ҰДАЙЫ ӨНДІРУ, ЖЕКЕ ДАМУ. ГЕНЕТИКА ЖӘНЕ БИОЛОГИЯЛЫҚ ЭВОЛЮЦИЯ ЗАҢДАРЫ


Көбею-тірі организмдердің негізгі қасиеттерінің бірі. Ол ұрпақтар түрлерін сақтауды қамтамасыз етеді.

Жыныссыз көбеюде жаңа дарақ моноцитоген жолымен, яғни бір жасушадан, немесе полицитоген жолымен – кейбір жіктелінбеген, бірақ ескі дарақ жасушаларының бөлінуге қабылеттілеген пайда болады.

Моноцитогенді жыныссыз көбею (агамогония). Бір жасушалы организмдер екіге бөлініп (бинарлы бөлінуде), барлық дарақ ұрпақтану жасушасы болады да, одан алдын ала ядро бөлінуінен соң, екі жас жасуша құрылады. Бұл ұзына бойы бөліну (талшықтылар немесе біржасушалы балдырлар), көлденең немесе белгісіз жазықтағы бөліну (бактериялар, инфузориялар) нәтижесінде өтеді. Кейбір балдырлар, саңырауқұлақтар, қарапайымдардарға тән көпше бөлінуде жасуша бірден көптеген дарақтарға бөлінеді де, ядроларының саны тең болады.

Көпжасушалы организмдер, әсіресе көптеген өсімдіктер жыныссыз тәсілмен көбейіп, жеке жасушалар (споралар, немесе агаметтер) даралайды. Дарақ жасушалары ұрпақтану, денелік болып жіктеледі. Протококкты балдырлардың көбеюінде, артқы жағында орналасқан өте аз жасушалар қатысады. Споралар өте жиі арнайы жасушаларда немесе ағзаларда–спорангийлерде: эндоспоралар–осы спорангийлер ішінде, экзоспоралар (конидиоспоралар)–бетінен бөлініп шығады. Зооспоралар (планоспоралар) жіпше көмегімен малтып жүреді, ал акинеттер (апланоспоралар) өз бетімен қозғала алмай, нашар таралады.

Полицитогенді жыныссыз көбею (вегетативті). Өсімдіктер денесінің вегетативті бөлігі, одан айрылғаннан кейін (шірігенде) өз бетімен өсе алады (злодея, інжугүл-ландыш). Олардың тамыры, сабағы, өте сирек жапырақтарында ағзалар құрылады. Бүршіктері өрмелеме өркендерде (бүлдірген), түйнектері сабақтарында (картоп), тамырларында (далия), баданалар-луковица, ұялас бүршіктер, жерүсті түйнекшелер мен баданашалар вегетативті көбею жолмен жүреді.

Кейбір жануарлар дарақтың толық бөлінуі арқылы көбейеді. Ұзына бойы бөліну – тұщы су полиптері, актиниилерде, көлденең бөліну – тағы актиниилер, құрттар-турбелярииде болады. Бүршіктенуде жас дарақ аналықтың ерекше бүршіктену аймағында пайда болады (тұщы су полиптері, түрлі буылтық құрттар). Егерде жас дарақ аналықтан бөлінбесе, онда шоғырлар-колонии пайда болады. Ұрықтық даму кезіндегі (полиэмбриония) полицитогенді жыныссыз көбею оңтүстік американың сауытты аңында-броненосец кездеседі. Оларда осы тәсілмен 4-тен 8-ге дейін ұялас егіздер тұрақты құрылады.

Жынысты көбею (гамогония)–гаметалар-зигота. Кейбір талшықтылар мен біржасушалы балдырларда гологамия кездеседі. Вегатативті көбеюден кейін екі дарақ бөлініп, жыныссыз түрлерінен морфология жағынан еш ерекшеленбей, толық тұтасады. Оған сыртқы ортада әсер етеді.

Мерогамияда (гаметогамия) түрлі екі жыныстың әр дарақ құрған гаметалар қосылады. Олардың морфологиясы бірдей (изогамия) болуы мүмкін, немесе ұсақ аталық микрогаметаларға, ірі аналық макрогаметаларға (анизогамия) бөліне алады. Анизогамияда–оогамия–аналық гамета қозғалмайды, ал аталық-жіпшесі арқасында жақсы қозғалады.

Қызтекелікте-гермафродитизм (қос жынысты) гаметалар бір дарақта, жеке жынысты-гонохоризмде аналық пен аталық арасында бір-бірінен құрылысы, мөлшеріндегі айырмашылығы бар (жынысты диморфизм) әртүрлі дарақта өндіріледі.

Жыныс жасушаларының (гамета) құрылуы. Өсімдіктерде. Балдырларда және көптеген саңырауқұлақтарда дара немесе көптеген гаметалар біржасушалы қапта–гаметангияларда құрылады. Оогамийлер оогонияларда аз (біреу), спермангияларда–көптеген сперматозоидтар қалыптасады. Мүктер мен папоротник қабындағы гаметалар көпжасушалы: архегонияларда бір аналық жасуша сақталады, антеридияларда–сперматозоидтар көп болады. Тұқымды өсімдіктерде гаметангиилер жойылып кеткен.

