Размножение – это процесс, который позволяет живым существам иметь потомство, непрерывно воспроизводить себе подобных, и следовательно, существовать виду. Оно бывает половым и бесполым. Простые клеточные организмы размножаются обычным делением клеток.

Половое размножение подразумевает слияние женских и мужских половых клеток различными способами. Для его осуществления необходимо предварительное созревание гамет (половых клеток), а затем требуются определенные условия для их встречи и слияния. Вследствие слияния половых клеток образуется зародыш (зигота), дальнейший рост и развитие которой дает возможность образоваться новому организму (потомству).

Виды полового размножения

Половое размножение осуществляется двумя способами: оплодотворение внутреннее и оплодотворение внешнее (наружное).

Оплодотворение внешнее

Оплодотворение внешнее предусматривает слияние половых клеток за пределами организма женской особи (самки). Ярким примером может служить оплодотворение у рыб, при котором самка мечет яйцеклетки (икру), а самец сперму (молоку) непосредственно в водоем и там же происходит их слияние.

Оплодотворение внешнее присуще большинству беспозвоночных водных животных и некоторым позвоночным (земноводные, моллюски, черви и пр). Оно требует для эффективности стечения многих внешних факторов, ведь сперматозоиды и яйцеклетки должны выбрасываться во внешнюю среду в одно время и в одном месте. Именно поэтому природа предусмотрела половые поведенческие реакции особей одного вида (например, сбор в определенных местах и время на нерест).

Кроме всего выше перечисленного, оплодотворение внешнее требует образования в организме самки и самца большого количества половых клеток для обеспечения успешного их слияния. Это обусловлено тем, что во внешней среде происходят большие их потери и расточительство, ведь большинство из них никогда не встретятся и просто погибнут. К примеру, лягушка озерная постоянно откладывает порядка 11 000 яйцеклеток (яиц), а рыба-луна около 30 миллионов.

Оплодотворение внутреннее

Любое дополнительное приспособление, которое может повысить вероятность встречи половых клеток особей разного пола, обеспечивает виду большую плодовитость, а следовательно, и выживаемость всего вида. Кроме того затраты, которые производит организм на выработку и созревание половых клеток в значительной мере снижаются.

Оплодотворение внешнее уступает внутреннему типу оплодотворения. Свое название внутреннее оплодотворение получило в связи с тем, что половые клетки мужского пола вводятся непосредственно в организм особи женского пола. Такой тип оплодотворения присущ видам, которые стоят на более высокой ступени эволюционного развития. Внутреннее оплодотворение предусматривает наличие у особей разных полов специальных приспособительных (половых) органов.

Чем выше ступень развития и эволюции, на котором стоит вид животных, тем больше дополнительных половых органов у них имеется. Это и дополнительные половые железы, органы (яйцеводы и пр.).

Примечателен тот факт, что количество образуемых половых клеток у самки напрямую зависит от степени её привязанности к потомству. Чем она выше, тем меньше яйцеклеток и, следовательно, потомков. На примере трески и африканской рыбы теляпии можно отследить эту закономерность наглядно. Первая мечет около 10 миллионов икринок за один раз и никогда больше не возвращается к месту кладки. Теляпия же во рту вынашивает икру в количестве не больше, чем 100 штук. Большинство млекопитающих вообще имеют всего несколько потомков, а их родительское поведение обеспечивает длительную заботу.

Оплодотворение у человека

Человек относится к видам, которым присуще только внутренне оплодотворение. Процесс оплодотворения происходит в маточных трубах, а оплодотворенная половая клетка, в дальнейшем продвигается по маточным трубам в полость матки.

Партеногенез – оплодотворение без оплодотворения

Еще один вид размножения – партеногенез. Его еще называют оплодотворением без оплодотворения. Он заключается в том, что дочерний организм развивается из генетического материала самой особи (неоплодотворенная яйцеклетка). Таким способом могут образоваться особи только одного пола. Партеногенез присущ пчелам, тле, некоторым низшим ракообразным, даже птицам (индейки) и скальным ящерицам.

В заключение обзорной статьи можно сделать выводы, что оплодотворение внешнее значительно уступает внутреннему оплодотворению и присуще низшим видам. Вместе с эволюционным развитием живых существ на земле и в воде происходило постепенное усовершенствование способов репродукции (продолжения рода). Ведь, как известно, чем больше здорового потомства производит на свет вид, тем больше у него шансов на выживание.

