Бесполое размножение

Клубень -- это подземный запасающий орган, раздутый в результате накопления питательных веществ и способный перезимовать. Клубни живут только один год, а затем, после того как их содержимое будет использовано за время вегетативного периода, они ссыхаются. К концу вегетативного периода образуются новые клубни, но они возникают не из старых клубней (в отличие от клубнелуковиц, возникающих из прежних клубнелуковиц).

Стеблевые клубни представляют собой структуры, образующиеся на концах тонких корневищ, как у картофеля (Solanum tuberosum). На их стеблевое происхождение указывает наличие пленчатых листьев и почек в их пазухах. В следующем вегетативном периоде каждая такая почка может дать начало новому растению.

Корневые клубни -- это вздувшиеся придаточные корни, как, например, у иормины (Dahlia) и у Ranunculus ficaria. Новые растения развиваются из пазушных почек у основания старого стебля.

Мясистые стержневые корни. Стержневой корень -- это главный корень, развивающийся из первичного корешка. Корневая система стержневого типа характерна для двудольных растений. У некоторых растений, таких, как морковь (Daucus), пастернак (Pastinaca), брюква (Brassica napus), репа (Brassica rapa) и редька (Raphanus sativus), главный корень может утолщаться за счет развития паренхимной ткани, содержащей запасные питательные вещества. Вместе с почками, расположенными у основания старого стебля непосредственно над стержневым корневым, такие корни образуют зимующие органы и органы вегетативного размножения. Мясистые стержневые корни двух типов в основном рассматриваются на таких растениях, как морковь и репа.

Мясистые стержневые корни характерны для двулетних растений, у которых в первый год происходит вегетативный рост. Затем они переживают зиму за счет подземного запасающего органа, а на второй год образуются цветки и семена -- и к концу года отмирают.

Помимо описанных выше специализированных органов вегетативного размножения, новые растения могут регенерировать и некоторые другие, неспециализированные органы, если отделить их от родительского растения, например листья суккулента Sedum. Одной из форм вегетативного размножения можно также считать размножение черенками или отводками, применяемое в плодоводстве и цветоводстве.

Черенки и отводки -- это части растения, в подходящих условиях пускающие корни и образующие листья, превращаясь в самостоятельные растения. Таким образом можно искусственно размножить нужные сорта, которые при этом не изменяются. Нередко укоренение стимулируют добавлением ростового гормона. Для вегетативного размножения с успехом используют побеги пеларгонии и колеуса, веточки ивы (Salix Spp.) и Forsythia, а также листья бегонии и узамбарской фиалки (Saintpaulia ionantha).

Другим важным и широко используемым способом искусственного вегетативного размножения служат прививки. Прививка состоит в пересадке одного растения (побега или почки) на нижнюю часть побега другого растения. Пересаженную часть растения-донора называют привоем, а реципиента -- подвоем. Подвой обрезают над местом прививки. Получающееся в результате растение обычно обладает корневой системой подвоя и побегом (в том числе цветками и плодами) привоя. Этот метод применяется в широких масштабах для размножения розовых кустов и плодовых деревьев, в особенности -- яблонь. Он имеет два преимущества -- позволяет сочетать в одном растении желательные признаки двух разных сортов или видов и дает возможность быстро получать в больших количествах новые комбинации: привой/подвой для продажи. Иногда удается получить прививки нескольких привоев на данном подвое; примером служат яблони, у которых на одном дереве вырастают десертные плоды и плоды, предназначенные для варки варенья и консервирования.

10

3. КЛОНИРОВАНИЕ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ

 

Получение идентичных потомков при помощи бесполого размножения называют клонированием. В начале 1960-х гг. были разработаны методы, позволяющие успешно клонировать некоторые высшие растения и животных. Эти методы возникли в результате попыток доказать, что ядра зрелых клеток, закончивших свое развитие, содержат всю информацию, необходимую для клонирования всех признаков организма, и что специализация клеток обусловлена включением и выключением определенных членов, а не утратой некоторых из них. Первый успех был достигнут профессором Стюардом из Каренелльского университета, который показал, что, выращивая отдельные клетки корня моркови (т. е. ее съедобной части) в среде, содержащей нужные питательные вещества и гормоны, можно индуцировать процессы клеточного деления, приводящие к образованию новых растений моркови.

Вскоре после этого Гердон, работавший в Оксфордском университете, впервые сумел добиться клонирования позвоночного животного. Позвоночные в естественных условиях клонов не образуют; однако, пересаживая ядро, взятое из клетки кишечника лягушки, в яйцеклетку, собственное ядро которой было предварительно разрушено путем облучения ультрафиолетом, Гердону удалось вырастить головастика, а затем и лягушку, идентичную той особи, от которой было взято ядро.

