Homo sapiens под микроскопом

За невестою своей

Королевич Елисей

Между тем по свету скачет…

Четкое совпадение, только он скачет и днем и ночью, а у нас все происходит в темноте, где из влагалища сперматозоид проходит в матку через канал шейки матки, где света, в общем-то, и нет.

Перед ним гора крутая,

Вкруг нее страна пустая,

Под горою темный вход.

Он туда скорей идет.

Перед ним во мгле печальной

Гроб качается хрустальный,

И в хрустальном гробе том

Спит царевна вечным сном…

Если мы переведем это на биологический язык, получится, что перед ним – крутое восхождение в гору по стенке матки, а потом темный ход – маточные трубы. В конце трубы на одной из бахромок ампулы маточной трубы лежит яйцеклетка. Гроб хрустальный – это блестящая оболочка. «Спит царевна вечным сном» – это гипербола, так как мы знаем, что сон этот не вечный и что застыла яйцеклетка в метафазе второго деления мейоза, и без сперматозоида она не сможет закончить мейоз, то есть проснуться.

Еще одно важное замечание. В сказке Александр Сергеевич не пишет о том, что, когда царевич путешествовал в поисках невесты, на его голове был шлем, а когда он подошел к гробу, то шлема у него уже не было. Великий русский поэт об этом не пишет, но на иллюстрациях к сказкам мы это видим. Что это значит? Помните, я рассказывал, что для защиты головки сперматозоида в придатке яичка он получил шлем из гликопротеинов? Сперматозоид теряет свой шлем во время путешествия по матке и маточной трубе. «Потеря» шлема называется капацитация. Если не «снять» шлем, то рецептор ZP3 не сможет приклеиться к белку ZP3, а это значит, что не будет акросомальной реакции. Короче говоря, в итоге ничего не произойдет.

И о гроб невесты милой

Он ударился всей силой.

Гроб разбился. Дева вдруг

Ожила. Глядит вокруг

Изумленными глазами

И, качаясь над цепями,

Привздохнув, произнесла:

«Как же долго я спала!»

И встает она из гроба…

Ах!.. и зарыдали оба.

Здесь даже пояснять ничего не надо. После проникновения через блестящую оболочку – хрустальный гроб – и контакта сперматозоида с яйцеклеткой она просыпается и завершает мейоз. Ядро сперматозоида проникает внутрь яйцеклетки. Два влюбленных гаплоидных ядра (мужской и женский пронуклеусы) сливаются, и образуется зигота. Так зародилась новая жизнь, и зарыдали царевна и царевич от счастья.

Рисунок 27. Сперматозоид в роли Королевича Елисея

Теперь представьте себе, что у царевича пропал конь или он подвернул ногу. Такие царевичи не могут пройти через канал шейки матки и взобраться на крутую гору, чтобы подойти к пещере маточных труб. Что же делать? Вызываем волшебника-инсеменатора. Он собирает всех царевичей в шприц и через трубку доставляет их прямо к пещере в полость матки. Искусственная инсеменация – это не волшебство, а вспомогательные репродуктивные технологии, то есть технологии, помогающие размножению.

Искусственная инсеменация очень часто используется в животноводстве. Молоко дают коровы, но не быки. Значит, надо, чтобы в потомстве были только тёлочки. Как это сделать? Отбираем только сперматозоиды с женской половой хромосомой и только их вводим в полость матки коровы. Такие сперматозоиды тяжелее, так как в них большая Х, а не маленькая мужская половая хромосома. Конечно, при искусственной инсеменации папа-бык не очень доволен, так как он является только источником сперматозоидов, не видит красавицу-корову и не участвует в процессе оплодотворения. Но его мнение и не является определяющим. Главное, что хозяин быка и коров получает только телочек и развивает свой молочный бизнес (рисунок 28).

Рисунок 28. Искусственная инсеминация

Не всегда даже искусственная инсеменация может помочь сперматозоидам добраться до яйцеклетки. Если «пещера» завалена камнями, то через нее не пройти, поэтому при непроходимости маточных труб нужны другие волшебники и другие волшебные технологии.

Имя главного современного волшебника – Роберт Эдвардс. Этот британский ученый, нобелевский лауреат 2010 года, разработал поистине фантастическую технологию получения детей в пробирке. В июле 1978 года появился первый в мире ребенок из пробирки – Луиза Браун. Волшебство, придуманное Робертом Эдвардсом, называют экстракорпоральным оплодотворением, то есть оплодотворением вне тела мамы. И в мире сейчас живут тысячи детей, зачатие и первые дни жизни которых прошли за пределами тела мамы.

