4. Размножение организмов

4. Размножение организмов

Организмы обладают важным биологическим свойством — способностью размножаться, т. е. воспроизводить потомство. Благодаря этой способности поддерживается и продолжается существование всех форм живых существ. Через размножение же осуществляется и их развитие и совершенствование. Так, возникающие в родительском поколении изменения и новые ценные свойства через размножение наследуются потомством.

Размножение дает начало жизни новым организмам, новым поколениям и тем самым оно сохраняет и поддерживает жизнь живых существ.

В процессе эволюции живой природы тип размножения не остается постоянным, а изменяется, переходя от простых форм размножения к более сложным формам.

Выделяют два типа размножения — бесполое и половое.

Бесполый тип размножения более прост и его биологическая роль в процессе эволюции меньше, чем полового.

Бесполое размножение широко распространено у бактерий, водорослей. При нем происходит деление бактерии, представляющей собою организм, состоящий из одной клетки, на две новые клетки.

Бесполое размножение может осуществляться также путем побегов, корневищ, отводков, что распространено у многих высших растений. Так, например, всем известно, как трудно бороться с такими сорняками, как пырей и осот, потому что кусочек корневища, оставшийся в земле, может воспроизвести новый организм бесполым размножением. В садоводстве и полеводстве часто используют этот способ для быстрого размножения полезных растений.

Бесполое размножение простым делением встречается, но значительно реже, и у животных (у одноклеточных животных вроде амебы и инфузорий, у некоторых червей). На рис. 187 изображено бесполое деление амебы и червя.

^{Рис. 187. Размножение простейших животных делением}

При вегетативном размножении жизнь организма, из которого образовалось потомство, как бы продолжается, а не возникает заново.

Так, поставленная в воду срезанная ветка даст корни и будет продолжать развитие с того состояния, в котором находилось дерево, с которого она была взята. Ветка, срезанная с дерева весной, распустит почки и будет зеленеть; ветка, срезанная осенью, даст опадание листьев.

Более сложный и биологически более полезный в эволюционном отношении тип размножения — половой. При этом типе размножения в различных организмах (мужских и женских) вырабатываются специальные половые клетки: в женском организме — яйцеклетки, в мужском — живчики. Слияние женских клеток с мужскими создает новый организм. При этом размножении жизнь возникает заново и создавшийся при половом размножении организм должен пройти вновь все этапы развития, присущие данному виду растений или животных.

Так, например, в оплодотворенном яйце курицы развивается при определенных температурных условиях куриный зародыш, который вылупляется из яйца в виде цыпленка, развивающегося затем в половозрелое животное, — таким образом, половые клетки родителей создали новый организм.

Для возникновения нового организма необходимо не только наличие специальных половых клеток, но также необходим очень сложный процесс их слияния, объединения, получивший название оплодотворения.

Объединением яйцеклетки с живчиками начинается первый этап индивидуального развития нового организма, с которого человек уже направленно может влиять на него и формировать желательные свойства. Вот почему в мичуринской биологии одним из главных разделов является раздел, разрабатывающий теоретические основы управления развитием организма через оплодотворение в процессе полового размножения.

Биологическую роль полового размножения вскрыл впервые Ч. Дарвин. Под влиянием идеалистических теорий менделизма-морганизма-вейсманизма эти исследования Дарвина были забыты многими биологами. И только благодаря работам наших отечественных ученых К. А. Тимирязева и особенно И. В. Мичурина и академика Т. Д. Лысенко труды Дарвина по оплодотворению были углублены и достигнуто правильное понимание значения полового размножения и биологической сущности процесса оплодотворения.

Биологическое значение полового размножения в процессе эволюции заключается в том, что оно создает более сильное, более жизненное потомство, чем потомство, получаемое от бесполого размножения.

Как мы уже говорили, организм, полученный от вегетативного размножения, продолжает тот этап развития, в котором находился организм, отделивший этот новый, т. е. срезанная ветка дерева, превращенная в самостоятельный организм, будет иметь тот же возраст и тот же этап развития, какие имело дерево, от которого ее отделили. У потомства, полученного от вегетативного размножения, обнаруживается понижение жизненности и как бы преждевременное одряхление.

