Особенности органов размножения у простейших. Особенности строения и размножения колониальных простейших
П. размножаются путем бесполым и половым, причем первый - является преобладающим, тогда как второй наступает от времени до времени, - что составляет одну из характерных черт типа простейших. П. делятся, не прерывая своих физиологических отправлений и лишь несколько замедляя их, или же в покоящемся состоянии, когда П. принимают шаровидную форму, выделяют вокруг себя защитительную оболочку или цисту и прекращают некоторые функции, как то: передвижение, питание, пищеварение и выделение.
Громадное большинство простейших размножается в свободноподвижном состоянии путем равнополовинного деления: так размножается большинство саркодиковых (корненожки и солнечники), биченосцев и инфузорий, причем деление тела идет рука об руку с делением ядра, происходящим прямым или кариокинетическим путем. Оболочки или раковины хитиновые перетягиваются пополам, тогда как известковые и кремневые раковины образуются вновь дочерним неделимым, которое получилось делением протоплазмы материнского организма. Разные органы или включения (например, хроматофоры, пиреноиды, глазки и т. п.) делятся также пополам или закладываются вновь (например, жгутики, крючья, адоральный ряд мембранелл, рот и др.) еще в самом начале деления, принимая к концу его дефинитивный вид.
Такое равнополовинное деление является у большинства П. поперечным (по отношении к продольной оси тела), и только у биченосцев встречается продольное деление. П. размножаются еще почкованием, когда материнский организм распадается не на два равных дочерних организма, а на один - больший (материнский) и один или несколько меньших, дочерних организмов; все процессы, характеризующие деление, происходят здесь аналогичным путем.
Почкование встречается у морских корненожек, некоторых солнечников и ресничных инфузорий (немногих) и у большинства сосущих инфузорий. У морских корненожек молодые неделимые, покрытые известковой раковиной, образуются внутри материнского организма и выходят наружу через отверстие раковины или после разрушения ее или же образуются из протоплазмы, вышедшей из раковины наружу. У некоторых П., как, например, некоторых солнечников и биченосцев и всех радиолярий и сосущих инфузорий, размножение (почкованием) происходит при помощи подвижных неделимых или спор, снабженных жгутиком или ресничками и не похожих на материнский организм.
Проделывая метаморфоз, эти подвижные споры или зооспоры сбрасывают жгутик или реснички, вместо которых у них появляются органы передвижения или питания (псевдоподии у солнечников и хватательные и сосательные щупальца у сосущих инфузорий), характерные для взрослых форм, на которых затем они и походят. Размножение в покоящемся или инцистированном состоянии встречается значительно реже. П. делятся на две, чаще на 4 или 8 частей, как, например, некоторые биченосцы и ресничные инфузории, или же распадаются путем повторных делений на несколько сот частей или спор, как например споровики.
Многоядерные П. часто распадаются на число частей, соответственное числу ядер. При помощи описанных разнообразных способов бесполого размножения П. могут размножаться весьма быстро; на ход размножения влияют температура (оптимум 24°-28° Ц.) и обилие пищи. При благоприятных условиях одна инфузория в 0,1 мм длиной в продолжение 6 1 / 2 дней могла бы дать потомство в 10 биллионов неделимых, которые, будучи взяты вместе, дали бы комок протоплазмы в 1 метр в диаметре и 1 килограмм весом. Но в природе столь громадное потомство не нарождается так быстро, как вследствие неблагоприятности условий существования, так и присутствия врагов, питающихся ими. Кроме того, бесполое размножение не может продолжаться бесконечное число раз.
После целого ряда делений (от 130 до 200, как это было установлено для ресничных инфузорий), неделимые значительно уменьшаются в величине, ресничный покров и в особенности адоральный ряд мембранелл недоразвиты, сократительная вакуоль плохо функционирует, ядро (макронуклеус) получает неправильные очертания, бедно хроматином, а микронуклеус начинает атрофироваться и у последующих поколений исчезает совершенно. Результатом такого вырождения является смерть, т. е. вымирание целого поколения, если своевременно не наступит половой акт или омолодение, по Бючли (Btschli), который первый разгадал его действительное значение.
