Я познаю мир. Биология

Как сперматозоиды находят яйцо? Об этом известно немного. Благодаря огромному числу сперматозоидов, встреча их с яйцом может происходить в результате случайных столкновений. Известны и особые приспособления. Яйца некоторых животных содержат специальные вещества. Выделяясь в окружающую среду в совершенно ничтожных количествах, они либо удлиняют срок жизни мужских половых клеток, либо заставляют их двигаться к источнику этого вещества.

Дафнии

Наличие у существ мужского нола огромных армий сперматозоидов совсем не обязательно. Там, где устройство полового аппарата значительно облегчает встречу сперматозоида с яйцом, животные обходятся небольшим количеством мужских половых клеток. У некоторых низших ракообразных, родственников известной дафнии, две яйцеклетки хранятся в тесной выводковой камере, куда и вводятся сперматозоиды, после чего отверстие, через которое они туда попали, закрывается. Сперматозоиды у этих рачков очень крупные, малоподвижные и, что особенно интересно, их мало. У самцов их не более 20, а каждая самка получает не больше пяти.

Краеугольный камень

Чтобы с яйцеклетки началось развитие нового организма, она должна быть оплодотворена сперматозоидом. Давайте познакомимся с тем, что такое оплодотворение и как оно происходит.

Оплодотворение начинается с прикрепления сперматозоида к оболочке женской половой клетки. Теперь он должен проникнуть внутрь, что совсем не просто — этому препятствует оболочка яйцеклетки. У некоторых животных, например у иглокожих и амфибий, она очень толстая и совершенно непреодолима для сперматозоида, за исключением узкого канала, называемого микропиле. Только через это отверстие внутрь яйца и может проникнуть сперматозоид. Усилия, которые при этом развивают настырные мужские половые клетки, огромны. Можно наблюдать, как крупные яйца морских ежей под дружным натиском многочисленных армий сперматозоидов, которые в сравнении с яйцеклетками ничтожно малы, начинают медленно двигаться или вращаться.

Оплодотворение у морского ежа: 1 — яйцеклетка; 2 — сперматозоид; 3 — плотная оболочка яйцеклетки

Яйцеклетки некоторых высших животных и человека, кроме собственной оболочки, окружены еще слоем клеток, так называемым лучистым венцом. Самостоятельно пробиться через эту преграду ни один сперматозоид не может. Только общие усилия нескольких сотен тысяч мужских половых клеток могут привести к прорыву этого барьера. При этом вещество, спаивающее клетки лучистого венца, разрушается под действием специального фермента, в ничтожных количествах содержащегося в головках сперматозоида. Лишь после этого один из сперматозоидов сможет проникнуть в яйцо.

Яйцеклетка в «лучистом венце»

Проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки сразу же вызывает в ней ряд изменений. В первую очередь изменяется ее оболочка: за короткий отрезок времени она так уплотняется, что больше сквозь нее не сможет проникнуть ни один сперматозоид. Возникновение этой оболочки гарантирует, что яйцеклетка будет оплодотворена только одной мужской клеткой. Это означает, что ядро яйцеклетки сольется только с ядром проникшего в нее сперматозоида и ядро зиготы будет содержать нормальный двойной набор хромосом. Затем зигота начнет делиться.

Впрочем, для некоторых организмов проникновение в яйцеклетку нескольких сперматозоидов является нормальным явлением. У них с ядром яйца все равно сольется лишь один сперматозоид. Остальные погибают недалеко от поверхности ядра, и их вещество используется для питания яйцеклетки. Другое дело, когда возникновение непроницаемой оболочки у яйца запаздывает, и благодаря этому в него успевают нелегально проникнуть несколько сперматозоидов. При слиянии их ядер с ядром яйцеклетки общее количество хромосом оказывается больше нормального.

Слияние ядра яйцеклетки с ядрами нескольких сперматозоидов происходит лишь в редких, исключительных случаях. Такая яйцеклетка обычно развивается неправильно и вскоре гибнет. Однако у насекомых, птиц и некоторых других животных в искусственных условиях удается вырастить до взрослого состояния отдельные особи, полученные от слияния яйцеклетки с несколькими сперматозоидами.

Оплодотворение — специфическая реакция. Это значит, что слияние может произойти лишь между половыми клетками животных, относящихся к одному виду, в крайнем случае — к очень близким видам (как собака и волк, например).