Размножение

Размножение в мире животных и растений

Размножение, репродукция, воспроизводство – это важное свойство всех живых организмов, которое обеспечивает непрерывность жизни. Существуют два основных типа размножения: бесполое и половое.

Бесполое размножение

Бесполое размножение – это процесс, при котором новое поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток – гамет. Этот тип размножения является самым древним и простым способом размножения и широко распространен у одноклеточных организмов, таких как бактерии, водоросли, амёбы.

Преимущества бесполого размножения

• Меньше энергии и времени требуется для размножения
• Нет необходимости в поиске полового партнёра
• Обеспечивает высокие темпы размножения

Недостатки бесполого размножения

• Вредные мутации могут закрепляться на длительный период времени
• В неблагоприятных условиях погибает большое количество особей из-за идентичности им со своим родителем

Бесполое размножение у организмов

У одноклеточных организмов наиболее распространен способ размножения – деление на две части, образуя две отдельные особи. У многоклеточных организмов, таких как растения и грибы, бесполое размножение происходит вегетативным способом или спорами.

Среди животных, способность к бесполому размножению встречается реже и обычно только у низших форм. Единственный способ бесполого размножения у животных – вегетативный.

Важно отметить, что при бесполом размножении новые особи не всегда генетически идентичны родительскому организму, так как могут происходить мутации. Например, при размножении спорами у растений происходит редукционное деление клеток, в результате чего генетическая информация в спорах отличается от клеток родительского организма.

Деление клеток в одноклеточных организмах

Деление прежде всего характерно для одноклеточных организмов. Оно может происходить путем деления клетки надвое или на большее число клеток. Во всех случаях новые клетки идентичны исходной. Такой способ размножения позволяет быстро увеличивать количество организмов, особенно в благоприятных условиях. Размножение без полового процесса продолжается до возникновения генетических мутаций.

Деление прокариотических клеток

Амитоз

Амитоз или прямое деление клетки — это деление ядра без образования веретена деления. При амитозе сохраняется интерфазное состояние ядра, нет репликации ДНК и спирализации хроматина. Отсутствие цитокинеза может привести к образованию двуядерных или многоядерных клеток.

Мейоз

Мейоз — это редукционное деление клетки эукариотов, когда число хромосом уменьшается вдвое. Процесс состоит из двух этапов: редукционного и эквационного. Мейоз необходим для перехода от диплоидной фазы к гаплоидной в жизненном цикле организма.

Полное восстановление плоидности происходит в результате полового процесса, когда гаплоидные клетки объединяются, образуя диплоидный организм.

Значение мейоза и бесполого размножения в жизни организмов

В связи с тем, что в профазе первого, редукционного, этапа происходит попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, правильное протекание мейоза возможно только в диплоидных клетках или в чётных полиплоидах (тетра-, гексаплоидных и т. п. клетках).

Мейоз может происходить и в нечётных полиплоидах (три-, пентаплоидных и т. п. клетках), но в них, из-за невозможности обеспечить попарное слияние хромосом в профазе I, расхождение хромосом происходит с нарушениями, которые ставят под угрозу жизнеспособность клетки или развивающегося из неё многоклеточного гаплоидного организма.

Происхождение стерильности межвидовых гибридов

Этот же механизм лежит в основе стерильности межвидовых гибридов. Поскольку у межвидовых гибридов в ядре клеток сочетаются хромосомы родителей, относящихся к различным видам, хромосомы обычно не могут вступить в конъюгацию. Это приводит к нарушениям в расхождении хромосом при мейозе и, в конечном счёте, к нежизнеспособности половых клеток, или гамет.

Определённые ограничения на конъюгацию хромосом накладывают и хромосомные перестройки (масштабные делеции, дупликации, инверсии или транслокации).

Бактериальные споры и их значение

Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры — это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окружённые многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток.

Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную (делящуюся) клетку.

Размножение грибов и водорослей

Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры во многих случаях образуются путём митоза (митоспоры), причём иногда (особенно у грибов) в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм.

