Запліднення: властивості та функції

Що таке запліднення? Яке його біологічне значення? Які етапи включає процес запліднення?

Запліднення – процес злиття чоловічих і жіночих статевих гамет. Процес запліднення складається з кількох етапів: проникнення сперматозоїда в яйцеклітину, злиття гаплоїдних ядер обох гамет з утворенням диплоїдної зиготи і її активації до подальшого розвитку.

Для яких тварин характерно зовнішнє запліднення? Внутрішнє? У чому полягає перевага внутрішнього запліднення перед зовнішнім?

При зовнішньому заплідненні сперматозоїди і яйцеклітини виводяться в зовнішнє середовище, де і відбувається їх злиття. Значна частина гамет гине від несприятливих умов середовища, тому у тварин із зовнішнім типом запліднення (кісткових риб, амфібій, багатьох водних безхребетних) виробляється велика кількість статевих клітин. Внутрішнє запліднення відбувається в материнському організмі, для цього сперматозоїди вводяться в статеві шляхи самки. Імовірність зустрічі чоловічих і жіночих гамет набагато вище, ніж при зовнішньому заплідненні, тому у самок формується менша кількість яйцеклітин. Внутрішнє запліднення характерно насамперед для:

  • мешканців суші – багатьох безхребетних (круглих черв’яків, павуків і комах);
  • всіх наземних хребетних (рептилій, птахів, ссавців).

Також при внутрішньому заплідненні вище виживаність зигот.

Як відбувається запліднення у квіткових рослин? Чому воно називається подвійним?

У рослин запліднення передує запилення – перенесення пилкових зерен з тичинок на рильце маточки. Пилкове зерно, що потрапило на рильце маточки, незабаром починає проростати, утворюючи пильцевую трубку. Пилкова трубка пронизує м’якоть стовпчика і зав’язі, досягаючи сім’язачатка (сім’ябруньки). Усередині кожного сім’язачатка міститься зародковий мішок, що містить сім клітин – гаплоїдну яйцеклітину, диплоїдну центральну клітку, а також п’ять допоміжних гаплоїдних клітин. При вході в зародковий мішок кінець пилкової трубки лопається, і з неї виливається внутрішній вміст з двома чоловічими гаметами – сперміями. Один з сперміїв зливається з яйцеклітиною, утворюючи зиготу, а інший – з центральною клітиною зародкового мішка. Обидва злиття відбуваються майже одночасно. Із зиготи розвивається зародок насіння, що має диплоїдний (2n) набір хромосом, а з заплідненої центральної клітини – тканина, звана ендоспермом і має тріплоідний (3n) набір хромосом. Таким чином, у квіткових (покритонасінних) рослин відбувається подвійне запліднення.

Чим диплоїдний партеногенез відрізняється від гаплоїдного?

Партеногенез являє собою особливу форму статевого розмноження, при якому зародок розвивається з незаплідненої яйцеклітини. При гаплоїдному партеногенезі новий організм розвивається з гаплоїдної (1n) яйцеклітини. Наприклад, у бджіл, паразитичних ос, мурах в результаті партеногенезу з’являються гаплоїдні самці, у той час як з запліднених яєць – диплоїдні самки. У попелиць, дафній, деяких ящірок спостерігається диплоїдний партеногенез, при якому самки формують «нестандартні» диплоїдні (2n) яйцеклітини. З таких яйцеклітин без запліднення розвивається диплоїдне потомство.

У чому полягають переваги і недоліки партеногенезу перед звичайними формами статевого розмноження?

Партеногенез дозволяє підтримувати чисельність популяції в умовах, коли зустріч особин різної статі утруднена – це є явним плюсом партеногенезу. Серед мінусів варто позначити генетичну однорідність покоління, оскільки в заплідненні бере участь одна особина.

Назвіть відмітні особливості, а також переваги і недоліки безстатевого і статевого розмноження.

Переваги безстатевого розмноження: бере участь один організм і немає необхідності в пошуку партнера. Практично кожна особина може залишити потомство.

Недоліки безстатевого розмноження: у більшості випадків потомство одноманітне, є копією батька. Всі «вдалі» і «невдалі» поєднання батьківських генів переходять у наступне покоління.

Переваги статевого розмноження: потомство різноманітне, так як кожен нащадок успадковує унікальну комбінацію батьківських генів і ознак. Виникають нові «вдалі» і «невдалі» поєднання генів і ознак.

Недоліки статевого розмноження: беруть участь дві особини і потомство може залишити не кожна особина, необхідні певні умови для зустрічі партнерів.

Попелиці виробляють за літо кілька партеногенетичних поколінь, що складаються лише з безкрилих самок. При перенаселення або інших несприятливих обставинах самки починають відкладати яйця, з яких розвиваються крилаті особини обох статей. Яке це має біологічне значення?

Через розвиток покоління з обома статями колонія може розселятися на інші території або в майбутньому відновлювати свою чисельність.

Посилання на основну публікацію