Интересным примером этого служит работа Т. Д. Лысенко с пирамидальным тополем. Это быстро растущее дерево, очень нужное для полезащитных насаждений, имеет один большой недостаток — оно быстро стареет и начинает суховершинить. Академик Т. Д. Лысенко вскрыл причину этого и нашел меры борьбы. Ранняя суховершинность, т. е. раннее старение объясняется тем, что пирамидальный тополь размножается у нас ветками и черенками, т. е. вегетативным бесполым путем. Разводя его так многие столетия, мы получаем с каждым поколением все менее жизненные организмы. Половым же путем тополь не размножался, так как деревьев, имеющих женские цветки, в Советском Союзе оказалось очень мало, а деревья с мужскими цветками после цветения не могут оставить потомства. Вот почему размножения тополя семенами не происходило.

По заданию академика Т. Д. Лысенко были отысканы редко встречающиеся экземпляры деревьев с женскими цветками. Было произведено искусственное опыление этих цветков пыльцой и получены семена. Из полученных семян выращены были еще перед Великой Отечественной войной тополевые сеянцы, обладающие крепостью, скорым ростом и выносливостью. Такое потомство от полового размножения тополя будет более долголетним и не имеет преждевременной суховершинности.

Из этого примера видно, что половое размножение имеет большое значение в создании крепкого, жизненного потомства. Это означает, что половое размножение биологически полезно в жизни животных и растений.

Чем же это можно объяснить?

Биологическая польза полового размножения связана с тем, что в новом организме, полученном от объединения половых клеток родительского поколения, создается более широкая приспособленность к условиям жизни, чем у каждого из родителей в отдельности. Это происходит вследствие того, что в результате оплодотворения объединяются приспособленность к одним условиям через половые клетки отца и приспособленность к другим условиям жизни — через половые клетки матери. Потомство от полового размножения, более широко приспособленное к условиям жизни, будет и более выносливым, более крепким, более жизненным. Учение о жизненности разработано Т. Д. Лысенко.

Жизненность — это одна из сторон живого тела, вызывающая процесс обмена его с окружающими условиями существования. Жизненность организма является движущей силой его развития. Если живое тело теряет жизненность, оно перестает вступать в обмен веществ с окружающими условиями, перестает развиваться и превращается в мертвое тело. Процесс оплодотворения, протекающий при половом размножении, создает более высокую жизненность потомства.

Можно сказать, что жизненность — это интенсивность обмена веществ живого тела с окружающей средой.

Интенсивность этого обмена веществ в организме, как показали работы мичуринцев, наиболее совершенным образом создается оплодотворением, потому что при этом объединяются различающиеся по своим биологическим свойствам мужские и женские половые клетки. Их объединение создает новый организм, обладающий разнокачественностью, внесенной половыми клетками. Разнокачественность нового организма (противоречивость) проявляется в интенсивном обмене его с окружающими условиями. В процессе индивидуального развития организма эта противоречивость или разнокачественность, созданная при оплодотворении, постепенно уменьшается, интенсивность обменных процессов снижается, уменьшается жизненность организма и его индивидуальная жизнь заканчивается смертью.

Мичуринская биология показала, что жизненность организма может быть понижена и повышена уже в процессе самого оплодотворения. Так, например, если оплодотворение будет происходить половыми клетками от животных, находящихся в близком кровном родстве, например, если спариваемые самец и самка полные брат и сестра, то потомство от такого оплодотворения будет иметь пониженную жизненность. В животноводстве хорошо известно, что тесное родственное разведение вызывает у потомства ослабление здоровья, появление различных уродств, конституциональных болезней и т. п.

Такое действие родственного разведения теперь понятно с позиций мичуринской биологии. Половые клетки родственных животных биологически сходны, так как они развивались в организмах, выращенных в близких утробных и послеутробных условиях. Следовательно, зародыш от таких сходных половых клеток будет иметь слабую противоречивость биологических процессов, разнокачественность его будет незначительна, а это поведет за собой снижение интенсивности обменных процессов, снижение жизненности. Если в практической работе все же требуется использовать родственное разведение, то для создания биологического различия половых клеток родственных самцов и самок необходимо содержать в различных условиях.

