Образование половых клеток

Гаметогенез (образование половых клеток). Зрелые сперматозоид и яйцеклетка различаются по своему строению, похожи у них только ядра; тем не менее, и мужские, и женские гаметы (развитые половые клетки) образуются из одинаковых на вид первичных половых клеток. У всех организмов, размножающихся половым путем, эти первичные половые клетки на ранних стадиях развития отделяются от других клеток и развиваются особым образом, готовясь к выполнению своей функции – продуцированию предназначенных для образования «детей» половых, или зародышевых, клеток. Поэтому такие первичные половые клетки называют зародышевой плазмой – в отличие от всех других клеток, составляющих соматоплазму, то есть «материал» для построения тела самого организма, а не его будущих потомков. Однако понятно, что и зародышевая плазма, и соматоплазма происходят из оплодотворенного яйца – зиготы, из которой начал развиваться новый организм. То есть изначально все клетки одинаковы. Что, в конечном итоге, определяет, какие клетки станут половыми, а какие – соматическими, до сих пор не известно. Как бы то ни было, в конечном итоге половые клетки приобретают достаточно четкие отличия, возникающие в процессе гаметогенеза.

· Первичные половые клетки человека возникают вдали от половых желез (гонад) и мигрируют к гонадам зародыша – яичнику или семеннику – с током крови или других перемещающихся жидкостей или тканей организма. В половых железах из этих первичных клеток образуются зрелые половые клетки. Ко времени полного образования гонад, сома и зародышевая плазма уже отделены друг от друга. Начиная с этого времени, на протяжении всей жизни организма половые клетки совершенно независимы от каких бы то ни было воздействий остальных клеток организма. Именно поэтому любые внешние и другие признаки, приобретенные человеком на протяжении его жизни, не оказывают влияния на его половые клетки. Например, цвет окрашенных волос, интеллектуальный коэффициент после применения специальных развивающих методик, характер, ставший крайне уравновешенным в результате специальных тренингов, не передадутся потомству, тогда как цвет волос при рождении, изначальный уровень интеллекта, взрывной от рождения характер – могут передаваться..

· Первичные половые клетки, находясь в половых железах, делятся и образуют мелкие клетки – сперматогонии в семенниках у мужчин и оогонии в яичниках у женщин. Сперматогонии и оогонии продолжают многократно делиться, образуя клетки таких же размеров, как и исходные, что означает постоянный рост ядер и цитоплазмы таких клеток. При делении, в них сохраняется свойственное обычным, не половым, клеткам диплоидное, то есть двойное, число хромосом.

· Спустя некоторое время сперматогонии и оогонии прекращают делиться и начинают расти. В это время в их ядрах происходят очень важные изменения. Хромосомы, полученные исходно от двух родителей, соединяются попарно (сливаются воедино), вступая в очень тесное соприкосновение. Это делает возможным последующий «перекрест», в ходе которого родственные хромосомы разрываются и соединяются в новом порядке, обмениваясь сходными участками; в результате такого слияние и перекрещивания в хромосомах оогониев и сперматогониев возникают новые комбинации генов, не буквально повторяющие хромосомный набор родителей, хотя и созданный на основе тех же исходных элементов. Насколько важен каждый элемент этого сложного процесса, может стать более понятным на следующем примере:

o Предполагается, что стерильность (бесплодие) мулов обусловлена несовместимостью хромосом, полученных от родителей – лошади и осла, из-за которой хромосомы не способны выжить при тесном соединении друг с другом. В результате созревание половых клеток в яичниках или семенниках мула прекращается на стадии слияния хромосом. Полноценные половые клетки у мула так и не формируются.

· Когда ядро перестроилось и в клетке накопилось достаточное количество цитоплазмы, возобновляется процесс деления; вся клетка и ядро начинают снова делиться. В результате такого деления (на 4 части), образуются, в частности, клетки, каждая из которых содержит лишь половинное (гаплоидное) число хромосом по сравнению с исходным, а именно по одной из каждой пары (каждого вида) хромосом. Клетки непосредственно перед таким делением называются ооцитами и сперматоцитами первого порядка, а после первого деления – ооцитами и сперматоцитами второго порядка. Наконец, после второго деления клетки, находящиеся в яичнике, называют яйцеклетками, а находящиеся в семеннике – сперматидами. С этого момента яйцеклетка считается окончательно созревшей, а сперматиде предстоит еще меняться дальше, чтобы превратиться в сперматозоид.

