Я познаю мир. Биология

Большая величина яйцеклеток некоторых животных, кроме больших запасов питательных веществ, объясняется также тем, что большим яйцам требуется надежная упаковка: скорлупа у птиц и кожистые оболочки рептилий и акул. Скорлупа страусиных яиц настолько прочна, что бушмены, живущие в пустыне Калахари, издавна собирали ее и использовали как кухонную посуду, а жители прибрежных районов океана называют яйцевые капсулы скатов «кошелечками русалок» и используют их для разных поделок и как сувениры.

Мужское начало

Мужские половые клетки называются сперматозоидами. Они весьма своеобразны и пепохожи на другие клетки организма, в том числе и тем, что содержат лишь один набор хромосом.

Обычно сперматозоиды имеют маленькую компактную головку и длинный хвостик — жгутик, длина которого достигает десятков и сотен микрон, а у насекомых — нескольких миллиметров. Только у некоторых червей, многоножек и ракообразных хвостик отсутствует.

Строение сперматозоида: 1 — головка; 2 — шейка; 3 — промежуточный отдел с митохондриальной спиралью; 4 — жгутик

По сравнению с яйцеклетками, сперматозоиды ничтожно малы. Это объясняется тем, что они почти не содержат запасов питательных веществ. Им они не нужны, так как продолжительность жизни сперматозоидов «на свободе», то есть вне тела мужского организма, чаще всего ограничена одним — двумя десятками часов или 2–3 днями.

Вторая особенность мужских половых клеток состоит в том, что они обладают подвижностью. Энергично работая хвостиками, человеческие сперматозоиды передвигаются со скоростью 3 мм в минуту. Передвигаться способны даже сперматозоиды, не имеющие жгутика.

Длина человеческого сперматозоида 50–70 микрон, а его головки 4–5 микрон. Особенно сложно устроены сперматозоиды низших животных. Они часто бывают снабжены перфоратором, предназначенным для вскрытия яйцеклетки, в виде шила, сверла, долота или штопора, а также лопастями, плавниками и другими приспособлениями, помогающими передвигаться в пространстве.

Независимо от того, где должна произойти встреча сперматозоида с яйцом, в половых путях самки или вне ее организма, у каждого из них в отдельности очень мало шансов разыскать яйцеклетку. Ведь для этого ему необходимо преодолеть огромный путь, а скорость движения обычно не превышает 1,5–3 миллиметров в минуту.

Чтобы обеспечить встречу женской и мужской половых клеток, природе пришлось пойти по линии использования огромных армий сперматозоидов даже в тех случаях, когда им предстоит оплодотворить всего одну яйцеклетку. Дело осложняется еще и тем, что половые клетки очень нежны и недолговечны. Человеческая яйцеклетка, если она во время не будет оплодотворена, как правило, через сутки после овуляции погибнет. Сперматозоид должен заблаговременно до нее добраться.

Для успеха оплодотворения важна не только продолжительность жизни половых клеток, но и время, в течение которого они способны к оплодотворению. Оболочка икры лосося, попав в воду, затвердевает настолько, что сперматозоид уже не может сквозь нее проникнуть. Да и сами сперматозоиды сохраняют в воде способность двигаться очень непродолжительное время: у лосося — 45 секунд, а у речной форели всего 23 секунды. За такой короткий срок и должна произойти встреча обеих клеток. Поэтому при искусственном разведении лосося на рыбзаводах икру сначала «всухую» смешивают с молоками и только несколько позже переносят ее в воду.

Атлантический лосось, или сёмга

Продолжительность жизни и способность мужских половых клеток к движению может быть значительно увеличена, если сохранять их без воды. В «сухом» виде сперматозоиды некоторых рыб могут храниться одну — две недели, а иногда и больше.

У некоторых животных мужские половые клетки хранятся в половых путях самок очень долго. У летучих мышей они оказываются там в начале зимы или в период зимовки, но оплодотворения в этот момент не происходит. Сперматозоиды сохраняют жизнеспособность до весны. У улиток мужские половые клетки, попав в организм самки, могут храниться годами.

Молодая пчелиная матка получает их в начале своей жизни и затем хранит в специальном мешочке несколько лет до самой смерти.

Пчелы: матка (1), рабочая (2), трутень (3)

Когда пчелиная матка откладывает яичко, она открывает сфинктер (запирающий клапан) мешочка и выпускает 3–4 сперматозоида, давая возможность одному из них оплодотворить откладываемое яйцо. Если яйцекладка производится при закрытом сфинктере, яйца останутся неоплодотворенными и из них вырастут самцы — трутни.