Некоторые грибы, например злостный вредитель растений фитофтора, образуют подвижные, снабжённые жгутиками споры, называемые зооспорами или бродяжками. Проплавав в капельках влаги некоторое время, такая бродяжка успокаивается, теряет жгутики, покрывается плотной оболочкой и затем, в благоприятных условиях, прорастает.

Вегетативное размножение у многоклеточных организмов

Вегетати́вное размноже́ние — образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. У водорослей и грибов происходит путём отделения неспециализированных участков таллома или посредством образования специализированных участков (выводковые почки водоросли сфацелярии и др.).

У высших растений происходит либо как распадение материнской особи на две и более дочерние особи (например, при отмирании ползучих побегов или корневищ, отделении корневых отпрысков), либо как отделение от материнской особи зачатков дочерних (например, клубни, луковицы, выводковые почки).

Основные способы размножения в природе

Вегетативное размножение

В основе вегетативного размножения лежат процессы, аналогичные процессам регенерации. Отсутствие способности к регенерации обычно означает отсутствие вегетативного размножения, например у коловраток, нематод или пиявок. Но если организм обладает развитой регенерационной способностью, как у кольчатых червей, гидроидов, плоских червей и иглокожих, то вегетативное размножение также встречается.

Почкование

Почкование – это тип бесполого или вегетативного размножения, при котором дочерние особи формируются из выростов тела материнского организма, так называемых почек. Этот процесс характерен для различных организмов, включая многие грибы, печеночные мхи, простейшие, губки, кишечнополостные, некоторые черви, гидры и споровики.

У некоторых видов животных почкование не завершается, и молодые организмы остаются прикрепленными к материнскому организму, образуя колонии.

Фрагментация (деление тела)

Организмы, способные к фрагментации, могут размножаться путем деления тела на несколько частей, из каждой из которых вырастает новый полноценный организм. Примерами таких организмов являются плоские и кольчатые черви, а также иглокожие.

Половое размножение

Половое размножение сопряжено с половым процессом, включая слияние клеток. Обычно в половом размножении присутствуют две половые категории: мужской и женский организмы.

Гаметы, или половые клетки, образуются при половом размножении и обладают одинарным набором хромосом. У животных гаметы формируются в процессе мейоза из клеток с двойным набором хромосом.

При гаметообразовании у многих водорослей и высших растений гаметы развиваются в гаметофите и происходит простое митотическое деление.

Типы гаметообразования

В зависимости от сходства или различия гамет, выделяют несколько типов гаметообразования.

При слиянии двух гамет (в случае оогамии обязательно слияние разнотипных гамет) образуется зигота, обладающая теперь диплоидным (двойным) набором хромосом. Из зиготы развивается дочерний организм, клетки которого содержат генетическую информацию от обеих родительских особей.

Животное, имеющее и мужские, и женские гонады, называется гермафродитом (от имени Гермафродита — мифического обоеполого существа). Гермафродитизм широко распространён среди низших животных и в меньшей степени у высших. Аналогичный признак у растений называется однодомностью (в отличие от двудомности) и сопряжён с общей эволюционной продвинутостью вида в меньшей степени, чем у животных.

Партеногенез и апомиксис

Партеногенез — это особый вид полового размножения, при котором новый организм развивается из неоплодотворённой яйцеклетки, таким образом, обмена генетической информацией не происходит, как и при бесполом размножении. Аналогичный процесс у растений называется апомиксис.

Прогенез — это гаметогенез на личиночной стадии. Он подразделяется на:

Зонтиковидные спорофиты на слоевищном гаметофите маршанции из отдела Печёночные мхи

У многих водорослей, у всех высших растений, у части простейших и кишечнополостных в жизненном цикле происходит чередование поколений, размножающихся соответственно половым и бесполым путём — метагенезис. У некоторых червей и насекомых наблюдается гетерогония — чередование разных половых поколений, например, чередование раздельнополых поколений с гермафродитными, или с размножающимися партеногенетически.

