Генетика на пальцах - читать онлайн книгу. Автор: Андрей Шляхов cтр.№ 24

Существует несколько видов бесполого размножения. Самый простой из них называется простым делением. Такой вид размножения характерен для одноклеточных организмов. Клетки просто делятся на две или же на большее количество дочерних клеток.

Сразу же напрашивается вопрос, является ли каждая дочерняя клетка, образовавшаяся путем простого деления, точной копией материнской?

Вроде бы да, является, поскольку получает тот же самый набор генов. И чаще всего так оно и происходит, но… Но если в генах материнской клетки за период ее жизни, то есть в интерфазе, произошли какие-то изменения, то дочерние клетки уже не будут точной копией материнской. Они получат несколько измененный набор генов. Изменчивость присутствует как при половом, так и при бесполом размножении. Иначе говоря, любой вид размножения создает материал для естественного отбора и его матери-эволюции. Все, что размножается, развивается!

Почему бактерии размножаются так быстро? Еще утром человек был полностью здоров, а вечером у него уже ангина? Или пневмония… Потому что они размножаются простым делением и, подобно всем одноклеточным организмам, имеют довольно простое строение. В результате, при благоприятных условиях, количество бактерий может удваиваться каждые полчаса-час. Вот такие у них темпы!

Некоторые грибы и растения пошли более сложным путем. Они образуют так называемые споры – одноклеточные структуры, предназначенные для размножения. Спору можно сравнить с простейшим семенем. Простейшим, поскольку спора имеет очень простое строение, состоит из одной клетки, которая иногда может иметь двигатель-жгутик. Запаса питательных веществ, обязательного для семян, спора не содержит. Это клетка с генетическим материалом, просто клетка и ничего кроме клетки.

При бесполом размножении посредством спорообразования дочерние организмы будут полностью схожи с родительскими, если только за период жизни родителей в их генах не произошло никаких мутационных изменений.

Бесполое размножение может осуществляться не делением, а посредством отделения от организма его части, состоящей из некоторого количества клеток. Такая форма бесполого размножения называется вегетативным размножением. Примером его является размножение растений побегами, черенками, клубнями или луковицами. В основе вегетативного размножения лежит регенерация – способность живых организмов со временем восстанавливать поврежденные ткани и утраченные органы вплоть до восстановления целого организма из искусственно отделенного от него фрагмента. По сути, выращивание растения из клубня и образование полноценной особи из фрагмента тела дождевого червя ^[42] представляют собой однотипные процессы.

Все вы хотя бы слышали о том, что садовники размножают растения черенками, а некоторые даже лично высаживали черенки. Черенки предпочтительнее семян, поскольку они более устойчивы к действию факторов внешней среды. Черенок можно вырастить в благоприятных тепличных условиях, а затем, окрепший и устойчивый, высадить в почву по месту постоянного проживания, то есть прорастания. Но задумывались ли вы когда-нибудь над тем, почему черенки и прочие побеги, а также клубни-луковицы так любят селекционеры, выводящие новые сорта растений? В чем состоит практико-генетический смысл размножения побегами и клубнями? Чем побег предпочтительнее семени с точки зрения селекционера?

У нас получилось целых три вопроса вместо одного, но на все три можно дать один ответ.

При бесполом вегетативном размножении потомство будет точной копией родителя, а при половом размножении семенами – не будет. Поэтому если селекционер добился того, к чему стремился, то он предпочтет «тиражировать» полученный результат путем черенкования, а не семенами, чтобы достигнутый результат не был «испорчен» какими-нибудь мутациями.

Некоторые одноклеточные организмы, например, дрожжевые грибы, и даже многоклеточные (пресноводная гидра) размножаются почкованием. При почковании на материнской клетке или материнском организме появляется локальное выпячивание, которое растет и впоследствии отпочковывается от своей матери. Отпочковавшийся фрагмент может быть клеткой или же многоклеточным организмом, но дело не в количестве клеток, а в том, что они образуются посредством митотического, бесполого деления соматических клеток.

Обратите внимание на то, что бесполое размножение следует отличать от партеногенеза – однополого размножения. На первый взгляд может показаться, что бесполое размножение и однополое размножение – это одно и то же. Но на самом деле далеко не одно.

Партеногенез, также называемый «девственным размножением», является разновидностью ПОЛОВОГО размножения! Потому что при партеногенезе взрослый организм развивается из Неоплодотворенной Яйцеклетки, то есть из ЖЕНСКОЙ ПОЛОВОЙ КЛЕТКИ. Партеногенез мало распространен в природе. Так размножаются некоторые муравьи и тараканы, тля, рачки-дафнии, скальные ящерицы и комодские вараны.

У человека, знакомого с основами генетики, при упоминании о партеногенезе сразу же возникает вопрос, как при этом способе размножения яйцеклетка получает полный набор хромосом, необходимый для нормальной жизнедеятельности развивающегося из нее организма?

Различными путями.

Например, у дафний яйцеклетки образуются без мейоза, то есть сохраняют полный набор хромосом. Такой партеногенез называется амейотическим ^[43].

При мейотическом партеногенезе яйцеклетки проходят мейоз, теряя при этом половину своих хромосом, но затем восполняют эту утрату удвоением числа хромосом в ядрах без деления ядер (и самих клеток). Такое «удвоение без деления» называется эндомитозом (внутренним митозом).

Существует и второй путь восполнения утраченных хромосом, но для понимания его нужно ознакомиться с нюансами образования яйцеклеток. Этот процесс называется оогенезом, а процесс образования сперматозоидов – сперматогенезом.

Сперматогенез и оогенез

Посмотрите на рисунок и сравните конечный результат. Из клетки-родителя, имеющей полный диплоидный набор хромосом, в результате двух мейотических делений образуется четыре гаплоидных сперматозоида и всего одна гаплоидная яйцеклетка.

Вот почему яйцеклетка одна, а сперматозоидов четыре? И почему в результате оогенеза образуются какие-то непонятные полярные тельца?

Дело в том, что яйцеклетке, в отличие от сперматозоида, функция которого состоит только в доставке генетического материала, после оплодотворения нужно делиться, причем весьма активно. Для осуществления любого процесса требуются энергетические ресурсы, которые находятся в цитоплазме. Поэтому было бы нерационально делить цитоплазму со всем ее содержимым поровну между всеми четырьмя яйцеклетками, образующимися в процессе мейоза. В результате такого равноценного деления получились бы четыре «недояйцеклетки», не обладающие достаточным количеством ресурсов для активного размножения. Но в то же время в процессе оогенеза дважды надо как-то избавляться от половины имеющихся хромосом, избыток которых ни к чему хорошему привести не может. Для удаления ненужных хромосом образуются полярные тельца, не очень-то жизнеспособные клетки, смысл существования которых заключается в устранении лишней половины диплоидного набора хромосом, который образуется при мейотическом делении в яйцеклетке. Образно полярные тельца можно сравнить с мусорным ведром, в которое выбрасываются ненужные хромосомы.