Гаметогенез и оплодотворение

Гаметогенез. У большинства организмов гаметы (половые клетки) образуются в специальных органах. У покрытосеменных растений спермии развиваются в пыльцевых зернах, а яйцеклетки формируются в семязачатках завязи пестика.У большинства животных гаметы формируются в половых железах – гонадах (от греч. gone – порождающее). В семенниках образуются сперматозоиды, в яичниках – яйцеклетки. Процесс возникновения половых клеток называют гаметогенезом (от греч. gametes – супруг, genesis – происхождение). Процесс образования мужских половых клеток называют сперматогенезом (от греч. sperma – семя). У животных он происходит в три этапа: размножение, рост, созревание

Оплодотворение у животных. Большинство животных, обитающих в водной среде (морские кольчатые черви, пластинчатожаберные моллюски, иглокожие, рыбы, большинство видов земноводных), свои яйца и сперму выделяют в воду, половые клетки – гаметы – соединяются друг с другом случайно. Такое наружное оплодотворение – примитивный и ненадежный способ соединения гамет. Для повышения вероятности оплодотворения у многих из названных организмов в ходе эволюции выработалось приспособление производить гаметы в очень больших количествах. Например, луна-рыба откладывает до 300 млн икринок! Однако данный способ оплодотворения требует от организма огромных физических и энергетических затрат.

Более прогрессивно в эволюционном плане внутреннее оплодотворение. При внутреннем оплодотворении слияние гамет происходит в теле материнской особи. Вероятность встречи гамет при внутреннем оплодотворении достаточно высока, поэтому количество вырабатываемых яйцеклеток уменьшается, количество же сперматозоидов остается большим. Внутреннее оплодотворение характерно для многих водных беспозвоночных, насекомых, живородящих рыб, некоторых земноводных и для всех пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Появление внутреннего оплодотворения в ходе эволюции способствовало утрате зависимости организмов от водной среды и освоению ими наземно-воздушной среды.

Оплодотворение у растений. Оплодотворение свойственно большинству растений. Ему обычно предшествует образование половых органов – гаметангиев, в которых развиваются гаметы. Половой процесс у низших растений разнообразен.

У высших споровых растений образуются гаметангии – антеридии (мужские) и архегонии (женские), в которых развиваются гаметы. В архегониях образуются яйцеклетки, в антеридиях – много сперматозоидов. У мхов и папоротникообразных вышедшие из антеридиев сперматозоиды подплывают в воде к вскрывшимся архегониям и сливаются с яйцеклетками внутри архегоний. У голосеменных растений в процессе эволюции исчезают антеридии. У покрытосеменных уже нет ни антеридиев, ни архегоний. Постепенное исчезновение у семенных растений гаметангиев связано с тем, что при наземном существовании (где часто изменяются условия среды) слишком рискованно оставаться в гаплоидном состоянии, поскольку вероятность оплодотворения в этом случае невысокая. У семенных (голосеменных и покрытосеменных) растений оплодотворению предшествует опыление. Оплодотворение голосеменных и покрытосеменных растений, в отличие от споровых (мхов и папоротников), не зависит от воды. Именно поэтому в ходе эволюции сперматозоиды лишились жгутиков и превратились в спермии. Исчезновение зависимости полового процесса от капельной воды позволило семенным растениям широко расселиться по планете и занять территории с сухим климатом.