Если родственное спаривание понижает жизненность потомства, то неродственное спаривание и особенно межпородное скрещивание повышает его жизненность, так как половые клетки здесь имеют большее биологическое различие.

Из этих положений мичуринской биологии становится понятным явление так называемого «ложного родства», которое заключается в том, что в стаде животных, долгое время разводившихся в одинаковых условиях и без родственного спаривания, наблюдается ослабление жизненности, приводящее к вырождению. Это объясняется тем, что одинаковые условия жизни самцов и самок стада, даже не родственных друг другу, ослабляют биологическое различие в половых клетках, в результате чего и наблюдаются явления, сходные с теми, какие имеют место при действительно родственном разведении.

Таким образом, через подбор условий кормления и содержания самцов и самок и подбором типа скрещивания у животных можно направленно влиять на результат оплодотворения и тем самым управлять организмом с первого этапа его развития.

Мичуринская биология вскрыла еще ряд новых сторон в процессе оплодотворения.

Как и всякий процесс, происходящий в организме, процесс оплодотворения протекает избирательно. Это означает, что женская половая клетка оплодотворяется не любым живчиком, случайно достигшим ее раньше других живчиков в половых путях самки, как это утверждают буржуазные генетики. Яйцеклетка активно избирает из многих живчиков, достигших ее, лишь те, которые больше будут подходить для ее обменных процессов, для ее жизнедеятельности после оплодотворения. Это означает, что оплодотворение яйцеклетки протекает избирательно по отношению к мужским половым клеткам. Избирательный характер оплодотворения также повышает жизненность и вытекающие из этого качества потомства.

Для того чтобы повысить возможность женских половых клеток избирать наиболее подходящие живчики и тем самым улучшить потомство сельскохозяйственных животных, в настоящее время в животноводстве применяют эффективный метод, исходящий из этих новых положений в вопросе оплодотворения, вскрытых мичуринской биологией.

Для повышения жизненности, здоровья и крепости потомства, для повышения выживаемости зародышей в утробный период и выживаемости потомства в послеутробный период применяется осеменение самок смесью семени разных самцов или покрытие их в одну течку несколькими самцами.

Так как семя разных самцов формируется в их организме при различных условиях, поскольку ни сами организмы, ни условия жизни не могут быть одинаковы, то осеменение самки смесью семени от двух или более самцов создает условия для более широкой избирательности яйцеклеток к мужским половым клеткам.

Яйцеклетка избирает из смеси семени те половые клетки, которые ей больше подходят и более необходимы для ее обменных процессов.

Опыты, проведенные советскими биологами, показали, что яйцеклетка часто избирает семя самца другой, а не своей породы. Так, например, при осеменении крольчих породы аляска смесью семени от самца той же породы и от самца породы шиншилла большинство родившихся крольчат получилось с признаками породы шиншилла, т. е. яйцеклетки предпочтительно (избирательно) оплодотворялись семенем самца чужой породы (т. е. породы шиншилла).

Таким образом, получаемое потомство было по своим породным, а следовательно, и биологическим свойствам неоднородно, разнокачественно. Это усиление разнокачественности нового организма, явившегося продуктом оплодотворения при усиленной возможности к избирательности, дает более жизненное потомство.

Опыты также показали, что этот метод снижает прохолост маток, повышает их оплодотворяемость, увеличивает плодовитость, а также повышает жизненность, здоровье и темп развития потомства.

Мичуринская биология исходит в объяснении закономерностей оплодотворения из того, что оплодотворение является сложным физиологическим процессом, в котором половые клетки самца и самки вступают во взаимный обмен веществ, т. е. половые клетки взаимно ассимилируют друг друга. В результате этого взаимного обмена между мужской и женской клетками в процессе их слияния при оплодотворении создается зародыш будущего нового организма, имеющий высокую жизненность.