Такого рода эксперименты не только доказывают, что дифференцированные (другими словами -- специализированные) клетки содержат всю информацию, необходимую для развития целого организма, но и позволяют рассчитывать, что подобные методы можно будет использовать для клонирования позвоночных, стоящих на более высокой ступени развития, в том числе и человека. Клонирование нужных животных, например племенных быков, скаковых лошадей и т. п., может оказаться столь же выгодным, как и клонирование растений, которое, как было сказано, уже производится.

Однако применение методов клонирования к человеку сопряжено с серьезными проблемами нравственного порядка. Теоретически можно создать любое число генетически тождественных копий данного мужчины или женщины. На первый взгляд, может показаться, что таким образом можно было бы воспроизводить талантливых ученых или деятелей искусства. Однако надо помнить, что степень влияния среды, оказываемого на развитие личности, еще не вполне ясна, а между тем любая клонируемая клетка должна снова пройти через все стадии развития, т. е. в случае человека -- стадии зародыша, плода, младенца и т. д.

11

4. МИТОЗ В ЖИВОТНЫХ И РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТКАХ

 

Митоз -- это такое деление клеточного ядра, при котором образуются два дочерних ядра с наборами хромосом, идентичными наборам родительской клетки. Вслед за ядерным делением обычно сразу же происходит деление цитоплазмы на две равные части, восстановление клеточной (плазматической) мембраны и клеточной стенки (у животных) и разделение возникших таким образом двух дочерних клеток. Весь этот процесс и называется клеточным делением. Митотическое деление клеток приводит к увеличению их числа, обеспечивая процессы роста, регенерации и замещения клеток у всех высших животных и растений. У одноклеточных организмов митоз служит механизмом бесполого размножения, ведущего к увеличению их численности.

События, происходящие в ядре во время митоза, обычно наблюдают на фиксированных и окрашенных клетках. Такие препараты позволяют увидеть фазы, через которые проходят хромосомы при клеточном делении. Методы фазово-контрастной микроскопии и центраферной съемки давали возможность наблюдать, как происходит деление ядра в живых клетках. При быстром прокручивании пленки митоз предстает как непрерывный процесс, включающий черты стадии. Изменения, происходящие на этих стадиях в животной клетке, также хорошо изучены.

Самое важное событие, происходящее во время митоза, -- это равное распределение удвоившихся хромосом между двумя дочерними клетками. Митоз протекает в животных и растительных клетках почти одинаково, но имеется и ряд различий.

У разных организмов и в разных тканях митотическое деление клеток протекает с различной скоростью -- с наибольшей у бактерий и у зародышей многоклеточных организмов и с наименьшей в высокодифференцированных тканях. Очень быстро могут делиться изолированные животные и растительные клетки при росте на питательных средах в условиях, оптимальных для деления. Клеточную популяцию, полученную от данной родительской клетки, называют клоном. Клетки, входящие в состав данного клона, не обязательно должны быть идентичны по строению и функции. Отдельные клетки, взятые из какого-либо организма, могут дать начало новой особи или новой ткани, идентичной той, из которой они были выделены: например, одна клетка, взятая из легкого, может дать начало легочной ткани с ее альвеолами и бронхиолами.

Значение митоза очень велико. Во-первых, это генетическая стабильность. В результате митоза получаются два ядра, содержащие каждое столько же хромосом, сколько их было в родительском ядре. Эти хромосомы происходят от родительских хромосом путем точной репликации ДНК, потому члены их содержат совершенно одинаковую наследственную информацию. Дочерние клетки генетически идентичны родительской клетке, так что никаких изменений в генетическую информацию митоз внести не может. Поэтому клеточные популяции (клоны), происходящие от родительских клеток, обладают генетической стабильностью.

Во-вторых, значение митоза заключается в росте. В результате митозов число клеток в организме увеличивается (процесс, известный под названием гиперплазии), что представляет собой один из главных механизмов роста.

И третье значение митоза заключается в бесполом размножении, регенерации и замещении клеток. Многие виды животных и растений размножаются бесполым путем, при помощи одного лишь митотического деления клеток. Способы вегетативного размножения были описаны выше. Кроме того, митоз обеспечивает регенерации утраченных частей (например, ног у ракообразных) и замещение клеток, происходящее в той или иной степени у всех многоклеточных организмов.

12

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. Биология. 3-й том. М.: Мир, 1996 г.

2.Популярная медицинская энциклопедия.// под ред. акад. Б. В. Петровского. Ташкент, 1989 г.

3. Энциклопедический словарь юного биолога. М.: Педагогика, 1986 г.

4. А. А. Смосарев. Биология с общей генетикой. М.: Мир, 1987 г.

13