АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Общая характеристика оплодотворения

После своего выхода из гонад как яйцеклетка, так и спермий обречены на гибель в течение считанных часов, если они не отыщут друг друга и не сольются в единое целое в ходе процесса оплодотворения. Впоследствии, активированная проникновением сперматозоида, яйцеклетка приступает к осуществлению своей программы развития.

Оплодотворение — слияние сперматозоида с яйцеклеткой, завершающееся объединением их ядер в единое ядро оплодотворенного яйца (зиготы). У подавляющего большинства животных при нормальном развитии именно оплодотворение служит толчком к выходу яйцеклетки из анабиотического состояния, в котором она находится на последнем этапе стадии созревания.

Готовность яйцеклеток к оплодотворению определяется выделением направительных телец. Сперматозоиды проникают в яйцеклетку на разных этапах этого процесса: до выделения (круглые черви), в момент выделения (млекопитающие, включая человека) и после их выделения (иглокожие).

Оплодотворение осуществляет две разные функции:

• половую (комбинирование генов двух родителей) — включает передачу генов от родителей потомкам;

• репродуктивную (создание нового организма) — включает инициацию в цитоплазме яйца тех реакций, которые позволяют продолжать развитие.

Важная роль в процессе оплодотворения принадлежит сперматозоиду, он необходим:

• для активации яйца, побуждения его к началу развития (данная функция неспецифична: в качестве активирующего фактора сперматозоид может быть заменен рядом физических или механических агентов, см. также «Партеногенез»);

• внесения в яйцеклетку генетического материала отца.

Существует несколько принципов классификации процесса оплодотворения:

по месту проникновения сперматозоида в яйцеклетку:

• наружное (оплодотворение происходит во внешней среде);

• внутреннее (оплодотворение происходит в половых путях самки);

по количеству сперматозоидов, участвующих в оплодотворении:

• моноспермное (один сперматозоид);

• полиспермное (два и более сперматозоидов).

У ряда беспозвоночных, рыб, хвостатых амфибий и птиц возможна по­лиспермия, когда в яйцо проникает несколько сперматозоидов, однако с ядром яйцеклетки сливается ядро одного спермия.

Продолжительность жизни сперматозоидов и яйцеклеток относительно невелика как при наружном, так и при внутреннем оплодотворении. Яйцеклетки многих беспозвоночных, а также рыб и амфибий должны быть оплодотворены сразу же после овуляции.

К моменту встречи с яйцеклеткой сперматозоид должен сохранять не только активное движение, но и свою оплодотворяющую способность. Как правило, они теряют ее раньше, чем способность к движению. Так, у морского ежа оплодотворяющая способность сперматозоидов сохраняется в течение 30 часов, а жизнеспособность в течение двух суток.

Оплодотворяющая способность спермы зависит от многих факторов: концентрации в ней сперматозоидов, температуры, pH среды (в щелочной среде спермии более активны, но быстро растрачивают энергию и раньше погибают, а в кислой их активность меньше, но продолжительность жизни больше).

Конкретные особенности оплодотворения очень сильно варьируют у различных видов. Взаимодействие половых клеток (гамет) канонически подразделяют на четыре стадии (фазы):

• дистантные взаимодействия;

• контактные взаимодействия;

• проникновение сперматозоида в яйцеклетку;

• слияние генетического материала.

Дистантные взаимодействия гамет

Осуществляются на некотором расстоянии, до соприкосновения гамет друг с другом. Они направлены на повышение вероятности встречи сперматозоидов и яйцеклетки. Характерны для водных организмов с наружным типом оплодотворения. При этом животные сталкиваются со следующими проблемами:

• осуществление встречи спермиев и яиц при их низкой концентрации в среде;

• предотвращение оплодотворения яиц спермиями другого вида.

В ходе эволюции выработалось соответственно два механизма для решения поставленных задач. Это видоспецифичное привлечение спермиев и видоспецифичная их активация.