Көпжасушалы жануарларда (губкадан басқа), овогенез, сперматогенез жүреді.

Ұрықтану процессі. Өсімдіктерде. Изо- және анизогамиилерде ұрықтану суда (көптеген балдырлар, саңырауқұлақтар), оогамииде ол сирек (қоңыр балдырларда) өтеді. Ұрықтану үшін сперматозоидтар оогониилерге немесе архегониилерге өтеді. Тұқымды өсімдіктерде, кейбір ашық тұқымдылардан басқа (гинкго, саговниктер), талшықты сперматозоидтар орнына жалаңаш аталық жасушалар құрылады да, аналық жасушаға бітіп өсіп, тозаң түтікшесін құрады.

Бір ғана ұрықтанбаған жұмыртқадан организмнің дамуы-партеногенез байқалады. Диплоидты партеногенезде (біте-тля, шашақмұрт шаян-дафнич, коловраток, бақбақ-одуванчик, саршатыр-ястребинок) мейоз жүрмейді, даму 1-ші немесе 2-ші ретті диплоидты ооциттерде басталады. Гаплоидтыда – даму гаплоидты аналық жасушадан басталады. Пайда болатын организмдер гаплоидты (аталық ара - трутень) және диплоидты: ол үшін жұмыртқа бір полярлық денешікпен қосылады (артемия шаяны), немесе хромосомалар ядролар мен жасушалардың бөлінуінсіз көбейеді, немесе бірінші бөлінуден кейін екі ядро қосылады. Жасанды партеногенезді қалыпты жұмыртқаға түрлі заттармен, механикалық тітіркену (үйкелеу, сілкілеу), температураны арттыру немесе шаншу әсерлері арқылы тудыруға болады.

Дарақтарды клондау. Сүтқоректілердің ұрықтанбаған аналық жасушаларын жатырдан алып, организмнен тыс ұрықтандыруға болады. Шыны түтікше көмегімен тышқанның аналық жасушасынан, әлі ядролары қосылмаған кезінде, аталық немесе аналық ядроны алуға болады. Одан кейін цитохалазинмен ұршық әсерін тоқтады. Нәтижесінде хромосомалардағы ДНҚ еселенгеннен кейін не ядро, не жасуша бөлінбейді, аналық жасуша қайта диплоидты болып, тышқан жатырына бекігеннен кейін, жалған буаздық күйге келіп, одан соң қалыпты дами бастайды. Сондықтан гомозиготты екі Х-хромосомалы (ұрықтың екі Y-хромосомасы бастапқы сатыда өледі) аналық түзіледі. Осылай алынған (in vitro ұрықтануда аталық хромосома құрамы алынған) ұрғашы жастар өзара және гомозиготты анасымен бірдей болып, клонданған ұрпақ деп аталады. Мұндай тәсілдер жоғары сүтті сиырлар сорттармақтарын алуда пайдалы болар еді. Бақалар мен жәндіктерден генетикалық бірдей ұрпақты басқа әдіспен алу мүмкіндігі туды. Онда аналық жасушадағы барлық генетикалық материалды дененің қандай да бір жасушаларынан алынған ядроларымен ауыстырады.

Абиотикалық эволюция соңында қарапайым организмдер – протобионттар пайда болды. Протобионттар–ұйымдасқан, қоршаған ортадан шектелген, ақуыздың еселенуіне және полипептидтік тізбектің синтезі қабылеттілігіне жекеленген молекуалар жүйесі. 4 млрд. жыл бұрын протобионттардың әр түрлері бары айқындалған. Заттарды сіңіру өсуге, одан кейін бөлінуге жеткізді де, бөліну өнімдерінде нуклеин қышқылдары мен ақуызы барлары ғана сақталды. Негізгі қуатты алу тәсілі, сөз жоқ алғашқы гетеротрофия болды. Жоғары дамыған протобионттарда түрлі ашу процессі бола бастады. Оны қазіргі микроорганизмдерден көруге болады. Ауасыз тыныс алу процесі қуат алу тәсілі ретінде ашу процесінен көп ілгері байқалды. Екінші, эволяция тұрғысынан маңызды қуат алу көзіне жарықты (фотоэргия) қолдану жатады. Ондағы алғашқы қадам-қарапайым фотохимиялық реакция, кейін-циклдік фотофосфорлану, ал үшінші–циклсіз фосфорлану болды. Олар көмірқышқыл газын қайтадан қалпына келтіру мүмкіндігін беріп, органикалык заттар құрды. Фотосинтезді меңгеретін организм автотрофты болды. Кейін екінші гетеротрофия пайда болды да, онда ашу процесі тыныс алумен алмасты. Сонымен протобионттар деңгейінде эволюция сорттармақтары үшін негіз қаланып, прокариот (грам оң, грам теріс бактериялар, цианобактериялар деп аталатын көк-жасыл балдырлар) және эукариот топтары түзілді. Бір жасушалы эукариоттар арасында авто- және гетеротрофты топтар бар, ол даму жолында ерте айырмашылығы барын көрсетеді. Эволюцияда алғашқы болған талшықтылар, ал гетеротрофты қарапайым бастамасы амеба түрлі формалар есептеліееді. Сонымен Жердегі органикалық әлемде жалпы шығу тегіне, олардың өкілдеріндегі дәлелденген құрылым белгілерінің ұқсастығына қарап, бірнеше ірі тіршілік топтарын ажыратады. Мұндай белгілерге: қосарлану-редупликация, заттек алмасу, өсуге және дамуға (онтогенез) қабылеттілігі, тұқымқуалаушылық ақпаратын тектен белгіге дейінгі механизмін іске асырудағы ортақтығы жатады.