· Здесь необходимо подчеркнуть одно важное различие между образованием мужских и женских половых клеток. Из одного ооцита первого порядка в результате созревания получается только одна зрелая яйцеклетка; остальные три ядра и небольшое количество цитоплазмы превращаются в полярные тельца, которые не функционируют как половые клетки и в дальнейшем дегенерируют. Вся цитоплазма и желток, которые могли бы распределиться по четырем клеткам, концентрируются в одной – в зрелом яйцеклетке. В отличие от этого, один сперматоцит первого порядка порождает четыре сперматиды и такое же число зрелых сперматозоидов, не теряя ни одного ядра.

· Таким образом, яйцеклетки и сперматозоиды содержат только половинный набор хромосом. Лишь при оплодотворении восстанавливается диплоидное, или нормальное, число хромосом.

· Яйцеклетка инертна и обычно крупнее остальных клеток организма, имеет шаровидную или овальную форму, содержит определенное количество питательного желтка, распределенного по клетке равномерно, или (у некоторых видов животных) сосредоточенного у края или в центре яйцеклетки

· Сперматозоид. В отличие от крупной и инертной яйцеклетки, сперматозоиды мелкие, они активны и способны проплыть большое расстояние, чтобы добраться до яйца. Цитоплазмы (жидкости, составляющей основу «материала» всех клеток) в них мало, а желтка (то есть питательных веществ) нет вообще.

· У большинства видов живых существ, сперматозоиды имеют жгутики, безжгутиковые формы сравнительно редки. У большинства животных активная роль в оплодотворении принадлежит сперматозоиду.

· Оплодотворение. Оплодотворение – сложный процесс, в ходе которого сперматозоид проникает в яйцеклетку, после чего ядра двух клеток сливаются. В результате образуется зигота – по существу уже новое живое существо, способное развиваться при наличии благоприятных условий. Оплодотворение активизирует яйцеклетку, стимулируя ее к последовательным изменениям, в конце концов приводящим к развитию нового сформированного организма. При оплодотворении происходит смешение наследственных факторов отца и матери в результате слияния ядер яйцеклетки и сперматозоида. Яйцеклетка обеспечивает половину необходимых хромосом и, у подавляющего большинства видов живых существ, все питательные вещества, необходимые для ранних стадий развития нового организма.

· При соприкосновении сперматозоида с поверхностью яйца желточная оболочка яйцеклетки изменяется, превращаясь в оболочку оплодотворения. Это изменение считается доказательством того, что яйцеклетка активизировалась. Одновременно на поверхности яйцеклеток, содержащих мало желтка или не содержащих его вовсе, возникает своеобразная защитная реакция, не допускающая проникновения в яйцо других сперматозоидов. У яйцеклеток, содержащих очень много желтка, кортикальная реакция возникает позднее, так что в них обычно проникает несколько сперматозоидов. Но даже в таких случаях оплодотворение совершает только один сперматозоид, первым дошедший до ядра яйца.

У некоторых яйцеклеток в месте соприкосновения сперматозоида с оболочкой яйца образуется выпячивание мембраны – т.н. бугорок оплодотворения; он облегчает проникновение сперматозоида. Обычно в яйцеклетку проникают головка сперматозоида и его средняя часть, а «хвост» остается снаружи. Процесс оплодотворения можно считать завершенным, когда два гаплоидных (содержащих половинный набор хромосом) ядра – яйцеклетки и сперматозоида – сливаются, соединяются их хромосомы, и начинается первое дробление оплодотворенного яйца.

Дробление. Если возникновение оболочки оплодотворения считается показателем активации яйца, то деление (дробление) служит первым признаком действительной активности оплодотворенного яйца. Характер дробления зависит от количества и распределения желтка в яйце, а также от наследственных свойств ядра зиготы и особенностей цитоплазмы яйца (последние целиком определяются генотипом материнского организма).

Рейтинг

(0 votes)