Циклы жизни живых организмов

Все процессы в живых организмах происходят повторяясь во времени. Жизненным циклом называют совокупность всех фаз, начиная с образования зиготы, дающей начало новому организму и кончая фазой зрелости, на который этот организм способен дать начало новому поколению.

Каждое живое существо сначала зарождается (из зиготы), затем растет, взрослеет и в определенную пору приступает к размножению, когда оно дает начало новому поколению, которое проходит те же этапы (фазы развития). Это и есть цикличность (повторяемость) этапов жизни. Цикл развития, как правило, замкнутый.

Пример жизненных циклов:

Папоротник

Спора заросток архегонии яйцеклетка зигота зародыш молодое растение

Спора заросток антеридии сперматозоиды зигота зародыш молодое растение

У папоротников споры образуются на нижней стороне листьев в спорангиях, имеющих вид бурых бугорков. Спорообразование – это бесполое размножение. Половые клетки формируются при прорастании споры. Заросток сердцевидной формы имеет ризоиды, прикрепляющие его к почве. На его нижней стороне, обращенной к почве, образуются женские половые клетки архегонии и мужские антеридии. Во время дождя или обильной росы антеридии раскрываются, сперматозоиды проникают в архегонии и оплодотворяют яйцеклетку. Образуется зигота. Из зиготы развивается зародыш, из которого постепенно вырастает молодое растение папоротника. Через несколько лет оно способно само дать первые спорангии со спорами. Цикл повторяется.

Горох

Семя гороха молодое растение цветение тычинки с пыльцой мужские клетки опыление двойное оплодотворение новое семя гороха

Семя гороха молодое растение цветение пестик с завязью женские клетки опыление двойное оплодотворение новое семя гороха

У цветковых растений могут быть различные жизненные циклы, самый короткий – однолетний, например у гороха. Из семян гороха весной прорастает молодое растение, через некоторое время оно зацветает. В его двуполых цветках есть мужская часть (тычинки с пыльцой, несущей мужские половые клетки). И женская (пестик с женскими половыми клетками в семизачатках завязи). Происходит опыление – попадание пыльцы на рыльце пестика, затем двойное оплодотворение, образование семян и плода-боба. Семена созревают и готовы дать начало новому растению. Материнское растение отмирает, его жизнь завершена.

У многолетних растений после образования семян материнское растение остается жить еще много лет, давая начало новому поколению через определенные промежутки, с определенной цикличностью.

У животных жизнь тоже проходит циклично. Зарождение живого организма начинается с зиготы – оплодотворенного яйца. Развитие животных может быть прямым (без превращения) и непрямым (с полным превращением).

Постэмбриональное развитие организма

Непрямое (с превращением)

Есть личиночная стадия. Примеры: насекомые, земноводные.

Прямое (без превращения)

Нет личиночной стадии. Примеры: млекопитающие, птицы, пресмыкающиеся.

Развитие насекомых

С полным превращением

Яйцо личинка куколка взрослые насекомые (майский жук)

С неполным превращением

Яйцо личинка взрослые насекомые (кузнечик)

Бабочка-капустница

Яйцо личинка гусеница куколка взрослое насекомое самцы (самки) оплодотворение яйца

Рассмотрим жизненный цикл бабочки-капустницы, который состоит из нескольких фаз и начинается с яйца. Их часто можно встретить на капусте с нижней стороны листа. Через несколько дней из них выходят небольшие личинки – гусеницы, которые совсем не похожи на взрослых бабочек. У них грызущий ротовой аппарат, они питаются листьями, быстро растут, линяют и затем превращаются в куколок – неподвижных, ничем не питающихся. В этой стадии они зимуют, а весной из куколок образуются взрослые насекомые-бабочки: самки и самцы. Происходит оплодотворение и самка откладывает яйца на листья капусты.

Жизненные циклы живых организмов связаны с циклическими явлениями природы, например, сезонностью – сменой времен года. Даже если развитие зародыша идет внутриутробно (как это происходит у большинства млекопитающих).

Млекопитающие – раздельнополые животные. Согревание половых клеток происходит, как правило, ранней весной, с пробуждением всех природных процессов. У животных наступает пора размножения, связанная с образованием половых клеток и гормонов, затем наступает период образования пар.

Развитие с полным превращением дает возможность насекомым лучше сохраняться в природе, так как их личинки питаются другой пищей, это исключает конкуренцию и переносить неблагоприятные условия среды.

