§ 37. Статеве розмноження. Гаметогенез

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

За статевого розмноження лише половина особин (жіноча стать) народжує нащадків. Тому темпи розмноження значно повільніші, ніж за нестатевого розмноження. Але більшість видів багатоклітинних організмів розмножуються статево. То в чому його перевага?

Головна перевага статевого розмноження полягає у виникненні генетичного різноманіття нащадків завдяки рекомбінації спадкового матеріалу під час мейозу та запліднення. Унікальні комбінації генів дають змогу організмам швидше пристосовуватися до змін навколишнього середовища, підвищують шанси виду на виживання і створюють багатий матеріал для природного добору.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Риба-місяць і акула-молот є рибами (мал. 37.1). Але вони використовують зовсім різні стратегії розмноження. В чому полягає ця відмінність?

Риба-місяць і акула-молот використовують протилежні репродуктивні стратегії. Риба-місяць застосовує r-стратегію: вона вимітає у воду сотні мільйонів дрібних ікринок із зовнішнім заплідненням і не піклується про потомство, через що виживає лише невелика частка мальків. Акула-молот реалізує K-стратегію: для неї характерне внутрішнє запліднення та живородіння, вона народжує небагато вже сформованих малят і вкладає ресурси в їхню високу життєздатність.

2. Партеногенез — розвиток організму з незаплідненої яйцеклітини. Тож запліднення не відбувається. До якої групи розмноження — статевого чи нестатевого — можна віднести партеногенез? Вікіпедія українською зазначає: «Партеногенез — особлива форма статевого розмноження». Англійською: «Партеногенез — особлива форма нестатевого розмноження». Поміркуй і наведи якомога більше підтверджень першого і другого тверджень. Вислови власну думку із цього приводу.

Підтвердження того, що партеногенез є статевим розмноженням:

• зародок завжди розвивається зі спеціалізованої статевої клітини — яйцеклітини, яка формується у жіночих статевих залозах;
• утворенню яйцеклітини передує мейоз, тому в разі кросинговеру відбувається генетична рекомбінація.

Підтвердження того, що партеногенез подібний до нестатевого розмноження:

• процес відбувається без запліднення і без злиття двох клітин;
• у розмноженні бере участь лише одна особина (самка);
• за диплоїдного партеногенезу нащадки можуть бути генетично повністю ідентичними материнському організму.

Партеногенез справедливо вважати особливою формою саме статевого розмноження, адже розвиток нового організму починається зі статевої клітини (гамети), навіть якщо запліднення не відбулося.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Яке розмноження називають статевим?

Статевим називають розмноження, під час якого утворюються спеціалізовані статеві клітини (гамети) та відбувається статевий процес, що поєднує генетичний матеріал двох батьківських організмів.

2. Склади перелік характерних особливостей статевого розмноження.

• зазвичай у розмноженні беруть участь дві особини різної статі або формуються чоловічі й жіночі гамети в тілі гермафродита;
• обов’язкове утворення гаплоїдних гамет (сперматозоїдів і яйцеклітин) у процесі гаметогенезу;
• в основі утворення гамет лежить мейоз, який зменшує удвічі число хромосом і забезпечує рекомбінацію генів;
• відбувається статевий процес (запліднення або кон’югація), під час якого відновлюється диплоїдний набір у зиготі;
• нащадки отримують нове унікальне поєднання генів, що підвищує екологічну пластичність і виживаність виду.

3. Порівняй будову яйцеклітини та сперматозоїда.

4. Склади перелік відмінностей між мітозом і мейозом.

5. У тварин залози, які виробляють чоловічі і жіночі клітини, можуть формуватися в однієї особини (явище гермафродитизму). Які переваги й недоліки має гермафродитизм у тварин порівняно з наявністю двох статей?

Переваги гермафродитизму:

• кожна зустріч двох особин одного виду гарантує успішне парування, що дуже вигідно для малорухомих, ґрунтових або глибоководних тварин;
• за екстремальних умов або відсутності партнера можливе самозапліднення, яке рятує популяцію від вимирання;
• обидві особини після спарювання здатні відкладати яйця і народжувати нащадків, що подвоює плодючість пари.

Недоліки гермафродитизму:

• тварина змушена витрачати багато енергії та поживних речовин на одночасний розвиток і роботу двох різних статевих систем;
• регулярне самозапліднення веде до близькоспорідненого схрещування, зменшує генетичне різноманіття та може спричинити накопичення шкідливих мутацій у потомства.

6. Виконай в e-ДОДАТКУ завдання 37.1.

Завдання 37.1 полягає у встановленні відповідності між фазами гаметогенезу ссавців та їхніми основними процесами:

1. Період розмноження: клітини-попередники (сперматогонії й овогонії) багатократно діляться мітозом зі збереженням диплоїдного набору хромосом ($2n$).
2. Період росту: клітини накопичують речовини, збільшуються в розмірах та переходять у статус сперматоцитів і овоцитів I порядку.
3. Період дозрівання: протікають два поділи мейозу. У сперматогенезі утворюються чотири гаплоїдні сперматиди ($n$), а в овогенезі — один великий овоцит II порядку, згодом яйцеклітина ($n$) і полярні тільця, які потім відмирають.
4. Період формування: властивий сперматогенезу, коли сперматиди набувають рухливого хвоста, конденсують ядро та утворюють акросому, стаючи функціональними сперматозоїдами.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

• Під час овогенезу утворюється лише одна функціональна яйцеклітина, а решта три дрібні полярні тільця гинуть, віддавши поживні речовини основній клітині.
• Сперматозоїд містить на передньому кінці голівки акросому з ферментами, призначену для розчинення захисних оболонок яйцеклітини.
• Гаплоїдний партеногенез притаманний бджолам, де з незапліднених яєць розвиваються трутні, а із запліднених — самки.

2. Закінчи одне з речень: «Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо…», «Мене здивувало…», «Я побачив/побачила зв’язок…».
Я став більш обізнаним щодо того, як мейотичний поділ і стадії гаметогенезу забезпечують зменшення числа хромосом та готують статеві клітини до запліднення.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Труднощі викликало запам’ятовування назв клітин на стадіях сперматогенезу та овогенезу. Допомогло уважне опрацювання схеми та порівняльної таблиці з параграфа підручника.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання стануть у пригоді для розуміння спадковості людини, біологічних передумов збереження репродуктивного здоров’я, а також технологій штучного запліднення в медицині та тваринництві.