4. Хемотаксис половых клеток.

Двигательные реакции, имеющие характер таксисов, наблюдаются не только у самостоятельно живу­щих низших организмов (например, бактерий, простейших), но и у неко­торых клеток многоклеточных орга­низмов (растений и животных), об­наруживающих способность к само­стоятельным движениям.

Очень большой теоретический и практический интерес представляют хемотактические реакции, способст­вующие встрече и слиянию половых клеток при оплодотворении, а также реакции поглощения подвижными, «блуждающими» амебоидными клет­ками тела животных организмов раз­личных чужеродных тел: живых и мертвых бактерий, растительных и животных паразитов, внедрившихся в тело животного, собственных отмерших и разрушающихся кле­ток и других ненужных или вредных для организма тел или: веществ.

Под оплодотворением понимается, как известно, процесс слия­ния двух разнокачественных половых клеток, или гамет, — жив­чика, или сперматозоида, и женской

яйцеклетки. Слиянию должна предшествовать встреча этих половых элементов, что представляет­ся весьма сложным, если принять во внимание, что разнокачественные половые элементы развиваются, как правило, у разных индивидов. В подавляющем большинстве случаев оплодотворение происходит в воде, или, во всяком случае, во влажной среде, та есть в условиях, обеспечивающих возможность движения для жив­чиков. Чем же можно объяснить, что живчики находят соответст­вующие им яйцеклетки? Само собой напрашивается предположе­ние, что живчики привлекаются к яйцеклеткам какими-нибудь веще­ствами, которые вырабатываются яйцеклетками и выделяются ими; во внешнюю среду. Оказывая положительное хемотактическое дей­ствие на двигающихся в этой среде сперматозоидов, они привлекают их к яйцеклетке.

Рис. 23. Схема движений туфель­ки в диффузионном поле. Круга обозначают зоны одинаковой кон­центрации; + — центр диффу­зии; — • — •— верхний и нижний пределы оптимальной концентрации

Рис. 24. Подвижные сперматозоиды растений: А — пече­ночный мох (Marchantia polymorpha); Б — сфагновый мох (Sphagnum fimbriatum); В — папоротник ужовник (Ophio-glossum vulgatum); Г — водный папоротник (Marsilia quadrifolia); Д — папоротник многоножка (Polypodium vulgare); E — плаун (Lycopodium clavatum)

Правильность такого предположения была подтверждена дан­ными опытов со сперматозоидами некоторых растений, имеющих подвижных живчиков (папоротники, плауны, мхи, харовые — {47} рис. 24). Оказалось, что живчики папоротников обладают резко выраженным положительным хемотаксисом к очень разбавленным растворам яблочной кислоты

(0,01 и даже 0,001%).Далее было выяснено, что в природных условиях, женские половые органы па­поротников (так называемые архегонии) выделяют именно яблоч­ную кислоту, что и привлекает сперматозоиды папоротников к яйцеклетке. Живчики других растений, например мхов, не реагируют на это вещество, но зато притягиваются слабым раствором (0,1%) тростникового сахара; у плаунов действующим веществом является4 лимонная кислота. Весьма вероятно, что и в этих случаях в при­родных условиях происходит выделение соответствующих веществ женскими половыми органами, однако точных данных в этом от­ношении еще не имеется.

Методика проведения опытов по хемотаксису очень проста. Стеклянные капиллярные трубки наполняют различными вещества­ми, затем запаивают их с одного конца и погружают открытыми концами в каплю воды, содержащую в большом количестве жив­чиков. В случае положительной хемотактической реакции к данному {48} веществу, живчики в своем беспорядочном движении, попадая в диффузионное поле, поворачивают к отверстию трубочек и быстро заполняют их." Эта реакция движения носит характер топотаксиса (рис. 25, пути 2, 3 и 4); в некоторых случаях собственное движе­ние сперматозоидов бывает настолько сильным, что они не успева­ют реагировать на раздражение и выносятся за пределы диффу­зионного поля (рис. 25, пути / и 5) или

же поворачивают с опоз­данием, описывая путь, на­поминающий фоботактическую реакцию (реакцию от­талкивания или так называе­мого «испуга») (рис. 25, путь 6 — так называемый псевдофоботаксис).

Рис. 25. Топотаксис сперматозоидов папоротника. Схема (объяснение в тексте)

Биологическое значение подобных приспособительных реакций, выработанных в процессе

исторического развития, необычайно ве­лико. Они не только обес­печивают возможность встречи половых элементов, принадлежащих особям одного и того же родственного. вида, но и предохраняют от нежелательной, во многих случаях, в биологическом отношении, встречи между половыми клетками отдаленных форм.