Волк

Взрослая особь самцы (самки) внутреннее оплодотворение внутри организма матери развитие плода живорождение забота о потомстве молодая особь

На примере жизненного цикла волка мы видим, что у млекопитающих внутреннее оплодотворение, развитие плода происходит внутри организма матери, затем живорождение, выбор места для выкармливания потомства, забота о потомстве. У млекопитающих развит инстинкт заботы о потомстве. Самки выкармливают детенышей, согревают их теплом своего тела, защищает от врагов, учат находить пищу. Иногда самцы также принимают в этом участие. Потомство подрастает и через некоторое время само становится половозрелым.

Один из самых сложных жизненных циклов имеют паразиты. Каждое поколение приспособлено к существованию в организме определенного носителя.

У человека, который относится к млекопитающим и является исключением из мира живой природы, есть определенные фазы развития, начинающиеся, как и у всех живых существ, с оплодотворения и образования зиготы. Затем следуют другие фазы.

Зародышевый период, то есть период внутриутробного развития (от зиготы до трех месяцев)

Плодный период начинается с образования плаценты (от 3-х месяцев) и продолжается до родов

Роды

Период новорожденности (первые четыре недели)

Грудной период (от 4-х недель до года)

Ясельный период (с 1 года до 3-х лет)

Дошкольный период (от 3 до 6 лет)

Школьный период (от 6 до 17 лет)

Юношеский период (от 17 до 25 лет)

Зрелый период (от 25 до 60 лет)

Старческий период (после 60 лет)

Оптимальный детородный период у человека 20-30 лет.

Источник

Жизненный цикл комара . Взрослый особь (имаго) откладывает яйца, которые развиваются в несколько стадий до взрослого состояния. Размножение завершает и поддерживает цикл.

Жизненный цикл одноклеточного паразита Бабезия .

В биологии , биологический жизненный цикл (или просто жизненный цикл или жизненный цикл , когда биологический контекст ясен) представляет собой серию изменений формы, которым подвергается организм, возвращаясь в исходное состояние. «Эта концепция тесно связана с концепциями истории жизни, развития и онтогенеза , но отличается от них тем, что делает упор на обновление». Переходы формы могут включать рост, бесполое размножение или половое размножение .

У некоторых организмов разные «поколения» видов сменяют друг друга в течение жизненного цикла. Для растений и многих водорослей существует две многоклеточные стадии, и жизненный цикл называется чередованием поколений . Термин история жизни часто используется, особенно для таких организмов, как красные водоросли , у которых есть три многоклеточных стадии (или более), а не две.

Жизненные циклы которые включают половое размножение, включают чередующиеся гаплоидные (n) и диплоидные (2n) стадии, т.е. происходит изменение плоидности . Чтобы вернуться из диплоидной стадии в гаплоидную, должен произойти мейоз . Что касается изменений плоидности , существует 3 типа циклов:

• гаплонтический жизненный цикл – гаплоидная стадия – многоклеточная, а диплоидная стадия – одноклеточная, мейоз – «зиготический».
• диплонтический жизненный цикл – диплоидная стадия многоклеточная и гаплоидные гаметы формируются, мейоз является «гаметическим».
• гаплодиплонический жизненный цикл (также называемый диплогаплонтическим, диплобионтическим или дибионтическим жизненный цикл) – происходят многоклеточные диплоидные и гаплоидные стадии, мейоз «споровый».

Циклы различаются тем, когда митоз (рост) происходит. Зиготический мейоз и гаметический мейоз имеют одну митотическую стадию: митоз происходит во время фазы n в зиготическом мейозе и во время фазы 2n в мейозе гамет. Следовательно, зиготический и гаметический мейоз собирательно называют «гаплобионтическим» (единичная митотическая фаза, не путать с гаплонической). С другой стороны, у спорового мейоза есть митоз, состоящий из двух стадий, диплоидной и гаплоидной стадий, называемых «диплобионическим» (не путать с диплоидным).

Открытие

Изучение воспроизводства и развития у организмов проводилось многими ботаники и зоологи.

Вильгельм Хофмайстер продемонстрировал, что смена поколений – это свойство, объединяющее растения, и опубликовал этот результат в 1851 году (см. сексуальность растений ).

Некоторые термины (гаплобионт и диплобионт), используемые для описания жизненных циклов, были первоначально предложены для водорослей Нильсом Сведелиусом, а затем стали использоваться для других организмов. Другие термины (автогамия и гамонтогамия), используемые в жизненных циклах протистов , были введены Карлом Готлибом Греллем. Описание сложных жизненных циклов различных организмов способствовало опровержению идей спонтанного зарождения в 1840-х и 1850-х годах.

