в месте формирования перетяжки. Молекула ДНК разделяется на две нуклеотидные цепочки, каждая из которых прикрепляется к внутренней поверхности клеточной мембраны. Молекулы фермента ДНК-полимеразы достраивают на каждой из цепочек недостающую парную цепочку. Таким образом, образуются две молекулы ДНК, каждая из которых содержит одну «старую» и одну вновь синтезированную нуклеотидную цепочку.
«Стоп! – скажут сейчас особо вдумчивые читатели. – Что это за волшебство получается? Молекулы ДНК-полимеразы достраивают на каждой из двух цепочек ДНК недостающие цепочки, но откуда они берут информацию о том, что именно нужно строить? Ползают по одной цепочке, но строят другую – как такое может быть?»
Может! Дело в том, что фрагменты цепочек одной молекулы ДНК, расположенные друг против друга, являются комплементарными. Комплементарностью называется взаимное соответствие молекул биополимеров2 или их фрагментов. Условно говоря, напротив фрагмента А будет находиться фрагмент Б, а напротив фрагмента В – фрагмент Г и никак иначе. Молекула ДНК-полимеразы определяет, какой фрагмент находится перед ней, и подбирает ему комплементарную пару.
Завершение копирования ДНК служит сигналом для начала формирования перегородки между дочерними клетками. При этом клеточная мембрана словно бы врастает между образовавшимся молекулами ДНК, разделяя их по разным клеткам. Таким образом исключается возможность попадания двух хромосом в одну дочернюю клетку.
Деление прокариот
Вот вам коварный вопрос.
Если из одной диплоидной клетки-родителя в результате мейоза образуется четыре сперматозоида, то сколько яйцеклеток образуется из одной клетки-родительницы?
Вопрос не идиотский, как может показаться на первый взгляд, а коварный.
Правильный ответ – 1.
Да, всего одна-единственная яйцеклетка вместо четырех.
Сперматогенез и оогенез
Дело в том, что яйцеклетке, в отличие от сперматозоида, нужно после оплодотворения делиться, причем весьма активно. Для осуществления любого процесса требуются исполнители и энергетические ресурсы. И то, и другое находится в цитоплазме, поэтому было бы нерационально делить цитоплазму со всем ее содержимым поровну между всеми четырьмя яйцеклетками. В результате такого равноценного деления получатся четыре «недояйцеклетки», не способные к активному размножению. Поэтому на обоих этапах мейоза почти вся цитоплазма остается в одной из клеток, а ее напарницы, называемые «полярными те´льцами» служат только для того, чтобы «унести» ненужную половину хромосом. Образно полярные тельца можно сравнить с мусорным ведром, в которое выбрасываются ненужные хромосомы.
На рисунке изображены процессы образования сперматозоидов (сперматогенез) и яйцеклеток (оогенез)3. Посмотрите и сравните конечный результат – одинокая яйцеклетка против дружной четверки сперматозоидов.
Первые клетки, от которых пошло все живое на нашей планете, размножались бесполым способом. Так, во всяком случае, принято считать сейчас.
Бесполое размножение имеет ряд преимуществ.
Во-первых, бесполое размножение экономичнее. При нем не надо тратить энергию на поиски партнера и терять впустую большое число половых клеток. Во время полового акта у человека к яйцеклетке одновременно устремляется не менее сорока миллионов сперматозоидов! Сорок миллионов! А в оплодотворении участвует всего один! Оцените масштаб потерь.
Во-вторых, бесполое размножение происходит быстрее. Быстрота выгодна. Недаром же великая русская поэтесса Марина Цветаева сказала, что «успех – это успеть». Успеть размножиться и захватить новый ареал обитания… Успеть размножиться пока не съели враги… И так далее.
В-третьих, при бесполом размножении все дочерние особи с генетической точки зрения практически полностью идентичны материнской особи. Изменения в генотипе происходят редко (кроссинговер или отдельные мутации), следовательно – вероятность генетических отклонений от нормы мала.
Так почему же природа в ходе эволюции перевела подавляющее большинство животных и высших растений на половое размножение?
Этот вопрос можно сформулировать иначе – почему особи, размножающиеся половым путем, оказались более жизнеспособными и широко распространились по планете?
Куда ни взгляни – повсюду происходит половой процесс. Неспроста же так… У природы, как известно, нет плохой погоды и невыгодных действий. Так в чем же заключается выгода полового размножения?
В регулярных изменениях генотипа она заключается. Всякий раз, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, образуется особь с уникальным набором генов, а, соответственно, и признаков!
Регулярные изменения генотипа дают множество вариантов. Среди этих вариантов, то есть – среди родившихся в результате оплодотворения сперматозоида яйцеклеткой, всегда найдутся особи, лучше других приспособленные к условиям окружающей среды. Разумеется, будут и такие, которые приспособлены хуже, ведь у любой медали есть две стороны. Но дело не в сторонах, а в том, что выживают и дают больше потомства те особи, которые приспособлены к условиям окружающей среды лучше других. Конкуренция в природе повсюду и везде, это неотъемлемое качество живых организмов.
В конечном итоге виды, размножающиеся половым путем, быстрее адаптируются к постоянно изменяющимся условиям внешней среды4.
«К постоянно изменяющимся» – в этом-то вся соль. Условия внешней среды изменяются постоянно и неустанно. Если бы они не изменялись, то бесполое размножение было бы выгоднее полового. Приспособились один раз – и живем не тужим!
Призыв не прогибаться под изменчивый мир и ждать, пока он прогнется под нас, хорош для песни, но для реальной жизни он не годится. Никогда эта изменчивая окружающая среда не «прогнется» под нужды и чаяния отдельного организма или группы организмов. У организмов нет выбора. То есть, формально говоря, он есть – приспосабливайся или погибай, но что это за выбор?
«Изменяйся вместе со средой, старайся приспособиться к ней как можно лучше!» – вот единственный призыв эволюции, и половое размножение соответствует ему как нельзя лучше.
В животном мире, к которому мы с вами имеем честь принадлежать, преобладает раздельнополость особей – существуют самцы и самки, два типа организмов, четко различающихся в половом отношении. Причем эти различия касаются не только половых органов, а всего организма в целом. Самцы и самки различаются по конституции (внешнему виду), по обмену веществ, по поведению и т. п. В растительном мире напротив, преобладает гермафродитизм – одновременное или последовательное наличие у организма мужских и женских половых признаков и репродуктивных органов. Среди животных гермафродитизм в норме встречается редко, например – у некоторых видов червей, моллюсков и ракообразных.
Теперь вы знаете о делении клеток все, что вы хотели знать, но боялись спросить. Можно ставить точку.
Глава пятая
Биосистемы
Любой живой организм представляет собой биологическую систему. Так называют структурную единицу живой материи, состоящую из разных элементов. Человек, кошка, дерево, бактерия – все это биологические системы или, сокращенно, биосистемы.
Все живое на нашей планете представляет собой совокупность биологических систем различной степени сложности, которые объединены в единую иерархическую структуру. Обратите внимание на слово «иерархическую» – более простые биосистемы при своем объединении образуют