Существует два типа оплодотворения : наружное и внутреннее. При наружном типе оплодотворение происходит в воде, и развитие зародыша также происходит в водной среде ( , ). При внутреннем типе оплодотворение происходит в половых путях самки, а развитие может происходить или во внешней среде ( , птицы), или внутри организма матери в особом органе – матке ( , человек).

При оплодотворении в яйцеклетку может проникать один или несколько . Если в яйцеклетку проникает один сперматозоид, то такое явление называют моноспермией. Если проникает несколько сперматозоидов, то это полиспермия. Как правило, моноспермия характерна для яйцеклеток, не имеющих плотных оболочек, полиспермия – для яйцеклеток с плотными оболочками. В случае полиспермии также происходит только одним сперматозоидом, остальные растворяются и принимают участие в разжижении желтка.

Успех оплодотворения зависит и от внешних условий. Основным условием является наличие жидкой среды с определенной концентрацией. Среда должна обладать нейтральной или слегка щелочной реакцией, в кислой среде оплодотворение не происходит. Процесс оплодотворения мы рассмотрим на примере морского ежа.

Для морского ежа характерна моноспермия. Сперматозоид проникает через студенистую оболочку, после чего начинается изменение поверхностных слоев яйца, называемое кортикальной реакцией. Она заключается в том, что происходит распад кортикальных гранул и их содержимое сливается с желточной оболочкой. В результате образуется оболочка оплодотворения. Вначале оболочка оплодотворения плотно прижата к поверхности яйца, затем отделяется от нее, и между ними образуется перивитиллиновое пространство, заполненное жидкостью. Оболочка оплодотворения защищает яйцо от проникновения других сперматозоидов. Соприкосновение яйца и сперматозоида составляет I-ую фазу оплодотворения и называется активацией яйца. В яйцеклетку проникает головка и шейка сперматозоида, хвостик остается снаружи. У некоторых животных, например, моллюсков, в яйцеклетку проникает весь сперматозоид, в этом случае хвостик растворяется в цитоплазме.

Внутри головка сперматозоида начинает продвижение к ядру, это движение осуществляется центриолью вперед. Ядра сперматозоида и яйцеклетки набухают. Ядро сперматозоида называют мужским пронуклеусом, а ядро яйцеклетки – женским пронуклеусом. В дальнейшем происходит их слияние, в результате которого образуется диплоидное ядро зиготы, начинающее митотически делиться. Слиянием ядер сперматозоида и яйцеклетки и образованием ядра зиготы заканчивается процесс оплодотворения.

Оплодотворение сопровождается существенными изменениями физических и физиологических свойств яйца: увеличивается вязкость цитоплазмы и ее проницаемость, резко изменяется обмен аминокислот, возрастает активность ферментов цитоплазмы. Все эти изменения указывают на то, что оплодотворение приводит к усилению обмена веществ, который в половой клетке до оплодотворения находился на значительно более низком уровне.

оплодотворение у животных, слияние женской (яйцеклетки, яйца) и мужской (сперматозоида, спермия) половых клеток (гамет). О. лежит в основе полового размножения, обеспечивая передачу наследств, признаков от родителей потомкам. Контакт сперматозоида с яйцом выводит последнее из заторможенного состояния и побуждает к развитию. В результате О. объединяются генотипы гамет, материально связанные с хромосомами, в единый генотип зиготы, способный развиваться в новый организм. При этом одинарный (гаплоидный) набор хромосом, получившийся в результате созревания гамет (гаметогенеза), снова становится двойным (диплоидным).

О. предшествует осеменение - наружное и внутреннее. При наружном осеменении (например, у большинства рыб) половые клетки выделяются во внешнюю среду, здесь происходит встреча яйца со сперматозоидом и О. При внутреннем осеменении (птицы и млекопитающие) встреча гамет происходит в женских половых путях, куда из яичника выделяются яйца и при спаривании вводятся сперматозоиды. У млекопитающих яйца развиваются внутри яйцевых фолликулов, проходя ряд стадий (См. Оогенез). Фолликулы выстланы многослойным эпителием и развитие их завершается образованием везикулярного, или граафова, фолликула. Яйцо (ооцит) при лопании фолликула (овуляции) выделяется из яичника вместе с окружающими его фолликулярными клетками яйценосного холмика, попадая на фимбрии маточной трубы, в ампулярном отделе которой происходит встреча яйца со сперматозоидом.

