Где мы были? Понятное дело где - в гаметах, то есть в половых клетках наших родителей.
Хотите заглянуть в своё ну очень давнее прошлое? В "детство", "юность" и "зрелость" наших генетических половинок - сперматозоидов и яйцеклеток?
В это сложно поверить, но и тогда, когда наших родителей ещё не было, уже существовали их половые клетки, которые потом дали нам начало. Ну, точнее, не полноценные их гаметы существовали, а первичные половые клетки (гоноциты), которые позже превратились в зрелые сперматозоиды и яйцеклетки.
Путь от первичной до полноценной половой клетки называется гаметогенезом:
👨 формирование сперматозоида - сперматогенез;
👩 формирование яйцеклетки - оогенез
Итак, зародышу одна (!) неделя. Ещё ни один самый точный тест (даже если бы такие уже придумали) не подтвердил бы беременность бабушек нашими папой и мамой, а первичные половые клетки родителей уже имелись! От обычных клеток они мало чем отличались и подобно всем телесным клеткам имели двойной (2n) набор хромосом, по 46 штук каждая.
Каждый, кто учился в школе и не спал на уроках биологии, знает, что половые клетки созревают в органах под названием половые железы: мужские - в семенниках и женские - в яичниках. Но вот вам иллюстрации развития человеческого эмбриона:
Найдите-ка здесь интересующий нас зародыш, которому всего одна неделя от зачатия. Как думаете, есть ли у этого комочка, только-только прикрепившегося к слизистой стенки матки, какие-нибудь органы? Конечно же нет! Нет у него пока ни семенников, ни яичников. Но будьте уверены, как только половые железы появятся (на 7 неделе развития будущей мамы и на 23 неделе развития будущего папы), первичные половые клетки немедленно их колонизируют-заселят и начнут последовательно проходить этап за этапом в своём развитии. Этапов этих будет четыре:
✅ этап размножения,
✅ этап роста,
✅ этап созревания,
✅ этап формирования.
В уже знакомой вам по одной из прошлых публикаций таблице показаны эти периоды:
А теперь о каждом из них в подробностях
1. Этап размножения. От гоноцита (первичной половой клетки) до гаметогония (заготовки гаметы)
Речь не о размножении мужчины и женщины, а о размножении их первичных гамет, которые попав в половые железы бросаются интенсивно неоднократно делиться, производя как можно больше себе подобных клеток, которые теперь уже будут называться гаметогониями (сперматогониями или оогониями в зависимости от пола зародыша). Деление при этом митотическое. Про митоз здесь:
Делятся клетки с сумасшедшей скоростью. Интерфазы (периоды между их делениями) очень короткие, потому-то и вырастать заготовки гамет - гаметогонии - не успевают, а остаются малышками, гораздо меньшими, чем давшие им жизнь гоноциты. Но у каждого гаметогония, как и у гоноцита, по 46 хромосом.
👨 В мужском эмбрионе только вот этот самый первый этап сперматогенеза и происходит. Наш папа родится с несколькими сотнями миллионов сперматогониев в семенниках. Остальные события подождут начала полового созревания.
👩 А вот при развитии организма нашей мамы даже и второй этап оогенеза произошёл ещё тогда, когда она оставалась зародышем.
2. Этап роста. От гаметогония до гаметоцита 1 порядка
👨 Вы уже поняли, что у мужчин второй этап начинается с момента полового созревания. Продолжаться он может до преклонных лет ("до преклонных лет" - это не про каждого мужчину, а лишь про того, кому повезло с наследственностью, и кто не загубил свой репродуктивный потенциал курением, алкоголизмом или иной наркоманией, а также гиподинамией).
Что интересно, только половина сперматогониев превратится с сперматоциты 1 порядка, чтобы позже в конце-концов стать сперматозоидами. Другая половина сперматогониев продолжит делиться митотически, чтобы постоянно пополнять запас необходимых для формирования половых клеток заготовок гамет.
👩 Второй этап у женщины начинается в конце 3 месяца её эмбрионального развития и заканчивается задолго до её рождения. Девочка рождается примерно с двумя миллионами ооцитов 1 порядка в яичниках. И более никогда в женском организме уже не будут появляться новые предшественники яйцеклеток - ооциты 1 порядка.
