Бесполое и половое размножение: способы, клоны и наследственное разнообразие
Сравним деление, почкование, споры и вегетативное размножение с половым процессом и разберём, где слово «клон» точное, а где слишком сильное.
Федеральная программа · базовый уровень · 10 класс
Размножение и индивидуальное развитие организмов
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Бесполое и половое размножение
- Деление надвое и почкование
- Спорообразование
- Вегетативное размножение растений
- Искусственное клонирование и селекция
- Генетическое разнообразие и ограничения учебных схем
Как это устроено
Бесполое размножение бывает разным. Бактерии делятся надвое без митоза эукариот, дрожжи могут почковаться, растения часто дают новые побеги из вегетативных органов. У разных грибов и растений споры могут возникать в разных стадиях жизненного цикла; нельзя утверждать, что «любая спора всегда продукт только бесполого процесса». Способ определяют по механизму образования, а не по маленькому размеру дочернего объекта.
Потомство при бесполом размножении часто похоже на родителя по наследственному материалу, поэтому слово «клон» полезно. Но абсолютно одинаковых во всех отношениях особей не бывает: возможны новые мутации, изменения во время развития и влияние среды. Искусственное клонирование растений черенками помогает сохранять ценные сочетания признаков в селекции, но вместе с ними могут сохраняться и восприимчивости к определённым условиям или болезням.
Половое размножение включает образование гамет и соединение наследственного материала. Мейоз и рекомбинация создают новые сочетания вариантов, но не делают потомство «лучше» по каждому признаку автоматически. Половые жизненные циклы растений, грибов и животных различаются, поэтому простая схема «две гаметы → детёныш» подходит лишь для конкретного этапа и организма. Даже у одного вида могут встречаться разные стратегии.
Сравнение способов зависит от условий. Быстрое образование похожих потомков может быть выгодно при устойчивой среде; изменение сочетаний наследственных вариантов может повысить разнообразие популяции при изменениях. Но научно неверно назвать половое размножение всегда «совершеннее»: эволюция не направлена к одному обязательному способу, а многие линии успешно сочетают или чередуют стратегии.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Размножение
Образование новых особей организмами с передачей наследственной информации, обеспечивающее продолжение существования линии или популяции.
Пример: Из семени вырастает новое растение, а бактерия может дать две дочерние клетки при делении.
- Бесполое размножение
Образование потомства без слияния гамет данного размножающегося организма, часто с передачей генома от одного родителя.
Пример: Клубень картофеля может дать побег и новое растение без образования семени.
- Половое размножение
Образование нового организма через процессы, включающие слияние генетического материала гамет или эквивалентные стадии полового жизненного цикла.
Пример: У цветкового растения после оплодотворения развивается семя с зародышем.
- Деление надвое
Способ бесполого размножения, при котором одна клетка после копирования наследственного материала разделяется на две дочерние клетки.
Пример: Многие бактерии увеличивают численность делением надвое, хотя механизм не является эукариотическим митозом.
- Почкование
Образование нового организма или клетки в виде выроста на родительской особи с последующим отделением либо сохранением связи.
Пример: Некоторые дрожжи размножаются почкованием, формируя дочернюю клетку меньшего размера.
- Спора
Специализированная клетка размножения или расселения; её происхождение и функция различаются у грибов, растений и других организмов.
Пример: У мхов спора развивается после мейоза, а у некоторых грибов споры могут образовываться разными путями.
- Вегетативное размножение
Образование нового растения из вегетативных частей — побегов, корней или их видоизменений — без семенного полового процесса.
Пример: Укоренённый черенок смородины может дать новое растение.
- Клон
Группа клеток или организмов, происходящих от общего предка бесполым путём и обычно очень сходных по наследственному материалу.
Пример: Растения из черенков одного куста называют клонами, но их клетки могут накопить различия.
- Гамета
Специализированная клетка полового процесса, слияние которой с другой гаметой может образовать новый генетический набор.
Пример: При оплодотворении у животных сливаются ядра яйцеклетки и сперматозоида.
- Оплодотворение
Соединение генетического материала гамет с образованием новой клетки или структуры, начинающей развитие следующего поколения.
Пример: У покрытосеменных происходит двойное оплодотворение с участием двух спермиев.
- Рекомбинация
Возникновение новых сочетаний наследственных вариантов вследствие обмена участками и независимого распределения хромосом в половом процессе.
Пример: Братья и сёстры могут различаться по комбинациям вариантов генов, полученных от одних родителей.
Пример по шагам
Садовод получил пять кустов из черенков одного растения и написал: «У них навсегда одинаковые размеры, урожай и геномы». Что следует исправить?
- По происхождению кусты являются клонами и обычно имеют очень сходный наследственный материал.
- Мутации при росте и особенности исходных тканей могут вносить различия, поэтому слово «навсегда одинаковые геномы» слишком сильное.
- Размер и урожай зависят также от освещения, воды, питания, болезней и возраста растений.
Вывод: Клональное происхождение не означает одинаковую судьбу и полное отсутствие изменений.
Практическая работа
Сравнение жизненных циклов по готовым схемам
- Для бактерии, почкующейся дрожжевой клетки и растения из черенка отметьте родительский материал и место образования потомка.
- Для цветкового растения найдите гаметы, оплодотворение и семя, не считая рост семени отдельным способом размножения.
- Составьте таблицу числа родителей, участия гамет, возможных источников наследственных различий и оговорок для каждого примера.
Что можно заключить: Тип размножения определяется процессом передачи и объединения наследственного материала, а не только внешним видом потомка.
Безопасность: Используйте готовые схемы; не выращивайте неизвестные микроорганизмы и не берите биологические образцы у людей.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.