Половой диморфизм. Эволюция полового размножения

 

МИНОБРНАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО ПЕНЗЕНСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

Институт образовательных технологий

Кафедра «Биология, биохимия и экология»

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине:

«Микробиология и общая биология».

 

На тему:

  «Половой диморфизм. Эволюция полового размножения».

 

 

 

Выполнил: студент группы 10БТ

Сулейманова Д.М.

Проверил: К.б.н., доц.,       преподаватель Малышева Е.А.

 

 

 

2012г.

 

Оглавление

1. Эволюция полового размножения 3

1.1.Половое размножение  3

1.2. Половое размножение  животных7

1.3.Гаметы и гонады 8

1.4.Осеменение 9

1.5.Спаривание10

                  1.6.Стратегии размножения…………………………………………………………………...11

                  1.7.Партеногенез..............................................................................................................................12

                       2.Половой диморфизм………………………………………………………………………………………………….13

 

                2.1.Половой диморфизм и генетические различия……………………………………………..15

 

                2.2.Теории Полового Диморфизма…..…………………………………………………………………….16

 

                2.3.Половой диморфизм—правила………………………………………………………….20

 

              4.Моногибридное скрещивание…………………………………………………………………………….24

 

5.Гипотеза чистоты  гамет и ее цитологические  подтверждения………………..28

 

              Список литературы………………………………………………………………………...31

 

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Эволюция полового размножения

Размножение, или репродукция, присущая всем живым существам функция воспроизведения себе подобных. В отличие от всех других жизненно важных функций организма, размножение направлено не на поддержание жизни отдельной особи, а на сохранение ее генов в потомстве и продолжение рода – тем самым на сохранение генофонда популяции, вида, семейства и т.д. В ходе эволюции у разных групп организмов сформировались – во многих случаях независимо – разные пути и стратегии размножения, и тот факт, что эти группы выжили и существуют, доказывает эффективность разных способов осуществления данного процесса.

Все разнообразие способов размножения можно разделить на два основных типа: бесполое (его вариант – вегетативное) размножение и половое размножение.  

Эволюция размножения шла, как правило, в направлении от бесполых форм к половым, от изогамии к анизогамии, (Гаметы) от участия всех клеток в размножении к разделению клеток на соматические и половые, от наружного оплодотворения к внутреннему с внутриутробным развитием (Половая система) 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.

   Наиболее древним на нашей планете считается процесс бесполого размножения.

У прокариотических организмов наблюдался процесс обмена генетической информации- конъюгация, но данный процесс не являлся типично половым, т.к. в нем участвовали разнополые особи и не происходило образование половых клеток.

С появлением многоклеточности и половой обособленности особей возникает половой процесс. Следом происходит эволюционное преобразование половых клеток. У водорослей появляются предшественники гамет – зооспоры – специализированные клетки, снабженные жгутиками.

В дальнейшем шла специализация половых клеток и стали выделятся мелкие предшественники мужских клеток- микроспоры и крупные предшественники женских клеток- макроспоры.

Постепенно идет дальнейшая специализация половых клеток, в результате которой возникают сперматозоиды и яйцеклетки.

Наиболее древним считается форма полового процесса с наружным оплодотворением.

 

1.1.Половое размножение

Принципиальное отличие полового размножения от бесполого состоит в том, что в нем участвуют обычно два родительских организма, признаки которых перекомбинируются у потомства. Половое размножение свойственно всем эукариотам, но преобладает оно у животных и высших растений.

 

 

К типичным способам полового размножения относятся:

1.    Конъюгация. В этом процессе специализированные половые клетки не образуются. Две особи временно соединяются с целью обмена наследственным материалом, в результате чего образуются особи, генетически отличные от исходных. Процесс характерен для инфузорий и для бактерий.

2.    Копуляция. При этом способе гамета образуется из всего родительского организма, затем гаметы сливаются, происходит объединение и рекомбинация наследственного материала. Процесс характерен для некоторых одноклеточных водорослей.

3.    Образование зиготы (при слиянии женской и мужской половых клеток). Половые клетки - узкоспециализированные клетки, предназначенные для выполнения генеративной функции. У разных организмов половые клетки имеют особенности. Если гаметы одинаковы по размерам и подвижности, то в этом случае говорят об изогамии. Если гаметы несколько различаются по размерам и морфологии, то говорят о гетерогамии. У млекопитающих и человека гаметы резко различаются по форме, размерам, подвижности. Этот вариант называется оогамией. Образование гамет двух видов в одном организме, имеющем и мужские, и женские половые железы, называется гермафродитизмом.

