Рис. 22. /Образование синаптонемального комплекса (1) в зиготене мейоза; 2-хроматиды тетрады. Крайне гипотетическая схема; размерные соотношения структур не соблюдены/.
Как образуется этот комплекс, еще неизвестно. Возможно, в его формировании участвуют, с одной стороны, хроматиновые фибриллы (периферические тяжи), а с другой-нехромосомные элементы (центральный тяж). Оба конца синаптонемального комплекса закрепляются на ядерной оболочке, что, очевидно, обеспечивает устойчивость конъюгировавших гомологов.
Результатом конъюгации является тетрада с четырьмя хроматидами (две материнские и две отцовские), расположенными параллельно друг другу (см. выше рис. 21,В). Затем хроматиды укорачиваются. В поздней профазе I мейотического деления между ними становится заметной продольная щель, причем синаптонемальные комплексы «исчезают» (см. выше рис. 21,7), однако хроматиды остаются соединенными во многих местах хиазмами. Образование хиазм происходит в результате процесса, называемого кроссинговером, когда две гомологичные хроматиды (материнская и отцовская) «рвутся» в гомологичных местах, а затем восстанавливаются с возникновением мозаичных хроматид, представляющих собой комбинацию их материнских и отцовских участков. И в этом процессе принимает участие синаптонемальный комплекс.
К началу метафазы 1 мейоза тетрады располагаются в экваториальной плоскости. Затем две хроматиды уходят к одному, а две другие-к противоположному полюсу веретена (рис. 21,Д).
Т.о. каждая дочерняя клетка, т. е. каждый сперматоцит и ооцит II порядка, получает по две хроматиды из каждой тетрады. При II мейотическом делении (ДС И), происходящем после очень короткой интерфазы, в которой не происходит репликации ДНК, эти парные хроматиды разделяются и в свою очередь расходятся каждая в свою клетку. В результате после ДС II образуются четыре гаплоидные клетки.
При сперматогенезе все 4 гаплоидные клетки (сперматиды) превращаются в спермин. При оогенезе (см. выше рис. 20) ядро ооцита I порядка отходит к его периферии, в результате чего веретено ДС I занимает эксцентрическое положение. В большинстве случаев центриоли при этом отсутствуют. В анафазе ДС I от основной массы цитоплазмы яйцеклетки, дающей начало ооциту II порядка, отшнуровывается небольшая цитоплазматическая почка - первое полярное (направительное) тельце. К полюсам веретена, как и при сперматогенезе, отходят по две хроматиды из каждой тетрады. В ходе ДС II одна хроматида из этой пары идет в образующееся второе направительное тельце, а другая остается в зрелой яйцеклетке. Первое направительное тельце может проходить еще одно деление, так что и в этом случае из ооцита I порядка образуются четыре клетки.
Направительные тельца погибают. Так как они невелики, почти вся цитоплазма и все запасные питательные вещества остаются в яйцеклетке. В зрелом состоянии она, как и спермий, содержит полный гаплоидный хромосомный набор и поэтому способна к оплодотворению.
Разновидностью полового размножения является партеногенез-однополое размножение, при котором яйцеклетки развиваются без оплодотворения мужскими гаметами. Так как зрелая яйцеклетка содержит полный гаплоидный набор хромосом, включающий все гены, а в ее цитоплазме присутствуют все компоненты метаболического аппарата и необходимые энергетические запасы, партеногенез в принципе мог бы происходить у всех организмов. Фактически он встречается в самых разных типах животных: у коловраток, дафний (мелкие ракообразные), палочников, некоторых бабочек, долгоносиков и тлей. Партеногенети- чески развиваются самцы таких перепончатокрылых, как пчелы, осы и муравьи. Однополое размножение встречается и у позвоночных, например кавказских и американских ящериц, в пределах ареалов которых встречаются популяции без самцов. Даже неоплодогворенные яйца индеек в 30-40% случаев начинают партеногенетическое развитие, но в большинстве случаев оно останавливается на ранних стадиях. Однако отдельные зародыши развиваются при этом до вылупления, и среди десятков тысяч возникающих неполноценных птенцов встречаются единичные партеногенетические особи, становящиеся нормальными плодовитыми самцами. Гораздо более редкие случаи успешного партеногенеза отмечены и у домашних кур.
Кроме спонтанно возникающего естественного партеногенеза известны многочисленные способы его экспериментальной индукции у яиц, в норме требующих оплодотворения. Активирующая роль спермия заменяется при этом внешним воздействием, запускающим в готовой к оплодотворению яйцеклетке те же процессы, что и в случае естественного осеменения. Партеногенез индуцируется гипер- и гипотонией, кислотами, механическими раздражителями, тепловым или холодовым шоком и др. Очевидно, что необходимое для индукции воздействие не является специфичным. Экспериментальный партеногенез может, например, приводить к формированию нормальных личинок морских ежей. Партеногенетически способна развиваться и неоплодотворенная икра лягушек. Если икринку уколоть тонкой иглой и при этом ввести в ее эпиплазму несколько клеток крови, оказывающих какое-то активирующее влияние, могут развиться нормальные головастики и лягушки. Хотя уколотые яйцеклетки лягушек сначала гаплоидны, клеточные ядра успешно развивающихся партеногенетически особей позже становятся диплоидными. В результате слияния ядер, блокирования анафазы митоза или в ходе эндомитозов число хромосом достигает материнского набора 2п. При экспериментальном партеногенезе других яиц сохраняется гаплоидное число хромосом.
При естественном партеногенезе также возможны различные варианты. Дафнии на определенных стадиях своего жизненного цикла производят только самок. При этом их яйца (так называемые летние яйца) без оплодотворения развиваются в выводковой камере матери. Это дает животным возможность очень быстро размножаться в течение благоприятного времени года. Затем в большинстве случаев, когда размножение достигает максимума, появляются самцы, а самки продуцируют другой тип яиц, так называемые покоящиеся яйца, требующие для своего развития оплодотворения, после которого они покрываются плотной оболочкой и могут переносить неблагоприятные условия (холод, высыхание). Партеногеиетические летние яйца имеют нередуцированное число хромосом: их конъюгация и одно деление созревания подавлены, в результате чего яйцеклетки сохраняют диплоидное состояние (диплоидный партеногенез).
Нет комментариев