Оплодотворение

Оплодотворение — это соединение двух гамет, в результате которого образуется оплодотворенное яйцо — зигота — началь­ная стадия развития нового организма. Зигота содержит материн­скую и отцовскую гаметы. В зиготе возрастает ядерно-плазменное соотношение, резко усиливаются обменные процессы. Зигота спо­собна к дальнейшему развитию.

Сущность оплодотворения состоит во внесении сперматозои­дом отцовских хромосом. Сперматозоид оказывает стимулирующее влияние, вызывающее начало развития яйцеклетки.

Оплодотворению предшествует осеменение, обеспечивающее встречу мужских и женских гамет. Осеменение может быть наруж­ным и внутренним. Наружное осеменение характерно для живот­ных, обитающих в воде (рыбы, амфибии). Яйцеклетки и сперма­тозоиды выделяются в воду, и там происходит их слияние.

Внутреннее осеменение характерно для животных, обитающих на суше. Сперматозоиды во время полового акта вводятся в поло­вые пути самки. Встреча гамет осуществляется в верхних отделах яйцеводов.

Продолжительность жизни и способность яиц и сперматозои­дов к оплодотворению ограничены.

У большинства беспозвоночных и водных позвоночных живот­ных яйца должны быть сразу оплодотворены после овуляции. Яйца большинства млекопитающих сохраняют способность к оплодот­ворению на протяжении 24 ч, яйцеклетка человека 12— 24 ч по­сле овуляции. Сперматозоиды сохраняют способность к оплодот­ворению в половых путях самки в течение нескольких часов.

Продолжительность жизни и сохранение оплодотворяющей способности сперматозоидов зависит от внешних факторов (осве­щенности, температуры, концентрации углекислого газа, водо­родных ионов) среды, в которой находятся гаметы.

Оплодотворение может произойти лишь при определенной кон­центрации сперматозоидов в семенной жидкости. Обычно в I мл семенной жидкости мужчины содержится около 350 млн сперма­тозоидов.

Искусственное осеменение применяют для выведения ценных пород животных. Селекционеры разработали способы консерва­ции спермы элитных производителей с сохранением оплодотво­ряющей способности сперматозоидов. При некоторых условиях сперма может быть заморожена и сохраняться до 6 лет. Искусст­венное осеменение и «оплодотворение в пробирке» с последу­ющей трансплантацией позволило женщинам, которые ранее не могли иметь детей, испытать счастье материнства.

За время, прошедшее после рождения первого ребенка «из про­бирки» в 1978 г., данный способ оплодотворения позволил лучше изучить влияние возраста и других факторов на способность к зача­тию. При этом методе яйцеклетка человека оплодотворяется в ла­боратории, затем ее переносят в матку, где завершается развитие

плода. Встреча гамет осуществ­ляется независимо от нормально­го полового процесса. Это помо­гает наблюдать явления, которые обычно трудно изучить, посколь­ку они протекают в организме женщины. Знание механизмов оп­лодотворения и первых этапов развития яйцеклеток млекопита­ющих помогает в лечении беспло­дия.

После осеменения происходит оплодотворение. Яйцек­летки животных и растений вы­деляют в окружающую среду ве­щества, активирующие спермато­зоиды. Последние начинают дви­гать по направлению к яйцеклет­ке. Вещества, выделяемые яйце­клеткой, вызывают склеивание сперматозоидов, что способству­ет удержанию их вблизи яйце­клетки. К ней подходит множе­ство сперматозоидов, но прони­кает один. Проникновению спер­матозоида в яйцеклетку способствуют ферменты, выделяемые акросомой, — гиалуронидаза и др. Оболочка яйцеклетки растворя­ется, и через отверстие в ней сперматозоид проникает в яйце­клетку. На поверхности яйца образуется оболочка оплодотворе­ния, которая защищает яйцо от проникновения других спермато­зоидов. Между этой оболочкой и поверхностью яйца есть свобод­ное пространство, заполненное жидкостью.

Проникновение сперматозоида способствует завершению вто­рого деления мейоза, и овоцит второго порядка становится зрелым яйцом. В нем усиливается метаболическая активность, увеличивает­ся потребление кислорода и происходит интенсивный синтез белка.

Ядра сперматозоида и яйцеклетки сближаются, их мембраны растворяются, ядра сливаются и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Это самое основное в процессе оплодотворения. Оплодотворенное яйцо называют зиготой. При оплодотворении сперматозоид вносит свой хромосомный материал в яйцеклетку и оказывает стимулирующее влияние, вызывая развитие организма.

Таким образом, важнейшие этапы процесса оплодотворения включают: 1) проникновение сперматозоида в яйцеклетку; 2) ак­тивацию в ядре метаболических процессов; 3) слияние ядер яй­цеклетки и сперматозоида и восстановление диплоидного набора хромосом.

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ (ОНТОГЕНЕЗ)