Различают 3 стадии О. В 1‑й стадии яйцо освобождается от окружающих её клеток фолликулярного эпителия яйценосного холмика. Это происходит под действием фермента гиалуронидазы, который выделяется передним концом головки сперматозоида. Гиалуронидаза разрушает связи между клетками фолликулярного эпителия, которые окружали яйцеклетку, и дает возможность проникнуть к ней сперматозоидам. Из огромного числа сперматозоидов, окружавших яйцеклетку, только нескольким удаётся проникнуть через её оболочку. Во 2‑й стадии в яйце в направлении того сперматозоида, который оказался ближе других к поверхности яйца, образуется воспринимающий бугорок, через который головка и шейка сперматозоида проникают в яйцо. В 3‑й стадии в цитоплазме яйца оказываются два ядра (пронуклеусы): женское и мужское, слиянием которых в одно ядро завершается О. Это слияние может совершиться до начала первого митотического деления. Или каждый из пронуклеусов по отдельности проходит митотическую профазу, а метафаза у них - общая. Сперматозоид вносит в яйцеклетку необходимую для образования митотического аппарата центросому. Плотно упакованный «пакет» митохондрий, располагающийся во вставочном отделе сперматозоида и имеющий вид спиральной нити, служит аккумулятором энергии. Чаще всего в яйцеклетку проникает один сперматозоид (моноспермия). В некоторых случаях (например, у птиц) в яйцеклетку проникает несколько сперматозоидов (полиспермия), но с женским пронуклеусом сливается всегда пронуклеус одного сперматозоида, который и осуществляет О. (рис.). Во время О. определяется пол будущего организма. Если в яйцеклетку проникает сперматозоид с Х‑хромосомой, то в зиготе оказываются две Х‑хромосомы и развивается самка; если проникает сперматозоид без Х‑хромосомы, то в генотипе нового организма оказывается лишь одна Х‑хромосома и развивается самец.

Как возникла жизнь на нашей планете? Можно верить в теорию большого взрыва, божественное начало или учение Чарльза Дарвина об эволюции. Наверняка известно лишь то, что все виды организмов на Земле продолжают свое существование благодаря размножению. Которое, в свою очередь, немыслимо без оплодотворения. Что такое оплодотворение, его типы и виды, значение и этапы, а также другие интересные подробности, рассмотрим в этой статье.[фото1]

Соединение двух разнополых клеток, мужской и женской, в результате которого образуется начальная стадия нового организма, и есть оплодотворение. Мужская клетка (сперматозоид) оказывает на женскую (яйцеклетка) стимулирующее действие и вызывает начало ее развития. Внесение набора отцовских хромосом в материнскую яйцеклетку отражает сущность оплодотворения. Его биологическое значение состоит в образовании зиготы — клетки, которая сочетает в себе признаки обоих родителей в различных пропорциях и комбинациях. Таким образом, наследственные задатки материнского и отцовского организмов объединяются и награждают ими свое потомство. Благодаря этому создается множество генетических разновидностей, которые влияют на эволюционный процесс вида и его естественный отбор.

Виды оплодотворения

Определившись с тем, что такое оплодотворение, следует разобраться с его видами. В зависимости от того, какое количество организмов участвует в процессе полового размножения, различают перекрестное и самооплодотворение. В перекрестном оплодотворении принимают участие разные особи. Его суть легко представить на примере с цветком: пыльца с пестика одного растения переносится на рыльце совершенно другого. Перекрестное оплодотворение растений называется опылением. Оно напрямую зависит от внешних факторов, которые способствуют его осуществлению. Всем млекопитающим и человеку присущ именно перекрестный вид оплодотворения. Самооплодотворение — процесс, в котором принимают участие клетки одной и той же особи. Происходит в животном мире у обоеполых организмов, у которых соединяются собственные женские и мужские клетки. Яркий пример – ленточные черви. Также самооплодотворение свойственно нераскрывающимся цветкам, способным к самоопылению.

