План:

1.        Форми розмноження організмів.

2.        Періоди онтогенезу.

3.        Розвиток організмів і навколишнє середовище.

4.        Життєві цикли.

Літ-ра: С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров Общая биология, 1986 г. стр. 71-105; Загальна біологія: Підруч для 11 кл./ М.Є. Кучеренко та інш. 2006. с. 5-40

Розмноження, або самовідтворення, - одна з найважливіших характеристик органічної природи. Розмноження - властивість, властива всім без виключення живим організмам, - від бактерій до ссавців. Існування будь-якого виду тварин і рослин, бактерій і грибів, спадкоємність між батьківськими особинами і їх потомством підтримуються тільки завдяки розмноженню. Тісно пов'язано з самовідтворенням і інша властивість живих організмів - розвиток. Воно також властиво всьому живому на Землі: і найдрібнішим одноклітинним організмам, і багатоклітинним рослинам і тваринам.

Необхідна умова розмноження - спадковість, тобто здатність відтворити властивості і ознаки своїх батьків. І хоча під словами «розмноження» і «спадковість» маються на увазі різні властивості живих організмів, вони по суті тісного взаємозв'язані. Розмноження - один з найскладніших процесів життєдіяльності. Це і зрозуміло, оскільки природний відбір сприяє збереженню будь-яких ознак і властивостей, що підвищують життєздатність потомства на всіх етапах життя організму. У боротьбі за існування перемагають організми, які залишають більше нащадків, що доживають до дорослого стану і у свою чергу залишають потомство. Така спрямованість відбору приводить до того, що багато особливостей будови і поведінки служать для найбільш успішного розмноження.

Відомо багато способів розмноження, але всі вони можуть бути об'єднані в дві великі групи - статеве і нестатеве.

При нестатевому розмноженні новий організм може виникнути з однієї клітини або з декількох неспеціалізованих, або недиференційованих, клітин материнської особини.

Багато простих (амеби, евглена зелена і ін.), одноклітинних водоростей (хламідомонада) розмножуються шляхом звичайного мітотичного ділення клітки. Іншим одноклітинним - деяким нижчим грибам, водоростям (хлорела), простим, наприклад малярійному плазмодію (збудникові малярії), властиве спороутворення. Воно полягає в тому, що клітина розпадається на велике число особин, рівне кількості ядер, заздалегідь утворених в батьківській клітині в результаті багатократного ділення її ядра. Багатоклітинні організми також здатні до спороутворення: це мохи, вищі гриби, багатоклітинні водорості, папоротевидні і деякі інші.

Як у одноклітинних, так і у багатоклітинних організмів способом безстатевого розмноження служить також брунькування. Наприклад, у дріжджів і деяких інфузорій брунькування полягає в тому, що на материнській клітині спочатку утворюється невеликий горбок, що містить ядро, - брунька. Вона росте, досягає розмірів, близьких до материнських, і потім відділяється. У багатоклітинних (прісновода гідра) брунька складається з групи клітин обох шарів стінки тіла. Брунька росте, подовжується, на передньому її кінці з'являється ротовий отвір, оточений щупальцями. Брунькування завершується утворенням маленької гидри, яка може відокремитися від материнського організму і почати самостійне існування У багатоклітинних тварин нестатеве розмноження здійснюється також шляхом ділення тіла на дві частини (медузи, кільчасті черв'яки) або ж шляхом фрагментації тіла на декілька частин (плоскі черви, голкошкірі). З таких частин розвиваються повноцінні особини.

У рослин широко поширено вегетативне розмноження, тобто частинами тіла - живцями, вусами, бульбами.

Безстатеве розмноження, що еволюційно виникло раніше статевого, - вельми ефективний процес. З його допомогою в сприятливих умовах чисельність виду може швидко збільшуватися. Проте при будь-яких формах нестатевого розмноження всі нащадки мають генотип, ідентичний материнському. Нові ознаки, які можуть виявитися корисними при зміні умов середовища, з'являються тільки в результаті відносних рідкісних мутацій.

Статеве розмноження має дуже великі еволюційні переваги в порівнянні з безстатевим. Це обумовлено тим, що генотип нащадків виникає шляхом комбінації генів, що належать обом батькам. В результаті підвищуються можливості організмів в пристосуванні до умов навколишнього середовища. Оскільки нові комбінації здійснюються в кожному поколінні, то пристосованішими до умов існування може опинитися набагато більша кількість особин, чим при нестатевому розмноженні. Появу нових комбінацій генів забезпечує успішніше і швидше пристосування вигляду до змінних умов проживання.

