Основные плюсы и минусы полового размножения

Живые организмы отличаются от неживых способностью размножаться. Суть процесса не только в том, чтобы особей стало больше. Не менее важна передача наследственной информации от родителей к детям. Цель-минимум воспроизводства особей — гарантия того, что вид не исчезнет с лица планеты, цель-максимум — экспансия в новые места обитания. А самое главное, конечно, — это шлифовка, отбор признаков в ряду поколений, выживание особей с полезными признаками и отсев менее приспособленных экземпляров.

Стратегии

Живые организмы используют две стратегии — половое размножение и бесполое.

В бесполом способе, понятно из названия, участвует только одна родительская особь. Ее потомство имеет точно такой же набор генов.

Размножаться без участия полового партнера способны лишь низшие организмы, как среди животных, так и растений.

В процессе эволюции природа выработала много способов на основе бесполого размножения:

1. Деление клетки пополам и на несколько частей (бактерии, одноклеточные водоросли, простейшие)
2. Спорами — микроскопическими клетками (зеленые растения, грибы, простейшие)
3. Почкование — зарождение почки дочернего организма на теле родителя с последующим отделением (кишечнополостные, дрожжевые грибы)
4. Фрагментация — родительская особь разделяется на несколько фрагментов, становящихся дочерними организмами (нитчатые водоросли, черви)
5. Вегетативное размножение — развитие дочерних особей из предназначенных для этого частей растения (клубней, столонов, корневищ, луковиц).

Половым способом размножаются высшие организмы — зеленые растения, животные. Такое размножение подразумевает обязательное участие мужского и женского организмов, слияние их гамет (половых клеток с одинарным набором хромосом) и перекомбинацию генов родителей в организме потомков. Половые клетки — гаметы — получаются в результате мейоза — деления соматических клеток, уменьшающего (редуцирующего) набор хромосом вдвое.

Слияние мужской и женской половых клеток составляет суть процесса оплодотворения. Как итог образуется зигота с двойным набором хромосом. То есть восстанавливается диплоидный набор, как в любых соматических клетках.

Животные (например, рыбы), которым характерно внешнее оплодотворение, производят огромное количество половых клеток (чтобы компенсировать их гибель).

Внутреннее (внутри материнской особи) оплодотворение характерно для более высокоразвитых организмов. Женский организм дает защиту гаметам, а затем зиготе. В этом случае вырабатывается относительное небольшое количество половых клеток.

Высшие растения эволюционно выработали совершенно особенный механизм двойного оплодотворения. Мужские половые клетки у растений, относящихся к покрытосеменным, называются спермиями. Они почти неподвижны, в отличие от сперматозоидов — мужских гамет, вырабатываемых животными. Развиваются в пыльцевых зернах, каждое из которых содержит два спермия и одну вегетативную клетку.

Когда пыльца прилипает к пестику, эти три клетки ведут себя по-разному. Вегетативная — превращается в пыльцевую трубку, и два спермия проходят по ней внутрь завязи цветка. Трубка на конце раскрывается — две гаметы оказываются в зародышевом мешке. Один спермий объединяется с яйцеклеткой — получается зародыш растения (зигота). Второй спермий направляется к центральным клеткам мешка и сливается с их двумя ядрами.

Формируется эндосперм — клетка с тройным набором хромосом. Развивающийся эндосперм представляет собой среду, из которой зародыш получает питательные вещества (наподобие плаценты у млекопитающих).

Преимущества полового размножения

Самая сильная сторона состоит в том, что диплоидный дочерний организм развивается от слияния гамет с половинным набором наследственного материала. Эта половина хромосом попадает в образующуюся гамету случайным образом при редуцирующем делении — мейозе.

Как следствие, дочерняя особь содержит признаки обоих родителей, переданные по наследству случайным образом. Это всегда новые, неповторимые комбинации, а значит, поставляется много генетического материала для действия естественного отбора.

В результате:

• Популяция живых организмов способна быстро изменять свои признаки, а значит, эволюционировать.
• Ускоряется образование новых видов.
• Разнообразие комбинаций признаков облегчает выработку приспособленности, если условия среды вдруг изменяются.

При бесполом размножении дочерние особи генетически полностью повторяют родителя. Для эволюционного процесса это совершенно невыгодно, так как не предоставляет новых комбинаций генов, а значит, признаков. Нечего «обкатывать» в процессе выработки приспособлений к условиям среды.

Генотипы дочерних особей могут подвергаться изменениям только случайно, в результате спонтанных мутаций. Изменчивость таких организмов невысока. Следовательно, образование новых видов происходит медленно.

Минусы полового размножения

Эта стратегия имеет несколько существенных минусов:

• Требуется выработка специализированных половых клеток — мужских и женских гамет. Это энергозатратный процесс. К тому же половые клетки, особенно мужские, обычно синтезируются с огромным запасом. Ведь при внешнем осеменении, например, у рыб, основная масса сперматозоидов погибает.
• Особи должны найти партнера противоположного пола для спаривания. Если взять кого-то из высших животных, к примеру, тигра (живут поодиночке, на довольно большой личной территории), понятно, что поиск полового партнера потребует больших затрат энергии и времени. Что касается высших растений, то в силу их неподвижности они иногда вовсе не находят полового партнера и довольствуются бесполым размножением.
• Присутствует забота о развитии потомства. Это строительство убежищ (гнезд, нор, логовищ), насиживание, выкармливание, наконец, воспитание детенышей. Все эти виды заботы забирают время и энергию.
• Низкая скорость такого размножения.
• Малое, по сравнению с бесполым размножением, число потомков.
• Заселение новых ареалов происходит намного медленнее, чем при бесполом размножении.

Выводы

Неправильно думать, что увеличение численности особей половым путем лучше, чем бесполым.

Это две разные стратегии выживания. Бесполый способ дает большое число потомков за короткий срок. Это позволяет быстро осуществить экспансию вида, то есть расселение по новым местам обитания или экологическим нишам.

Однако при захвате новых территорий повышается вероятность того, что окружающие условия будут сильно отличаться от исходных. Тогда особи, размножающиеся бесполым путем, скорее всего, погибнут (ведь такие виды неспособны к быстрой изменчивости).

А вот популяции с половым типом размножения быстро наработают новые генетические комбинации и какие-то из них обязательно окажутся полезными в новых условиях. Так действует естественный отбор.

Существует немало видов, которые сочетают две стратегии размножения. В привычных условиях они увеличивают численность бесполым путем, в менее благоприятной среде — размножаются половым способом.

Все стратегии направлены на обеспечение выживаемости и приспособленности живых организмов к внешней среде.