Өсімдіктер эволюциясы. Қазіргі өсімдіктер түрлерінің саны 500 мыңға жуық, оның жоғары сатыдағысы 300 мың түрге жуық. Өсімдіктер әлемі эволюциясының негізгі белгілері мынадай:

1. Гаплоидтыдан диплоидтыға ауысу. Көптеген балдырлардың жасушалары (зиготадан басқа) гаплоидты. Қоңыр түрінде гаплоидтымен бірге диплоидты дарақтары бар. Мүктерде гаплоидтылар басым, диплоидты нашар дамыған. Қырықжапырақ-папоротник–диплоидты, гаплоидтысы ерікті құрылым. Ашық-, жабық тұқымдыларда гематофит толық жойылған, диплоидты фазаға ауысу байқалады.

2. Жынысты көбею процесін тамшы сұйық судан босату, аталық гамета қозғалуын жоғалту, гаметофитті жою, спорофит дамуын күшейту, сыртта ұрықтануды ішке ауыстыру, қос ұрықтануды тудыру.

3. Жерүсті жағдайларына орай денені жіктеу: тамырға, сабаққа, жапыраққа бөлу, өткізу жүйесін дамыту, жабын, механикалық, басқада ұлпаларды әбден жетілдіру.

4. Тозаңдануды (жәндіктер көмегімен) мамандандыру және жануарлар арқылы тұқымдарды, жемісұрықтарды тарату. Қолайсыз жағдайлардан ұрық қорғауды күшейту: азықпен қамтамсыз ету, жамылғылар құру, т.б.

Көпжасушалы жануарлар эволюциясы. Жануарлар әлемінің алуантүрлілігі де, құс әлемінен аз емес, ал жануарлардың түр саны құс түрлерінен асып түседі. Қазір жануарлар түрлері 1,5 млн артық. Жануарлар-екінші гетеротрофты, нағыз ауамен тіршілік ететіндер. Алғашқы көпжасушалы жануарлар түрлеріне: губкалар, ішек қуыстылар, иықаяқты және буынаяқты жәндіктер жатады. Таулы қатпарларда омыртқасыз жануарлардың қалдықтары: ыбырсық-ордовик бақалшағы, юрск аммониттары, юрск маржандары-коралл байқалды. Көпжасушалы жануарлар шығу тегін түрлі ілімдер мүмкін амеба, талшықтылар-инфузориялар шығар деп есептейді де: гастреялар теориясы: талшықтылар шоғыры→бластея (қуыс шар) →екі қабатты гастрея; билатогастреялар теориясы: жалпақ бір қабатты талшықтылар шоғыры→екі қабатты өрмелеме плакула → екі жағы симметрияға қабылетті билатогастрея; ацельді теориясы: инфузорий ата-тегінен целлюляризация жолымен көпжасушалы организм пайда болды, ал олардың «аузы» анайы ауыз қуысына айналды; келешекте бұл организм анайы ішексіз турбеллярий (жоғарғы қатар) болып, кейін осы жол ішексіз турбеллярийге жеткізді. Амебалы теория (төменгі қатар) бастапқы түрге амебаны алып, ол жасуша агрегатын құрды; галлертоидты теория: кірпікті бір жасушалыжылжуға қажет іші іркілдек тәрізді затқа толы сыртқы қабат пайда боладыазықты алып, өңдеуге қажет өзекше тәрізді, эпителиймен төселген өзек.

Жануарлар эволюциясында бірнеше негізгі даму бағыттары байқалады:

1. Көпжасушалықтың пайда болуы және барлық ағзалар жүйесінің одан сайын нақтылануы.

2. Қатты қаңқаның пайда болуы (сыртқы-буынаяқтыларда, ішкі-омыртқалыларда).

3. ОЖЖ дамуы. Онда негізі әртүрлі, аса тиімді екі эволюциялық «шешім»: омыртқалыларда-бас миының дамуы және оқуы мен шартты рефлекске негізделген мінез-құлық; жәндіктерде-түйсікті сезім типтеріне қайтаратын жауап түрлері тұқым қуалаушылықта бекілген жүйке жүйесінің дамуы.

4. Жануарлар өмір тармағының бірталайы әлеуметтіліктің дамуы, ондағы материя қозғалысында биологиялық түрді әлеуметтік түрден ажырату болды. Ол жағынан бұл шекараны тек бір ғана приматтар тармағы–Адам туыстары аттап өтті.