Размножение эукариот. 
Генетика

Наследственная информация от родителей к потомкам передается при размножении.

В природе существует: бесполое размножение, которое присуще одноклеточным организмам, половое — как одноклеточным, так и многоклеточным, и вегетативное — свойственно многоклеточным.

При бесполом размножении из одной клетки путем деления образуются два или большее количество клеток, генетически идентичных с исходной, наследственная информация исходной клетки сохраняется в ряду поколений. В основе этого типа размножения находится митоз.

При вегетативном размножении новое поколение воспроизводится из группы клеток (клубни, луковицы, корневища растений, части тела беспозвоночных животных). В основе этого типа размножения также лежит митоз; сохраняется информация одного родителя.

Половым размножением называется смена поколений и развитие организмов на основе сингамии, т. е. слияния двух половых клеток — яйцеклетки и сперматозоида — и образования новой клетки — зиготы.

В зиготе тоже может быть генетическая информация только одного родителя, когда обе половые клетки принадлежат одной особи.

Такое явление называется гермафродитизмом, а особи — гермафродитами. Гермафродитизм широко распространен среди растений (однодомные растения) и среди беспозвоночных животных; редко, но встречается и среди млекопитающих.

Эволюция полового размножения у позвоночных животных и многих растений шла в направлении перекрестного оплодотворения, при котором половые клетки происходят от разных особей и привносят в зиготу генетическую информацию от разных родителей. Генетическая информация зиготы отличается от родительской, обеспечивая новую комбинацию генов — комбинативную изменчивость новому поколению. Такой тип полового размножения, как обосновал Ч. Дарвин, является наилучшим приспособительным механизмом в условиях изменяющихся факторов внешней среды.

Цитологические основы бесполого размножения

Митоз — это непрямое деление клетки. В процессе митоза принято выделять 5 последовательных стадий, в ходе которых хромосомы — носители генетической информации — претерпевают определенные изменения. Стадии (фазы) митоза: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза. Между двумя делениями клетка находится в интерфазе. Интерфаза и митоз составляют клеточный, или митотический цикл.

Начинается митоз с профазы. В этой фазе хромосомы из длинных деспирализованных нитей превращаются за счет спирализации в короткие и утолщенные. В конце профазы исчезают ядрышко и оболочка ядра, и хромосомы оказываются в миксоплазме (цитоплазма совместно с кариоплазмой). В профазе происходит расхождение дочерних центриолей к полюсам клетки (удвоение центриоли осуществляется еще до вступления клетки в митоз). Между центриолями появляется пучок тонких нитей веретена деления (ахроматиновый аппарат), в состав которых входит специальный белок, обеспечивающий сокращение веретена деления.

В прометафазе хромосомы продвигаются к экваториальной плоскости клетки.

В метафазе центромера каждой хромосомы находится точно в экваториальной плоскости, и к ней с двух полюсов клетки прикреплены нити веретена деления. К голокинетическим хромосомам нити веретена деления прикрепляются в нескольких точках.

В анафазе веретено деления, сокращаясь по направлению к разным полюсам клетки, разрывает центромеру, сестринские хроматиды становятся дочерними хромосомами и расходятся к разным полюсам клетки центромерами вперед (рис. 11).

Рис. 11. Четыре стадии митоза. Дупликация хромосомного материала происходит в интерфазе, предшествующей началу профазы (по Ф. Айала, Дж. Кайгеру, 1987).

В телофазе дочерние хромосомы деспирализуются, теряя свою индивидуальность. Образуется оболочка ядра и ядрышко (или ядрышки, если до деления их было в клетке несколько).

Цитокинез. В животной клетке от периферии к центру по экватору перешнуровывается цитоплазма, и из материнской клетки образуются две дочерние. В растительной клетке образование перегородки идет от центра к периферии. Митохондрии и пластиды расходятся в дочерние клетки перед образованием перегородок. При этом их число в дочерних клетках не контролируется и может оказаться различным в каждой из дочерних клеток.

За митозом наступает интерфаза, которую делят на три периода, или фазы. Сразу за митозом идет фаза G_x — пресинтетическая, в которой происходит накопление продуктов (в том числе РНК и белков), необходимых для образования клеточных структур и следующего деления. Она самая длительная — от нескольких часов до нескольких суток. Затем следует фаза синтеза ДНК — фаза S, в которой количество ДНК в ядре удваивается и формируются две идентичные хроматиды. В основе этого процесса лежит матричный принцип самокопирования молекулы ДНК. Фаза длится от нескольких минут до нескольких часов. В этой фазе продолжается синтез РНК и белков.

Заканчивается интерфаза постсинтетической фазой (G₂), когда ДНК не синтезируется, но идет синтез РНК и белков, в особенности ядерных, окончательно формируются две хроматиды и накапливается энергия для следующего митоза. Фаза длится от нескольких минут до нескольких часов, вслед за чем наступает новый митоз.

Генетическое значение митоза состоит в сохранении материнской наследственной информации во всех вновь возникающих клетках и сохранении в них постоянного (диплоидного) набора хромосом.

Кроме митоза, известны деления эукариотических клеток и другими способами — нерегулярные типы бесполого размножения.

• • Амитоз — это прямое деление ядра путем его перешнуровывания на две или большее число частей без образования ахроматинового веретена и спирализации хромосом. Такое деление происходит в клетках специализированных тканей, например, в крахмалообразующих клетках картофеля, в клетках мышц при регенерации, у простейших. Амитозом делятся клетки раковых опухолей.
• • Эндомитоз. Это такой процесс, при котором центромеры делятся, образуются дочерние хромосомы, а ядро и клетка не делятся. Это приводит к полиплоидии, т. е. к увеличению числа хромосом в два и даже несколько десятков раз (если после интерфазы каждый раз повторяется эндомитоз). Эндомитоз встречается в клетках специализированных тканей как у растений, так и у животных (например, в клетках печени).
• • Политения. Иногда каждая хромосома многократно удваивается, но центромера не делится. Образуется политенная хромосома, число нитей в которой может достигать 1000—2000.