Все знают про мула - гибрид осла и лошади? Первое упоминание об этом животном содержится ещё в шумерском эпосе о Гильгамеше (около 2000 лет до нашей эры!). Всем-то мул хорош: крепок и силён, как лошадь, и при этом скромен в пищевых запросах, как осёл. Одна проблема - не бывает у него потомства. Каждый раз для получения этого очень удобного в хозяйстве животного нашим предкам приходилось скрещивать кобылу и осла. Та же история почти со всеми отдалёнными гибридами.
Почему так? Будем разбираться.
Откуда взяться потомству, если у межвидовых, а тем более межродовых и далее, гибридов не формируются гаметы? А что не так у них с гаметами?
Сейчас расскажу, но придётся начать издалека.
Сначала вспомним, что такое гаметы и как они образуются
Гаметы - половые клетки, отличающиеся от прочих клеток тела уменьшенным в два раза набором хромосом.
В половых клетках гаплоидный (одинарный) набор хромосом, генетики его обозначают 1n. В остальных клетках тела, не предназначенных для размножения, у большинства животных и высших растений, как правило, диплоидный (двойной) набор - 2n.
Понятно, зачем природа в два раза уменьшает количество хромосом в гаметах? Миссия сперматозоида и яйцеклетки - встретиться друг с другом и слиться в новую клетку, которая затем в результате множественного деления превратится в потомка хозяев этих сперматозоида и яйцеклетки. Если бы в гаметах количество хромосом не уменьшалось, то от поколения к поколению их число росло бы и в обычных клетках. Где хранить этот нарастающий, как снежный ком, объём наследственной информации, большая часть которой к тому же не так уж и нужна, потому что дублирована?
В общем, уменьшать в два раза необходимо! В жизни будущих гамет присутствует особый вариант их деления, который как раз-таки и приводит к уменьшению (редукции) хромосом ровно в два раза. Речь о мейозе.
Мейоз проходит в два этапа:
✅ первое мейотическое деление (мейоз I), дающее две дочерние клетки;
✅ второе мейотическое деление (мейоз II), при котором каждая из дочерних клеток также даёт по две клетки.
Итого: в результате полного мейоза получается 4 новые клетки.
Сейчас я обращаю ваше внимание на первое мейотическое деление, потому что именно во время его и происходит редукция-уменьшение хромосомных наборов. Вот его схема:
Смотрите:
👀 во время метафазы хромосомы попарно выстроились на экваторе клетки;
👀 в следующую фазу (анафазу) веретено деления растаскивает хромосомы из каждой пары в разные стороны;
👀 потом в телофазу половина хромосом собирается у "южного полюса" клетки, и из них формируется ядро одной из дочерних клеток. И со второй половиной хромосом у "северного полюса" происходит то же самое.
Вот таков механизм уменьшения числа хромосом.
❗А теперь важное замечание: во время метафазы встать в пару абы с кем не получится. В пары встают только гомологичные хромосомы, то есть схожие друг с другом по форме, размеру, а главное - по набору генов. ❗
Наверное, вы заметили, что на схеме хромосомы из пары были обозначены одним цветом. Если в одной хромосоме из пары собраны гены, которые, скажем, отвечают за цвет волос, цвет глаз и подвижность суставов, то и в гомологичной ей хромосоме тоже информация про цвет волос, глаз и гибкость суставов. Информация в обеих хромосомах может совпадать (и там, и там про голубые глаза, например), а может отличаться (в одной про голубые, в другой про карие глаза). Главное в том, что парные хромосомы описывают одни и те же пункты из "технической документации" организма.
И вот, наконец, мы подошли к ответу на вопрос, почему у отдалённых гибридов не формируются ни сперматозоиды, ни яйцеклетки
У них не возможен мейоз! А мейоз у них не возможен, потому что хромосомы в их клетках абсолютно чужие друг другу. Хромосомам не образовать пар, а значит некому будет выстраиваться на "экваторе" клетки в метафазу, и некого будет растаскивать к "полюсам" клетки в анафазу...
А ведь учёным удалось-таки преодолеть бесплодие межвидовых и даже межродовых гибридов! Но об этом в следующий раз!