Уже в ходе ранних исследований процесса оплодотворения возникло представление о гамо`нах — веществах, обеспечивающих активацию или блокирование отдельных его этапов.

Гамоны

(от греч. gámos — брак) вещества, выделяемые половыми клетками и способствующие оплодотворению (Оказывая специфическое действие на Гаметы своего и противоположного пола, Г. контролируют их встречу и содействуют соединению сперматозоида с яйцом. Впервые Г. обнаружены у морского ежа в 1911 Ф. Лилли. Термин «Г.» предложен в 1940 нем. учёными М. Хартманом и Р. Куном. Вещества, выделяемые женскими и мужскими гаметами, названы ими соответственно гиногамонами и андрогамонами. Г. найдены у некоторых растений (водоросли, грибы) и многих животных (моллюски, кольчатые черви, иглокожие, хордовые).

Яйцеклетка способна продуцировать гиногамоны, а сперматозоид — андрогамоны. Полагали, что гиногамон I — низкомолекулярное вещество небелковой природы, которое активирует движение сперматозоидов (повышая тем самым вероятность их встречи с яйцом), преодолевая действие андрогамона I, подавляющего подвижность спермия. Гиногамон II, часто именуемый фертилизином, — гликопротеин, расположенный в периферической области яйца и вызыва­ющий связывание его со сперматозоидами при взаимодействии с компле­ментарным ему андрогамоном II (антифертилизином), встроенным в по­верхностную оболочку спермия, способным разжижать студенистое ве­щество и растворять оболочку яйца, из-за чего его зачастую отождествля­ют с гиалуронидазой. Гипотезы оплодотворения, основанные на идее о взаимодействии фертилизина с комплементарным ему антифертилизи­ном, сыграли положительную роль, поскольку позволили обнаружить су­ществование целого семейства специфических молекул на поверхности взаимодействующих гамет (см. далее).

Видоспецифичное привлечение спермиев доказано для многих живот­ных: кишечнополостных, моллюсков, иглокожих и первичнохордовых. Оно представляет собой род хемотаксиса — движения по градиенту кон­центрации какого-либо вещества. В 80-х гг. XX века удалось идентифици­ровать два видоспецифичных аттрактанта сперматозоидов морских ежей — сперакт и резакт. Оба вещества, выделенные из студенистой оболочки яиц, относятся к пептидам и содержат 10 и 14 аминокислотных остатков со­ответственно. При взаимодействии со спермиями они стимулируют их ме­таболизм и увеличивают подвижность мужских гамет.

Контактные взаимодействия гамет

Как следует из названия, данная стадия начинается с момента контакта сперматозоида с третичной оболочкой яйцеклетки.

9 Первым ее этапом является акросомная реакция (рис. 12).

Рис. 12. Акросомная реакция спермия морского ежа (по Гилберту, 1993): 1 — акросомная мембрана; 2 — плазматическая мембрана спермия; 3 — глобулярный актин; 4 — акросомные ферменты; 5 — актиновые микрофиламенты; 6 — акросомный вырост

У морского ежа ее инициируют сульфатированные полисахариды сту­денистой оболочки — вызывают поступление Ca²+ в головку спермия. Это приводит к запуску процесса экзоцитоза, в результате которого акросомная мембрана сливается с цитоплазматической мембраной спермия и содержи­мое акросомного пузырька (прежде всего литические ферменты) выделяет­ся в окружающую среду. Помимо этого активируется №⁺/Н⁺-обменник, что приводит к снижению внутриклеточной концентрации протонов.

В результате повышения внутриклеточного pH наблюдается усиление полимеризации глобулярного актина и формирование актиновых филамен- тов, т. е. образование акросомного выроста. Помимо этого высокий уро­вень pH_; активирует динеиновую АТФ-азу в шейке спермия, что приводит к увеличению подвижности спермия. Однако удлинение акросомального вы­роста связано не только с полимеризацией актина. Приток внутрь клетки ионов кальция, натрия и хлора повышает количество осмотически актив­ных молекул в головке спермия, что приводит к притоку в него воды. Вы­званное этим резкое повышение гидростатического давления, вероятно, также способствует удлинению акросомального выроста.