Следует отметить, что сами по себе взятые отдельно яйцеклетки и живчики обычно не обладают жизненностью в том смысле, что не могут развиваться и образовывать новый организм и быстро погибают в половых путях. Только слияние мужских и женских половых клеток дает начало нового организма, имеющего высокую жизненность и способного к дальнейшему развитию.

Мичуринская биология по-новому трактует также вопрос о том, сколько живчиков участвует в оплодотворении яйцеклетки. Буржуазные генетики утверждали, что для оплодотворения требуется только один живчик, который проникает внутрь яйцеклетки и тем самым оплодотворяет ее. Все остальные живчики, по мнению этих биологов, не участвуют в оплодотворении. Современные представления об этом совершенно иные. Установлено, что оплодотворение сопровождается большой затратой мужских половых клеток, которые на разных этапах оплодотворения яйцеклетки выполняют различную роль.

Так, например, на первом этапе оплодотворения у животных живчики, в большом количестве окружающие яйцеклетку, вышедшую из яичника, освобождают ее от толстого слоя клеток, которым она обложена при выходе из яичника. Затем в освобожденную от этого слоя яйцеклетку проникает значительное число (10–15) живчиков.

Из этих живчиков часть служит как бы пищей для яйцеклетки, а часть принимает участие в дальнейших процессах жизнедеятельности яйцеклетки, в результате чего яйцеклетка начинает многократно делиться, и образуется зародыш нового организма.

Так как в яйцеклетку при оплодотворении проникает несколько живчиков, то это вызывает увеличение разнокачественности нового организма, что, как было уже сказано, влечет за собой повышение жизненности, крепости потомства. Следовательно, осеменение маток смесью семени разных самцов улучшает потомство не только в результате усиления избирательности, но и в результате множественного характера оплодотворения яйцеклетки живчиками (так называемая полиспермность оплодотворения).

Полиспермный характер оплодотворения был доказан некоторыми советскими исследователями опытами на курах. Например, производили осеменение кур породы белый леггорн смесью семени петухов двух других пород. В потомстве от такого осеменения были получены птицы, у которых одновременно проявлялись породные признаки обоих отцов, семенем которых одновременно осеменяли кур. Это доказывало полиспермный характер оплодотворения яйца курицы несколькими жпвчиками петухов обеих пород. Вместе с тем потомство проявляло лучшую выживаемость, более высокую яйценоскость, более крупный живой вес.

Мичуринская биология подтверждает еще одну сторону процесса оплодотворения, которую совершенно отрицали многие биологи старого направления, а именно, влияние семени самца на организм самки и на последующее потомство.

Еще Дарвин приводил такой пример: кобыла, покрытая первый раз самцом квагги и принесшая от квагги жеребенка, второй раз была спарена с жеребцом и принесла жеребенка, у которого была полосатость на теле, характерная для квагги. Но ведь этот жеребенок был от лошади, а не от квагги, — откуда же появились у него такие признаки?

Представители буржуазной генетики утверждали, что Дарвин привел сказочный пример. Но среди собаководов до сих пор сохранилось убеждение, что первая вязка самки оказывает влияние на качество последующего потомства, поэтому собаководы особенно стремятся оградить племенную самку от первого спаривания с беспородным самцом.

Мичуринская биология начинает вскрывать и эту сторону вопроса.

Основное положение, из которого следует исходить, таково, что процесс оплодотворения следует понимать в широком смысле слова, т. е., что семенем самца оплодотворяется не только женская половая клетка, но и весь материнский организм, давший эту клетку. Если это так, то мужские половые клетки должны оказывать определенное влияние на материнский организм и вызывать у него определенные изменения. Это обстоятельство очень хорошо доказано работами самого И. В. Мичурина. Мичурин доказал, что пыльца, являющаяся мужскими половыми продуктами, не только оплодотворяет женскую половую клетку, но и оказывает влияние на окружающие ткани женского цветка и вызывает, в них изменения. Так, например, плоды яблонь и груш, образуясь из тканей материнского организма, могут изменяться под влиянием пыльцы, которой опылялся цветок. Так, у сорта яблони Недзвецкого плоды обычно красные, но если ее опылить пыльцой антоновки, у которой окраска плодов желтая, то яблоня Недзвецкого под влиянием пыльцы антоновки изменяет обмен в тканях завязи и яблоки ее делаются чуть розоватыми. Такое влияние мужских половых клеток на материнский организм называется явлением метаксении. Мичурин наблюдал его на яблонях, груше, персике, розах.