Гаплонический жизненный цикл

A зиготический мейоз – это мейоз зиготы сразу после кариогамии , который представляет собой слияние двух ядер клеток . Таким образом, организм завершает свою диплоидную фазу и производит несколько гаплоидных клеток. Эти клетки делятся митотически с образованием либо более крупных многоклеточных особей, либо большего количества гаплоидных клеток. Два противоположных типа гамет (например, мужские и женские) этих особей или клеток сливаются в зиготу.

Во всем цикле зиготы являются единственной диплоидной клеткой; митоз происходит только в гаплоидной фазе.

Индивиды или клетки в результате митоза являются гаплонтами, поэтому этот жизненный цикл также называется гаплонтическим жизненным циклом. Гаплонты:

• В archaeplastidans : некоторые зеленые водоросли (например, Chlamydomonas , Zygnema , Chara )
• В stramenopiles : некоторые золотые водоросли
• В альвеоляты : многие динофлагелляты , например, Ceratium, Gymnodinium, некоторые apicomplexans (например, плазмодий )
• у ризарий : некоторые эвглифиды , аскетоспорейцы
• В раскопках : некоторые парабазалиды
• У амебозоев : Dictyostelium
• В опистоконтов : большинство грибов (некоторые хитриды , зигомицеты , некоторые аскомицеты , базидиомицеты )

Диплонтический жизненный цикл

В гаметном мейозе вместо немедленного мейотического деления с образованием гаплоидных клеток зигота делится митотически с образованием многоклеточный диплоидный индивидуум или группа более одноклеточных диплоидных клеток. Клетки от диплоидных особей затем подвергаются мейозу с образованием гаплоидных клеток или гамет . Haplo id-клетки могут снова делиться (митозом) с образованием большего количества гаплоидных клеток, как у многих дрожжей, но гаплоидная фаза не является преобладающей фазой жизненного цикла. У большинства дипломатов митоз происходит только в диплоидной фазе, т.е. гаметы обычно образуются быстро и сливаются с образованием диплоидных зигот.

Во всем цикле гаметы обычно являются единственными гаплоидными клетками, а митоз обычно происходит только в диплоидной фазе.

Диплоидная многоклеточная особь – это дипломат, поэтому гаметический мейоз также называют дипломатическим жизненным циклом. Дипонтами являются:

• In archaeplastidans : некоторые зеленые водоросли (например, Cladophora glomerata , Acetabularia )
• In stramenopiles : некоторые бурые водоросли (Fucales , однако их жизненный цикл можно также интерпретировать как сильно гетероморфно-диплогаплонтический, с сильно уменьшенной фазой гаметофита, как в цветении растения ), некоторые ксантофиты (например, Vaucheria ), большинство диатомей , некоторые оомицеты (например, Saprolegnia , Plasmopara viticola ), опалины , некоторые «гелиозоиды » (например, Actinophrys , Actinosphaerium )
• В альвеолят : инфузории
• В раскопках : некоторые парабазалиды
• В опистоконц : животные , некоторые грибы (например, некоторые аскомицеты )

Гаплодиплонический жизненный цикл

При споровом мейозе (также широко известном как промежуточный мейоз) зигота митотически делится с образованием многоклеточного диплоид спорофит . Спорофит создает споры посредством мейоза, которые затем также делятся митотически продуцирующими гаплоидными особями, называемыми гаметофитами . Гаметофиты производят гаметы путем митоза. У некоторых растений гаметофит не только мелкий, но и недолговечный; у других растений и многих водорослей гаметофит является «доминирующей» стадией жизненного цикла.

Гаплодиплонты:

• У archaeplastidans : красные водоросли (у которых есть два поколения спорофитов), некоторые зеленые водоросли (например, Ульва ), наземные растения
• В stramenopiles : большинство бурых водорослей
• В ризарии : много фораминифер , плазмодиофоромицеты
• В амебозоиды : миксогастриды
• В опистоконцы : некоторые грибы (некоторые хитриды , некоторые аскомицеты , такие как пивные дрожжи )
• Другие эукариоты: гаптофиты

У некоторых животных есть система определения пола , называемая гаплодиплоид , но это не связано с гаплодипонтическим жизненным циклом.