Второй этап контактного взаимодействия гамет связан с узнаванием спермия и яйца.

На поверхности формирующегося акросомного выроста располагается белок (биндин), ответственный за видоспецифичное узнавание у морских ежей. На желточной оболочке яйца находится гликопротеиновый ком­плекс, способный образовывать связи с биндином. Таким образом, узнава­ние гамет у морского ежа происходит на двух уровнях: активации акросом- ной реакции и прикрепления спермия к желточной оболочке.

Контактные взаимодействия гамет у млекопитающих имеют ряд осо­бенностей, связанных с наличием у них внутреннего оплодотворения. При этом половые пути самки принимают активное участие в процессе оплодо­творения.

Спермии млекопитающих сразу после эякуляции не способны к акро- сомной реакции, для этого они должны какое-то время находиться в поло­вых путях самки. Так, лизин, содержащийся в сперматозоидах всех млеко­питающих и разрушающий прозрачную оболочку (так называемый акро- лизин), активируется только под действием гликопротеина из половых пу­тей самки. Условия, требующиеся для капацитации (приобретение спер- мием оплодотворяющей способности), варьируют в зависимости от вида.

Природа процесса капацитации заключается:

• в изменении структуры клеточной мембраны;

• удалении с поверхности спермия особых факторов, так называемых coating factors, которые, оставаясь на поверхности, препятствуют оплодот­ворению.

Перестройки клеточной мембраны связаны с изменением соотношения холестерин: фосфолипиды. Снижение этого соотношения в ходе капацита­ции обусловлено уменьшением содержания холестерина — молекулы аль­бумина, имеющиеся в половых путях самки, способны отнимать холесте­рин у спермия. В результате происходит дестабилизация мембраны акро­сомного пузырька и как следствие возникает возможность осуществления акросомной реакции.

Поверхность спермия содержит фермент гликозилтрансферазу, способ­ную узнавать концевые остатки N-ацетилглюкозамина на прозрачной обо­лочке яйцеклетки (рис. 13).

В спермиях, не прошедших капацитации, активные центры этого фер­мента блокированы связанными с их поверхностью углеводами, включаю­щими остатки N-ацетилглюкозамина (NAr) и галактозы (Гал). При капаци­тации эти углеводы отделяются от поверхности спермия, освобождая ак­тивные центры галактозилтрансфераз.

Теперь галактозилтрансферазы могут узнавать N-ацетилглюкозамино- вые остатки в молекуле гликопротеина, расположенного на поверхности прозрачной оболочки и представляющего, по сути, рецептор спермия.

У млекопитающих активация сперматозоида не сопровождается ни об­разованием микроворсинок, ни образованием акросомного выроста. У них акросомная реакция заключается в диссоциации наружной мембраны го­ловки сперматозоида и мембраны акросомы, но не на апикальной поверх-

Рис. 13. Модель узнавания спермием и яйцом друг друга у млекопитающих (модель капацитации) (по Гилберту, 1993): 1 — спермий, не прошедший капацитации; 2 — капацитированный спермий со свободной гликозилтрансферазой; 3 — капацитированный спермий, при­крепляющийся к NA^-остаткам гликопротеина zona pellucida

ности, а на поверхности, расположенной вдоль головки сперматозоида. Это связано с тем, что сперматозоид контактирует с яйцом не вершиной, а бо­ком. Далее ферменты акросомы растворяют клетки лучистого венца, после чего сперматозоид вступает в контакт с блестящей оболочкой.