Чередование поколений у растений

Гаметофит развивается из споры, имеет одинарный набор хромосом и имеет органы полового размножения — гаметангии. У разногаметных организмов мужские гаметангии, то есть производящие мужские гаметы, называются антеридиями, а женские — архегониями. Так как гаметофит, как и производимые им гаметы, имеет одинарный набор хромосом, то гаметы образуются простым митотическим делением.

При слиянии гамет образуется зигота, из которой развивается спорофит. Спорофит имеет двойной набор хромосом и несёт органы бесполого размножения — спорангии. У разноспоровых организмов из микроспор развиваются мужские гаметофиты, несущие исключительно антеридии, а из мегаспор — женские. Микроспоры развиваются в микроспорангиях, мегаспоры — в мегаспорангиях. При спорообразовании происходит мейотическая редукция генома, и в спорах восстанавливается одинарный набор хромосом, свойственный гаметофиту.

Эволюция размножения шла, как правило, в направлении от бесполых форм к половым, от изогамии к анизогамии, от участия всех клеток в размножении к разделению клеток на соматические и половые, от наружного оплодотворения к внутреннему с внутриутробным развитием и заботой о потомстве.

Темп размножения, численность потомства, частота смены поколений наряду с другими факторами определяют скорость приспособления вида к условиям среды. Например, высокие темпы размножения и частая смена поколений позволяют насекомым в короткий срок вырабатывать устойчивость к ядохимикатам. В эволюции позвоночных — от рыб до теплокровных — наблюдается тенденция к уменьшению численности потомства и увеличению его выживаемости.

Амёбиаз (амёбная дизентерия) — антропонозная инвазия с фекально-оральным механизмом передачи, которая характеризуется хроническим рецидивирующим колитом с внекишечными проявлениями. Наиболее часто термин «амёбиаз» применяют к амёбной дизентерии, вызываемой простейшим паразитом Entamoeba histolytica. К прочим амёбиазам относят первичный амёбный менингоэнцефалит, вызываемый амёбами Naegleria fowleri, Acanthamoeba spp и B. mandrillaris, а также акантамёбный кератит, возбудителем которого являются представители рода Acanthamoeba.

Трофозоиты Entamoeba histolytica с поглощёнными эритроцитами

Медиафайлы на Викискладе

Жизненный цикл в теле человека

Возбудитель — дизентерийная амёба (лат. ) — относится к простейшим, может существовать в трёх формах (тканевой, просветной и цисты). Тканевая форма (на фотографии) обнаруживается только у больных амёбиазом, другие — и у носителей. Жизненный цикл Entamoeba histolytica состоит из двух стадий:

Вегетативная стадия включает в себя четыре формы амёб: тканевую, большую вегетативную (E. histolytica, forma magna), просветную (E. histolytica, forma minuta) и предцистную. Размеры амёбы 20—25 мкм, движение её происходит с помощью эктоплазматических псевдоподий. Большая вегетативная псевдоформа достигает 60—80 мкм, в ней постоянно находятся фагоцитированные эритроциты (эритрофаг). Предцисты обнаруживаются в кале в период реконвалесценции и при цистоносительстве. Цисты имеют округлую форму, размеры 9—14 мкм, двухконтурную оболочку; хорошо определяются ядра — от 1 до 4. Цисты с четырьмя ядрами называются зрелыми. Они обнаруживаются в острой стадии кишечного амёбиаза и в стадии реконвалесценции. При попадании цист в тонкую кишку человека происходит разрушение их оболочек. Из цисты выходит четырёхъядерная материнская форма амёбы, из которой после деления образуются 8 одноядерных амёб. При благоприятных условиях они размножаются и превращаются в вегетативные формы, которые обитают в проксимальных отделах толстой кишки. Цисты амёбы устойчивы во внешней среде. В воде выживают несколько месяцев. Быстро погибают при высушивании и замораживании. Цисты устойчивы к дезсредствам, включающим хлорсодержащие препараты.