Таким чином, суть статевого розмноження полягає в об'єднанні в спадковому матеріалі нащадка генетичної інформації з двох різних джерел - батьків.

У обох статей тварин і рослин існують пристосування, що запобігають самозаплідненню. У плоских червів - планарій і у кільчастих - дощових черв'яків спостерігається спаровування між різними особинами. У рослин самозапилення виключається у разі їх одностатевості. Коли ж розвиваються квітки обох статей, тичинки і маточки дозрівають неодночасно, що і робить можливим тільки перехресне запилення.

Розвиток статевих клітин - (гаметогенез). У статевих залозах розвиваються статеві клітини: чоловічі - сперматозоїди і жіночі - яйцеклітини (або яйця). У першому випадку шлях їх розвитку називають сперматогенезом, в другому - овогенезом (від лат. «ово» - яйце).

Розділення статей має очевидні еволюційні переваги. Різностатевість створює можливість спеціалізації батьків по будові і поведінці, а виникнення нового еволюційного чинника - статевого відбору - сприяє розвитку різних форм турботи про потомство. При цьому самці можуть грати велику роль в охороні сім'ї, полюванні, а також брати участь в конкуренції за самку - статевому відборі.

В процесі утворення статевих клітин - як сперматозоїдів, так і яйцеклітин - виділяють ряд стадій. Перша стадія - період розмноження, в якому первинні статеві клітини діляться шляхом мітозу, внаслідок чого збільшується їх кількість. При сперматогенезі розмноження первинних статевих клітин дуже інтенсивне, воно починається з настання статевої зрілості і протікає протягом всього репродуктивного періоду, тобто часу, коли тварина може брати участь в статевому розмноженні, і поступово затухає лише до старості. Розмноження жіночих первинних статевих кліток у нижчих хребетних також продовжується майже все життя. У людини ці кліткинии з найбільшою інтенсивністю розмножуються лише у внутріутробному періоді розвитку у плоду і зберігаються в стані спокою до статевого дозрівання.

Другий період - період зростання. У незрілих чоловічих гамет він виражений нерізко. Їх розміри збільшуються трохи. Навпаки, майбутні яйцеклітини - овоцити - збільшуються в розмірах іноді в сотні, а частіше в тисячі і навіть мільйони разів. У одних тварин овоцити ростуть дуже швидко - протягом декількох днів або тижнів, у інших видів зростання продовжується місяці і роки. Зростання овоцитів здійснюється за рахунок речовин, що утворюються іншими клітками організму. Наприклад, у риб, амфібій і більшою мірою у рептилій і птахів основну масу яйця складає жовток. Він синтезується в печінці, в особливій розчинній формі переноситься кров'ю в яєчник, проникає в зростаючі овоцити і відкладається там у вигляді жовткових пластинок. Крім того, в самій майбутній статевій клітині синтезуються численні білки і велика кількість різноманітних РНК: транспортних, рибосомних і інформаційних. Жовток - сукупність живильних речовин (жирів, білків, вуглеводів, вітамінів і ін.), необхідних для живлення зародка, що розвивається, а РНК забезпечує синтез білків на ранній стадії розвитку, коли власна спадкова інформація ще не використовується.

Наступний період - період дозрівання, або мейоз. Клітки, вступаючі в період дозрівання, містять диплоїдний набір хромосом і вже подвоєну кількість ДНК.

В процесі статевого розмноження у організмів будь-якого вигляду з покоління в покоління зберігається властиве йому число хромосом. Це досягається тим, що перед злиттям статевих кліток - заплідненням - в процесі дозрівання в них зменшується (редукується) число хромосом, тобто з диплоїдного набору (2п) утворюється гаплоїдний (In).

Суть мейозу полягає в тому, що кожна статева клітина отримує одинарний - гаплоїдний набір хромосом. Проте разом з тим мейоз - це стадія, під час якої створюються нові комбінації генів шляхом поєднання різних материнських і батьківських хромосом. Перекомбінування спадкових ознак виникає, крім того, і в результаті обміну ділянками між гомологічними хромосомами, що відбувається в мейозі.