Что же происходит в этот период? Клетка, образовавшаяся в результате митоза из первичной половой, наконец-то как следует откормится и вырастет, пройдя полноценную интерфазу. Малышка-заготовка после этого станет гордо наименоваться гаметоцитом 1 порядка (сперматоцитом или ооцитом 1 порядка). У гаметоцита 1 порядка всё ещё двойной набор хромосом, то есть хромосом по-прежнему 46.
3. Этап созревания. От гаметоцита 1 порядка до гаметотиды
На этапе созревания гамет происходит мейоз. Если забыли, как он протекает, то вам сюда:
После 1-го мейотического деления гаметоциты 1 порядка меняют свой порядок на 2-ой (превращаются в сперматоциты 2 порядка и ооциты 2 порядка), а после второго мейотического деления становятся гаметотидами (сперматидами и оотидами).
Именно на этапе созревания количество хромосомных наборов и хромосом в будущих гаметах уменьшается в два раза. Остаётся по одному хромосомному набору (1n) и соответственно всего по 23 хромосомы. Я думаю понятно, для чего это уменьшение происходит. Не будь его, каждое новое поколение при слиянии гамет получало бы в два раза больше хромосом, чем было у родителей. И у вас хромосом было бы не по 46 в каждой клетке, а по 92. А больше, как известно, это не всегда лучше, особенно, когда речь идёт о генотипе. Так что двукратное уменьшение количества хромосом при образовании половых клеток - это важный механизм для поддержания постоянства вида.
Созревание гамет происходит с пубертата (начала полового созревания) до полного угасания половой функции (мужского или женского климакса).
👨 У мужчин на созревание ежедневно направляются всё новые и новые десятки и даже сотни сперматоцитов 1 порядка.
👩 У женщин же, как правило, только по одному ооциту 1 порядка ежемесячно выходит из фолликула яичника и пускается в дальнейшее развитие.
У девушки к моменту полового созревания из пары миллионов ооцитов 1 порядка, что имелись при её рождении, осталось лишь около 300-400 тысяч (остальные ещё до этого самоликвидировались), и только примерно 400 из них станут яйцеклетками. Нет, даже не так, а ещё меньше. Это ооцитов 1 порядка, вышедших из фолликулов, окажется примерно 400 к финалу женской фертильности. А что до яйцеклеток, так не то, что их, а даже и их предшественниц-оотид у женщины за всю её жизнь образуется не более, чем количество её беременностей. Дело в том, что триггером, спусковым крючком второго мейотического деления, является факт проникновения зрелого сперматозоида в ооцит 2 порядка. Да-да, в путешествие из яичника к матке направляется вовсе не яйцеклетка, как некоторые думают, а ооцит 2 порядка, находящийся в двух шагах от превращения в яйцеклетку. Его-то и встречают сперматозоиды в маточной трубе. Один из сперматозоидов проникает под оболочку ооцита 2 порядка, что и стимулирует завершение мейоза.
4. Этап формирования. От гаметотиды до гаметы
👨 Сперматиде остаётся отрастить хвостик-жгутик, чтобы стать полноценным зрелым сперматозоидом. На этом заканчивается и этап формирования, и сперматогенез в целом.
👩 Оотиде теперь необходимо превратиться в зрелую яйцеклетку. Но и тут у женщин всё не как у людей не так просто.
Известно, что в результате мейоза образуется четыре новых клетки. При сперматогенезе так и получается - один сперматоцит 1 порядка даёт четыре сперматиды, а каждая из них потом по сперматозоиду на этапе формирования. А вот при оогенезе несколько иначе - из ооцита 1 порядка также образуется четыре новых клетки, но только одна из них на этапе формирования станет яйцеклеткой, а три прочие превратятся в направительные тельца, которые сориентируют уже оплодотворённую яйцеклетку в её движении к матке.
Подведём итоги:
1. В своём развитии гаметы прошли четыре этапа: размножение, рост, созревание и формирование.
2. При гаметогенезе клетки наших родителей неоднократно трансформировались:
👨 гоноцит - сперматогоний - сперматоцит 1 порядка - сперматоцит 2 порядка - сперматида - сперматозоид;
👩 гоноцит - оогоний - ооцит 1 порядка - ооцит 2 порядка - оотида - яйцеклетка.