Заражение наступает при попадании цист в верхний отдел толстого кишечника (слепая и восходящая ободочная кишка). При хорошей сопротивляемости организма цисты и просветные формы могут долго находиться в кишечнике, не вызывая заболевания. При неблагоприятных условиях (жаркий климат, плохое безбелковое питание, дисбактериоз) цисты превращаются в просветные формы и, с помощью собственных цитолизинов и протеолитических ферментов, внедряются в ткань кишки (тканевая форма), что сопровождается воспалением и формированием язв (кишечная форма), и иногда даже провоцируют некроз тканей. Иногда амёбы из кишечника по кровеносным сосудам проникают в другие органы (прежде всего печень), формируя там вторичные очаги — абсцессы (внекишечный амёбиаз).

При кишечном амёбиазе патологический процесс развивается в нисходящем направлении, последовательно локализуясь в слепой, восходящей, ободочной, сигмовидной и прямой кишках. В типичных случаях слизистая гиперемирована, отёчна, на ней образуются мелкие узелки с жёлтой точкой на вершине, эрозии. В узелках содержится детрит и вегетативные формы гистолитической амёбы. В результате коагуляционного или сухого некроза узелки разрушаются и образуются язвы от нескольких миллиметров до 2—2,5 см в диаметре. В глубоких язвах, достигающих подслизистого слоя, дно покрыто гноем. В толще язв при биопсии обнаруживают амёбы с заглоченными эритроцитами. Углубление язв может вызвать кровотечение и перфорацию кишки. При хроническом амёбиазе образуются кисты, полипы и амебомы (образования, состоящие из грануляционной ткани, фибробластов и эозинофильных лейкоцитов.

Внекишечный амёбиаз возникает при гематогенной диссеминации амёб. По воротной вене они попадают в печень, где развиваются разной степени поражения от проявляющегося белковой и жировой дистрофией гепатита до абсцесса печени, локализующегося чаще всего под куполом диафрагмы. При отсутствии лечения абсцесс печени (содержимое его напоминает шоколадного цвета гной) прорывается в плевральную полость и лёгкие, реже в средостение, перикард, брюшную полость. Амёбы могут метастазировать в мозг, кожу и другие органы.

Через 7—10 дней (иногда позднее) после заражения появляются первые неспецифические симптомы колита: слабость, боли в нижних отделах живота, субфебрильная температура. В 10 % случаев встречаются формы фульминантной (молниеносной) дизентерии, характеризующиеся профузной диареей с примесью крови и слизи. Лихорадка развивается примерно у трети больных. При этом может наблюдаться гепатомегалия (увеличение печени) и даже амёбный абсцесс печени. Воспалительные реакции при амёбиазе, как правило, мало выражены, с лейкоцитозом до 12000/мл. Продолжительная диарея может вести к дегидратации (обезвоживанию), истощению и слабости.

Печень — наиболее частая мишень для инвазивного внекишечного амёбиаза, однако в ряде случаев паразиты проникают в лёгкие (обычно поражается правое лёгкое), перикард, кожу (редко) и головной мозг с развитием типичной симптоматики энцефалита. При вовлечении печени функции органа обычно не страдают, и кроме повышенной щелочной фосфатазы при амёбном абсцессе печени других отклонений в анализе крови обычно не наблюдается. Иногда абсцесс печени развивается и при отсутствии паразитов в кишечнике.

Если не проводится лечение, то после непродолжительной ремиссии признаки болезни появляются вновь — амёбиаз принимает хроническое течение (рецидивирующее или непрерывное). Постепенно развивается анемия, истощение. Могут развиться осложнения: перфорация стенки кишки, кровотечение, перитонит, сужение кишечника.

У ослабленных больных с признаками иммунодефицита возможно очень тяжёлое течение с распространением инфекции по всему организму. Наиболее восприимчивы к инфекции дети младшего возраста, пожилые, беременные женщины и больные, получающие кортикостероиды.

Дифференциальную диагностику проводят с другими острыми и хроническими желудочно-кишечными заболеваниями (шигеллёз, сальмонеллёз, неспецифический язвенный колит).

