Самовоспроизведение живых организмов как процесс самоорганизации

Способность воспроизводить себе подобных (размножение) - одно из главных свойств живых организмов. Оно обеспечивается благодаря репликации ДНК, позволяющей дублировать генетическую информацию. Размножение же организмов, как таковое, может быть бесполым и половым. При бесполом размножении новая особь образуется из одной клетки или группы клеток материнского организма. При половом размножении новая особь развивается из зиготы - клетки, которая образуется при слиянии двух специализированных половых клеток. Они носят название гамет и продуцируются родительскими особями. Поскольку при формировании зиготы сливаются и ядра гамет, то число хромосом соответственно удваивается. В ходе развития половых клеток имеет место близкий митозу процесс - мейоз, который обеспечивает уменьшение (редукцию) числа хромосом в гаметах.

В соматических клетках высших растений и животных каждая хромосома представлена в двух экземплярах. Такие пары хромосом называют гомологичными. В ходе мейоза образующиеся гаметы получают по одинарному (гаплоидному) набору хромосом, а при слиянии ядер двух гамет в зиготе двойной (диплоидный) набор хромосом восстанавливается. Однако в каждой паре гомологичных хромосом в зиготе одна хромосома будет от одного родительского организма, а другая - от другого. Поэтому развивающийся из зиготы организм будет обладать новым сочетанием (комбинаций) различных признаков и свойств, т. е. отличаться от своих родителей. Это комбинативная форма наследственной изменчивости. Она является существенным фактором эволюции, обеспечивающим приспособление видов к меняющимся условиям среды. В этом, собственно, и заключается смысл полового размножения и его преимущество перед бесполым размножением. Неудивительно, что половое размножение возникло на ранних этапах эволюции и служит доминирующей формой размножения высших многоклеточных организмов.

Мейоз состоит из двух следующих друг за другом делений клетки. В интерфазе I, предшествующей первому делению, как и в интерфазе митоза, происходит удвоение хромосом, причем обе копии остаются тесно связанными друг с другом. В профазе I происходит тесное смыкание (конъюгация) гомологичных хромосом; при этом возможен перекрест хромосом (кроссинговер), когда гомологичные хромосомы обмениваются участками. В метафазе I происходит образование метафазной пластинки. В анафазе I каждая пара гомологичных хромосом перемещается к разным полюсам клетки, вслед за чем в телофазе I образуется ядерная оболочка и делится цитоплазма. Затем следует непродолжительная интерфаза II, во время которой хромосомы уже не удваиваются. Второе мейотическое деление принципиально не отличается от митоза. Удвоенные еще в первой интерфазе хромосомы выстраиваются в метафазную пластинку, и хромосомы каждой пары расходятся в анафазе II к разным полюсам. В результате разделения цитоплазмы в телофазе II образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом. Общий итог двух делений мейоза - четыре гаплоидные клетки. Заметим, что мейоз (так же как и митоз) может проходить и без деления цитоплазмы клетки.

Основными способами самовоспроизведения живых существ является бесполое и половое размножение. При половом размножении формируются гаплоидные клетки (гаметы). Мужские особи производят сперматозоиды, женские - яйца, или яйцеклетки. В процессе оплодотворения образуется диплоидная зигота, в которой половина хромосом происходит от одного родительского организма, а половина - от другого. В жизненных циклах многих живых существ наблюдают чередование полового и бесполого размножения.

Существование разных способов размножения направлено на сохранение биоразнообразия в экосистемах, т. е. биосферы в целом.

Читать далее