Мейоз включає два послідовних, наступних один за одним практично без перерви ділення. Як і в мітозі, в кожному мейотічеськом діленні виділяють чотири стадії: профазу, метафазу, анафазу і телофазу.

Таким чином, суть періоду дозрівання полягає в тому, що в статевих клітках шляхом двократного мейотичного ділення кількість хромосом зменшується удвічі, а кількість ДНК - вчетверо. Біологічний сенс другого мейотичного поділу полягає в тому, що кількість ДНК приводиться у відповідність хромосомному набору.

У особин чоловічої статі всі чотири гаплоїдні клітини, що утворилися в результаті мейозу, надалі перетворяться в гамети - сперматозоїди. У особин жіночої статі унаслідок нерівномірного мейозу лише з однієї клітки виходить життєздатне яйце. Три інші дочірні клітини набагато дрібніші і вони незабаром гинуть. Біологічний сенс утворення тільки однієї яйцеклітини з чотирьох дочірніх клітин (з генетичної точки зору) обумовлений необхідністю збереження в одній клітці всіх запасних живильних речовин, які знадобляться для розвитку майбутнього зародка.

Період формування полягає в надбанні клітинами певної форми і розмірів, відповідних їх специфічній функції. Жіночі статеві клітки в процесі дозрівання покриваються оболонками і готові до запліднення безпосередньо після завершення мейозу. У багатьох випадках, наприклад у плазунів, птахів і ссавців, за рахунок діяльності клітин, що оточують яйцеклітину, навколо неї виникає ряд додаткових оболонок. Їх функція полягає в захисті яйцеклітини і зародка, що розвивається, від зовнішніх несприятливих дій. Функція сперматозоїдів полягає в доставці в яйцеклітину генетичної інформації і стимуляції її розвитку. У зв'язку з цим після завершення мейозу статева клітина піддається значній і глибокій перебудові. Апарат Гольджі розташовується на передньому краю головки, перетворюючись в акросому, що виділяє ферменти, здатні розчинювати мембрану яйця.

Мітохондрії компактно упаковуються навколо джгутика, що з'явився, утворюючи шийку. Сформований сперматозоїд містить також центріоль.

Заплідненням є процес злиття сперматозоїда з яйцеклітиною. Дуже часто запліднення наступає відразу після запліднення. Проте відомі випадки, коли між цими подіями проходить значний час. У кажанів при осінньому спаровуванні яйця не запліднюються, і сперматозоїди зимують в статевих шляхах самки. Запліднення здійснюється навесні, коли дозрівають яйцеклітини. Іноді після запліднення розвиток зиготи швидко припиняється і поновлюється лише через декілька місяців. Це пов'язано з тим, що період дітородіння і виховання молодих тварин приурочений, як правило, до найбільш сприятливого сезону - кінця весни і початку літа. Також загальна тривалість вагітності у горностая, наприклад, складає 300-320 діб, у соболя 230-280 діб, хоча дійсний період розвитку цих звірів виявляється коротким.

Незалежно від способу розмноження початок новій тварині або рослинному організму дає одна або декілька клітин, що містять тільки спадкові ознаки - гени і що не володіють всіма характерними ознаками і властивостями цілого організму. Розвиток полягає в поступовій реалізації спадкової інформації, отриманої від батьків.

Вивченням питань, пов'язаних з індивідуальним розвитком організмів, займається ембріологія (ембріон - зародок).

Еволюційна ембріологія разом з порівняльною анатомією і палеонтологією дали найважливіші докази еволюції тварин, з'ясувавши історичну спорідненість різних груп тварин. Думки Дарвіна, роботи Бера, Ковалевського, Мечникова і інших ембріологів підготували грунт для створення німецькими ученими Ф. Мюллером і Е. Геккелем біогенетичного закону, згідно якому онтогенез, тобто індивідуальний розвиток особини, є коротке повторення філогенезу - історичного розвитку вигляду. У першій половині нашого століття питаннями співвідношення онто- і філогенезу особливо продуктивно займався один з найбільших еволюційних морфологів А. Н. Северцов.

Онтогенезом, або індивідуальним розвитком, називають весь період життя особини з моменту злиття сперматозоїда з яйцем і утворення зиготи до загибелі організму. Онтогенез ділиться на два періоди: 1) ембріональний - від утворення зиготи до народження або ж виходу з яєчних оболонок; 2) постембріональний - від виходу з яєчних оболонок або народження до смерті організму.