Типы оплодотворения

В зависимости от того, в каком именно месте происходит процесс оплодотворения, различают несколько типов:

• Наружное оплодотворение.
  Присуще тем земноводным, моллюскам, рыбам, амфибиям, оплодотворение у которых происходит вне организма их самки. Обычно происходит в водной среде, куда представители мужских и женских особей откладывают свои разнополые клетки. Поскольку их встреча напрямую зависит от внешних факторов, организмами образуется огромное количество яйцеклеток и спермы, от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Ведь при наружном типе оплодотворения большинство половых клеток гибнет и именно такой подход обеспечивает сохранность выживания вида.
• Внутреннее оплодотворение.
  Происходит у всех видов наземных животных. Также присуще некоторым водным. Встреча и слияние мужской и женской клетки происходит в этом случае в организме самки, а точнее, в ее половых путях. Это обеспечивает наибольшую вероятность оплодотворения, поэтому для участия в процессе необходимо гораздо меньше разнополых клеток. Далее в материнском организме происходит развитие зародыша и возможность его гибели сводится к минимуму. У животных, как правило, рождается немногочисленное потомство и поэтому они заботятся о нем и проявляют признаки сложного родительского поведения. Человеку для осуществления оплодотворения необходима 1 яйцеклетка и 1 сперматозоид, способный, однако, преодолеть для встречи с ней большой путь.
• Двойное оплодотворение.
  Встречается у покрытосеменных и цветковых растений. Протекание процесса обеспечивается наличием 2-х мужских спермий и 8-ю женскими ядрами. Одна спермия оплодотворяет яйцеклетку, формирующуюся впоследствии в зародыш, другая сливается с крупным ядром центральной клетки и образует питательную среду, необходимую для формирования нового организма.
• Искусственное оплодотворение. Этот тип получил широчайшее применение в животноводстве и сельском хозяйстве, когда для получения необходимого сочетания свойств используется заранее спланированное искусственное скрещивание или осеменение. Таким образом получают дополнительное потомство от выдающегося производителя или выводят сорта растений с определенными качествами. У людей искусственное оплодотворение получило применение при лечении бесплодия. Оно носит название экстракорпоральное, внетелесное, или ЭКО.
  Его принцип состоит в том, что оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом происходит вне женского организма. Только после слияния клеток в единую, оплодотворенную яйцеклетку помещают в матку. Метод получения «ребенка из пробирки» приобретает огромную популярность и дает шанс стать родителями тем парам, которые не имеют возможности зачать ребенка естественным путем. Зачастую, в этом случае происходит использование донорских мужских или женских половых клеток.

Некоторые организмы способны к размножению без процесса оплодотворения. Пчелы, тля, некоторые птицы и земноводные способны к партеногенезу. Здесь для развития клетки используется генетический материал только одного родителя и на свет производится однополое потомство.
Кроме вышеперечисленных типов оплодотворения, оно делится на моноспермию – когда в яйцеклетку проникает только один сперматозоид, и полиспермию – в этом случае в женскую клетку одновременно попадает несколько мужских. Но даже в этом случае происходит одноядерное слияние, остальные же ядра подвергаются разрушению. Первому варианту оплодотворения подвержено большинство представителей животного и растительного мира, а второй присущ только некоторым группам животных и отдельным видам растений.

Этапы оплодотворения

Для того, чтобы процесс слияния клеток произошел, они должны пройти несколько этапов:

1. Яйцеклетка и сперматозоид должны сблизится и начать взаимодействовать. Этому помогает способность мужской клетки двигаться только против вещества, которое выделяет женская клетка, называемое хемотаксис. А также реотаксис, который подразумевает умение сперматозоида продвигаться вперед и против тока жидкости в маточных трубах.
2. Клетки (или гаметы) приступают к контактному взаимодействию. Внешней блестящей оболочки яйцеклетки достигает достаточно большое количество сперматозоидов. Только тот, который сумеет первым преодолеть эти внешние оболочки путем размягчения прилегающего участка, прикрепляется к яйцеклетке.
3. Сперматозоид проникает в яйцеклетку.
4. В человеческом организме на этой стадии происходит пассивное и медленное перемещение женской яйцеклетки по маточной трубе к матке. В организме животных – оплодотворенная клетка начинает подготовку к дроблению.

Основной принцип оплодотворения

Оплодотворение должно происходить строго внутри вида. Этому соответствует определенное число и строение мужских и женских хромосом, а также их химическое сродство. Если все-таки происходит оплодотворение чужеродных половых клеток, развитие зародыша происходит ненормально и, как правило, ведет к появлению стерильных, неспособных к деторождению, особей.