Сущность этого акта заключается в том, что два неделимых тесно прикладываются один к другому и сливаются в одно (их протоплазма и ядра), или же между их плазмами так или иначе устанавливается сообщение, и они обмениваются протоплазмами, а главное продуктами деления, т. е. частями ядер, которые, сливаясь с оставшимися в неделимых частями ядер - дают новое ядро, после чего неделимые расходятся. Первый род полового акта называют копуляцией , а последний конъюгацией ; первый встречается по преимуществу у споровиков и биченосцев, но также и у представителей других классов простейших, тогда как последний характерен для инфузорий, но наблюдается также и у прочих П. Половое размножение лучше всего изучено у ресничных инфузорий, где оно представляет полный аналог полового размножения многоклеточных животных. При наступлении конъюгации инфузории обнаруживают большое беспокойство; неделимые плавают быстрее, прикладываются друг к другу, расходятся, отыскивают других, пока не наступит слияние. Вскоре конъюгация, как какая-нибудь повальная эпидемия, охватывает всех и в культуре, где в каждой капле встречаются сотни инфузорий, трудно найти хоть одну не конъюгирующую особь. По наблюдениям Мопа (Maupas), условия наступления конъюгации следующие:
1) достаточная степень дегенерации, но не распространившаяся еще на микронуклеус;
2) некоторый недостаток пищи (хорошо упитанные не конъюгируют)
3) различное генеалогическое происхождение неделимых (так как потомки одной особи не конъюгируют или являются бесплодными, т. е. не делятся потом). До окончания конъюгации результатом ее, равно как и копуляции, является усиленное размножение бесполым путем, которое после ряда делений вновь сменяется половым.
Инцистирование
Громадному большинству, в особенности же пресноводных, простейшим присуща своеобразная способность при различных обстоятельствах переходить в особое состояние покоя, в течение которого они окружаются предохранительной наружной оболочкой, так называемой цистой. К этому средству П. прибегают:
1) при размножении;
2) для переваривания в изобилии заглотанной добычи
3) при наступлении неблагоприятных условий существования, как, например, при недостатке пищи, гниении, замерзании и, главное, высыхании обитаемых П. водных вместилищ.
В последнем случае образуются так называемые охранительные цисты или цисты покоя. При таком инцистировании простейшие принимают более или менее шаровидную форму, втягивают или сбрасывают свои органы передвижения - псевдоподии, жгутики или реснички, удаляют большинство внутренних включений, причем рот и другие отверстия замыкаются и выделяют на своей поверхности одну или несколько концентрических оболочек, состоящих из хитина, клетчатки или других органических веществ. Только одна сократительная вакуоль, продолжает (хотя медленно) сокращаться и выводить воду, которая собирается между телом и цистой; но скоро и она исчезает. В цисте остается лишь сгущенная протоплазма и ядро. В таком виде цисты могут долгое время (до 10 лет, как показали опыты) сохранять свою жизненную способность, независимо от того, находятся ли они в воде или в воздухе. Жизненные процессы в инцистированном простейшем находятся, так сказать, в скрытом состоянии (как бы род спячки); с наступлением достаточно благоприятных условий П., после восстановления утраченных органов, выходит из цисты для продолжения действительной жизни.
Способы размножения протистов весьма разнообразны. Следует различать агамогонию (бесполое размножение) и гамогонию (размножение, в той или иной форме связанное с половым процессом). На основе закономерного сочетания разных форм размножения возникают сложные жизненные циклы, характерные для определенных таксонов. Заметим, что как у соматических, так и у половых клеток протистов наблюдаются генетические взаимодействия, которые возникают в результате слияния клеток и их ядер, но прямо не связаны с размножением.
Бесполое размножение
В основе его лежит деление клетки - цитокинез, обычно следующий за митозом. Никакой глубокой реорганизации цитоплазматических органелл при этом может не происходить, как это имеет место, например, у амеб. Однако у простейших, обладающих сложным строением, агамное размножение сопровождается более или менее существенными клеточными морфогенезами. Например, у многих жгутиконосцев цитокинез начинается фактически еще до начала митоза, когда происходит реорганизация жгутикового аппарата и цитоскелета в целом. Удваиваются митохондрии, хлоропласты, микротельца и другие органеллы. Наибольшей сложности клеточные морфогенезы достигают у инфузорий.
Формы бесполого размножения: Монотомия Палинтомия Шизогония (синтомия) Почкование (внешнее, внутреннее)
Монотомия Монотомией называют такой способ бесполого размножения простейшего, при котором после акта разделения дочерние особи растут и восстанавливают все органоиды, характерные для материнской клетки.