Блестящая оболочка яйцеклетки образована тремя типами белков: ZP1, ZP2 и ZP3. Последние два белка расположены параллельно поверхности яй­ца, а ZP1 сшивает эти белки, находясь перпендикулярно по отношению к ZP2 и ZP3. Контакт с ZP3 осуществляется при взаимодействии с тремя ти­пами рецепторов спермия: терминальной галактозой, N-ацетилглюкозами- ном, гликопротеином плазматической мембраны и составляет первую часть акросомной реакции. Затем происходит выделение проакрозина (протеоли- тический фермент акросомы), который, взаимодействуя с ZP2, лизирует блестящую оболочку.

Таким образом достигается контакт задней мембраны акросомы и мем­браны яйца. Молекулы, участвующие в процессе распознавания у млекопи­тающих, локализованы в плазматической мембране спермия, тогда как у морских ежей они располагаются в мембране акросомы. Заканчивается ре­акция активации сперматозоида слипанием задней мембраны акросомы спермия и мембраны яйцеклетки, их разрывом и соединением свободных концов.

В результате у яйца и сперматозоида формируется единая наружная мембрана, ограничивающая канал, через который ядро и проксимальная центриоль сперматозоида проникают в цитоплазму яйцеклетки.

Проникновение сперматозоида в яйцеклетку

Вслед за узнаванием спермия желточной (прозрачной) оболочкой яйца происходит лизис части этой оболочки в области головки спермия, в ре­зультате чего плазматические мембраны спермия и яйца сливаются. По­верхность яйца покрыта микроворсинками, контакт между сперматозоидом и яйцом вызывает полимеризацию актина и увеличение размеров микро­ворсинок, которые формируют воспринимающий бугорок.

Временно существующий воспринимающий бугорок в значительной степени гомологичен акросомному выросту. У морских ежей воспринима­ющий бугорок может возникать в любой области яйца (рис. 14).

У некоторых амфибий и многих беспозвоночных узнавание спермия и слияние с ним происходит в специализированных областях. Слияние пред­ставляет собой активный процесс, часто опосредуемый специфическими «фузогенными» (fusogenic) белками. Известно, что такие белки, как НА-бе- Л Б

Рис. 14. Оплодотворение у морского ежа (по Гилберту, 1993): А — спермии, прикрепленные к желточной оболочке яйца; Б — спер­мий вовлекается в яйцо

лок вируса гриппа и F-белок вируса Сендай, способствуют слиянию клеток. Не исключено, что биндин относится к белкам именно такого типа.

Предотвращение полиспермии. При нормальном моноспермном опло­дотворении гаплоидные ядра спермия и яйца соединяются, образуя диплоид­ное ядро зиготы, при этом восстанавливается присущее виду число хромосом. Полиспермия (проникновение множества спермиев) приводит у большинства животных к гибельным последствиям. Например, у морских ежей при опло­дотворении двумя спермиями возникает триплоидное ядро, в котором каждая хромосома представлена тремя, а не двумя копиями. Вместо нормального процесса — разделения хромосом с помощью биполярного веретена между двумя дочерними клетками — происходит распределение триплоидного на­бора между четырьмя клетками. В результате одни клетки получают лишние копии некоторых хромосом, тогда как у других эти хромосомы отсутствуют. Такие клетки либо погибают, либо развиваются атипично.

Существуют механизмы защиты яйцеклетки от полиспермии.

Быстрый блок полиспермии. Сразу после контакта первого спермия с плазматической мембраной яйца она (мембрана) должна утрачивать спо­собность сливаться с плазматической мембраной спермия. Быстрый блок полиспермии достигает этой цели путем изменения электрического потен­циала плазматической мембраны яйца (рис. 15).

Рис. 15. Мембранный потенциал в яйце морского ежа до и после оплодотворения (по Гилберту, 1993)

____________________ ОмВ

Медленный блок полиспермии. Быстрый блок полиспермии действует недолго. Мембранный потенциал яйца морского ежа остается положитель­ным только около 1 мин. Это кратковременное смещение потенциала мо­жет быть недостаточно для предотвращения полиспермии. Удаление избы­точных спермиев, прикрепленных к желточной оболочке, осуществляется посредством кортикальной реакции. Этот более медленный блок поли­спермии начинает действовать примерно через 1 мин после прикрепления спермия к яйцу.

