Розмноження клітин

Циклічна безперервність живих істот знаходить у явищах відтворення сполучних зв'язків між послідовними поколіннями.

Розмноження здійснюється на різних рівнях еволюційного масштабу, в різних галузях рослинного і тваринного світу, у різних живих видах, причому така різноманітність механізмів, що виправдовує цілий трактат.

Перша класифікація явищ розмноження повинна відрізняти одноклітинні організми від багатоклітинних, оскільки тільки в першому поділ клітини збігається з розмноженням.

При багатоклітинному розмноженні можуть бути агамічні або статеві (або гамічні).

Агамічне розмноження, відносно рідше, засноване на механізмі мітозу, так що мінливість виду довіряється швидше повторному виникненню мутацій.

Існують також різні механізми, такі як стробіляція, споруляція тощо, в той час як у рослин зустрічаються відомі регенеративні форми в сільському господарстві (живці, нашарування тощо).

Найбільш поширений репродуктивний механізм у вищих формах, однак, статевий, що відповідає появі мейозу, утворення і гамет і їх злиття в зиготі (запліднення).

У первісних видів гамети не морфологічно диференційовані: в даному випадку ми говоримо про ізогаметію. Є, однак, завжди дві серії гамет, ідентифіковані символами (+) і (-), а запліднення може мати місце тільки від зустрічі гамет протилежного знака: тому існує біологічна різниця, ще не виражена морфологічно.

З розвитком еволюційного масштабу з'являється морфологічна та функціональна диференціація, в якій ми виділяємо тип жіночих гамет, які загалом наділені великим запасом матеріалу (деутоплазми або теляти, які забезпечать розвиток ембріона, поки він не може бути метаболічно незалежним. і тип чоловічих гамет, наділений рухливістю для досягнення жіночих. Гамети завжди гаплоїдні і є результатом мейозу. Їх злиття породжує диплоїдну зиготу.

Між мейосі і зиготою може відбуватися серія гаплоїдних клітинних поколінь, оскільки між зиготою і мейозом може відбуватися серія диплоїдних клітинних поколінь, причому різні різновиди генеративних циклів виражаються чергуванням поколінь.

Вид диплодоту (з диплоїдним організмом) характеризується гаметичним мейозом: мейоз виробляє безпосередньо гамети, які розплавляються відразу ж відновлюють диплоїдний стан. Це переважаючий випадок метазоанців, включаючи людину.

Гаметогенез

Беручи до уваги розмноження з гаметним мейозом, як це відбувається у людини, давайте уточнимо, як вставляється мейоз в гаметогенез (утворення гаметі).

У ембріональному розвитку, чоловічому і жіночому гаметогенезі (званому сперматогенез і оогенез), існує рання диференціація між клітинами, призначеними для формування тіла (соматична лінія) і ті, яким призначено виробляти гамети (зародкові лінії). Початкові клітини зародкової лінії називаються протогонами. При диференціації гонади в чоловічому або жіночому сенсі диференціювання зародкових клітин відбувається відповідно у сперматогонії і оводонах.

Дивлячись на сперматогенез, ми бачимо, що в сперматогонії існує низка поколінь клітин, що продовжується протягом усього життя. Тільки частина сперматогонії, яка безперервно виробляється, відрізняється від нормального мітотичного циклу і замість цього починає мейотичний цикл.

Зародкові клітини, у яких почнеться мейоз (редуплікація, а потім перше поділ), називають сперматоцитами першого порядку; його поділ походить від двох сперматоцитів другого порядку, які при другому поділі дають у результаті всього чотири сперматіди.

Можна закінчити скорочення хромосомного спорядження з 4n сперматоцитів першого порядку (після редупликации є чотири хроматили для кожної пари гомологів) до другого сперматоцитів другого порядку і до n сперматидів, як вже було видно при вивченні мейозу, так вона закінчується. Сперматиди, отже, вже гаплоїдні, але ще не зрілі гамети. З будови гаплоїдної клітини функціональне дозрівання (так званий міфогенез сперми) перетворює сперматіди на сперматозоїди, тобто зрілі чоловічі гамети.

У жіночому гаметогенезі (або овогенезі) відзначаються різні відмінності. Перш за все, кількість гамет, що готується, набагато менше. Підраховано, що в гонадах самок людського виду готують близько 5 X 105 оглодонів; з них лише близько 400 зацікавлені в дозріванні фолікулів і подальшій деструкції, в циклі, який зазвичай включає лише один фолікул на місяць протягом фертильного періоду близько 35 років.

Різна кількість гамет, підготовлених у двох статях, відповідає вже згаданій різниці функцій і поведінки: сперматозоїди невеликі, рухливі і численні щодо необхідності пошуку яйця і низькою ймовірності його знаходження; яйця великі, інертні і мало, по відношенню до функції забезпечення ембріона резервним матеріалом і до захисту, що надається їм шляхом внутрішнього запліднення (природно, у видів з зовнішнім заплідненням навіть яйця повинні бути більш численні).

Необхідність постачання гамет за допомогою резервного матеріалу відповідає наявності в оогенезі фази затримки мейозу, під час якої хромосоми частково деспіралізуються. Потім ми спостерігаємо так звані «пернаті хромосоми», в яких ряд екстрофлексий ідентифікує ознаки, в яких гени, відповідальні за синтез деутоплазми, депрессуються.

Менша кількість, необхідна для жіночих гамет, також відповідає тому, що з чотирьох гаплоїдних клітин, вироблених мейозом, тільки один отримує весь запасний матеріал і стає гаметою, а інші три (поліцити або полярні тіла), які містять тільки хромосомний матеріал, не може породжувати зиготи і ембріони і приречений на регрес.

Запліднення

У тваринному світі ми можемо спостерігати перехід від зовнішнього запліднення (гамети, що піддаються кожному екологічному ризику і тому обов'язково дуже численним у двох статях) до внутрішнього запліднення, до якого батьківська турбота далі пов'язана з метаболічними відносинами ссавців між матір'ю та плодом.

Запліднення, коли відбулася зустріч між статевими органами протилежної статі, повинно відбуватися шляхом гарантування двох умов: специфічності та унікальності. Іншими словами, необхідно забезпечити, щоб сперматозоїд був того ж самого виду, що і яйце, і що після того, як він ввійшов до першого, в нього не входять інші.

Специфічність забезпечується біохімічними характеристиками акросоми і поверхні яйця. Фактично йдеться про реакції між «добрином» і «антифертилізин», причому специфічність порівнянна з такою, що зустрічається між ферментами і субстратом.

Унікальність запліднення гарантується модифікацією структури поверхні яйцеклітини ("коркова реакція"), яка починається точно в момент першої специфічної реакції добрива / антифертилізину; після цієї реакції мембрана яйця змінюється, так що інші можливі сперматозоїди, які досягають її, вже не здатні почати специфічну реакцію запліднення.

Після запліднення хвіст сперматозоїда залишається зовні яйцеклітини, а хромосомний матеріал проникає. Це, зване "чоловічий пронуклеус", приєднується до "жіночого пронуклеуса" яйця, утворюючи тим самим диплоїдне ядро ​​зиготи.

Під редакцією: Лоренцо Боскаріол