Палинтомия – это ряд последовательных, обычно быстро друг за другом следующих делений без промежуточного между ними периода роста. Наступлению палинтомии предшествует период роста, иногда очень значительного. Образующиеся в результате палинтомии мелкие клетки (томиты ) обычно являются расселительными стадиями. Палинтомия в эволюции возникала, по-видимому, независимо в разных группах простейших, например у инфузорий, зеленых водорослей и некоторых свободноживущих жгутиконосцев. Между палинтомией и другими формами множественного деления трудно провести резкую границу.
Шизогония схизогония (от греч. schizo - разделяю, расщепляю и...гония), множественное бесполое размножение у простейших (фораминифер, споровиков) и нек-рых водорослей. При этом обычно происходит несколько последовательных делений ядра материнской особи (шизонта), а затем вокруг каждого из ядер обособляется участок цитоплазмы. В результате формируется несколько (иногда десятки и даже сотни) мелких дочерних клеток (мерозоитов), которые обычно в ходе дальнейшего роста и развития достигают характерных для вида величины и строения. После неск. бесполых поколений наступает половой процесс. В частности, у споровиков (кокцидии, гемоспоридии) в цикле их развития мерозоиты, внедрившиеся в клетки организма хозяина, могут становиться гаметоцитами, из к-рых образуются гаметы.
Почкование – тип бесполого размножения при котором дочерние особи формируются из специальных выростов тела материнского организма. Почкование имеет место, например, у сосущих инфузорий, некоторых жгутиконосцев и других протистов. При почковании от материнской особи отделяются 1 или несколько особей меньших размеров.
1. Ароморфоз – главное направление эволюции. Основные ароморфозы в эволюции позвоночных животных.
2. Ароморфоз – главное направление эволюции. Основные ароморфозы в эволюции растений.
3. Идиоадаптация – направление эволюции органического мира. Значение и основные результаты идиоадаптаций.
4. Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина. Значение теории эволюции для развития естествознания.
5. Вид и его критерии. Популяция — единица вида и эволюции.
6. Вид – надорганизменная система. Критерии вида.
7. Экологическое и географическое видообразование, их сходство и различие.
8. Численность особей, возрастной и половой состав, размеры популяций, формы совместного существования.
9. Движущие силы эволюции: наследственность, борьба за существование, изменчивость, естественный отбор. Ведущая роль естественного отбора в эволюции.
10. Движущие силы эволюции, их роль в образовании новых видов.
11. Современные представления о факторах (движущих силах) эволюции.
12. Особенности естественного отбора как направляющего фактора эволюции.
13. Различия между видом и популяцией как реально существующими в природе группами организмов.
14. Сущность взаимосвязей между популяцией и видом.
15. . Взаимосвязь между индивидуальным развитием организма (онтогенезом) и историческим развитием вида (филогенезом).
16. Искусственный отбор и наследственная изменчивость – основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений. Понятие сорта растений и пород животных.
17. Естественный отбор – направляющий фактор эволюции. Возникновение приспособлений. Относительный характер приспособленности. Движущий и стабилизирующий отбор.
18. Движущие силы эволюции человека. Основные стадии эволюции человека. Биологические и социальные факторы эволюции человека.
19. Популяция – структурная единица вида. Причины колебания численности популяций.
20. Естественный и искусственный отбор, их сродство и отличия, роль в возникновении многообразия органического мира.
21. Многообразие видов в природе, его причины. Влияние деятельности человека на многообразие видов.
22. Микроэволюция. Видообразование.
23. Биологический прогресс и регресс — два направления в эволюции.
24. Общая характеристика и основные критерии биологического прогресса и регресса.
25. Ключевые ароморфозы в эволюции органического мира.
26. Космические, планетарные и химические предпосылки возникновения жизни на Земле.
27. Основные закономерности эволюции. Результаты эволюции.
28. Теории происхождения жизни на Земле.
29. Палеонтологические, сравнительно-анатомические, эмбриологические доказательства эволюции органического мира.
30. Ч.Дарвин о происхождении человека от животных.
31. Движущие силы антропогенеза: социальные и биологические факторы. Ведущая роль законов общественной жизни в социальном прогрессе человечества.
32. Человеческие расы, их происхождение и единство. Антинаучная, реакционная сущность социального дарвинизма и расизма.