В яйце морского ежа непосредственно под плазматической мембраной располагаются около 15 000 кортикальных гранул. После контакта спермия с яйцом в присутствии Ca²+ эти кортикальные гранулы сливаются с плазма­тической мембраной и выделяют содержимое в область между плазмати­ческой мембраной и желточной оболочкой (рис. 16).

Белки, связывающие желточную оболочку и поверхность яйца, разру­шаются высвобождающимися пептидазами:

• вителлиновая деламиназа — отделяет желточную оболочку от цито- плазматической мембраны яйцеклетки;

• сперморецепторная гидролаза — освобождает поверхность яйца от осевших на желточной оболочке сперматозоидов, лизируя сайты их соеди­нения.

Выделяемые мукополисахариды и осмотически активный гликопроте- ид создают осмотический градиент, обусловливающий поступление воды из цитоплазмы яйца в пространство между желточной оболочкой и плазма­тической мембраной (перивителлиновое пространство). В результате объем яйцеклетки несколько уменьшается, желточная оболочка отделяется от поверхности яйца и с этого момента называется оболочкой оплодотво­рения. В процессе кортикальной реакции она претерпевает ряд изменений:

• воздействие протеаз приводит к изменению свойств биндиновых ре­цепторов или к их отделению вместе с прикрепленными к ним спермиями;

Ферменты из кортикальных гранул разрушают связи желточной оболочки

Рис. 16. Формирование оболочки оплодотворения (по Гилберту, 1993): 1 — оболочка оплодотворения; 2 — гиалиновый слой

• пероксидаза, содержащаяся в кортикальных гранулах, вызывает за­твердевание оболочки путем образования поперечных связей между остат­ками тирозина соседствующих белков.

Образование оболочки оплодотворения начинается в месте проникно­вения спермия (примерно через 20 с после прикрепления) и отсюда рас­пространяется по всей поверхности яйца, завершаясь к концу первой мину­ты после прикрепления оплодотворяющего спермия. Одновременно про­исходит выделение гиалина — белка, запасенного в кортикальных грану­лах, который образует сплошной слой вокруг яйца. Плазматическая мем­брана взаимодействует с этим белком, и гиалиновый слой поддерживает бластомеры в период дробления.

У млекопитающих кортикальная реакция не вызывает образования обо­лочки оплодотворения, но результат ее оказывается таким же, как и у морских ежей: рецепторы спермиев изменяются, и они больше не удерживают сперма­тозоиды на поверхности яйца. Этот процесс изменения свойств рецепторов спермиев носит название реакции прозрачной оболочки или реакции zona.

У млекопитающих частота полиспермии бывает минимальной благода­ря малому числу спермиев, достигающих места, где происходит оплодотво­рение. Механизмы защиты от полиспермии, наблюдаемой при оплодотво­рении богатых желтком яиц (некоторые птицы, рептилии, амфибии), когда в цитоплазму проникает несколько сперматозоидов, неясны. При этом все спермии, за исключением одного, разрушаются, после того как женский пронуклеус сольется с мужским.

10 Механизм кортикальной реакции сходен с механизмом акросомной реакции. Прикрепление спермия к плазматической мембране яйца через ак­тивацию находящегося в мембране G-белка стимулирует активность друго­го мембраносвязанного фермента — фосфолипазы С. Она, в свою очередь, расщепляет находящийся здесь же фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат на диацилглицерол — ДАГ (остается связанным с мембраной), и инозитолтри- фосфат — ИТФ (диффундирует в цитоплазму).

Диацилглицерол посредством протеинкиназы С активирует №+/Н+-ан- типортер, что приводит к увеличению внутриклеточного pH (натрий входит в клетку, а протон ее покидает) и как следствие активации белкового синте­за, репликации ДНК и перемещения морфогенетических детерминант в ци­топлазме (при участии Ca²+). ИТФ вызывает высвобождение Ca²+ из внут­риклеточных депо (эндоплазматического ретикулума), что приводит к экзо- цитозу кортикальных гранул и включению медленного блока полиспермии, а также образованию гиалинового слоя вокруг яйца.