Процесс зарождения жизни у человека

Встреча и соединение мужского сперматозоида и женской яйцеклетки являются первой ступенькой на этапе зарождения новой человеческой жизни. Зигота – клетка, образовавшаяся в результате этого процесса, объединяет в себе комплект из 46 родительских хромосом, содержащих весь их генетический код. Пол будущего ребенка случаен, как выигрыш в лотерею, но определен уже именно на этом этапе. Процесс оплодотворения, с одной стороны, выглядит достаточно просто. На самом деле это довольно сложная и неодномоментная реакция. Несмотря на стремительное развитие в области репродуктивных технологий, до сих пор процесс оплодотворения представляется неким чудом, таинством. Поняв, что такое оплодотворение, очень важно осознавать, какой генетический код передадим своим потомкам мы, люди, и обитатели всей нашей планеты в целом.

Своему потомству, что приводит сочетанию унаследованных черт. Эти гены передаются через процесс, называемый оплодотворением. Во время оплодотворения мужские и женские сливаются и образовывают одну клетку, называемую зиготой. Зигота растет и развивается посредством в полностью функционирующий новый организм. Существует два способа, с помощью которых может происходить оплодотворение.

Первый способ - это внешнее оплодотворение (яйцеклетка оплодотворяется вне тела), а второй - внутреннее оплодотворение (яйцеклетка оплодотворяется в репродуктивном тракте самки). В то время как оплодотворение необходимо для организмов, которые размножаются , особи, размножающиеся не нуждаются оплодотворении. Эти организмы производят генетически идентичные копии самих себя посредством , почкования, фрагментации, партеногенеза или других форм бесполого размножения.

Половые клетки

У животных половое размножение включает слияние двух разных , образующих зиготу. Гаметы производятся типом деления клеток, называемым . Гаметы (содержат только один набор хромосом), тогда как зигота (содержит два набора ). В большинстве случаев мужская гамета (сперматозоид) является подвижной и обычно имеет . С другой стороны, женская гамета (яйцеклетка) является не подвижной и относительно большой по сравнению с мужской.

У людей гаметы производятся в мужских и женских . Мужские гонады - это яички, а женские гонады - яичники. Гонады также вырабатывает половые гормоны, которые необходимы для развития первичных и вторичных репродуктивных органов и структур.

Внешнее оплодотворение

Внешнее оплодотворение происходит главным образом во влажных средах и требует, чтобы самец и самка выпускали или передавали свои гаметы в окружающую их среду (обычно воду). Этот процесс также называется нерестом. Преимущество внешнего оплодотворения заключается в том, что оно приводит к производству большого количества потомков. Один из недостатков заключается в том, что экологические опасности, такие как хищники, значительно уменьшают вероятность дожить до зрелого возраста.

Рыбы и кораллы являются примерами организмов, которые воспроизводятся с помощью внешнего оплодотворения. Животные, размножающиеся таким способом, обычно не заботятся о своем потомстве после нереста. Некоторые нерестовые животные обеспечивают различную степень защиты и ухода за яйцами после оплодотворения. Одни прячут яйца в песке, а другие переносят их в мешочках или во рту. Эта дополнительная забота увеличивает шансы потомства на выживание.

Внутреннее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение происходит при слиянии половых клеток (гамет) самца и самки внутри репродуктивного тракта самки. Животные, которые используют внутреннее оплодотворение, специализируются на защите развивающегося яйца. Например, рептилии и птицы откладывают оплодотворенные яйца, которые покрыты защитной оболочкой, устойчивой к потере воды и повреждениям.

Млекопитающие, за исключением монотремов, шагнули на ступень выше, позволяя эмбриону развиваться в утробе матери. Такая дополнительная защита увеличивает шансы на выживание, потому что мать обеспечивает эмбрион всем, что ему необходимо для нормального развития. Фактически, большинство матерей-млекопитающих продолжают заботиться о своих детенышах в течение нескольких лет после рождения.

Самец или самка

Важно отметить, что не все животные строго делятся на самцов и самок. Животные, такие как морские анемоны, могут иметь как мужские, так и женские репродуктивные структуры; Они известны как гермафродиты. Некоторые гермафродиты способны к самооплодотворению, но большинство нуждается в партере для размножения. Поскольку обе вовлеченные стороны становятся оплодотворенными, этот процесс удваивает количество потомства, которое появится на свет. Гермафродитизм - хорошее решение проблемы нехватки потенциальных половых партнеров. Другим решением является способность менять пол от самца к самке (протэндри) или от самки к самцу (протогиния). Определенные виды рыб, например, губановые могут изменяться от самки к самцу в процессе перехода во взрослую жизнь.