Раздел «Основы экологии»
1. Экология как наука, ее цели и задачи. Характеристика основных экологических проблем современности.
2. Понятие экологические факторы. Деятельность человека как экологический фактор.
3. Экосистема и биогеоценоз. Структура экосистемы: видовая, пространственная.
4. Основные характеристики и группы организмов биогеоценоза.
5. Характеристика и основные типы трофических цепей (цепей питания).
6. Доминантные и малочисленные виды, их роль в экосистеме.
7. Биотические и абиотические факторы, приспособленность организмов к ним.
8. Понятие биологические ритмы. Фотопериодизм.
10. Биогеоценоз как экологическая система, его звенья, связи между ними.
11. Саморегуляция в биогеоценозе. Многообразие видов, их приспособленность к совместному обитанию.
12. Изменения в биогеоценозах. Понятие сукцессия. Типы сукцессий.
13. Разнообразие популяций в экосистеме, связи между ними: генетические, трофические.
14. Структура биогеоценоза: абиотическое окружение, продуценты, редуценты и консументы.
15. Саморегуляция — основа устойчивости экосистем. Колебания численности популяций в экосистемах.
16. Причины смены экосистем: внешние (естественные и антропогенные) и внутренние.
17. Агроэкосистемы, их разнообразие, отличия от природных экосистем
18. Сохранение биологического разнообразия как основа устойчивого развития экосистем
19. Биосфера — глобальная экосистема. Вклад В. И. Вернадского в разработку учения о биосфере.
20. Живое вещество, его газовая, концентрационная, окислительная и восстановительная функции в биосфере.
21. Биологический круговорот и биогенная миграция атомов в биосфере.
22. Глобальные изменения в биосфере под влиянием деятельности человека. Проблема устойчивого развития биосферы.
Тестовые задания
РАЗДЕЛ ЗООЛОГИЯ
1. К Одноклеточным относят:
а) организмы, тело которых состоит из одной клетки
б) очень древних примитивных двухслойных животных
в) животных снабженных стрекательными клетками
г) всасывающих пищу с помощью мускулистой глотки
2. При бесполом размножении простейших происходит:
а) мейотическое деление материнской клетки
б) деление вегетативной особи на две равные дочерние клетки или множественное деление
в) митотическое деление материнской клетки
г) мейотическое деление дочерней клетки
3. К простейшим животным относят:
а) амебу, гидру, аскариду
б) амебу, инфузорию-туфельку, эвглену зеленую
в) аскариду, кораллового полипа, молочно-белую планарию
г) эхинококка, ламинарию, свиного цепня
4. Ложноножками у саркодовых называют:
а) временные или постоянные выросты цитоплазмы разнообразные по форме и размеру
б) специфические выросты оболочки клеток простейших
в) постоянные и неизменные выросты цитоплазмы
г) специальные выросты ядра клетки простейших
5. Дизентерийная амеба вызывает:
а) у человека тяжелое заболевание – амебиаз
б) у человека тяжелое заболевание – лейшманиоз
в) у человека тяжелое заболевание – трихиннелез
г) у человека тяжелое заболевание – малярию
Малярийный плазмодий
а) вызывает заболевание человека – малярию
б) вызывает заболевание человека – лейшманиоз
в) вызывает заболевание человека – амебиаз
г) вызывает заболевание человека – трихиннелез
7. Промежуточный хозяин – это животное в теле которого происходит:
г) нет правильного ответа
8. Основной хозяин это животное в теле которого происходит:
г) нет правильного ответа
9. Отличительной особенностью строения тела инфузорий является наличие:
а) двух ядер
б) двух клеток
в) двух ртов
г) двух мейозов
10. Простейшие могут размножаться следующим образом, кроме:
а) множественное деление
б) деление на два
в) копуляции
г) спорообразования
Размножение простейших
П. размножаются путем бесполым и половым, причем первый - является преобладающим, тогда как второй наступает от времени до времени, - что составляет одну из характерных черт типа простейших. П. делятся, не прерывая своих физиологических отправлений и лишь несколько замедляя их, или же в покоящемся состоянии, когда П. принимают шаровидную форму, выделяют вокруг себя защитительную оболочку или цисту и прекращают некоторые функции, как то: передвижение, питание, пищеварение и выделение.
