Двойное оплодотворение. Онтогенез – индивидуальное развитие организмов

После процесса опыления у растений должно произойти оплодотворение. Это слияние мужской и женской половых клеток (гамет), дающее начало новому организму. У разных растений время между опылением и оплодотворением длится от нескольких минут до нескольких месяцев.

Развитие мужских гамет

Спермии – мужские гаметы, формируются в пыльцевых зернах пыльников тычинок. Эти клетки делятся мейозом, в результате чего из каждой развиваются 4 гаплоидные клетки – микроспоры, затем гаплоидное ядро микроспоры делится митозом и образуется пыльцевое зерно (пыльца) – мужской гаметофит цветковых растений. Оно состоит из 2-х клеток: большой (вегетативной) и маленькой генеративной, покрытых двойной оболочкой. Генеративная клетка вскоре делится митозом еще раз и образует 2 мужские половые клетки – спермии.

Развитие женских половых клеток

Яйцеклетка – женская гамета, развивается в зародышевом мешке семязачатка, находящегося внутри завязи пестика. В центральной части семязачатка одна из диплоидных клеток делится мейозом, в результате чего возникают 4 гаплоидные клетки. Три из них отмирают, а одна претерпевает 3-х кратное деление митозом, образуя 8 гаплоидных ядер. Пыльца, попав на рыльце пестика, удерживается на нем, т. к. его покровы имеют неровности и выступы, а на поверхности рыльца выделяется липкая жидкость. На рыльце пестика пыльца прорастает. Из вегетативной клетки развивается длинная пыльцевая трубка, которая по тканям столбика дорастает до завязи и далее до семяпочки. Из генеративной клетки к этому моменту образуются 2 спермия, которые опускаются в пыльцевую трубку. Семяпочка одета особым покровом, в котором имеется небольшой канал – пыльцевход, в который и проникает пыльцевая трубка, несущая гаметы – спермии. Пыльцевая трубка через пыльцевход семяпочки входит в зародышевый мешок: один из спермиев сливается с яйцеклеткой (образуется диплоидная зигота), а другой спермий с диплоидной центральной клеткой, образуя триплоидную клетку. Этот процесс называется двойным оплодотворением и был открыт в 1898 году С.Г. Навашиным. Диплоидная зигота многократно делится путем митоза, и из нее формируется диплоидный многоклеточный зародыш. Триплоидная клетка тоже делится путем митоза, образуя множество клеток, в которых накапливаются запасы питательных веществ. Таким образом, в результате оплодотворения из яйцеклетки возникает зародыш, из центральной клетки – эндосперм, из семяпочки – семя, из стенок завязи – плод.

Онтогенез – это процесс индивидуального развития особи от момента образования зиготы до конца жизни организма. Эмбриология – наука, изучающая развитие эмбрионов. Стадии эмбрионального развития (на примере ланцетника):

1) дробление – многократное деление зиготы путем митоза. Образование множества мелких клеток (при этом они не растут), а затем шара с полостью внутри – бластулы, равной по размерам зиготе;

2) образование гаструлы – двухслойного зародыша с наружным слоем клеток (эктодермой) и внутренним, выстилающим полость (энтодермой). Кишечнополостные, губки – примеры животных, которые в процессе эволюции остановились на двухслойной стадии;

3) образование трехслойного зародыша, появление третьего, среднего слоя клеток – мезодермы, завершение образования трех зародышевых листков;

4) закладка из зародышевых листков различных органов, специализация клеток. На стадии нейрулы из эктодермы начинается развитие нервной пластинки, а затем нервной трубки. Из нее впоследствии развивается головной и спинной мозг. Остальная эктодерма дает начало наружному слою кожного покрова, органам зрения и слуха. Энтодерма образует трубку – будущий кишечник, выросты которого впоследствии превращаются в легкие, печень, поджелудочную железу. Мезодерма дает начало хорде, мышцам, почкам, хрящевому и костному скелету и кровеносным сосудам.

Постэмбриональное развитие начинается с момента вылупления из яйца у птиц, а у млекопитающих – с момента рождения.

Различают два вида постэмбрионального развития:

1. Прямое развитие – организм рождается похожим на взрослую особь, но отличается малыми размерами и недоразвитостью систем органов (беспозвоночные – пиявки, сороконожки, пауки и все позвоночные организмы).

2. Непрямое (развитие с превращениями): яйцо – личинка – куколка – взрослая особь. Гусеница (личинка бабочки) отличается от взрослого насекомого и строением, и способом питания, и местом обитания. Головастик похож скорее на рыбу, чем на взрослую лягушку. Развитие таких животных включает в себя одно или несколько превращений – исчезают одни органы, появляются другие. Например, у головастика исчезают жабры, хвост, образуются легкие, конечности. У многих насекомых развитие включает еще одну стадию – куколку, во время которой практически полностью исчезают личиночные внутренние органы, заменяясь новыми, характерными для взрослого насекомого.