Приведенный Дарвином пример с кобылой и кваггой — явление близкого порядка к метаксении у растений. Оно получило название у животных и растений, как явление телегонии, смысл которого заключается в том, что семя самца влияет на организм самки таким образом, что это влияние может сказаться и на последующем потомстве данной самки. Наблюдения собаководов в этом направлении имеют под собой теоретическое обоснование в мичуринской генетике. Явление телегонии обнаружено не только на лошади и собаках, оно получило подтверждение и на курах.

В настоящее время ведутся работы, позволяющие использовать эту сторону оплодотворения для усиления влияния отца на развитие его свойств у потомства. Это управление развитием потомства для усиления влияния на него отца получило название полового ментора (воспитателя).

Учение о менторе, т. е. учение о направленном воспитании организмов было разработано И. В. Мичуриным. Одной из сторон менторирования и является воздействие на новый организм с первых этапов его развития методом полового ментора путем использования пыльцы у растений или семени самца у животных.

Исследования яйцеклетки в первые часы после оплодотворения показали, что она начинает дробиться, образуя все более и более сложный многоклеточный организм, который превращается затем в зародыш.

Работами последних лет было обнаружено, что у животных в начавшуюся дробиться яйцеклетку проникает много живчиков, остающихся жить некоторое время в половых путях самки после покрытия.

На рис. 188 видно, что через 24 часа после оплодотворения яйца крольчихи в окружающую оболочку и между клетками дробящегося яйца проникло много живчиков. Их биологическая роль в процессе развития этой оплодотворенной яйцеклетки состоит в том, что эти живчики используются ею как пища для поддержания ее жизни до тех пор пока яйцеклетка не прикрепится к стенкам матки и не будет получать пищу через стенки матки из крови организма самки.

^{Рис 188. Дробящаяся яйцеклетка с проникающими живчиками}

Для разрешения вопроса — будут ли эти живчики выполнять роль ментора и тем самым усиливать влияние половых клеток самца на развитие потомства — был проведен опыт: ангорских крольчих спаривали с ангорским самцом, а через 10 часов после этого, когда уже произошло оплодотворение, в половые пути этих крольчих в течение нескольких дней вводили семя от самца породы фландр. Семя этого самца не участвовало в первых этапах оплодотворения, но оно оказало свое влияние на развивающиеся у самок зародыши. Это влияние самца-ментора проявилось у потомства в том, что крольчата по ряду показателей приобрели свойства породы самца-ментора. Они были более крупные, показатели крови и промеры тела их приближались к породе фландр, кроме этого, среди них преобладали численно самцы, а самок было меньше.

Все это свидетельствует о том, что эмбрионы кролика развивались в направлении свойств, присущих организму самца-ментора.

Жизненность у крольчат была более высокой, чем в потомстве ангорских крольчих, не подвергнутых длительному влиянию полового ментора.

Эти эксперименты выдвигают новые возможности управления развитием животных и повышением жизненности потомства. Половой ментор в таком виде может быть использован для повышения жизненности потомства животных, получаемых путем родственного разведения.

Таким образом, мичуринская биология развила и углубила теоретические основы процесса оплодотворения как у животных, так и у растений. Эти новые положения широко использованы в сельскохозяйственной практике для улучшения качества потомства, повышения его жизненности, продуктивности и устойчивости. Этим было доказано, что управление развитием организма должно начинаться с момента оплодотворения, т. е. с начала индивидуального развития. Ставя перед собой цель управления развитием и формированием организмов, мичуринская биология вскрыла важнейшие законы роста и развития растительных и животных организмов.

Работами И. В. Мичурина и Т. Д. Лысенко создана стройная теория закономерностей индивидуального развития, к рассмотрению которой мы теперь и перейдем.