Самый простой вариант волшебства в пробирке называется просто ЭКО, или экстракорпоральное оплодотворение. Во время ЭКО в пробирку помещают яйцеклетку, полученную из яичника мамы и сперматозоиды папы. Сперматозоиды предварительно заставляют поплавать в бассейне, в который добавлена жидкость из половых путей мамы. Это нужно, чтобы снять шлем с головки сперматозоидов. Вы помните, что это называется капацитация. Весь дальнейший процесс встречи яйцеклетки и сперматозоида ничем не отличается от того, что происходит в маточных трубах. Иногда сперматозоиды не могут повторить все события даже в идеальных искусственных условиях пробирки. Тогда берут головку одного из сперматозоидов и очень тонкой пипеткой вводят ее прямо внутрь яйцеклетки. Такое волшебство называется интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ИКСИ – IntraCytoplasmic Sperm Injection, ICSI, рисунок 29).

Рисунок 29. ЭКО и ИКСИ

Волшебство, придуманное Робертом Эдвардсом, открыло новые перспективы для семей, в которых женщина больна или является носителем митохондриального заболевания. В случае многих наследственных заболеваний всегда есть шанс не получить «больной» ген, или здоровый ген одного из родителей не даст проявиться болезни. Однако в случае митохондриальных болезней у мамы шанса на удачу и везение нет. Мы все получаем свои митохондрии только от мамы. Так как же помочь парам, в которых у женщины есть митохондриальная болезнь, родить здорового ребенка? Надо позаимствовать яйцеклетку у женщины со «здоровыми» митохондриями, удалить из нее ядро и вместо него поместить ядро яйцеклетки будущей мамы. Далее проводят известную вам процедуру ЭКО, в результате которой образуется зигота из клеток трех родителей (рисунок 30). Наследственная информация в ядре – от мамы и папы, а в митохондриях – от здоровой женщины-донора. Так что поговорка – «третий лишний» не всегда верна.

Рисунок 30. Ребенок от трех родителей

Счастливая встреча сперматозоида и яйцеклетки – это начало длинного путешествия под названием жизнь, и первые девять месяцев мы провели внутри мамы. Что мы там делали и как из одной-единственной клетки появился человек, вы узнаете в следующих рассказах.

В сухом остатке:

• Сперматозоид двигается к яйцеклетке по хемотаксису.

• Во время движения по половым путям женщины происходит капацитация – удаление гликопротеинов с поверхности головки сперматозоида.

• Для инициации акросомальной реакции необходимо взаимодействие рецептора на головке сперматозоида с белком ZP3 блестящей оболочки яйцеклетки.

• Во время акросомальной реакции ферменты акросомы растворяют участок блестящей оболочки яйцеклетки для прохождения головки сперматозоида.

• Взаимодействие мембраны головки сперматозоида с мембраной яйцеклетки запускает кортикальную реакцию, и яйцеклетка завершает мейоз.

• Кортикальная реакция – это освобождение содержимого кортикальных гранул в пространство между мембраной яйцеклетки и блестящей оболочкой (переветилиновое пространство).

• В результате кортикальной реакции меняется структура блестящей оболочки, и через нее не могут пройти сперматозоиды.

• К вспомогательным репродуктивным технологиям (ВПР) относят искусственную инсеменацию, экстракорпоральное оплодотворение и интрацитоплазматическую инъекцию сперматозоида.

• Зигота образуется после слияния мужского и женского пронуклеусов.

Первые дни жизни – путешествие в трубе и поиски дома на 39 недель

Оплодотворение – это лишь начало долгого пути. Не все оплодотворенные яйцеклетки станут новорожденными детьми. Впереди много сложностей и трудностей. Первые пять дней нашей жизни похожи на сказку Сергея Владимировича Михалкова «Жадный Вартан». В ней жадный богач заказал сшить из одной овчины сначала две, потом три, и в конечном итоге – семь шапок. В результате он и получил свои семь, но не шапок, а маленьких шапочек.

Оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой. Зигота начинает делиться. Но делится она очень быстро и в результате оказывается в стесненных условиях, так как ограничена пространством внутри блестящей оболочки. Поэтому процесс деления зиготы называют дроблением. В результате дробления из зиготы сначала образуется две клетки – два бластомера, потом четыре, потом восемь и т. д. (рисунок 31).

Рисунок 31. От оплодотворения до имплантации