Homo sapiens под микроскопом

Итак, для нормального развития нового организма нужны два вида половых клеток. Главными все-таки являются яйцеклетки, которые начали свои превращения еще до рождения девочки, «заснув» в профазе первого деления мейоза. Сперматозоиды же начинают образовываться только после пубертата, и в это время яйцеклетки тоже просыпаются. Хотя сперматозоиды начинают развиваться позже, они выходят из яичка полностью готовыми к выполнению своей важной миссии, а вот яйцеклетки покидают яичник в середине (метафазе) второго деления мейоза. Что же произойдет дальше и как встретятся двое влюбленных? Именно об этом пойдет речь в следующем рассказе.

В сухом остатке:

• Из яйцеклеток может развиться полноценный организм путем партеногенеза и клонирования без участия сперматозоида.

• Яйцеклетки разных организмов отличаются количеством и распределением желтка в цитоплазме.

• Яйцеклетки развиваются в яичниках.

• Девочки рождаются с первичными овоцитами в яичниках, которые находятся в профазе первого деления мейоза.

• Первичные овоциты окружены одним слоем плоских фолликулярных клеток.

• После пубертата ежемесячно несколько первичных овоцитов начинают превращение в яйцеклетку, а вокруг нее увеличивается количество фолликулярных клеток.

• На рост фолликула и образование яйцеклетки влияет фолликулостимулирующий гормон гипофиза.

• Чем больше фолликул, тем больше он вырабатывает эстрогенов.

• На пике концентрации эстрогенов в крови гипофиз выбрасывает лютеинизирующий гормон.

• Под действием лютеинизирующего гормона из зрелого фолликула (Граафова пузырька) в брюшную полость выходит яйцеклетка.

• Овуляция – это выход яйцеклетки из Граафова пузырька.

• Яйцеклетка не завершает второе деление мейоза в яичнике.

• В цитоплазме яйцеклетки, кроме желтка, есть кортикальные гранулы.

• На месте лопнувшего Граафова пузырька образуется желтое тело.

• Желтое тело вырабатывает гормон прогестерон.

• Яйцеклетка после овуляции окружена блестящей оболочкой и слоем фолликулярных клеток.

Когда же я начал жить? (Оплодотворение, или Счастливая встреча сперматозоида с яйцеклеткой)

Первым условием для развития любого человека является встреча и слияние сперматозоида и яйцеклетки. В результате из двух гаплоидных половых клеток получается диплоидная оплодотворенная яйцеклетка, или зигота.

Вы помните, что яйцеклетка не может самостоятельно двигаться и не яйцеклетки бегают за сперматозоидами, а сперматозоиды стремятся к яйцеклетке. Не женское это дело – навязываться кавалерам. Поэтому, выйдя из фолликула, украшенная тяжелой короной из фолликулярных клеток, она надеется на чудо, то есть на встречу с женихом-сперматозоидом. Чтобы добраться до малоподвижной и вальяжной яйцеклетки, сперматозоидам предстоит пройти сложный путь. Из уретры полового члена они попадают во влагалище. Затем они должны пройти через слизистую пробку в узком канале шейки матки, проплыть по всей длине полости матки, а затем через маточные трубы добраться до яйцеклетки (рисунок 23).

Рисунок 23. Путешествие сперматозоида

Чтобы стать счастливчиком, каждый из 250 миллионов сперматозоидов должен решить три задачи. Первая – это найти яйцеклетку. Вторая задача – это не спутать ее с другими клетками, которые встретятся на его пути. На русских свадьбах жениху иногда предлагают решить такую же задачу. Когда он приезжает в дом родителей невесты, его проводят в комнату, где в свадебных нарядах сидят несколько «невест». Лица их закрыты фатой. Задача жениха – найти настоящую невесту, а не выбрать сестру или бабушку невесты. Третья задача сперматозоида – устранить конкурентов, чтобы яйцеклетка стала его, и только его избранницей.

Как же сперматозоид решает первую задачу и находит яйцеклетку? Оказывается, по запаху, или, если сказать по-научному, по хемотаксису. У сперматозоидов в хвостике есть специальные обонятельные рецепторы. Именно этими рецепторами сперматозоид унюхивает хемоатрактанты, привлекающие, притягивающие его химические вещества, которые вырабатывает яйцеклетка и фолликулярные клетки. Поэтому сперматозоиды, как собаки-ищейки, двигаются по запаху.

Почему сперматозоид не путает яйцеклетку с другими клетками и прилипает только к нашей гаплоидной красавице? Яйцеклетка кроме плазматической мембраны, такой же, как у всех других клеток, имеет наружную блестящую оболочку (zona pellucida), в которой есть уникальные белки – ZP-белки зоны пеллюцида. Один из них, под номером три (ZP3), необычайно привлекателен для сперматозоидов, так как на головке сперматозоида есть специальный рецептор, который прочно связывается с этим белком блестящей оболочки (рисунок 24).

Рисунок 24. Взаимодействие сперматозоида с блестящей оболочкой яйцеклетки

Связывание рецептора на головке сперматозоида с белком ZP3 – это не просто прилипание, это сигнал для акросомы сперматозоида к выделению ферментов. Выделение ферментов из акросомы – это начало акросомальной реакции. Ферменты акросомы делают в блестящей оболочке отверстие. Через дыру в блестящей оболочке головка сперматозоида подходит к мембране яйцеклетки (рисунок 25).

Рисунок 25. Акросомальная реакция

Как только головка сперматозоида проникла через отверстие в блестящей оболочке, мембрана головки сперматозоида контактирует с плазматической мембраной яйцеклетки. Этот контакт – как первый поцелуй жениха и невесты. Яйцеклетка во время этого поцелуя выбрасывает из себя кортикальные гранулы. Выброс кортикальных гранул, или кортикальная реакция, – это обет верности яйцеклетки ее первому и единственному сперматозоиду. Содержимое кортикальных гранул попадает в перивителлиновое пространство, то есть в щель между плазматической мембраной яйцеклетки и блестящей оболочкой, и изменяет структуру белков блестящей оболочки. Блестящая оболочка становится непроходимой для других сперматозоидов (рисунок 26).

Рисунок 26. Кортикальная реакция и встреча мужского и женского пронуклеусов

Все описанные события – это биологический пересказ «Сказки о мертвой царевне и о семи богатырях» Александра Сергеевича Пушкина.

Давайте вместе ее вспомним.

Братья милую девицу

Полюбили. К ней в светлицу

Раз, лишь только рассвело,

Всех их семеро вошло.

…

«Взять тебя мы все бы рады,

Да нельзя, так, бога ради,

Помири нас как-нибудь:

Одному женою будь».

В нашей «сказке» братьев не семеро, а 250 миллионов!

«Для меня вы все равны,

Все удалы, все умны,

Всех я вас люблю сердечно,

Но другому я навечно

Отдана. Мне всех милей

Королевич Елисей».

Если бы это сказала яйцеклетка, то она бы явно поторопилась. Рано делать такие заявления, если еще не произошла кортикальная реакция. А реакция эта начинается только после прохождения одного из сперматозоидов через блестящую оболочку. Пока на это даже намека нет, значит, такое заявление со стороны яйцеклетки может быть обусловлено тем, что богатыри-сперматозоиды не одного с нами вида, то есть не Homo sapiens, и яйцеклетка понимает, что продолжение рода невозможно.

Теперь поговорим про царевича (рисунок 27).