4.    Партеногенез (partenos - девственница) - процесс развития дочернего организма из неоплодотворенной яйцеклетки. В этом случае яйцеклетка может образоваться как митозом, так и мейозом. При митозе образуется диплоидная яйцеклетка, и из нее развиваются идентичные матери самки. Описанный вариант описан у тлей, дафний, некоторых рыб. У перепончатокрылых насекомых яйцеклетка образуется путем мейоза. Например, у пчел из оплодотворенных яйцеклеток развиваются матки или рабочие пчелы в зависимости от условий кормления. Они имеют диплоидный набор хромосом. Из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются трутни. Они имеют гаплоидный набор хромосом.

5.    Гиногенез. Это процесс развития дочернего организма при участии генетического материала только одной яйцеклетки, причем она удваивает генетический материал. Стимулируют самоудвоение хромосом сперматозоиды (в том числе и других видов), которые проникают внутрь яйцеклетки, но истинного оплодотворения не происходит. Вещества, содержащиеся в ядре сперматозоида, инициируют дробление яйцеклетки. Гиногенез описан у серебристого карася и некоторых тритонов, в потомстве только одни самки.

6.    Андрогенез. Это процесс развития дочернего организма при участии генетического материала только одного сперматозоида. В этом случае ядро яйцеклетки погибает, а ядро сперматозоида также удваивает генетический материал (или проникают сразу несколько сперматозоидов). Данный вариант в природе встречается редко, например, у тутового шелкопряда, некоторых паразитических ос, табака, кукурузы, реализован в искусственных условиях.

При половом размножении в популяции создается более высокая генетическая изменчивость. В результате целого ряда процессов, гены, носителями которых изначально были родители, оказываются в новой комбинации в потомках. Именно благодаря рекомбинации внутри помета обнаруживаются многочисленные генетические различия, что повышает адаптационный потенциал популяции и вида в целом.  
В процессе эволюции мужские и женские организмы играют разные роли.  
На всех стадиях полового процесса мужской пол подвергается более жесткому воздействию естественного отбора. Известно, что на всех этапах онтогенеза смертность самцов выше, чем самок. Этот процесс начинается фактически с момента оплодотворения, в процессе которого участвуют миллионы сперматозоидов и считанные единицы яйцеклеток. Показано, что среди эмбрионов ранних стадий развития значительно преобладают мужские. Даже, несмотря на то, что в период эмбрионального развития мужских эмбрионов гибнет больше, чем женских, доля рожденных самцов млекопитающих несколько превышает долю рожденных самок.

 

 

№ п/п	Группы организмов	Бесполое		Тип полового процесса, специализированные структуры полового размножения
		Вегетативное	Спорами
1.	Бактерии (б)	Дробление	Нет	Простой контакт клеток; Конъюгация;                          Простой перенос ДНК вирусами (трансформация) или трансдукция
2.	Грибы(г)	Фрагментация Артроспоры Хламидоспоры Почкование	Зооспоры, спорангиоспоры	Изогамия, гетерогамия, оогамия. Слияние гаметангиев. Слияние вегетативных клеток мицелия. Структуры – аскоспоры, базидиоспоры
3.	Водоросли(в)	Бинарное деление Фрагментация «почки» у морских водорослей    Распад колоний	Зооспоры	Изогамия, гетерогамия, оогамия-конъюгация
4.	Мхи(м)	Выводковые почки Протонемма          Отдельными органами	Мейоспора	Оогамия                           Половой процесс имеет место в цикле воспроизведения, но не совпадает с размножением
5.	Папоротники(п)	С помощью корневищ, столонов, клубней	Мейоспоры	Половой процесс имеет место в цикле воспроизведения, но не совпадает с размножением
6.	Семенные растения	С помощью корневищ, столонов, клубней	Размножения спорами нет	Оогамия                    Структуры-семена Апомиксис у манжеток, зверобоя, одуванчика
7.	Животные       О-одноклеточные К-колниальные М-многоклеточные	Бинарное деление     Амитоз, шизогония-о         Почкование-о м Фрагментация-к	Споруляция(о)	Копуляция: изогамия(о)  гетерогамия(о), оогамия (м) Конъюгация (о) Партеногенез (м) Оплодотворение- самооплодотворение, перекрестное:наружное и внутреннее.              Размножение: откладкой яиц, живорождение.

 
Половые клетки содержат гаплоидный набор хромосом, сливаясь, образуют зиготу. Половые клетки образуются в результате гаметогенеза, основной частью которого является мейоз. Гаметогенез идет в специальных органах репродуктивной системы.

 
Половые клетки содержат гаплоидный набор хромосом, сливаясь, образуют зиготу. Половые клетки образуются в результате гаметогенеза, основной частью которого является мейоз. Гаметогенез идет в специальных органах репродуктивной системы.

У позвоночных животных можно выделить следующие стадии гаметогенеза:

1. Размножения - митотическое деление гаметогенного эпителия.

2. Стадия роста - в результате этой стадии происходит накопление пластического и энергетического материала для последующих делений мейоза.

