Предполагают, что наиболее древним является бесполое размножение, в частности вегетативное размножение. Из последнего развилось размножение спорообразованием, несомненное преимущество которого заключается в том, что оно обеспечивает лучшие возможности в сохранении видов и особенно в их расселении.
Половое размножение — наиболее эффективный путь воспроизводства организмов. Предполагают, что оно развилось из бесполого, возникнув около 1 млрд лет назад, причем первые этапы были связаны с усложнением в развитии гамет. Примитивные гаметы характеризовались недостаточной морфологической дифференцировкой, в результате чего для многих организмов ведущей была изогамия (от греч. isos — равный, gamos — брак), когда половые клетки были подвижными изогаметами, не дифференцированными на мужские и женские формы.
В последующем получила развитие анизогамия (от греч. anisos — неравный, gamos — брак), характеризующаяся наличием дифференцированных гамет, различающихся лишь величиной. На более поздних этапах эволюции возникли резкие различия в подвижности, форме и размерах гамет. В процессе эволюции у позвоночных выработался также ряд добавочных приспособлений, облегчающих перенос спермы самца в половые пути самки и создающих условия для развития оплодотворенной яйцеклетки. Эти приспособления в ходе эволюции развились из выделительной системы, что привело к формированию мочеполовой системы.
Диплоидное состояние предоставляет чрезвычайные преимущества для организмов, поскольку в этом состоянии происходит накопление различных аллелей. Поэтому половое размножение имеет еще и то преимущество, что оно предоставляет организмам большую возможность изменчивости по сравнению с бесполым, а это играет важнейшую роль в эволюции.
Явные репродуктивные преимущества имеет партеногенез, так как он продуцирует лишь потомство женского рода. Однако он редок. Для объяснения низкой частоты замещения партеногенезом полового размножения в естественных популяциях организмов используют две гипотезы. В соответствии с одной из них (мутационно-аккумулятивной) пол является адаптивным приспособлением, поскольку он «очищает» геном от повторяющихся во времени мутаций, тогда как по другой гипотезе (экологической) пол является
адаптивным приспособлением в меняющихся условиях среды, в частности, когда вариации организмов генерируются коэволюционным взаимодействием с паразитами, которые способствуют сохранению пола. В то же время наметилась тенденция считать обе гипотезы справедливыми.
Первые представления о росте и развитии восходят к античному миру. Еще Гиппократ (460-377 гг. до н. э.) предполагал, что яйцеклетки уже содержат полностью сформированный организм, но в очень уменьшенном виде. Это представление затем было развито в учение о преформизме (от лат. preformatio — предобразование), которое особенно популярным оказалось в XVII-XVIII вв. Сторонниками преформизма были Гарвей, Мальпиги и многие другие видные биологи и медики того времени. Для преформистов спорный вопрос заключался лишь в том, в каких половых клетках преформирован орга- низм — женских или мужских. Тех, кто отдавал предпочтение яйцеклеткам, называли овистами, а тех, кто большее значение придавал мужским половым клеткам, — анималькулистами. Преформизм — это метафизическое учение от начала и до конца, ибо оно отрицало развитие. Решающий удар преформизму нанес Ш. Боннэ (1720-1793), который открыл в 1745 г. партеногенез на примере развития тлей из неоплодотворенных яиц. После этого преформизм уже не мог оправиться и стал терять свое значение.
В античном мире возникло и другое учение, противоположное преформизму и получившее впоследствии название эпигенеза (от греч. epi — после, genesis — развитие). Как и преформизм, эпи- генез большое распространение получил также в XVII-XVIII вв. В распространении эпигенеза большое значение имели взгляды К.Ф. Вольфа (1733-1794), обобщенные в его книге «Теория развития» (1759). К.Ф. Вольф считал, что в яйце нет ни преформированного организма, ни его частей и что оно состоит из первона- чально однородной массы. В отличие от преформистов взгляды К.Ф. Вольфа и других сторонников эпигенеза были прогрессивны применительно для своего времени, так как содержали мысль о развитии. Однако в дальнейшем появились новые моменты. В частности, в 1828 г. К. Бэр опубликовал свой труд «История развития животных», в котором показал, что содержимое яйца неоднородно, т. е. структурировано, причем степень структурированности возрастает по мере развития зародыша. Таким образом, К. Бэр показал несостоятельность как преформизма, так и эпигенеза.
Рост и развитие — важнейшие свойства живого. Рост — это повышение массы всего организма в результате увеличения количества клеток, тогда как развитие — это качественные изменения организма, которые определяются дифференциацией клеток и морфогенезом, обеспечивающими прогрессивные изменения индивидуумов, начиная с яйцеклеток и заканчивая их взрослым состоянием.
Онтогенез (от греч. ontos — существо, genesis — развитие) — это история (цикл) развития индивидуума, начинающаяся с обра- зования давших ему начало половых клеток и заканчивающаяся его смертью. Представления об онтогенезе основаны на данных о росте, развитии и дифференцировке. Изучение фундаментальных основ онтогенеза имеет важное значение для понимания биологии человека.
Современные данные о развитии организмов отвергают как преформизм, так и эпигенез. В рамках современных представлений развитие организма понимают в качестве процесса, при котором структуры, образовавшиеся ранее, побуждают развитие последующих структур. Процесс развития детерминирован генетически и теснейшим образом связан со средой. Следовательно, развитие определяется единством внутренних и внешних факторов.