Вегетативный мейоз

Некоторые красные водоросли (такие как Bonnemaisonia и Lemanea ) и зеленые водоросли (такие как Prasiola ) имеют вегетативный мейоз, также называемый соматическим мейозом, что является редким явлением. Вегетативный мейоз может происходить как в гаплодипоническом, так и в дипломатическом жизненных циклах. Гаметофиты остаются прикреплен к спорофиту и является его частью. Вегетативные (не репродуктивные) диплоидные клетки подвергаются мейозу, образуя вегетативные гаплоидные клетки. Они проходят множество митозов и продуцируют гаметы.

Другое явление, называемое вегетативной диплоидизацией, тип апомиксиса , встречается у некоторых бурых водорослей (например, Elachista stellaris). Клетки в гаплоидной части растения спонтанно дублируют свои хромосомы с образованием диплоидной ткани.

Жизненный цикл паразитов

Паразиты зависят от эксплуатации одного или нескольких хостов . Считается, что те, которые должны инфицировать более одного вида хозяев видов для завершения своих жизненных циклов, имеют сложные или непрямые жизненные циклы, тогда как те, которые заражают один вид, имеют прямые жизненные циклы.

Если паразит должен заразить данный хозяин, чтобы завершить его жизненный цикл, то он считается облигатным паразитом этого хозяина; иногда заражение факультативно – паразит может выжить и завершить свой жизненный цикл, не заразив этот конкретный вид хозяина. Иногда паразиты заражают хозяев, у которых они не могут завершить свой жизненный цикл; это случайные хозяева.

Хозяин, в котором паразиты размножаются половым путем, известен как окончательный, конечный или основной хозяин. У промежуточных хозяев паразиты либо не размножаются, либо размножаются бесполым путем, но у этого типа хозяев паразит всегда развивается до новой стадии. В некоторых случаях паразит заражает хозяина, но не претерпевает какого-либо развития. Эти хосты известны как паратенические или транспортные хосты. Паратенический хозяин может быть полезен для повышения шансов передачи паразита окончательному хозяину. Например, легочный червь кошачий (Aelurostrongylus abstrusus) использует слизняк или улитку в качестве промежуточного хозяина; личинка первой стадии попадает в моллюска и развивается до личинки третьей стадии, которая заразна для окончательного хозяина – кошки. Если мышь съест слизня, личинка третьей стадии войдет в ткани мыши, но не будет развиваться.

Evolution

У примитивного типа жизненного цикла, вероятно, были гаплоидные особи с бесполым размножением. Бактерии и археи демонстрируют такой жизненный цикл, как и некоторые эукариоты, очевидно, тоже (например, Cryptophyta , Choanoflagellata , многие Euglenozoa , многие амебозоиды , некоторые красные водоросли, некоторые зеленые водоросли , несовершенные грибы , некоторые коловратки и многие другие группы, не обязательно гаплоидные). Однако эти эукариоты, вероятно, не являются примитивно бесполыми, но утратили половое размножение, или этого просто еще не наблюдали. Многие эукариоты (включая животных и растения) демонстрируют бесполое размножение , которое может быть факультативным или обязательным в жизненном цикле, при этом половое размножение происходит более или менее часто.

См. Также

• Смена поколений – Репродуктивный цикл растений и водорослей
• Апомиксис – Замена нормального полового размножения бесполым размножением без оплодотворения
• Гаплодиплоидия – Биологическая система, в которой пол определяется определяется количеством наборов хромосом
• Парасексуальный цикл – Несексуальный механизм передачи генетического материала без мейоза
• Партеногенез – Естественная форма бесполого размножения, при которой рост и развитие эмбрионов происходит без оплодотворения
• Репродуктивная биология – Раздел биологии, изучающий воспроизводство
• Митотическая рекомбинация

Ссылки

Дополнительная литература

• жизни Циклы: размышления об эволюции арный биолог. Джон Тайлер Боннер. Princeton University Press, Принстон (Нью-Джерси).
• Валеро, М. (1992). «Эволюция чередования гаплоидной и диплоидной фаз в жизненных циклах». Тенденции в экологии и эволюции. 7 (1): 25-29. DOI : 10.1016 / 0169-5347 (92) 90195-h . PMID21235940 .
• Mable, B .; Отто, С. (1998). «Эволюция жизненных циклов с гаплоидной и диплоидной фазами» (PDF). BioEssays. 20 (6): 453-462. doi:10.1002/(sici)1521-1878(199806)20:63.0.co;2-n.

Источник