1. Фаза до оплодотворения
включает в себя все процессы полового размножения до слияния гамет. Двумя важными событиями на этом этапе являются гаметогенез и перенос гамет.
a. Гаметогенез
Это просто процесс создания двух типов гамет (мужских и женских). Это гаплоидные клетки.
б. Деление клеток во время формирования гамет
Существует два типа гетерогамет — мужские и женские. Оба они являются гаплоидными, даже если родители, от которых они произошли, были гаплоидными или диплоидными. Гаплоидный организм производит гаплоидные гаметы путём митотического деления. Большинство организмов, относящихся к монерам, грибам, мохообразным и водорослям, являются гаплоидными. С другой стороны, папоротникообразные, покрытосеменные и голосеменные растения и даже большинство животных, включая человека, обладают диплоидным телом. Когда организмы обладают диплоидным телом, они производят гаплоидные гаметы.
Примечание: гаплоидный — когда клетка или ядро имеют только один набор непарных хромосом, они называются гаплоидными.
Диплоид — когда клетка или ядро содержат два полных набора хромосом, по одному от каждого родителя, это называется диплоидом.
В диплоидном организме присутствуют специализированные клетки. Они известны как мейоциты или материнские клетки гамет, которые подвергаются мейозу. В каждую гамету встраивается только один набор хромосом, что делает их гаплоидными по своей природе.
c. Перенос гамет
Две гаметы могут слиться только в том случае, если они физически сблизятся. У большинства организмов мужская гамета подвижна, а женская, как правило, неподвижна. Хотя есть и исключения: у некоторых грибов и водорослей обе гаметы подвижны. Для движения гаметм нужна какая-то среда. У многих простых растений, таких как мохообразные, водоросли и папоротникообразные, лучшей средой для переноса является вода. Эти организмы производят много гамет, потому что есть вероятность, что большинство этих гамет даже не встретятся друг с другом, и, следовательно, оплодотворение не произойдёт. По этой причине мужских гамет производится в тысячу раз больше, чем женских.
У семенных растений носителями мужских и женских гамет являются пыльцевые зёрна и семяпочки соответственно. Пыльцевые зёрна образуются в пыльниках, поэтому они переносятся на рыльце для оплодотворения. У обоеполых растений происходит самоопыление. Пример — горох. У этих растений процесс переноса происходит легко, потому что рыльце и пыльники расположены близко друг к другу. После опадания пыльцевые зёрна соприкасаются с рыльцем. Однако у растений, опыляемых перекрёстным способом (двудомных), этот процесс не так прост. Специализированная деятельность, называемая опылением, способствует переносу пыльцевых зёрен на рыльце. Пыльца прорастает на рыльце, и мужские гаметы перемещаются по пыльцевым трубкам. Гаметы достигают семяпочки по этим трубкам, где они в конечном итоге высвобождаются рядом с яйцеклеткой. У раздельнополых животных наличие мужских и женских гамет у разных особей требует особых условий и механизма, с помощью которого гаметы могут вступить в контакт. Это важное событие в процессе полового размножения, поскольку без успешной передачи гамет оплодотворение невозможно.
2. Фаза оплодотворения
Самым важным событием в процессе полового размножения является оплодотворение. Без слияния гамет дальнейший процесс невозможен. Оплодотворение также называют сингамией, поскольку оно приводит к образованию диплоидной зиготы.
Интересный факт: некоторым организмам, таким как пчёлы, ящерицы, коловратки и птицы (например, индюки), не требуется слияние гамет для образования нового организма. Новая особь формируется без оплодотворения. Такое явление известно как партеногенез. У большинства водных организмов, таких как водоросли, рыбы и земноводные, для сингамии требуется внешняя среда, например вода. Это означает, что слияние происходит вне тела организма. Этот тип слияния гамет называется внешним оплодотворением. Организмы, размножающиеся путём внешнего оплодотворения, демонстрируют отличную координацию между особями разного пола и выпускают большое количество гамет в среду (воду), чтобы повысить шансы на слияние. Это происходит у лягушек и костистых рыб, которые производят на свет большое количество потомства. Главный недостаток заключается в том, что потомство очень уязвимо, и его выживанию часто угрожают крупные хищники. Лишь немногие из этих потомков доживают до взрослого возраста.
У многих наземных живых организмов, таких как грибы, высшие животные, например птицы, рептилии, млекопитающие, а также у многих растений, таких как голосеменные, папоротникообразные и покрытосеменные, оплодотворение происходит внутри организма. Поэтому этот процесс называется внутренним оплодотворением. У всех этих организмов яйцеклетка формируется внутри тела самки, где она сливается с мужской гаметой. У большинства этих организмов мужские гаметы подвижны и пытаются добраться до яйцеклетки, чтобы слиться с ней.
Количество яйцеклеток обычно намного меньше, чем количество вырабатываемых сперматозоидов. Однако у семенных растений мужские гаметы неподвижны и достигают женских гамет по пыльцевым трубкам.
3. Фаза после оплодотворения
Действия, которые происходят после образования зиготы, называются действиями после оплодотворения.
a. Зигота
Процесс образования диплоидной зиготы одинаков у всех существ, размножающихся половым путём. При внешнем оплодотворении зигота образуется снаружи, во внешней среде (обычно в воде). При внутреннем оплодотворении зигота образуется внутри организма.
Развитие зиготы зависит от окружающей среды и жизненного цикла, который она проходит. Например, у грибов и водорослей вокруг зиготы образуется толстая оболочка, устойчивая к повреждениям и высыханию. Зигота проходит период покоя (спячки), прежде чем находит подходящее место и среду для прорастания.
б. Эмбриогенез
Это процесс формирования эмбриона из зиготы. Зигота подвергается митозу (делению клеток) во время эмбриогенеза. Клетки быстро делятся, постоянно увеличивая своё количество. Кроме того, клетки дифференцируются, то есть видоизменяются, чтобы принять форму специализированных тканей, выполняющих определённую функцию. Эти ткани формируют органы и развиваются, образуя полноценный организм.