У більшості багатоклітинних тварин незалежно від складності їх організації стадії ембріонального розвитку, які проходить зародок, єдині. У ембріональному періоді виділяють три основні етапи: дроблення, гаструляцію і первинний органогенез.

Дроблення. Розвиток організму починається з одноклітинної стадії. Запліднене яйце - клітина і в той же час вже організм на найранішій стадії його розвитку. В результаті багатократних поділів одноклітинний організм перетворюється на багатоклітинний. Ядро, що виникло при заплідненні шляхом злиття сперматозоїда і яйцеклітини зазвичай вже через декілька хвилин починає ділитися, разом з ним ділиться і цитоплазма. Клітини, що утворюються, називають бластомерами (від греч. «бластос» - зародок, «мерос» - частина). При діленні бластомерів розміри їх не збільшуються, тому процес ділення носить назва дроблення. Заглиблення цитоплазми, що утворюються при діленні однієї клітки на дві, отримали назву борозен дроблення. У періоді дроблення накопичується клітинний матеріал для подальшого розвитку.

В період дроблення загальний об'єм бластомерів на стадії бластули не перевищує об'єму зиготи. Іншими словами, мітотичне ділення зиготи і бластомерів не супроводиться зростанням дочірніх клітин, що утворилися, до об'єму материнською, і розміри бластомерів в результаті послідовних ділень прогресивно зменшуються. Ця особливість мітотичного поділу бластомерів спостерігається при розвитку запліднених яєць у всіх тварин.

Гаструляція. Бластула, як правило, складається з великого числа бластомерів, в процесі розвитку переходить в нову стадію, яка називається гаструлою (від греч. «гастер» - шлунок). Зародок на цій стадії складається з явно розділених пластів клітин, так званих зародкових листків: зовнішнього, або ектодерма (від греч. «ектос» - що знаходиться зовні), і внутрішнього, або ентодерми (від греч. «ентос» - що знаходиться усередині). Сукупність процесів, що приводять до утворення гаструли, називається гаструляцією.

Суть процесу гаструляції полягає в переміщенні клітинних мас. Клітини зародка практично не діляться і не ростуть.

Проте на цій стадії починається використання генетичної інформації клітон зародка, з'являються перші ознаки диференціювання.

Диференціювання, або диференціація, - це процес виникнення і наростання структурних і функціональних відмінностей між окремими клітинами і частинами зародка. З морфологічної точки зору, диференціювання виражається в тому, що утворюються декілька сотень типів клітин специфічної будови, що відрізняються один від одного. З біохімічної точки зору, спеціалізація клітин полягає в синтезі певних білків, властивих тільки даному типу клітин. У шкірі в клітинах епітелію синтезується кератин, в еритроцитах - гемоглобін, в клітинах тканин підшлункової залози - інсулін і так далі. Біохімічна спеціалізація клітин забезпечується диференціальною активністю генів, тобто в клітинах різних зародкових листків - зачатків певних органів і систем - починають функціонувати різні групи генів.

При подальшому диференціюванні клітин, що входять до складу зародкових листків, з ектодерми утворюються нервова система, органи чуття, епітелій шкіри, емаль зубів; з ентодерми - епітелій середньої кишки, травні залози - печінка і підшлункова залоза, епітелій зябер і легенів; з мезодерми - м'язова тканина, сполучна тканина, кровоносна система, нирки, статеві залози і ін.

У різних видів тварин одні і ті ж зародкові листки дають початок одним і тим же органам і тканинам. Це означає, що вони гомологічні. Гомологія зародкових листків переважної більшості тварин - один з доказів єдності тваринного світу.

Первинний органогенез. Після завершення гаструляції у зародка утворюється комплекс осьових органів: нервова трубка, хорда, кишкова трубка. У ланцетника осьові органи формуються таким чином. Ектодерма спинної сторони зародка прогинається по середній лінії, перетворюючись на жолобок, а ектодерма, розташована справа і зліва від нього, починає наростати на його краї. Жолобок - зачаток нервової системи - занурюється під ектодерму, і краї його змикаються. Утворюється нервова трубка. Решта всієї ектодерми - зачаток шкірного епітелію.

