Загадка оплодотворения
|
20 Ноября 2011
Мы уже знаем, что организм характеризуется своим, точно определеннымчислом хромосом в ядре каждой клетки. Значит, и сперматозоид и яйцеклеткаодного вида содержат то же число хромосом? При оплодотворении ядра сперматозоидаи яйцеклетки сольются, и, очевидно, первичное ядро зародыша будет содержатьдва одинаковых набора хромосом. Первичное ядро будет делиться несметноечисло раз, формируя зрелый организм. Каждое деление — митоз, как мы ужезнаем, не внесет никакого изменения в число хромосом в клетках. На каком-тоэтапе развития организма в нем должны образоваться половые клетки. Еслии в них сохранится удвоенный набор хромосом, то при следующем акте оплодотворенияновое первичное ядро зародыша будет содержать уже не два, а целых четыренабора (два — от отца и два — от матери)?!
На самом деле ничего подобного никогда не наблюдается. Все организмыодного вида (и материнские и дочерние) всегда содержат в ядрах клеток одинаковыйнабор хромосом. Ясно, что в цепь наших рассуждений где-то вкралась ошибка.Но где? Этот вопрос в свое время пытались разрешить немало ученых. В концепрошлого столетия было обнаружено, что еще до начала созревания половыхклеток и у животных и у растений число хромосом в них уменьшается вдвое.
Оказывается, утверждение, что все клетки организма имеют одно и то жечисло хромосом, справедливо только до поры до времени. Когда организм созреваети начинает формировать половые клетки, включается механизм, уменьшающийровно вдвое число хромосом в этих клетках. Уменьшение числа хромосом вдвое(или, как говорят цитологи, редукция хромосомного набора) достигается путемнеобычного деления клеток — мейоза. Вот как он происходит.
Перед началом мейоза вещество хромосом удваивается. Число их остаетсятем же, но каждая из хромосом теперь двойная. Здесь надо еще раз вспомнить,что в соматических (неполовых) клетках присутствует равное число отцовскихи материнских хромосом, полученных при слиянии ядер сперматозоида и яйцеклетки.Причем все хромосомы образуют пары. В такой паре одна хромосома отцовская,другая — материнская. Членов пары называют еще гомологичными (соответствующими,подобными) хромосомами.
Схема митоза и мейоза (цвета условны).
В митозе, как мы помним, каждая из хромосом делится пополам на сестринскиехроматиды, которые затем становятся дочерними хромосомами. Мейоз же начинаетсяс того, что парные хромосомы сближаются, сначала соприкасаются концами,затем начинают льнуть друг к другу и, наконец, тесно смыкаются. Число хромосомтеперь уменьшилось вдвое. Но если присмотреться, видно, что каждая хромосомадвойная. Если учесть, что еще раньше вещество их удвоилось (как и при митозе),получится, что каждая хромосома состоит из четырех нитей: нить первой хромосомыплюс ее копия и нить второй хромосомы со своей копией.
Затем толстая хромосома делится пополам. Но к полюсам расходятся неполовинки хромосом, как в митозе, а целые хромосомы. Из каждой пары гомологичныххромосом в дочернюю клетку попадает только одна. Таким образом число хромосомв этих клетках уменьшается вдвое, т. е. совершается редукция числа хромосом,
Но пока еще каждая хромосома состоит из двух хроматид, как в клеткеперед митозом. Поэтому процесс деления на этом не обрывается. После короткойпередышки следует митоз: каждая из дочерних клеток делится еще раз. Теперьхромосомы разъединяются на половинки — хроматиды, которые расходятся кразным полюсам. В образовавшихся клетках уже половинное число хромосом.
Подведем итог. Сначала гомологичные хромосомы слились, и клетка поделиласьна две. В каждой из них оказалось вдвое меньше хромосом, чем в материнскойклетке. Из этих двух клеток затем возникли четыре гаметы уже с одинаковымнабором хромосом. Теперь созревшие половые клетки могут принять участиев оплодотворении, и увеличения числа набора хромосом не произойдет. Природаоб этом позаботилась.
Так, клетка, которая напомнила Гуку ячейку в пчелиных сотах, оказаласьочень сложной, высокоорганизованной системой, способной к росту и размножению,развитию и дифференцировке, обмену веществ, раздражимости, нередко к движениюи т. д. Но как бы ни были велики успехи науки, изучающей клетки живых организмов,число вопросов, которые требуют ответа, не только не уменьшается, а дажерастет. Они неисчерпаемы.