Громадное большинство простейших размножается в свободноподвижном состоянии путем равнополовинного деления: так размножается большинство саркодиковых (корненожки и солнечники), биченосцев и инфузорий, причем деление тела идет рука об руку с делением ядра, происходящим прямым или кариокинетическим путем. Оболочки или раковины хитиновые перетягиваются пополам, тогда как известковые и кремневые раковины образуются вновь дочерним неделимым, которое получилось делением протоплазмы материнского организма. Разные органы или включения (например, хроматофоры, пиреноиды, глазки и т. п.) делятся также пополам или закладываются вновь (например, жгутики, крючья, адоральный ряд мембранелл, рот и др.) еще в самом начале деления, принимая к концу его дефинитивный вид.
Такое равнополовинное деление является у большинства П. поперечным (по отношении к продольной оси тела), и только у биченосцев встречается продольное деление. П. размножаются еще почкованием, когда материнский организм распадается не на два равных дочерних организма, а на один - больший (материнский) и один или несколько меньших, дочерних организмов; все процессы, характеризующие деление, происходят здесь аналогичным путем.
Почкование встречается у морских корненожек, некоторых солнечников и ресничных инфузорий (немногих) и у большинства сосущих инфузорий. У морских корненожек молодые неделимые, покрытые известковой раковиной, образуются внутри материнского организма и выходят наружу через отверстие раковины или после разрушения ее или же образуются из протоплазмы, вышедшей из раковины наружу. У некоторых П., как, например, некоторых солнечников и биченосцев и всех радиолярий и сосущих инфузорий, размножение (почкованием) происходит при помощи подвижных неделимых или спор, снабженных жгутиком или ресничками и не похожих на материнский организм.
Проделывая метаморфоз, эти подвижные споры или зооспоры сбрасывают жгутик или реснички, вместо которых у них появляются органы передвижения или питания (псевдоподии у солнечников и хватательные и сосательные щупальца у сосущих инфузорий), характерные для взрослых форм, на которых затем они и походят. Размножение в покоящемся или инцистированном состоянии встречается значительно реже. П. делятся на две, чаще на 4 или 8 частей, как, например, некоторые биченосцы и ресничные инфузории, или же распадаются путем повторных делений на несколько сот частей или спор, как например споровики.
Многоядерные П. часто распадаются на число частей, соответственное числу ядер. При помощи описанных разнообразных способов бесполого размножения П. могут размножаться весьма быстро; на ход размножения влияют температура (оптимум 24°-28° Ц.) и обилие пищи. При благоприятных условиях одна инфузория в 0,1 мм длиной в продолжение 61/2 дней могла бы дать потомство в 10 биллионов неделимых, которые, будучи взяты вместе, дали бы комок протоплазмы в 1 метр в диаметре и 1 килограмм весом. Но в природе столь громадное потомство не нарождается так быстро, как вследствие неблагоприятности условий существования, так и присутствия врагов, питающихся ими. Кроме того, бесполое размножение не может продолжаться бесконечное число раз.
После целого ряда делений (от 130 до 200, как это было установлено для ресничных инфузорий), неделимые значительно уменьшаются в величине, ресничный покров и в особенности адоральный ряд мембранелл недоразвиты, сократительная вакуоль плохо функционирует, ядро (макронуклеус) получает неправильные очертания, бедно хроматином, а микронуклеус начинает атрофироваться и у последующих поколений исчезает совершенно. Результатом такого вырождения является смерть, т. е. вымирание целого поколения, если своевременно не наступит половой акт или омолодение, по Бючли (Btschli), который первый разгадал его действительное значение.
Сущность этого акта заключается в том, что два неделимых тесно прикладываются один к другому и сливаются в одно (их протоплазма и ядра), или же между их плазмами так или иначе устанавливается сообщение, и они обмениваются протоплазмами, а главное продуктами деления, т. е. частями ядер, которые, сливаясь с оставшимися в неделимых частями ядер - дают новое ядро, после чего неделимые расходятся.