Спинна частина ентодерми, розташована безпосередньо під нервовим зачатком, відособляється від решти ентодерми і згортається в щільний тяж - хорду. З частини ентодерми, що залишилася, розвивається мезодерма і епітелій кишечника. Подальше диференціювання клітин зародка приводить до виникнення численних довільних зародкових листків - органів і тканин.

У момент народження або виходу організму з яєчних оболонок закінчується ембріональний і починається постембрнональний період розвитку. Постембріональний розвиток може бути прямим або супроводиться перетворенням (метаморфозом). При прямому розвитку з яєчних оболонок або з тіла матері виходить організм невеликих розмірів, але в нім закладені всі основні органи, властиві дорослій тварині (плазуни, птахи, ссавці). Постембріональний розвиток у цих тварин зводиться в основному до зростання і статевого дозрівання.

При розвитку з метаморфозом з яйця виходить личинка, зазвичай влаштована простіше за дорослу тварину, із спеціальними личинковими органами, відсутніми в дорослому стані. Личинка харчується, росте, і з часом личинкові органи замінюються органами, властивими дорослим твариною. Отже, при метаморфозі руйнуються личинкові органи і виникають органи, властиві дорослим твариною.

Постембріональний період розвитку має різну тривалість. Одін з варіантів - поденки, які в личинковому стані живуть 2-3 року, а в статевозрілому - від 2-3 ч до 2-3 днів залежно від вигляду. У більшості ж випадків постембріональний період триваліший. У людини він включає стадію статевого дозрівання, стадію зрілості і стадію старості.

У ссавців і людини спостерігається відома залежність тривалості життя від тривалості статевого дозрівання і вагітності. Зазвичай тривалість життя перевищує дорепродуктівний період онтогенезу в 5-8 разів. Постембріональний розвиток супроводиться зростанням. Розрізняють зростання невизначений, такий, що продовжується протягом всього життя, і визначений, обмежений якимсь терміном. Невизначене зростання спостерігається у дерев, деяких молюсків, з хребетних - у риб, щурів.

У багатьох тварин зростання припиняється незабаром після досягнення статевого дозрівання. У людини зростання закінчується до 20-25 років.

Розвиток організмів і навколишнє середовище

Організм не може жити поза місцем існування. Такий же неможливий і розвиток організму поза навколишнім середовищем, поза чинниками, на нього що впливають. Добре відомо, що куряче яйце може розвиватися тільки при певній температурі: якщо температура навколишнього середовища буде нижча оптимальною, то процес зупиниться. Не менш важливі такі характеристики, як іонний склад води для водних організмів. Всім видам небайдужі концентрація кисню, зміст діоксиду вуглецю і так далі Відносно всіх необхідних умов можна говорити про мінімум, максимум і оптімум, значення яких для ембріонів різних видів далеко неоднакові.

Далі, в розвитку зародка існують критичні періоди, коли ембріон чутливіший до дії зовнішніх агентів, зокрема ушкоджувальних чинників. Звідси напрошується висновок: організм розвивається в умовах, характерних для особин даного вигляду, і поза цими умовами розвиток може порушуватися або зупинятися. Наприклад, птахи і ссавці для нормального розвитку потребують вітаміну D. Цей вітамін утворюється в шкірі під дією ультрафіолетових променів Сонця або ж повинен потрапляти в організм з їжею. Недолік вітаміну служить причиною порушення окостеніння скелета і відставання в розвитку. Велику роль в регуляції процесів життєдіяльності грають залози внутрішньої секреції. Наприклад, недолік гормону щитовидної залози спричиняє за собою уповільнення зростання, недорозвинення інших органів ендокринної системи. Живлення продуктами, що не містять незамінних амінокислот, також приводить до затримки зростання.

Численні відхилення в ході нормального розвитку спостерігаються у ембріонів, підданих дії надмірної концентрації солей, іонізуючому опромінюванню і так далі.

У людини несприятливі дії середовища у ряді випадків також обумовлюють уповільнення зростання або навіть виникнення природженої потворності. До таких дій насамперед необхідно віднести вживання алкоголю і куріння, а також безконтрольне застосування лікарських препаратів. Алкоголь перешкоджає повноцінній участі різних клітин в процесі розвитку і особливо гальмує функціональне дозрівання нервових клітин. Уповільнюючи зростання зародка, що обумовлене впливом діоксиду і оксиду вуглецю, що знижують надходження до тканин кисню, куріння приводить до виникнення шкідливих мутацій, що порушують процеси життєдіяльності організму, що ще не народився. Нікотин, що міститься в тютюновому димі, отруює нервові клітини і служить причиною виникнення різного роду функціональних розладів.