3. Стадия созревания соответствует двум делениям мейоза, в результате которых их диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных

4. Стадия формирования (присутствует только при сперматогенезе) - образование подвижной клетки – сперматозоида.

Сперматогенез - образование мужских половых клеток – сперматозоидов происходит в извитых семенных канальцах. На базальной мембране лежат клетки сперматогенного эпителия, находящиеся в стадии размножения (митотического деления). Сперматогонии - овальные клетки с крупным ядром. Сперматогонии прекращают делиться и вступают в период роста. В периоде роста сперматогонии значительно увеличиваются в объёме, постепенно превращаясь в сперматоциты I порядка. Во время созревания в результате первого деления мейоза образуются сперматоциты II порядка, а в результате второго деления мейоза – сперматиды, которые больше не делятся, а вступают в стадию формирования. Превращение сперматиды в сперматозоид сопровождается образованием акросомы в зоне комплекса Гольджи, уменьшением в размерах и уплотнением ядра, смещением центриолей - из которой формируется жгутик.

Процесс образования яйцеклетки - овогенез - происходит в три стадии:

1. Период размножения

2. Период роста

3. Период созревания

Овогенез связан с развитием фолликулов. Период размножения осуществляется в период эмбрионального развития. Девочка рождается с 1 мл. клеток овогоний. Период роста протекает после полового созревания. Фолликул, содержащий ооцит достигший максимума своего развития, называется Граафов пузырек. Во время овуляции происходит разрыв стенки фолликула и выход овоцита I порядка в брюшную полость. Здесь быстро происходят два деления созревания (мейоз) и образуется зрелая яйцеклетка, готовая к оплодотворению, и направительные тельца. Различают следующие типы яйцеклеток: изолецитальные, телолецитальные, резкотелолецитальные и алицитальные.

 

1.2. Половое размножение животных

Переход к половому размножению связан с появлением специализированных половых клеток – мужских и женских гамет, в результате слияния которых (оплодотворения) образуется зигота – клетка, из которой развивается новый организм, обладающий новой комбинацией исходных генетических признаков. Половое размножение впервые появилось у простейших, но переход к нему не был связан с немедленной утратой способности к репродукции бесполым путем: ряд животных сохранили ее, обычно чередуя бесполое размножение с половым. Такое чередование поколений наблюдается у некоторых простейших, кишечнополостных и оболочников.

 

 

 

 

1.3.Гаметы и гонады

Основой образования гамет (гаметогенеза) служит мейоз – клеточное деление с уменьшением вдвое числа хромосом, вследствие чего гаметы, в отличие от всех других клеток организма, гаплоидны. Слияние гамет восстанавливает число хромосом в зиготе до диплоидного. Последующее деление зиготы происходит путем митоза. Отметим, что у всех многоклеточных организмов деление всех клеток тела, кроме половых, происходит путем митоза. Следовательно, бесполое размножение клеток посредством деления надвое сохранилось в эволюции как основной механизм роста и развития организма, но не его репродукции.

У многих простейших половое размножение происходит с участием морфологически одинаковых мужских и женских гамет (у фораминифер, например, они представлены очень мелкими клетками, образующимися в гаплоидной родительской клетке в цикле чередования поколений). Такое явление называется изогамией. Она свойственна только одноклеточным.

Однако уже у некоторых простейших, например споровиков, и у всех многоклеточных организмов произошла дифференциация гамет: они стали различаться по форме и функции – возникла гетерогамия, т.е. разделение половых клеток на яйца (женские гаметы) и сперматозоиды (мужские гаметы).

Большинству животных свойственна т.н. оогамия: крупная неподвижная яйцеклетка (яйцо) и мелкий подвижный сперматозоид, за счет активных движений которого происходит его контакт с яйцом, ведущий к оплодотворению.

У губок и некоторых ресничных червей половые клетки рассеяны в теле и выводятся через разрывы стенки тела или через ротовое отверстие, но у многих плоских червей (а в зачаточной форме – и у гидры) появились гонады – специальные железы, продуцирующие гаметы. Мужские гонады – это семенники, женские – яичники. Правда, у таких гермафродитных животных, как брюхоногие моллюски, мужские и женские половые клетки созревают в одной и той же гонаде, но обычно в разное время, так что гонада функционирует то как семенник, то как яичник, и самооплодотворения не происходит. У других гермафродитных животных, например плоских червей или пиявок, одна особь содержит и яичники, и семенники; однако даже в случае одновременного созревания яиц и сперматозоидов животное избегает самооплодотворения и обычно спаривается с другой особью (исключение составляют, например, солитеры (цепни), одиночно живущие в кишечнике). Гермафродитизм наиболее распространен у червей и моллюсков и редко встречается у более высокоорганизованных форм – иглокожих, членистоногих и позвоночных; с другой стороны, он довольно редок и у таких древнейших многоклеточных, как кишечнополостные и в частности медузы.