Эволюция полового размножения

1. Половой  процесс и эволюция размножения

Многие организмы, размножающиеся бесполым путем, все же изобрели ряд способов, с помощью которых они время от времени совершают обмен генетическим материалом между двумя клетками одного вида. Такой обмен получил название полового процесса. У большинства форм он осуществляется путем конъюгации (соединения). Классический пример конъюгации демонстрируют инфузории. Две их особи временно соединяются ротовыми аппаратами, и между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому происходит обмен ядерным материалом. Этому обмену предшествует мейотическое деление ядра (микронуклеуса). По завершении обмена клетки расходятся и затем размножаются путем деления (митоза).

У некоторых бактерий при  конъюгации происходит однонаправленный перенос линейной последовательности генов хромосомы от «мужской»  клетки (донора) к «женской» (реципиенту), причем величина переносимого фрагмента  обычно зависит от времени контакта клеток.

Таким образом, половой процесс  сводится не к размножению, а к  созданию в клетке новых комбинаций генов; собственно размножение происходит бесполым путем.

Чередование поколений. Многие организмы могут размножаться как  бесполым, так и половым путем. При этом говорят о разных поколениях данного вида. Если они закономерно  сменяют друг друга, такое явление  называется чередованием поколений. Границей, разделяющей, половое и бесполое поколение в цикле развития является процесс оплодотворения.

Клонирование. В феврале 1997 года биомедицинская наука зафиксировала  факт искусственного создания млекопитающего. Овца Долли - генетическая копия матери, полученная путем клонирования. Современная  культура с понятием «клонирование» связывает технологию размножения  живых организмов, в результате которой  из одной клетки получаются генетически идентичные особи. Новая технология логически соединяет методы искусственного оплодотворения in vitro и генетическое «проектирование» или моделирование наследственности. Другими словами, если с помощью искусственного оплодотворения осуществляется борьба за возможность возникновения жизни, а с помощью генетики пытаются решить вопрос о ее качестве (например, освобождение с помощью молекулярной хирургии от неизлечимых болезней), то клонирование «призвано» бороться за возможность возникновения жизни с определенными качественными параметрами. 1997 год становится принципиальной вехой на пути реализации идеи о создании существ с заданными свойствами с помощью генетических манипуляций на эмбриональном уровне.

Так, создатели овцы Долли  приступили к экспериментам с  человеческими генами. Ген человека был имплантирован в ядро соматической клетки взрослой овцы. Результат эксперимента - овечка Поли - существо, способное  давать целебное (с человеческим белком) молоко. Эксперименты дают вполне конкретный ответ на поставленный выше вопрос о возможности человеческого  соавторства биологической эволюции. Именно поэтому они не сглаживают, но обостряют этические проблемы. Если опыты по клонированию животных из соматических клеток взрослого организма - это осуществление мечты нескольких поколений селекционеров, то осуществлением «мечты» какого «селекционера могут  стать опыты по клонированию человека, т.е. по дублированию людей с определенным набором способностей? Слово «мечта»  здесь не уместно, в данном случае речь может идти только об умысле, с  полным сохранением отрицательного содержания этого слова, ведь речь идет о возможностях прагматического  использования человеческих существ, включая человеческие эмбрионы.

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.

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.

Переход к этому типу размножения  имел огромное значение для эволюции жизни на Земле. Половое размножение  создает бесконечное разнообразие особей, в том числе и таких, которые успешно адаптируются к  изменчивым внешним условиям, «завоевывают мир», распространяясь в новые  места обитания, и оставляют потомство, передавая ему свой наследственный материал. Потомки же двух успешных родительских особей могут оказаться  обладателями еще более удачной  комбинации наследственных признаков, и соответственно они разовьют успех  родителей. Особи с неудачной  комбинацией признаков будут  элиминированы естественным отбором. Таким образом, половое размножение  создает богатый материал для  естественного отбора и эволюции. Любопытно и другое: само возникновение  особи как индивидуальности, неделимого и смертного существа, является результатом  перехода к половому размножению. При  бесполом размножении клетка бесконечно делится, повторяя саму себя: она потенциально бессмертна, но особью может быть названа  только условно, так как не отличима от неопределенного множества дочерних клеток. При половом размножении, напротив, все потомки различаются между собой и отличаются от родителей, а те с течением времени умирают, унося с собой свойственные им неповторимые особенности. Американский зоолог Р.Хегнер, обсуждая простейших, выразил это таким образом: «Они приобрели очередное новшество - пол; цена этого приобретения - неминуемая естественная гибель... Не велика ли эта цена.?Подчеркнем, однако, что одновременно открылись возможности для развития и совершенствования, и они привели к появлению разнообразных живых форм, не сопоставимых по уровню организации с теми организмами, которые остановились на бесполом размножении.

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.

Размножение, направленное от бесполых форм к половым,, 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 - все виды в большей своей части схожи лишь тем, что обеспечивают заботу о своем потомстве, такую необходимую, при размножении.