2.3. Морфология оплодотворения и его биологическое значение

Оплодотворение — сложный комплекс физиологических процессов и реакций, приводящий к слиянию мужской (1n) и женской (1n) половых клеток в одну клетку — зиготу. Морфология оплодотворения происходит в половых путях самки. После оплодотворения образуется зигота и восстанавливается обычный диплоидный набор хромосом. В нем выделяют два процесса: осеменение (влагалищное и маточное) и собственно оплодотворение. Выясните, какие функции выполняют спермий и яйцеклетка при оплодотворении. Обратите внимание на то, что у сельскохозяйственных животных встречается влагалищное (крупный и мелкий рогатый скот) и маточное (лошадь, свинья) осеменение.

Собственно оплодотворение протекает в четыре стадии:

1) сближение половых клеток;

2) проникновение спермиев в блестящую оболочку;

3) проникновение в цитоплазму яйцеклетки;

4) слияние ядер половых клеток.

Запомните главные события, происходящие на каждой из перечисленных стадий оплодотворения. Опишите схему оплодотворения на рисунке 19.

Рис. 19. Схема оплодотворения

В оплодотворении важную роль играет кортикальная реакция, которая начинается с места слияния мембран спермия и яйцеклетки и распространяется по всей поверхности яйца. Она является механизмом, предохраняющим от проникновения сверхчисленных спермиев, и образует оболочку, под которой развивается зародыш. У олиголецитальных яиц это происходит быстро, в результате чего обеспечивается моноспермия. У животных с полителолецитальными яйцами (птицы, рептилии) наблюдается физиологическая полиспермия. Кортикальная реакция развивается медленно, и несколько спермиев проникают внутрь яйца. Однако на стадии слияния половых клеток с ядром яйцеклетки сливается ядро одного спермия.

Биологический смысл оплодотворения состоит в том, что, благодаря слиянию половых клеток двух различных организмов, имеющих различную наследственную информацию, повышается жизненность зиготы и новой особи. Поэтому жизнеспособность особи будет тем выше, чем меньше сходства имеют ее родители. Этим и объясняется вред родственного разведения и практические выгоды в подборе неродственных родителей для разведения сельскохозяйственных животных.

В некоторых случаях яйцеклетка может развиваться без оплодотворения, что называется девственным размножением, или партеногенезом. Так, некоторые рыбы могут развиваться с помощью партеногенеза. У пчел матка откладывает как оплодотворенные, так и неоплодотворенные яйца. Из первых развиваются рабочие пчелы и матки, а из вторых — трутни.

В некоторых случаях из одной зиготы может развиваться не одна, а две или более особей. Так возникают однояйцовые близнецы, которые всегда будут одного пола и сходны между собой, т.к. имеют одну и ту же наследственную информацию.

В целях интенсивного использования генетического потенциала высокопродуктивных животных в настоящее время широко используют биотехнический метод — множественную овуляцию, с последующим искусственным осеменением доноров и трансплантацией эмбрионов (зигот).

Вопросы для самопроверки

1. Какие два процесса выделяют в оплодотворении?

2. Какой тип осеменения у коровы, овцы, лошади и свиньи?

3. В какой области яйцевода у плацентарных млекопитающих происходит оплодотворение?

4. Какие стадии различают в процессе собственно оплодотворения?

5. За счет какой реакции обеспечивается моноспермия?