Наш повседневный опыт печально свидетельствует о том, что все живое подвержено смерти.1 Существа болеют, старятся и наконец умирают. У многих жизнь еще более короткая: их съедают хищники. Чтобы жизнь на Земле не прекратилась, все существа наделены универсальным свойством — способностью к размножению.

При всем разнообразии живых организмов, населяющих планету, при всех различиях в строении и образе жизни, способы их размножения в природе сводятся к двум формам: бесполой и половой. Некоторые растения сочетают эти две формы, размножаясь бесполым путем (клубнями, черенками, отводками и т. д.) и одновременно половым (семенами).

В случае бесполого размножения потомство развивается из клеток исходного организма. При половом размножении развитие нового существа начинается с единственной клетки, образовавшейся от слияния двух родительских — мужской и женской.

Сущность размножения состоит в сохранении не только жизни в целом, но и каждого отдельного вида животных и растений, в организации преемственности между потомством и родительскими существами. Молекулярную основу процессов размножения всех организмов составляет способность ДНК к самоудвоению. В результате генетический материал воспроизводится, а строение и функционирование дочерних организмов оказывается таким же, что и родительских.

§ 18. Деление соматических клеток. Митоз

Клеточный цикл. Процесс деления и интерфаза (промежуток между делениями) тесно взаимосвязаны, их совокупность составляет клеточный цикл. Его продолжительность в клетках растений и животных составляет в среднем 10—20 часов. В химически активной среде пищевого тракта клетки эпителия кишечника быстро изнашиваются и поэтому делятся дважды в сутки, клетки роговицы глаза приступают к делению один раз в трое суток, а клетки эпителия кожи — раз в месяц. Нейроны и некоторые лейкоциты никогда не делятся. В печени животных находятся покоящиеся клетки, которые делятся только, например, при удалении части печени.

После разделения клетки на две дочерних в каждой из них начинается первый, самый продолжительный (от 10 часов до нескольких суток), период клеточного цикла — пресинтетический (G1). Клетка готовится к удвоению хромосом и растет: синтезируются белки, РНК, увеличивается количество рибосом и митохондрий, поверхность ЭПС. В течение следующих 6—10 часов синтетического периода (S) происходит синтез ДНК (репликация). Третий постсинтетический период (G2) занимает 3—6 часов, клетка готовится к делению: синтезируются белки микротрубочек, запасаются вещества. В интерфазе, состоящей из периодов G1, S, G2, происходят все основные процессы обмена веществ.

Четвертый, последний период клеточного цикла, митоз, длится в среднем от 1 до 3 часов в зависимости от внешних условий (освещения, температуры и пр.).

Деление клеток происходит в два этапа. Сначала разделяются хромосомы, а затем происходит цитокинез — разделение цитоплазмы.

Митоз. Основной способ деления эукариотических клеток называют митозом (<греч. mitos нить). Различают четыре фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Профаза (<греч. pro перед). В профазе заканчивается приготовление к делению. Хромосомы утолщаются и становятся видимы в световой микроскоп. К концу профазы они представляют собой плотно упакованные дочерние хро-матиды, образовавшиеся в процессе удвоения ДНК и соединенные центромерами.

Считывание информации с ДНК прекращается, синтез РНК заканчивается. Субъединицы рибосом выходят из ядра в цитоплазму, и ядрышки исчезают. Микротрубочки цитоскелета распадаются, из составлявших их белков на центриолях начинает формироваться веретено деления. Центриоли расходятся к противоположным полюсам клетки. Внешние микротрубочки связываются с плазмалеммой и фиксируют положение центрио-лей. Наконец ядерная оболочка распадается на фрагменты, и хромосомы оказываются в цитоплазме. Края фрагментов оболочки смыкаются, образуя мелкие пузырьки-вакуоли, которые сливаются с мембранами эндоплазматической сети.

Метафаза (<греч. meta между). Эта стадия деления характеризуется перегруппировкой хромосом в цитоплазме. Когда хромосом достигают микротрубочки от ближайшей центриоли, хромосомы начинают перемещаться к центру клетки по мере удлиннения микротрубочки, пока не соединятся центромерной областью с микротрубочками от другой центриоли. Контакты хромосом с микротрубочками происходят случайным образом, в микроскоп видно, как хромосомы энергично движутся туда-сюда, пока не оказываются «пойманными» микротрубочками, идущими с двух противоположных сторон. К концу метафазы все хромосомы собираются в экваториальной зоне клетки, образуя так называемую метафазную пластинку. Они максимально компактны и хорошо видны. По метафазным хромосомам определяют количество и структуру хромосом организма — его кариотип.