6.6. Отличия митоза от мейоза
В профазе митоза нет конъюгации гомологичных хромосом и кроссинговера (рис. 6.8).
Удвоение хромосом соответствует каждому делению клетки в митозе.
В метафазе митоза на экваторе клетки выстраиваются хромосомы, состоящие из двух хроматид.
В анафазе митоза к полюсам клетки расходятся хроматиды.
В телофазе митоза дочерние клетки содержат то же число хромосом, что и материнские.
В профазе I мейоза происходит конъюгация гомологичных хромосом, имеет место кроссинговер. Образуются биваленты хромосом (рис. 6.9).
В метафазе I при мейозе на экваторе клетки располагаются биваленты хромосом.
В анафазе I мейоза к полюсам клетки расходятся хромосомы, состоящие из двух хроматид.
В телофазе I мейоза число хромосом в дочерних клетках вдвое меньше, чем в материнских.
Между I и II делениями мейоза в интерфазе нет синтеза ДНК.
Рис. 6.8. Сравнение митоза и мейоза
Рис. 6.9. Микрофотографии хромосом после кроссинговера
Размножение, как общее свойство живого
Размножение – одно из основных свойств живого, это способность живых организмов производить себе подобных. Известны две формы размножения – бесполое и половое.
При бесполом размножении новый организм появляется из соматических неспециализированных клеток и источником изменчивости могут быть случайные мутации.
При половом размножении необходимо наличие двух особей, и новый организм возникает из специализированных половых клеток. В основе полового размножения лежит половой процесс – объединение в наследственном материале материнской и отцовской генетической информации для развития потомства, т. е. организмам свойственна двойственная наследственность. Преимущество полового размножения состоит в перекомбинации лучших наследственных признаков обоих родителей, что служит источником изменчивости. Потомство более жизнеспособно и приспособлено к условиям существования. Быстрее происходит эволюция.
Бесполое размножение
В бесполом размножении принимает участие только одна родительская особь, поэтому в результате можно получить большое количество особей, подобных материнской. Идентичное потомство, происходящее от одной родительской особи, называют клоном. Бесполое размножение широко распространено среди растений, простейших и некоторых многоклеточных. У одноклеточных организмов виды бесполого размножения такие: деление клетки надвое; множественное деление (шизогония); спорообразование. У многоклеточных организмов к бесполому размножению относятся: вегетативное; фрагментация; почкование; стробиляция; полиэмбриония; спорообразование.
Основные формы бесполого размножения – деление простейших организмов на два, множественное деление – шизогония, почкование, фрагментация, спорообразование, вегетативное размножение у растений.
Деление на два сопровождается митозом (например, амеба, эвглена), в результате образуются две идентичные особи.
При множественном делении (шизогонии) ядро исходной клетки несколько раз делится путем митоза, а затем происходит деление цитоплазмы. Шизогония встречается у малярийного плазмодия (представитель споровиков у простейших).
При почковании новая особь образуется в виде выроста (почки) на родительской особи, а затем отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный организм, идентичный родительскому. Почкование характерно, например, для дрожжей и кишечнополостных (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Схематичное изображение почкования дрожжевых грибов
Фрагментация (размножение фрагментами) происходит при разделении особи на две или большее число частей, каждая из которых растет и образует новую особь. Фрагментация характерна для плоских червей, морских звезд.
Спорообразование свойственно водорослям, грибам, папоротникам, мхам. Спора состоит из клетки с ядром и цитоплазмой, покрытой оболочкой. Споры гаплоидны, образуются в результате мейоза в больших количествах, способны разноситься на далекие расстояния, так как имеют приспособления для полета и защиты от неблагоприятных условий. У одноклеточных и нитчатых водорослей образуются зооспоры с жгутиками, способные плавать в воде. У мхов и папоротников спорообразование чередуется с половым размножением. Споры образуются в спорангиях-органах бесполого размножения.
При вегетативном размножении от растения отделяется дифференцированная часть, способная развиться в самостоятельное растение. Вегетативное размножение может быть естественным и искусственным. Для осуществления естественного вегетативного размножения имеются специальные образования с запасом питательных веществ: клубни (картофель), луковицы (тюльпан), корневища (ландыш), усы (земляника). При искусственном вегетативном размножении используются части самого растения: черенки (смородина), листья (бегония), производится деление кустов, прививки. Прививка состоит в пересадке вегетативной части (побега или почки) одного растения на нижнюю часть побега другого растения. Вегетативное размножение применяют для получения большого числа однородных особей и закрепления признаков хорошего сорта.
Бесполое размножение может происходить у млекопитающих и человека. Это полиэмбриония – бесполое размножение зародыша на ранних стадиях эмбриогенеза животных, размножающихся половым путем. Данный способ характерен для броненосцев, у которых на стадии бластулы происходит разделение на 4–8 зародышей. У человека в результате полиэмбрионии рождаются идентичные близнецы.
Клонирование – искусственный метод размножения, который появился в начале 90-х годов ХХ века и основан на получении нового организма из одной клетки исходного. В основе образования клона лежит митоз. Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в середине 1970-х годов английским эмбриологом Дж. Гордоном в экспериментах на амфибиях, когда замена ядра яйцеклетки на ядро из соматической клетки взрослой лягушки привела к появлению головастика. Однако, клонирование млекопитающих оставалось проблемой, пока в 1997 году группа Яна Вильмута не смогла создать овцу по имени Долли — первое животное, полученное из ядра взрослой соматической клетки. Из молочной железы взрослой овцы была взята клетка и искусственными методами была погашена активность ее генов. Из яйцеклетки другой овцы было «вытянуто» ядро, и после охлаждения цитоплазматической оболочки под действием электрического поля в нее было введено ядро, выделенное из клетки молочной железы первой овцы. Оплодотворенная вышеописанным способом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы – суррогатной матери. И после обычного процесса вынашивания была рождена овечка Долли, которая была полной генетической копией овцы – донора клетки молочной железы (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Схема клонирования самки овцы
В результате этого опыта было доказано, что вся генетическая информация содержится в соматических клетках.