Первый род полового акта называют копуляцией , а последний конъюгацией ; первый встречается по преимуществу у споровиков и биченосцев, но также и у представителей других классов простейших, тогда как последний характерен для инфузорий, но наблюдается также и у прочих П. Половое размножение лучше всего изучено у ресничных инфузорий, где оно представляет полный аналог полового размножения многоклеточных животных. При наступлении конъюгации инфузории обнаруживают большое беспокойство; неделимые плавают быстрее, прикладываются друг к другу, расходятся, отыскивают других, пока не наступит слияние. Вскоре конъюгация, как какая-нибудь повальная эпидемия, охватывает всех и в культуре, где в каждой капле встречаются сотни инфузорий, трудно найти хоть одну не конъюгирующую особь. По наблюдениям Мопа (Maupas), условия наступления конъюгации следующие:
1) достаточная степень дегенерации, но не распространившаяся еще на микронуклеус;
2) некоторый недостаток пищи (хорошо упитанные не конъюгируют)
3) различное генеалогическое происхождение неделимых (так как потомки одной особи не конъюгируют или являются бесплодными, т. е. не делятся потом). До окончания конъюгации результатом ее, равно как и копуляции, является усиленное размножение бесполым путем, которое после ряда делений вновь сменяется половым.
Инцистирование
Громадному большинству, в особенности же пресноводных, простейшим присуща своеобразная способность при различных обстоятельствах переходить в особое состояние покоя, в течение которого они окружаются предохранительной наружной оболочкой, так называемой цистой. К этому средству П. прибегают:
1) при размножении;
2) для переваривания в изобилии заглотанной добычи
3) при наступлении неблагоприятных условий существования, как, например, при недостатке пищи, гниении, замерзании и, главное, высыхании обитаемых П. водных вместилищ.
В последнем случае образуются так называемые охранительные цисты или цисты покоя. При таком инцистировании простейшие принимают более или менее шаровидную форму, втягивают или сбрасывают свои органы передвижения - псевдоподии, жгутики или реснички, удаляют большинство внутренних включений, причем рот и другие отверстия замыкаются и выделяют на своей поверхности одну или несколько концентрических оболочек, состоящих из хитина, клетчатки или других органических веществ. Только одна сократительная вакуоль, продолжает (хотя медленно) сокращаться и выводить воду, которая собирается между телом и цистой; но скоро и она исчезает. В цисте остается лишь сгущенная протоплазма и ядро. В таком виде цисты могут долгое время (до 10 лет, как показали опыты) сохранять свою жизненную способность, независимо от того, находятся ли они в воде или в воздухе. Жизненные процессы в инцистированном простейшем находятся, так сказать, в скрытом состоянии (как бы род спячки); с наступлением достаточно благоприятных условий П., после восстановления утраченных органов, выходит из цисты для продолжения действительной жизни.
Размножение простейших
Размножение простейших
Размножение (и немного о его особенностях и пользе полового размножения для развития организмов)
I. В большинстве случаев простейшие осуществляют бесполое размножение (делят ядро на 2 части, затем делят тело на 2 части (в каждой половине остается по ядру)).
II. Либо прибегают кполовому размножению (конъюгации ).
Половое размножение не увеличивает число особей, но происходит очень необычно:
сначала происходит временное соединение двух особей, с помощью моста из цитоплазмы.
1. Большие ядра двух особей растворяются (остаются только малые)
2. Малые ядра делятся (в каждой особи получается по 2 ядра), затем делятся еще раз (теперь у каждой особи по 4 ядра)
3. 3 ядра из 4-х разрушаются (теперь у каждой особи опять по одному ядру), оставшееся ядро снова делится (теперь у каждой особи по 2 ядра)
4. Происходит обмен одним ядром по мостику, где 2 ядра (полученное и находящееся внутри) сливаются в одно.
5. Новое ядро делится на большое и малое, особи расходятся.
Половое размножение значительно сложнее у всех видов (особенно сложно выглядит конъюгация), но это позволяет разнообразить особи.
Пользу полового размножения можно представить на примере красок.
У нас был красный цвет и желтый цвет.
Мы брали кисточкой из красного и ставили точку, затем еще и еще и еще и т.д.
Получались одинаковые красные точки (организмы с одинаковым родителем).
Также поступали и с желтым цветом (другие организмы).
И у нас были одинаковые точки.
Но вот мы решили поставить вместе красную и желтую точку (половое размножение (скрещивание двух особей)) и получили оранжевый цвет, который совершенно отличается по своим качествам.
Это и будет смысл полового размножения — получить новые особи , которые имеют общие черты родителей, но отличаются от обоих. И это отличие, возможно, позволит им выжить при особых обстоятельствах, при которых не выжили бы родители.
