обращения: 20 октября 2024. Архивировано 15 июня 2024 года.
- ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 13,5 13,6 13,7 Гарибова Л. В. Грибы. Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2016). Дата обращения: 21 октября 2024. Архивировано 15 июля 2024 года.
- ↑ 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 Рудая Н. А. Лекция 19. Общая характеристика низших растений. Институт дистанционного образования ТГУ (2004). Дата обращения: 21 октября 2024.
- ↑ 15,0 15,1 15,2 Мамонова Н.В. Размножение вирусов. Томский государственный университет (2007). Дата обращения: 20 октября 2024.
- ↑ 16,0 16,1 16,2 Кордингли М. «Вирусы». Глава из книги • М. Кордингли • Книжный клуб на «Элементах» • Опубликованные отрывки из книг. Элементы. Дата обращения: 21 октября 2024.
- ↑ 17,0 17,1 17,2 Макарова Н. В. Прионы: болезни и лечение. Яндекс здоровье (3 октября 2018). Дата обращения: 20 октября 2024.
Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!