Другим Ca²+-зависимым эффектом является активация НАД-киназы, которая катализирует превращение НАД в НАДФ+, что в конечном итоге обеспечивает синтез новых липидных компонентов плазматической мем­браны, необходимых для последующего протекания процесса дробления.

Слияние генетического материала

У морских ежей головка спермия проникает в яйцо перпендикулярно его поверхности. После слияния мембран сперматическое ядро и центриоль отделяются от митохондрий и жгутика, которые разрушаются и в цитоплаз­ме развивающихся взрослых организмов не обнаруживаются.

Таким образом, митохондрии зародышу передаются только от материн­ского организма, а центриоли достаются от отцовского, поскольку яйце­клетка утрачивает свои центриоли при последнем делении мейоза.

Ядро яйца после завершения второго деления созревания и приобрете­ния пузыревидной формы называется женским пронуклеусом. Спермати­ческое ядро в цитоплазме яйца деконденсируется и преобразуется в муж­ской пронуклеус.

Ядерная оболочка сперматического ядра распадается на мелкие пу­зырьки, что делает возможным воздействие цитоплазмы яйца на компакт­ный хроматин спермия. После проникновения спермия в цитоплазму яйца мужской пронуклеус совершает поворот на 180^о так, что центриоль спер­мия оказывается расположенной между мужским и женским пронуклеу­сом. Ее микротрубочки удлиняются, вступая в контакт с женским пронук­леусом, после чего пронуклеусы перемещаются навстречу друг другу.

У морского ежа в результате слияния пронуклеусов возникает диплоид­ное ядро зиготы. Синтез ДНК инициируется на стадии пронуклеусов (в пе­риод их миграции) либо после образования ядра зиготы.

Рис. 17. Схема процесса оплодотворения у хомячка (по Гилберту, 1993): А — спермий прикрепляется к яйцу; Б — прикрепление спермия к яйцу и взмахи его хвоста вызывают вращение яйца; В — плазматические мем­браны спермия и яйца сливаются; Г — формируются пронуклеусы; Д — начинается первое деление дробления; Е—двухклеточный зародыш

А Б В Рис. 18. Оплодотворение у хомячка (по Гилберту, 1993): А — проникновение спермия в яйцо и набухание мужского про- нуклеуса; Б — установление контакта между мужским и женским пронуклеусами; В — двухклеточная стадия

У млекопитающих процесс сближения пронуклеусов (рис. 17) продол­жается около 12 часов (у морского ежа — всего 1 час). Головка спермия у млекопитающих проникает не перпендикулярно поверхности яйца, а почти по касательной к ней, сливаясь с многочисленными микроворсинками. По­ка ядро ооцита млекопитающего завершает второе мейотическое деление, мужской пронуклеус увеличивается в размерах. Затем оба пронуклеуса пе­ремещаются навстречу друг другу, реплицируя ДНК в процессе миграции.

Когда пронуклеусы приходят в контакт, их ядерные оболочки разруша­ются (рис. 18). Происходит конденсация хроматина с образованием види­мых хромосом, которые (у большинства животных) располагаются на об­щем митотическом веретене первого деления дробления (центриоли при­сутствуют в яйцеклетках млекопитающих изначально, а не передаются за­родышу от спермия). Таким образом, у млекопитающих истинно диплоид­ное ядро впервые появляется не у зиготы, а у двухклеточного зародыша.

Преобразование цитоплазмы яйца

После проникновения сперматозоида скорость метаболизма увеличи­вается в 70—80 раз, начинаются интенсивные перемещения слоев цито­плазмы яйцеклеток друг относительно друга. Иногда при этом происходит расслоение различных частей ооплазмы — ооплазматическая сегрегация. В ходе этого процесса намечаются основные, хотя далеко не все, элементы пространственной организации зародыша. Поэтому данный этап называют проморфогенезом, так как именно тогда расставляются вехи для будущих морфогенетических процессов.