Лечение и профилактика

Исторически самым первым противоамёбным препаратом был алкалоид южноамериканского растения ипекакуаны эметин, а позднее его производное — дегидроэметин. В настоящее время из-за токсичности и недостаточной эффективности их применяют редко, главным образом при непереносимости метронидазола или при затяжных, резистентных к лечению формах. Альтернативная схема предполагает использование препаратов тетрациклинового ряда, часто в сочетании с метронидазолом или эметином.

При внекишечных формах (абсцесс печени, лёгких, амёбиаз кожи) наряду с метронидазолом используют также хиниофон (ятрен), дийодохин, мексаформ, интестопан и другие препараты, иногда в сочетании с хирургическим лечением.

Прогноз обычно благоприятный.

Все больные амёбиазом госпитализируются. Изоляция и лечение проводятся до полного клинического выздоровления. Здоровые носители цист и просветных форм не допускаются к работе в системе общественного питания. В очаге заболевания проводят дезинфекцию. Общие профилактические мероприятия проводят как при других желудочно-кишечных инфекциях.

Диспансерное наблюдение за переболевшими проводится в течение 12 месяцев. Медицинское наблюдение и лабораторное обследование проводят раз в квартал, а также при появлении дисфункций кишечника. Инвазированные дизентерийной амёбой работники пищевых и приравненных к ним учреждений находятся на диспансерном учёте до полной санации от возбудителя амёбиаза.

Амёбы

Амёбы, группа одноклеточных эукариотных микроорганизмов, относящихся к разным неродственным классам протистов. Часто амёб включают в сборный тип Rhizopoda (корненожки). По данным, основанным на сравнении последовательности нуклеотидов генов рРНК, типичные амёбы располагаются на филогенетическом древе эукариот особняком, формируя самостоятельную ветвь – Amoebozoa. Амёбы не имеют постоянной формы тела. Их размеры варьируют от 5 мкм до 2–3 мм. Во время движения и питания образуют временные выросты – псевдоподии, которые у разных классов амёб различаются по форме и строению, например: у лобозных амёб они толстые и широкие; у филозных – тонкие, длинные, с заострёнными кончиками; у ретикулоподиальных (сборная группа амёб) – сеть длинных ветвящихся и соединённых между собой псевдоподий.

Для амёб характерно чёткое деление цитоплазмы на внутреннюю гранулированную эндоплазму и наружную прозрачную эктоплазму, или гиалоплазму. Амёба протей (Amoeba proteus). Строение.Под клеточной мембраной располагается «корсет» из нитей белков актина и миозина, в результате сложных перестроек которых выпускаются и втягиваются псевдоподии. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные амёбы. Кристы в митохондриях, как правило, трубчатой формы, только у гетеролобозных амёб они пластинчатые, а у некоторых паразитических отсутствуют. Среди амёб встречаются как «голые» формы, так и живущие в домиках или раковинках (так называемые раковинные амёбы).

Амёбы питаются бактериями, водорослями и мелкими простейшими, захватывая и втягивая их внутрь клетки при помощи псевдоподий. Ретикулоподиальные формы могут переваривать мелкую пищу непосредственно в «островках» цитоплазмы вне клетки. Для большинства амёб известно только бесполое размножение: простое деление клетки на 2 дочерние. Многие группы характеризуются сложным жизненным циклом. Почти все амёбы способны при неблагоприятных условиях переходить в стадию покоя – цисты.

Амёба протей (Amoeba proteus) в движении.

При этом они округляются и строят снаружи толстую оболочку. Населяют практически все биотопы: пресные водоёмы, солоноватые бассейны, моря, прибрежный песок, почву. Некоторые виды приспособились к жизни в анаэробных условиях. Большинство амёб – свободноживущие, в том числе амёба протей (Amoeba proteus), но немало и паразитических форм, например Entamoeba – возбудитель заболеваний человека и животных (амёбиазов), Acanthamoeba, вызывающая заболевания глаз и развитие тяжёлых форм энцефалита.

Опубликовано 20 октября 2023 г. в 17:06 (GMT+3). Последнее обновление 20 октября 2023 г. в 17:06 (GMT+3).