Оплодотворение

Оплодотворение представляет собой процесс слияния женской и мужской гамет – клеток с гаплоидным набором хромосом [94]. Оплодотворенная яйцеклетка носит название зиготы [94]. Зигота диплоидна, так как она образовалась в результате слияния двух гаплоидных гамет.

Последовательные стадии оплодотворения и начала дробления яйцеклетки у животных
Рис. 94. Последовательные стадии оплодотворения и начала дробления яйцеклетки у животных

В ядре зиготы все хромосомы вновь становятся парными; в каждой паре гомологичных хромосом одна хромосома отцовская, другая – материнская. Следовательно, диплоидный набор хромосом, характерный для соматических клеток каждого вида организмов, восстанавливается при оплодотворении.

Вскоре после оплодотворения происходит синтез ДНК, хромосомы удваиваются и наступает первое деление ядра зиготы, которое осуществляется путем митоза и представляет собой начало развития зародыша – нового организма.

Развитие женских и мужских гамет и оплодотворение у растений происходит так же, как и у животных, – в женских и мужских половых органах.

Рассмотрим процесс оплодотворения и развития семени у покрытосеменных (цветковых) растений (Вспомните строение и функции цветка из курса ботаники.) В цветке образуются споры (бесполое размножение), возникают гаметы (половой процесс), происходит оплодотворение, в результате которого формируются семя и плод.

У покрытосеменных растений мужские гаметы малоподвижны и называются спермиями [95]. Яйцеклетка неподвижна, и образование ее происходит в зародышевом мешке [95], расположенном в семяпочке. Зародышевый мешок содержит кроме гаплоидной яйцеклетки одну диплоидную клетку, которая участвует в оплодотворении и лежит в центре зародышевого мешка, и несколько других гаплоидных клеток.

Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений
Рис. 95. Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений

Спермии развиваются в пыльцевых зернах пыльников (на тычинках). С помощью пыльцевой трубки спермии переносятся к зародышевому мешку, где происходит процесс оплодотворения [95]. В пыльцевой трубке находятся два спермия. Когда пыльцевая трубка входит в зародышевый мешок, один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, из которой развивается зародыш. Второй спермий сливается с диплоидной центральной клеткой, и в результате возникает новая клетка с триплоидным ядром, т. е. в нем содержится три набора хромосом. Из нее развивается эндосперм семени [95]. Этот универсальный для всех покрытосеменных половой процесс получил название двойного оплодотворения. Он был открыт в 1898 г. С. Г. Навашиным.

Биологическое значение двойного оплодотворения у покрытосеменных растений заключается в том, что развитие эндосперма начинается только после того, как произойдет оплодотворение яйцеклетки. Триплоидный эндосперм покрытосеменных представляет собой запасной питательный материал для развивающегося зародыша. Кроме того, он включает наследственные задатки материнского и отцовского организмов.

Партеногенез – развитие организма из неоплодотворенного яйца. Партеногенез встречается в природе у многих видов растений и животных. Например, среди растений он известен у одуванчиков, ястребином. Среди животных партеногенез широко распространен у коловраток, солоноватоводных рачков артемий, у ветвистоусых пресноводных рачков дафний, тлей, пчел. В составе пчелиной семьи путем партеногенеза развиваются трутни (самцы).

В чем сущность двойного оплодотворения цветковых растений?