Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 90. Статеве розмноження і статевий процес

Поміркуйте

У яких організмів у життєвому циклі наявний статевий процес, але відсутнє статеве розмноження?

Згадайте

Розмноження

Стать

Статевий процес

Статеві клітини

Стать

Стать — це сукупність ознак, які забезпечують статеве розмноження й відрізняють чоловічих і жіночих особин одного виду. Особини різної статі продукують у процесі розмноження різні типи гамет, що забезпечує збільшення генетичного різноманіття їхніх нащадків.

Між собою особини різної статі різняться за первинними й вторинними статевими ознаками. Первинні статеві ознаки — це анатомо-морфологічні особливості організму, які забезпечують утворення відповідних гамет і запліднення. До первинних статевих ознак відносять статеві залози, статеві провідні шляхи, зовнішні статеві органи. Вторинні статеві ознаки — це анатомо-морфологічні особливості організму, що відіграють певну роль у процесах розвитку організму й регуляції фізіологічних процесів, які в особин різної статі відбуваються по-різному.

У тварин існує досить багато способів визначення статі майбутньої особини. Вона може визначатися як під впливом зовнішніх умов (наприклад, у крокодилів стать залежить від температури, за якої дозрівали яйця), так і генетично (з допомогою статевих хромосом або іншим способом).

Статеве розмноження

Статеве розмноження — тип розмноження, за якого утворюються спеціалізовані статеві клітини і відбувається статевий процес. Статеве розмноження спостерігається у представників більшості систематичних груп рослинного і тваринного світу. За умови статевого розмноження утворення нового організму зазвичай відбувається за участю двох батьківських організмів (у випадку гермафродитизму статевим шляхом може розмножуватися й одна особина). Під час статевого розмноження відбувається злиття статевих клітин — гамет чоловічого і жіночого організму. Таким чином новий організм несе спадкову інформацію обох батьків.

Статеві клітини мають удвічі меншу кількість хромосом. Це є наслідком мейотичного поділу, який може відбуватися як у процесі формування статевих клітин, так і до нього. Крім того, статеві клітини відрізняються від соматичних і за співвідношенням об’ємів цитоплазми й ядра. У результаті злиття двох гамет кількість хромосом у клітині, що утворилася — зиготі,— збільшується у два рази, тобто відновлюється, причому одна половина всіх хромосом є батьківською, інша — материнською.

Живі організми утворюють статеві клітини двох типів: жіночі — яйцеклітини і чоловічі — сперматозоїди (мал. 90.1). Згідно з Міжнародною гістологічною номенклатурою, термін «сперматозоїд» слід застосовувати лише для позначення рухливих чоловічих гамет, а як загальну назву чоловічих статевих клітин слід використовувати термін «сперматозоон».

Різниця у будові жіночих і чоловічих статевих клітин є основою для одного з варіантів класифікації типів статевого розмноження.

У випадку оогамії особини чоловічої статі утворюють велику кількість дрібних гамет, які мають дуже обмежений запас поживних речовин, але здатні до руху. Особини жіночої статі утворюють відносно невелику кількість великих гамет, які мають значний запас поживних речовин, але не здатні рухатися. Така спеціалізація дозволяє, з одного боку, забезпечити нащадків достатнім для розвитку запасом поживних речовин, а з іншого — ефективно здійснювати пошук гамет, сформованих особиною іншої статі.

Мал. 90.1. Чоловічі й жіночі статеві клітини у різних представників хребетних

Найбільш поширені типи статевого розмноження

Тип розмноження

Особливості будови статевих клітин

Ізогамія

Чоловічі й жіночі гамети здатні до руху та мають однакову форму й розмір

Анізогамія

Чоловічі й жіночі гамети здатні до руху, вони мають схожу форму, але різний розмір (жіночі більші за розміром)

Оогамія

Чоловічі й жіночі гамети мають різну форму й розмір. До руху здатні лише чоловічі гамети

Поліембріонія

Особливим способом розмноження організмів, який виник на основі статевого способу розмноження, є поліембріонія.

Поліембріонія — це процес розвитку кількох зародків з однієї заплідненої яйцеклітини. Поліембріонія досить поширена серед різних груп тварин (війчасті та кільчасті черви, деякі членистоногі, риби й ссавці). Як постійне явище вона притаманна деяким комахам (наприклад, їздцям) і ссавцям (наприклад, броненосцям). У людини у разі поліембріонії народжуються монозиготні близнята, які мають ідентичний набір спадкової інформації.

Трапляється поліембріонія й у рослин. При цьому в одній насінині розвивається кілька зародків (тюльпани, лілії, латаття, суниці тощо). Додаткові зародки в насінині можуть розвиватись не тільки із заплідненої яйцеклітини, а й з інших клітин насінини.

Статевий процес

Статевий процес не завжди пов’язаний з процесом розмноження. Так, в інфузорій статевий процес відбувається шляхом кон’югації, коли вони обмінюються спадковим матеріалом мікронуклеусів. Але розмноження при цьому не відбувається (кількість особин залишається незмінною).

Найбільшою перевагою статевого способу розмноження є суттєве збільшення генетичного різноманіття нащадків внаслідок комбінації батьківських генотипів. Це сприяє виживанню виду у випадку змін умов існування, хоча і потребує витрат значних ресурсів унаслідок утворення двох статей.

Ключова ідея

У випадку статевого розмноження утворюються статеві клітини й відбувається статевий процес. Хоча статевий процес може відбуватися і без статевого розмноження. Цей спосіб розмноження потребує від організмів більше витрат, ніж нестатеве розмноження, але дає суттєво більше різноманіття нащадків.

Практична робота

Розв'язування задач на тему «Гаметогенез, значення мейозу в процесі гаметогенезу, кількісні зміни генетичного матеріалу»

1. Диплоїдна клітина містить 8 хромосом. У процесі мейозу між гомологічними хромосомами однієї пари відбувся обмін ділянками. Скільки типів гамет (за якістю хромосом, що входять до складу цих клітин) утвориться в результаті мейозу?

2. Кількість хромосом соматичної клітини зеленої жаби дорівнює 26. Визначте, який набір хромосом мають сперматоцити другого порядку, сперматозоїди, а також клітини пуголовка. Відповідь поясніть.

Запитання та завдання

1. Які переваги надає живим організмам статеве розмноження? 2. Які недоліки у статевого розмноження порівняно з нестатевим? 3. Використовуючи додаткові джерела, знайдіть кілька прикладів, коли мійотичний поділ не пов'язаний з гаметогенезом.