Слід пам'ятати, що розвиток організму починається ще задовго до запліднення.

У юнацькому і молодому організмі вживання алкоголю і куріння можуть надати украй несприятливу дію на гамети. У осіб, схильних до алкоголю, набагато частіше, ніж у людей, ведучих тверезий спосіб життя, народжуються діти з природженою потворністю. У медичній практиці цей факт знайшов віддзеркалення в спеціальному терміні «суботня дитина», тобто дитина, зачата батьками в стані сп'яніння.

Проте не слід думати, що тверезість необхідна тільки у момент зачаття. У повсякденній діяльності місце людини в суспільстві, його соціальна значущість, задоволення від роботи, взаємини з товаришами і в сім'ї багато в чому залежать від його тверезості або схильності до алкоголю. Алкоголь перешкоджає повному виявленню здібностей людини, гасить їх в період, найбільш сприятливий для творчості.

Таким чином, дії несприятливих чинників на організм не одномоментний, а продовжуються тривалий час і в більшості випадків обов'язково позначаються на розвитку потомства.

Слід мати на увазі, що, не дивлячись на постійні зміни умов зовнішнього середовища, живі організми, як правило, зберігають постійність своєї будови, показників функціональної активності органів і тканин, физико-хімічних параметрів клітин, тканинної рідини, крові.

Властивість живих систем підтримувати постійність свого внутрішнього середовища, а також основні риси властивої ним організації, не дивлячись на безперервну мінливість параметрів навколишнього середовища, називається гомеостазом (від греч. «гомос» - рівний, схожий і «стазіс» - стояння, нерухомість). Діяльність регуляторних систем: ендокринної, імунної і вищої об'єднуючої регулюючої системи - нервовою - забезпечує узгодженість біохімічних реакцій і такий їх рівень, який якнайповніше відповідає умовам існування. Основу гомеостазу складають спадково закріплені механізми, що склалися в процесі еволюції. Їх ефективність багато в чому визначається сукупністю спадкових ознак - генів кожного конкретного організму, тобто генотипом. Різноманітність генотипів в межах вигляду пояснює індивідуальні відмінності реакції особин на одні і ті ж дії навколишнього середовища.

Прикладом загальної реакції організму на незвичайних по силі або тривалості впливу з боку середовища служить стан стресу (напруга). Стрес - це реакція, що розвивається за несприятливих умов, що негативно впливають на життєдіяльність, коли виникає загроза порушення гомеостазу. При цьому посилюється діяльність більшості систем організму (нервової, м’язової, дихальної, серцево-судинної, ендокринної). Функціональні зміни вказаних систем направлені на підвищення опірності особини по відношенню до несприятливих чинників. Мобілізація всіх захисних сил організму, посилення обмінних процесів, перерозподіл енергії для забезпечення найбільш невідкладних потреб - всі ці реакції, супроводжуючі стан стресу, сприяють вирішенню таких життєво важливих завдань, як порятунок втечею або надання відсіччі ворогу.

У людини важка фізична робота, особливо в суворих кліматичних умовах, психічні перевантаження також викликають стресову реакцію. У деяких людей (з невисокою витривалістю) тривала напруга виснажує регуляторні системи і може перейти в захворювання. От чому необхідно дотримувати санітарно-гігієнічні норми праці і відпочинку. Для запобігання порушенню захисних сил організму лікарями розроблені методи, що дозволяють визначити придатність людини до того або іншого виду трудової діяльності в певних умовах середовища.

Будь-яка функція може здійснюватися тільки в тому випадку, якщо для її виконання є відповідна структурна основа. Механізми, що забезпечують регуляцію структурного гомеостазу, підтримують постійність будови кліток, тканин і органів. Сукупність процесів, направлених на відновлення частин організму, що зносилисяя або зруйнувалися, називають регенерацією (від латів. «регенераціо» - відновлення). Розрізняють регенерацію фізіологічну і репаративну.

