Но вернемся вновь к неперестающему вот уже несколько тысячелетий поражать человечество многообразию живой природы. Вернемся, чтобы задать себе, казалось бы, весьма тривиальный вопрос: если эволюция столь разных организмов, приспособленных к существованию в разных условиях, оказалась возможной, не лежит ли в их основе какой-то общий принцип строения?
Да, лежит. Это клетка. Открытие клеточного строения организмов стало одним из самых крупных открытий XIX века в биологии.
Понимание сущности жизни невозможно без понимания элементарной единицы живых организмов — клетки. Именно в клеточном строении организмов выражается единство всего живого. Правда, истина эта только с высот современных знаний кажется прописной. Ее долгое время не понимали, не воспринимали даже самые выдающиеся умы. Согласитесь, сколь странно звучат сегодня слова гениального Льва Толстого (статья «О назначении науки и искусства»): «Ботаники нашли клеточку и в клеточках-то — протоплазму, а в протоплазме еще что-то, и в той штучке еще что-то. Знания эти, очевидно, долго не кончатся, потому что им, очевидно, и конца быть не может, и потому ученым некогда заняться тем, что нужно людям. И потому опять со времени египетской древности и еврейской, когда уже была выведена и пшеница, и чечевица, до нашего времени не прибавилось для пищи народа ни одного растения, кроме картофеля, и то приобретенного не наукой…».
Но пройдет совсем немного времени, и мир узнает, что именно изучение «клеточек», а в них еще каких-то «штучек» и явилось основой прогресса в биологии в XX веке.
Сколь полно оправдались эти надежды, нам с вами сегодня прекрасно известно. Вот она — клетка — таинственное начало всего живого на Земле: от простейшего организма, состоящего из единственной клетки, до самых высокоорганизованных и сложных. Разные по размеру и форме, все они построены по одному и тому же принципу.
Зарождение человека начинается со слияния мужской и женской зародышевых (половых) клеток — яйцеклетки и спермия.
Яйцеклетка человека была описана в 1827 году основателем эмбриологии академиком Карлом Бэром, прославившим русскую науку своими выдающимися открытиями. Она имеет округлую форму. Как и в каждой клетке, в ней четко определяются цитоплазма и ядро. Ее диаметр составляет 1/7 миллиметра (130–140 микрон). Вес ее — 0,0015 миллиграмма. В этом микроскопическом образовании содержится все, что мать передает по наследству своему будущему ребенку. Яйцеклетка защищена слоем клеток и так называемой (прозрачной) оболочкой. Сложное строение яйцеклетки особенно хорошо можно видеть под электронным микроскопом.
Сперматозоид — мужская зародышевая клетка — имеет вытянутую форму и значительно меньше по размеру, чем яйцеклетка. В нем различают головку (3–5 микрон длиной), среднюю часть (3–6 микрон) и хвост (30–50 микрон). По форме это не типичная клетка, но по существу — клетка, которая в процессе созревания освободилась от цитоплазмы и стала приспособленной к выполнению своих первоначальных функций — нахождению яйцеклетки и внедрению в нее, то есть к оплодотворению.
Впервые описание сперматозоида человека было сделано в 1667 году изобретателем микроскопа А. Левенгуком. Несмотря на то, что сперматозоид в 85 000 раз меньше яйцеклетки, по передаче наследственных свойств он практически равноценен ей.
Процесс созревания зародышевых клеток у мужчин и женщин неодинаков. У женщин ежемесячно (в среднем один раз в 28 дней) созревает одна яйцеклетка, причем половину этого срока яйцеклетка находится внутри яичника, в фолликуле, который после созревания лопается. И далее яйцеклетка продолжает развиваться (созревать) в яйцеводе, или фаллопиевой трубе. И так каждый лунный месяц. Эти процессы строго регулируются гормонами.
У мужчин образование семени происходит непрерывно. Образующееся семя накапливается в семенных пузырьках. Из нескольких миллионов сперматозоидов лишь немногие достигают яйцеклетки, а внутрь ее проникает только один. Процесс этот с физиологической точки зрения довольно сложный. Ведь сперматозоид должен растворить твердую оболочку яйцеклетки и проникнуть внутрь, чтобы содержащиеся в нем наследственные структуры объединились с таковыми яйцеклетки. При слиянии яйцеклетки и спермия одновременно срабатывает механизм «защиты», предохраняющий яйцеклетку от проникновения неограниченного количества спермиев.
Биология любого вида требует соблюдения принципа: на одну яйцеклетку — один сперматозоид, и не более. Оплодотворенная яйцеклетка должна «закрыть» возможность проникновения для других сперматозоидов после проникновения первого. Иначе нарушится генетическая целостность вида, его биологическая упорядоченность. Слияние зародышевых клеток обеспечивается сложными иммунологическими и ферментативными процессами. Но не будем на них останавливаться потому, что это больше область эмбриологии, а не генетики, хотя обе науки в этом вопросе очень близки друг к другу.