У некоторых кишечнополостных сегрегация ограничивается процес­сом разделения ооплазмы на внешний ободок эктоплазмы (содержащий различные пигменты и бедный питательными включениями) и внутреннюю массу эндоплазмы (богата желтком и другими питательными включения­ми). Уже такое достаточно простое расслоение влияет на последующие процессы развития, определяя в яйцах радиальную установку веретен деле­ний дробления. Так, в яйцеклетках амфибий положение сагиттальной плос­кости и проходящей в ней дорсо-вентральной оси определяется именно процессами ооплазматической сегрегации, которые протекают в первые де­сятки минут после оплодотворения. Реорганизации цитоплазмы зиготы способствуют микротрубочки спермия (при добавлении колхицина переме­щения цитоплазматических масс не происходит). В большинстве случаев ооплазматическая сегрегация влияет не на конечную дифференцировку клеток, а на ближайшие этапы развития — дробление и гаструляцию.

11 Партеногенез — развитие, происходящее без оплодотворения (участия сперматозоида). Естественный партеногенез обнаружен у ос, пчел, ряда чешуекрылых, у некоторых видов ящериц и змей, типичен для летних поко­лений ряда ракообразных и коловраток. Успешные опыты по искусственно­му партеногенезу были выполнены А. А. Тихомировым в 1886 году. Ему удалось стимулировать развитие неоплодотворенных яиц тутового шелко­пряда кратковременным нагреванием или потиранием их щеткой. Естест­венный партеногенез чаще всего случается при незавершенном оплодотво­рении, т. е. в тех случаях, когда имела место активация яйцеклетки, но ядро сперматозоида не участвовало в оплодотворении. В активированных яйцах используется генетическая информация, содержащаяся только в женском пронуклеусе (гиногенез). При искусственном партеногенезе, когда сущест­вует возможность экспериментально удалить женский пронуклеус, разви­тие зародыша может осуществиться только за счет мужского пронуклеуса (андрогенез). В указанных случаях потомки целиком наследуют либо при­знаки матери (при гиногенезе), либо отца (при андрогенезе). Это лишний раз свидетельствует о том, что наследственные свойства особи определяют­ся в основном ядром, а не цитоплазмой. В большинстве случаев после пар- теногенетической активации яйцеклетки в ней восстанавливается диплоид­ный набор хромосом.

У млекопитающих также отмечались случаи вступления яйцеклеток на путь партеногенетического развития — самопроизвольно либо под влияни­ем активирующего агента (электростимуляция, тепловой шок, этанол). Од­нако развитие таких зародышей всегда останавливалось на ранних стади­ях — рождения партеногенетически развившихся особей никогда не на­блюдалось. Полноценное развитие партеногенетиков у млекопитающих не­возможно, по-видимому, вследствие того, что в женских хромосомах забло­кированы (в результате метилирования) определенные участки ДНК, при­сутствующие в активной форме в мужских хромосомах. Именно поэтому самец не может быть заменен партеногенетическим агентом. Эксперимен­тально показано, что если у мыши при мейозе подавить отделение полярно­го тельца, то возникнут и начнут развиваться диплоидные яйцеклетки, в ко­торых весь наследственный материал берет начало от материнского орга­низма. Такие клетки делятся и образуют зародышей с хордой, мышцами, скелетом и разными органами, включая бьющееся сердце. Но развитие про­должается недолго — уже на 10—11-е сутки между нормальными и парте- ногенетическими зародышами обнаруживаются глубокие различия.

Таким образом, хотя у многих животных оба пронуклеуса эквивален­тны, у млекопитающих между ними имеются важные функциональные раз­личия. Для завершения развития млекопитающих необходимы оба пронук­леуса: материнский и отцовский.

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 1484 | Нарушение авторских прав