Фізіологічна регенерація забезпечує відновлення кліток або їх частин, втрачених в результаті виконання ними своїй функції. Оновлення органоїдів клітини (мітохондрій, пластид і ін.) називають внутріклітинною регенерацією. Фізіологічна регенерація властива всім живим організмам, проте у разних тварин і рослин вона відбувається неоднаково.

У членистоногих фізіологічна регенерація пов'язана із зростанням. Наприклад, у ракоподібних і личинок комах в період ліньки скидається зовнішній скелет - хітиновий покрив, що став тісним, а потім, після короткочасного зростання, утворюється знов. У ссавців і людини постійно злущується шкірний епітелій, що цілком оновлюється протягом декількох днів. Клітини кишкового епітелію повністю замінюються за 1,5-2 дні. Швидко відбувається зміна еритроцитів, тривалість життя яких не перевищує чотирьох місяців.

У природі живі організми часто стикаються з несприятливими чинниками, що порушують їх цілісність. Відновлення клітинних втрат або порушення цілісності організму, що виникають в результаті травми, називають репаративною регенерацією (від латів. «репара- цио» - відшкодування).

У відносно просто влаштованих тварин - кишковопорожнинних, черв'яків і деяких інших - здатність відновлювати втрачене дуже висока. Наприклад, у гідри цілісний організм формується з її частини. Добре відома здатність кільчастих черв'яків (дощового черв'яка) до регенерації з окремих фрагментів тіла. У морської зірки (тип Голкошкірі) відновлюються не тільки відламані промені, але і повноцінний організм може вирости з окремого променя.

Відновлення цілих органів після їх втрати відоме і у хребетних. Ящірка, що переслідується ворогом, відкидає хвіст, замість якого незабаром відрощує новий. Пристосовний, закріплений відбором характер цього явища видно з того, що хвіст у ящірки обломлюється у визначеному місці. Деякі хвостові хребці мають спеціальні «місця розриву» - щілину, що розділяє хребець на дві частини. Вони сполучені між собою хрящовими перемичками, що легко розриваються при різкому скороченні хвостових м'язів. У хвостатих амфібій - тритонів - на місці ампутованої кінцівки розвивається нова, значною мірою схожа з колишньою.

Високоорганізовані тварини - ссавці і зокрема людина - втратили здібність до новоутворення зовнішніх органів. Регенерація після травми у них протікає головним чином шляхом загоєння ран. У внутрішніх органах - печінці, нирках, легенях - при пошкодженні посилюється клітинне розмноження, завдяки чому відновлюється їх маса. Окрім цього, внутріклітинні процеси приводять до збільшення числа органоїдів, що підвищує функціональні можливості цих органів.

Пошкодження у людини і тварин можуть виникати не тільки в результаті механічних травм, але і унаслідок отруєння хімічними речовинами або при різних захворюваннях. Вірус інфекційної жовтяниці (хвороба Боткина) руйнує клітки печінки. Під час одужання протікають репаратівниє процеси, направлені на відшкодування загиблих клітин. Загибель клітин печінки викликає і алкоголь. Тривале вживання алкоголю приводить до розвитку на місці зруйнованих печінкових клітин сполучної тканини. Функція печінки порушується, виникає важке захворювання - цироз печінки.

Регенерація відома і у рослин. При оранці поля коріння осоту і інших бур'янів виявляється розірваним, але кожен відрізок кореня здатний дати початок цілій рослині. Повноцінна рослина утворюється у бегонії з одного листа.

Таким чином, регенерація сприяє підтримці структурної цілісності і, отже, виживанню тварин і рослин в процесі безперервної взаємодії з чинниками навколишнього середовища і іншими організмами.

Знання закономірностей відновлення органів і тканин після їх пошкодження надзвичайно важливе для практичної медицини. Наприклад, недолік в їжі вітаміну А порушує процеси клітинного оновлення в тканинах. Додавання цього вітаміну в раціон приводить до нормалізації структури і функціонування тканин. Лікарі широко використовують природні і штучні препарати, прискорюючі регенерацію, для лікування хворих, що перенесли інфекційні захворювання або травму. Терміни одужання людей при цьому значно скорочуються. Так вивчення біологічного явища - регенерації - допомагає боротися за здоров'я людини.

Усі живі організми мають певний життєвий цикл, який повинен забезпечувати безперервність існуван­ня виду.