Возвращаясь к цвету: теперь мы уже имеем точки трех цветов: красный, желтый и оранжевый. И при случае сойдутся, например, красный и оранжевый, чтобы получился дополнительный цвет и т.д.
При наступлении засухи, холодов или других неблагоприятных условий, вокруг простейших образуется плотная оболочка — циста. Попав снова в благоприятную среду они скидывают цисту и продолжают жить как прежде.
Простейшие размножаются бесполым и половым способами. При бесполом размножении ядро, а затем и цитоплазма делятся на две части. У одних деление происходит вдоль, у других - поперек тела. У некоторых сначала несколько раз делится ядро, а затем соответственно числу ядер разделяется и цитоплазма.
Размножаются простейшие очень быстро. Так, туфелька при 20° становится за сутки вполне взрослой и делится. Одна инфузория за 10 дней может дать 1024 "потомка". Половое размножение простейших происходит также по-разному. Суть его заключается в слиянии ядер и цитоплазмы двух различных организмов - отцовского и материнского. Развивающаяся молодая особь получает половину наследственных свойств от одного организма, половину от другого и обладает более разнообразной наследственной изменчивостью.
Это повышает возможности животного приспосабливаться к условиям окружающей среды.
Многие простейшие имеют не одну, а несколько форм размножения, которые могут закономерно чередоваться друг с другом. В результате получается сложный цикл развития, отдельные части которого могут протекать в разных условиях среды.
Последовательные фазы размножения амебы делением.
Своеобразное половое размножение у инфузорий получило название конъюгации. Две инфузории прикладываются друг к другу брюшными сторонами и остаются в таком положении некоторое время (туфельки при комнатной температуре в течение 12 ч). При этом макронуклеус растворяется в цитоплазме, а микронуклеус неоднократно делится. Часть ядер, образовавшихся при делении, разрушается, и в каждой инфузории оказывается по два ядра. Одно остается на месте, а другое перемещается из одной конъюгирующей инфузории в другую и сливается с ее неподвижным ядром. В результате образуется сложное ядро. Это и есть не что иное, как процесс оплодотворения, после которого конъюганты расходятся. В дальнейшем сложное ядро делится, и часть продуктов этого деления путем преобразований превращается в макронуклеус, другие образуют микронуклеус.
Процесс конъюгации не сопровождается делением клетки, т. е. размножения инфузорий в полном смысле этого слова не происходит. Обновляется лишь их ядерный аппарат. Благодаря этому, как и всегда при половом размножении, увеличивается разнообразие наследственных свойств организма и повышается его жизнеспособность.
При длительном бесполом размножении у инфузорий наблюдается снижение уровня обмена веществ и замедление темпа деления. После конъюгации происходит восстановление нормального состояния организма. Это достигается благодаря тому, что обновляется макронуклеус, контролирующий все основные жизненные процессы. В результате полового размножения происходит как бы «омоложение» организма.
Половой процесс у простейших протекает крайне разнообразно.
Известны две основные формы полового размножения: изогамия , когда оба партнера-клетки равны и похожи друг на друга, нанизогамия , когда одни особи-клетки более крупные (макрогаметы ), а другие - мелкие (микрогаметы ).
Как у многоклеточных, так и у одноклеточных половой процесс сопровождается более или менее сложно протекающим мейозом. У одноклеточных этот процесс происходит в виде эндомейоза - образования гаплоидных ядер без последующего деления клеток (цитотомии).
Оплодотворение осуществляется путем копуляции - слияния половых клеток нацело (например, у малярийного плазмодия) или конъюгации (встречается только у одноклеточных, как у эукариот, так и у прокариот) - временного соединения половых партнеров, при котором происходит обмен наследственной информацией между конъюгирующими особями.
Открытие полового процесса у бактерий явилось значительным этапом в развитии генетики. Часть хромосомы донора (мужское начало) при этом попадает в клетку реципиента (женское начало), где происходит генетическая рекомбинация.
Различие между полами у бактерий осуществляется при помощи фактора F (фактор фертильности).
Бактериальная клетка в отличие от клеток эукариот гаплоидна. Редукционного деления в ней, следовательно, не происходит. Такая клетка совмещает в себе функции целого организма и функцию половой клетки - гаметы. Все изложенное выше и способность бактерий и других микроорганизмов быстро размножаться сделало их излюбленным объектом генетических исследований (см. главу I). Например, одна молочнокислая бактерия за 2 сут дает 50 млрд. потомков. Несколько суток достаточно, чтобы при благоприятных условиях они сплошь покрыли всю Землю. Холерный вибрион, свободно размножаясь, может дать в течение дня 1 квадрильон 600 триллионов потомков общей массой до 100 т .
