Запліднення – біологія

Заплідненням називають злиття чоловічої та жіночої гамет (спеціалізованих статевих клітин, що мають гаплоїдний набір хромосом), що приводить до утворення заплідненої диплоїдної яйцеклітини – зиготи. Сутність процесу запліднення становить злиття ядер гамет. Таким чином, при заплідненні відновлюється подвійний набір, характерний для соматичних клітин. Ядро зиготи містить дві гомологічних хромосоми, тобто будь-яка ознака (наприклад, колір очей людини або шерстистого собаки) записаний в ДНК двічі – в генах батька і в генах матері. Після запліднення зигота приступає до митотическим розподілам – починається розвиток нового організму.

Запліднення, як і гаметогенез, має схожі риси у рослин і тварин.

Запліднення у тварин. Населяють планету живі організми розрізняються будовою, способом життя, місцем існування. Одні з них виробляють дуже багато статевих клітин, інші – відносно мало. Існує розумне закономірність: чим менша ймовірність зустрічі чоловічої та жіночої гамет і чим менше виживаність зиготи і потомства, тим більше число статевих клітин продукують організми. Рибам і земноводним властиво зовнішнє запліднення. Їх гамети потрапляють у воду, де і відбувається запліднення. Багато гамети гинуть або з’їдаються іншими істотами, тому ефективність зовнішнього запліднення дуже низька. Для збереження виду рибам і амфібіям необхідно проводити величезну кількість гамет (тріска метає щоразу близько 10 млн ікринок).

Вищі тварини і рослини використовують внутрішнє запліднення. В цьому випадку процес запліднення і що настає зигота захищені організмом матері. Ймовірність запліднення і виживання потомства значно підвищується, тому і продукується лише кілька яйцеклітин. Але сперматозоїдів все ж виробляється достатньо багато, їх надмірна кількість необхідно для створення навколо яйцеклітини певної хімічної середовища, без якої запліднення неможливо. Існують механізми, що перешкоджають проникненню зайвих сперматозоїдів в яйцеклітину. Після проникнення одного з них вона виділяє речовину, переважна рухливість чоловічих гамет. Навіть якщо їх встигає проникнути декілька, то з яйцеклітиною зливається тільки один, інші гинуть.

Партеногенез (<грец. Parthenos незаймана). Ряд тварин (дафнії, скельні ящірки, деякі риби, попелиці) і рослини (кульбаба) в певні періоди здатні розмножуватися без злиття чоловічої та жіночої гамет. Розвиток відбувається з незаплідненої яйцеклітини. Диплоїдні, наприклад, у скельних ящірок досягається злиттям яйцеклітини з полярним тільцем. При цьому, як правило, утворюються особини лише жіночої статі. Цей різновид розмноження називається партеногенезом. Таким чином, партеногенез – статевий, але одностатеве розмноження.

Бджолина матка відкладає два види яєць: запліднені диплоїдні і незапліднені гаплоїдниє. З неоплодотво-рених яєць розвиваються трутні, а з запліднених – самки, з яких при хорошому годуванні виростають матки, а при створюваному недоліку харчування виходять робочі бджоли.

Іноді партеногенез можна викликати штучно, впливаючи світлом, кислотами, високою температурою та іншими агентами. Якщо, наприклад, вколоти голкою незапліднену яйцеклітину жаби, то ця яйцеклітина може почати розвиток в дорослу особину. Мимовільно партеногенез у жаб не відбувається. Ділення яйцеклітини деяких риб може початися після поверхневого контакту зі сперматозоїдом риб близького виду. Запліднення не відбувається, але яйцеклітина починає ділитися.

Штучний партеногенез вперше було здійснено російським ученим А. А. Тихомирова в 1886 р допомогою обробки яєць тутового шовкопряда сірчаної кислотою, а також механічної дії. Основним сучасним способом розведення тутових шовкопрядів є стимулювання партеногенезу шляхом короткочасного нагрівання яєць до 46 ° С. З незапліднених яйцеклітин розвиваються повноцінні в генетичному відношенні самки шовкопряда. Значний вклад у вивчення генетичних механізмів партеногенезу внесли вітчизняні вчені академіки Б. П. Астауров (1936 г.) і В. А. Струнников (1974 г.).

Запліднення у покритонасінних (квіткових) рослин при загальній схожості із заплідненням тварин має деякі особливості. Процес формування чоловічих гамет носить у них назва мікроспорогенеза, а жіночих – мегаспорогенез. Розвиток микроспор відбувається в пильовиках. Кожна з чотирьох що з’явилися в результаті мейозу микроспор (порівняйте з сперматогенезу) ділиться шляхом мітозу і утворює два гаплоїдних ядра: генеративное і вегетативне. З генеративного ядра в результаті другого поділу мітозу утворюється ще два ядра – спермії.

З чотирьох мегаспор три дегенерують (порівняйте з овогенезі), а четверта дає початок зародковому мішку. Після періоду росту мегаспори її гаплоидное ядро зазвичай ділиться тричі з утворенням восьми гаплоидних ядер. Одне ядро відокремлюються і дає початок ядру яйцеклітини, два інших зливаються, утворюючи центральне диплоидное ядро. Три ядра (антиподи) переміщуються в дальню від пилкової трубки частина зародкового мішка, ще два ядра (синергіди) розташовуються у місця проникнення спермія в зародковий мішок (микропиле).

Пилкові зерно, потрапляючи на рильце маточки, набухає, вегетативне ядро формує пильцевую трубку, що проростають у напрямку до семяпочке. Разом з цією трубкою спермии переміщуються всередину маточки. Коли кінчик трубки стосується синергід, трубка розривається, синергіди руйнуються, а спер-ми Академії потрапляють в зародковий мішок.

Один з них зливається з гаплоїдний ядром яйцеклітини і утворює зиготу, з якої формується зародок майбутньої рослини. Другий спермій зливається з диплоїдним ядром, в результаті утворюється триплоїдного ядро, що дає початок ендосперму. Шляхом багаторазових митозов ендосперм формує сприятливе середовище навколо зародка. Таким чином, в одній розвилася многоядерной клітці мегаспори (зародковому мішку) відбуваються два акта запліднення.

Друге запліднення з і розвитком ендосперму відбувається тільки після того як заплідниться яйцеклітина. Цей універсальний для всіх покритонасінних рослин статевий процес носить назву подвійного запліднення. Він відкритий в 1898 р відомим російським ботаніком С. Г. Навашиним.

Посилання на основну публікацію