Запліднення

Запліднення у рослин, тварин і людини - це злиття чоловічої і жіночої статевих клітин - гамет, в результаті якого утворюється перша клітина нового організму - зигота. З заплідненням пов`язано статеве розмноження і передача спадкової інформації від батьків нащадкам.

Запліднення властиво більшості рослин. Йому зазвичай передує утворення гаметангиев (статевих органів), в яких розвиваються гамети. Якщо у рослини в циклі розвитку відбувається статевий процес, то відбувається і мейоз, т. Е. Виявляється зміна ядерних фаз (див. Чергування поколінь).

Типи статевого процесу в нижчих рослин різноманітні. Назвемо лише основні. Злиття мають джгутики гамет, форма і розміри яких однакові, називають ізогамії, а гамети - ізогамети. Так, ізогамний багато одноклітинні водорості, наприклад деякі хламідомонади- будучи одноклітинними, вони самі стають гаметангиями, утворюючи гамети. У багатоклітинній водорості улотрикса гаметангиями стають деякі не відрізняються від інших клітини. У деяких ізогамний бурих водоростей гаметангии відмінні від інших клітин рослини.

У багатьох ізогамний водоростей утворити зиготу може не будь-яка пара гамет, оскільки гамети фізіологічно різні. Зовні однакові гамети не можна назвати ні чоловічими, ні женскімі- фізіологічні ж відмінності позначають при ізогамії знаками + і -. Злитися можуть тільки гамети різних знаків, освічені фізіологічно різними (+ і -) особинами водорості.

Злиття мають джгутики гамет, що розрізняються фізіологічно і розмірами, називають гетерогамії, а гамети - жіночої (більшу) і чоловічий (меншу). Гетерогамни, наприклад, деякі хламідомона-ди. Злиття безжгутиковой великої жіночої гамети (яйцеклітини) з дрібної, чоловічий, що має звичайно джгутик або джгутики (сперматозоїдом), носить назву оогамии. Жіночі гаметангии більшості оогамних нижчих рослин називають оогониями, а чоловічі - антерідіямі. Оогамном, наприклад, багато зелені і бурі, а також червоні водорості.

У з-, гетеро- і багатьох оогамних нижчих рослин гамети виходять з гаметангиев в воду, де і відбувається запліднення. У деяких (наприклад, у зеленої водорості вольвокса) яйцеклітина залишається в оогонии, куди проникають вийшли в воду сперматозоїди і де відбувається злиття гамет.

Всі вищі рослини оогамном. Типові їх гаметангии - антеридии (чоловічі) і архегонії (жіночі) - многоклеточни. У архегонии утворюється одна яйцеклітина, в антеридии - багато сперматозоїдів. У мохо- і папоротеподібних вийшли з антеридиев сперматозоїди підпливають в воді до вскрившіхся архегоніям і зливаються з яйцеклітинами всередині архегониев. У папоротеподібних і насінних рослин запліднення відбувається на (або в) заростках (гаметофітах), що розвиваються у перших самостійно, а у других - на спорофітах (див. Чергування поколінь). Заростки равноспорових папоротеподібних обоєполи, а різноспорових і всіх насіннєвих - різностатеві (див. Суперечки). Сильна редукція чоловічого заростка насіннєвих рослин привела до того, що антеридии в ньому (т. Е. В пилкової зерні) не формуються ні в голо-, ні у покритонасінних. У жіночому заростке (первинному ендоспермі) майже всіх голонасінних архегонии ще розвиваються, а в жіночому заростке - зародковому мішку - покритонасінних їх вже немає.

У насіннєвих рослин запліднення передує запилення - перенесення пилкових зерен з мікроспорангіев, де вони почали розвиватися з микроспор, в пильцевую камеру семязачатка (уголонасінних) або на рильце маточки (у покритонасінних). Лише у небагатьох голонасінних (саговники, гінкго) в чоловічих заростках утворюються многожгутікових сперматозоїди, а у інших, наприклад у хвойних, і у всіх покритонасінних чоловічі гамети - спермії - джгутиків не мають.

Сперматозоїди досягають архегониев, рухаючись в виробленої самим рослиною рідини. У насіннєвих рослин, що мають спермін, останні йдуть до яйцеклітин по пилкових трубок, утвореним чоловічими заростки. У покритонасінних після запилення пилкові зерно утворює пильцевую трубку, яка, подовжуючи, зростає між клітинами рильця і стовпчика, входить в порожнину зав`язі і, пройшовши через пилковхід семязачатка, вростає своїм кінцем в зародковий мішок. Тут з вскрившіхся пилкової трубки виходять спермін. Один спермій зливається з яйцеклітиною, утворюючи диплоїдну зиготу, що дає початок зародку. Другий зливається з центральною клітиною зародкового мішка, що має у більшості покритонасінних два гаплоїдних ядра або одне диплоидное (якщо ядра злилися). Після злиття центральної клітини з спермием її ядро стає триплоїдного. Цей своєрідний процес, властивий тільки покритонасінних рослин, був вперше описаний російським вченим С. Г. Навашиним (1898) і названий подвійним заплідненням. З триплоїдного клітини розвивається багатоклітинна запасающая тканину - вторинний ендосперм, поживні речовини якого використовуються зародком на ранніх стадіях його розвитку.

Запліднення, незалежне від присутності вільної води, - одне з найважливіших пристосувань насіннєвих рослин для існування на суші.

Запліднення у багатоклітинних тварин полягає в злитті двох гамет різної статі - сперматозоїда і яйцеклітини. Сперматозоїд вносить в яйцеклітину спадковий матеріал, що міститься в його ядрі. Місце проникнення сперматозоїда в яйцеклітину може визначати розташування частин майбутнього організму. Наприклад, у амфібій та частина яйцеклітини, в яку увійшов сперматозоїд, в ході розвитку перетвориться в передній кінець тіла.

До того моменту, коли один з сперматозоїдів торкнеться поверхні яйцеклітини, остання впливає на їх поведінку, виділяючи певні речовини. Вони змушують сперматозоїди рухатися швидше або ж, навпаки, склеюють і паралізують їх (це необхідно, якщо сперматозоїдів занадто багато). Особливо активні взаємодії починаються, як тільки сперматозоїд стосується поверхні яйцеклітини. Протягом декількох секунд передня частина сперматозоїда перетворюється в трубочку, кінчик якої склеюється з поверхнею яйцеклітини. Через цю трубочку в яйцеклітину вдавлюється вміст сперматозоїда, і в тому числі його ядро з спадковим матеріалом.

У яйцеклітині відразу ж починаються бурхливі зміни, які зовні проявляються в тому, що на її поверхні утворюється оболонка, що перешкоджає проникненню інших сперматозоїдів. Крім того, в яйцеклітині відбуваються швидкі перебудови структур цитоплазми, відповідальних за синтез білка: процеси синтезу відразу ж і у багато разів прискорюються. Лише після цього спадковий матеріал сперматозоїда, що увійшов в яйцеклітину, об`єднується з спадковим матеріалом ядра яйцеклітини. Материнські і батьківські хромосоми (носії спадкового матеріалу) розподіляються порівну по всіх клітках зародка, що утворюється з зиготи - заплідненої яйцеклітини.

Джерело: Енциклопедичний словник юного біолога. Укладач Аспиз М. Е. Видавництво "Педагогіка", Москва, 1985