Рассмотрим конъюгацию инфузорий, у которых имеются два типа ядер: вегетативное, полиплоидное - макронуклеус и генеративные, диплоидные (одно или несколько) - микронуклеусы (см. главу II, § 4). Между двумя конъюгатами образуется обмен частями генеративных ядер (цитоплазма конъюгантов при этом не смешивается). До обмена частями микронуклеусов происходит эндомейоз, в результате которого образуются гаплоидные микронуклеусы. Одни из них играют роль "женских" ядер и остаются каждый в своей клетке, другие, "мужские", переходят через цитоплазматический мостик в тело партнера. Затем конъюгация заканчивается, клетки расходятся, а "женские" и "мужские" гаплоидные микронуклеусы сливаются в одно диплоидное ядро (рис. 16).
Тип простейшие включает примерно 25 тыс. видов одноклеточных животных, обитающих в воде, почве или организмах других животных и человека. Имея морфологическое сходство в строении клеток с многоклеточными организмами, простейшие существенно отличаются от них в функциональном отношении.
Если клетки многоклеточного животного выполняют специальные функции, то клетка простейшего является самостоятельным организмом, способным к обмену веществ, раздражимости, движению и размножению.
Простейшие - это организмы на клеточном уровне организации. В морфологическом отношении простейшее равноценно клетке, но в физиологическом представляет собой целый самостоятельный организм. Подавляющее большинство их - микроскопически малых размеров (от 2 до 150 мкм). Однако некоторые из ныне живущих простейших достигают 1см, а раковины ряда ископаемых корненожек имеют в диаметре до 5-6 см. Общее количество известных видов превышает 25 тыс.
Строение простейших чрезвычайно разнообразно, но все они обладают чертами, характерными для организации и функции клетки. Общим в строении в строении простейших являются два основных компонента тела - цитоплазма и ядро.
Цитаплазма
Цитоплазма ограничена наружной мембраной, которая регулирует поступление веществ в клетку. У многих простейших она усложняется дополнительными структурами, увеличивающими толщину и механическую прочность наружного слоя. Таким образом возникают образования типа пелликулы и оболочки.
Цитоплазма простейших обычно распадается на 2 слоя - наружный более светлый и плотный - эктоплазму и внутренний, снабженный многочисленными включениями,- эндоплазму.
В цитоплазме локализуются общеклеточные органоиды. Кроме того, в цитоплазме многих простейших могут присутствовать разнообразные специальные органеллы. Особенно широко распространены различные фибриллярные образования - опорные и сократимые волоконца, сократительные вакуоли, пищеварительные вакуоли и др.
Ядро
Простейшие обладают типичным клеточным ядром, одним или несколькими. Ядро простейших имеет типичную двухслойную ядерную оболочку. В ядре распределен хроматиновый материал и ядрышки. Ядра простейших характеризуются исключительным морфологическим многообразием по размерам, числу ядрышек, количеству ядерного сока и т.д.
Особенности жизнедеятельности простейших
В отличие от соматических клеток многоклеточные простейшие характеризуются наличием жизненного цикла. Он слагается из ряда следующих друг за другом стадий, которые в существовании каждого вида повторяются с определенной закономерностью.
Чаще всего цикл начинается стадией зиготы, отвечающей оплодотворенному яйцу многоклеточных. За этой стадией следует однократно или многократно повторяющееся бесполое размножение, осуществляемое путем клеточного деления. Затем образуются половые клетки (гаметы), попарное слияние которых вновь дает зиготу.
Важной биологической особенностью многих простейших является способность к инцистированию. При этом животные округляются, сбрасывают или втягивают органеллы движения, выделяют на своей поверхности плотную оболочку и впадают в состояние покоя. В инцистированном состоянии простейшие могут переносить резкие изменения окружающей среды, сохраняя жизнеспособность. При возвращении благоприятных для жизни условий цисты раскрываются и простейшие выходят из них в виде активных, подвижных особей.
По строению органоидов движения и особенностей размножения тип простейшие делится на 6 классов. Основные 4 класса: Саркодовые, Жгутиковые, Споровики и Инфузории.