Життєвий цикл – це період між однаковими фазами розвитку двох або більшої кількості послідовних поколінь. У багато­клітинних організмів, як ви знаєте, індивідуальний розвиток завершується природною смертю. Безпе­рервність життєвого циклу організмів забезпечують гамети (статеві клітини), які передають спадкову інформацію організмам дочірнього покоління.

Тривалість життєвого циклу у різних організмів може бути різною. Наприклад, у бактерій або дріжджів проміжок між двома поділами клітини часто не пере­вищує 30 хвилин, тоді як у багатьох вищих рослин і хребетних тварин він триває багато років. Так, сосна звичайна починає розмножуватись лише на 30—40-му, риба білуга — на 12—18-му роках життя. Тривалі життєві цикли спостерігають і в деяких безхребетних тварин. Наприклад, личинки одного з видів півден­ноамериканських цикад розвиваються протягом 17 років.

Тривалість життєвого циклу залежить від кількості поколінь, які послідовно змінюють одне одного про­тягом одного року, або кількості років, протягом яких розвивається одне покоління.

Розрізняють прості та складні життєві цикли.

За простого життєвого циклу всі покоління не від­різняються одне від одного. Прості життєві цикли ха­рактерні для різних тварин: гідри, молочно-білої планарії, дощового черв'яка, річкового рака, павука-хрестовика, плазунів, птахів, ссавців.

Складні життєві цикли супроводжуються за­кономірним чергуванням різних поколінь або склад­ними перетвореннями організму під час розвитку. Так, у деяких водоростей (бурих, червоних) чергуєть­ся статеве покоління, переважно гаплоїдне, з неста­тевим, переважно диплоїдним. Серед вищих рослин лише у мохоподібних переважає статеве покоління, тимчасом як у інших (папоротеподібні, хвощеподібні, плауноподібні, голонасінні, покритонасінні) — не­статеве.

Складні життєві цикли, які супроводжуються зміною різних поколінь спостерігають у різних групах тварин. Так, у життєвому циклі багатьох найпростіших (фо­рамініфери, споровики) і кишковопорожнинних від­бувається закономірне чергування поколінь, які розмножуються статевим і нестатевим способами.

Пригадайте життєвий цикл медузи аурелії. Нестатеве покоління цієї тварини — поліпи — розмножується брунькуванням, утворюючи нові поліпи. За допомогою поперечного поділу поліпи дають поча­ток особинам статевого покоління — медузам. Чоловічі й жіночі особини медуз розмножуються статевим спо­собом. Із заплідненої яйцеклітини розвивається ли­чинка, яка деякий час плаває за допомогою війок, а згодом осідає на дно і перетворюється на поліп.

У інших тварин (наприклад, представників плос­ких червів — сисунів, у деяких членистоногих — по­пелиць, дафній) у життєвому циклі чергуються покоління, які розмножуються статевим способом і партеногенетично.

Наприклад, самки дрібних рачків дафній тривалий час розмножуються партеногенетично, відкладаючи незапліднені яйця. З них виходить наступне поколін­ня самок, які знову відкладають незапліднені яйця. Але за певних змін умов довкілля (зниження темпе­ратури, нестача їжі, підвищення солоності води тощо) з незапліднених яєць виходять не тільки самки, ай самці. У самок формуються яйця, розвиток яких мож­ливий лише після запліднення. Ці яйця містять значні запаси поживних речовин (жовток), після за­пліднення вкриваються щільною оболонкою і здатні переживати періоди несприятливих умов. З настанням сприятливих умов із них виходить нове поколін­ня самок, які розмножуються партеногенетично. По­дібний тип життєвого циклу спостерігають і у комах-попелиць.

Чергування поколінь, які розмножуються статевим способом і партеногенетично, має важливе біологічне значення для тих організмів, які мешкають у мінливих умовах довкілля і не можуть переживати несприятливі періоди в активному стані. Статеве розмноження забезпечує безперервність існування виду, а партеноге­нез дає змогу повною мірою використовувати сприятливі періоди для швидкого зростання чисельності виду.

У життєвому циклі інших тварин чергуються роз­дільностатеве і гермафродитне покоління.

Чергування поколінь, які розмножуються різними способами (статевим і нестатевим, статевим і парте-ногенетично), підсилює мінливість, яка забезпечує здатність виду мешкати в різних умовах довкілля і швидко реагувати на їхні зміни.