Яйцеклетки некоторых высших животных и человека, кроме собственной оболочки, окружены еще слоем клеток, так называемым лучистым венцом. Самостоятельно пробиться через эту преграду ни один сперматозоид не может. Только общие усилия нескольких сотен тысяч мужских половых клеток могут привести к прорыву этого барьера. При этом вещество, спаивающее клетки лучистого венца, разрушается под действием специального фермента, в ничтожных количествах содержащегося в головках сперматозоида. Лишь после этого один из сперматозоидов сможет проникнуть в яйцо.
image class="underline" href="#image101.png"
Яйцеклетка в «лучистом венце»
Проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки сразу же вызывает в ней ряд изменений. В первую очередь изменяется ее оболочка: за короткий отрезок времени она так уплотняется, что больше сквозь нее не сможет проникнуть ни один сперматозоид. Возникновение этой оболочки гарантирует, что яйцеклетка будет оплодотворена только одной мужской клеткой. Это означает, что ядро яйцеклетки сольется только с ядром проникшего в нее сперматозоида и ядро зиготы будет содержать нормальный двойной набор хромосом. Затем зигота начнет делиться.
Впрочем, для некоторых организмов проникновение в яйцеклетку нескольких сперматозоидов является нормальным явлением. У них с ядром яйца все равно сольется лишь один сперматозоид. Остальные погибают недалеко от поверхности ядра, и их вещество используется для питания яйцеклетки. Другое дело, когда возникновение непроницаемой оболочки у яйца запаздывает, и благодаря этому в него успевают нелегально проникнуть несколько сперматозоидов. При слиянии их ядер с ядром яйцеклетки общее количество хромосом оказывается больше нормального.
Слияние ядра яйцеклетки с ядрами нескольких сперматозоидов происходит лишь в редких, исключительных случаях. Такая яйцеклетка обычно развивается неправильно и вскоре гибнет. Однако у насекомых, птиц и некоторых других животных в искусственных условиях удается вырастить до взрослого состояния отдельные особи, полученные от слияния яйцеклетки с несколькими сперматозоидами.
Оплодотворение – специфическая реакция. Это значит, что слияние может произойти лишь между половыми клетками животных, относящихся к одному виду, в крайнем случае – к очень близким видам (как собака и волк, например).
Еще одна особенность оплодотворения – оно необратимо. Даже если сперматозоид, проникший в яйцеклетку, почему–либо погибнет, она всё равно будет «считать себя» оплодотворенной. Иногда «овдовевшая» яйцеклетка продолжает свое развитие, как будто ничего и не произошло. Зародыши, развивающиеся из таких неполноценно оплодотворенных яиц, обычно гибнут, но иногда достигают взрослого состояния. Способность яйца развиваться после гибели или удаления проникшего внутрь сперматозоида – очень важное свойство. Благодаря этой способности с яйцом могут происходить удивительные вещи.
Мапа или пама?
Греческие легенды рассказывают, что прекрасная нимфа Салмакида безумно влюбилась в красивого юношу Гермафродита, сына богов Гермеса и Афродиты. Она обратилась с мольбой к богам сделать их навек неразлучными, и боги, вняв ее просьбе, слили их в одном теле. Естественно, это фантастическое существо оказалось двуполым.
image class="underline" href="#image102.png"
image class="underline" href="#image103.png"
Плоский червь свиной цепень:
А – половая система; Б – общий вид; 1 – головка с органами прикрепления; 2 – членики; 3 – семенники; 4 – яичник; 5 – матка; 6 – половые протоки
Не только греческие боги, но и природа любила пошутить. На Земле немало подлинных гермафродитов, настоящих двуполых существ. У них есть и женские, и мужские половые железы, которые вырабатывают половые клетки двух типов. Однако гермафродитов, способных оплодотворить себя сами, т. е. размножаться в одиночку, сравнительно немного. Большинству гермафродитных животных для размножения нужен партнер, как и раздельнополым существам. Однако если у двух раздельнополых животных откладывает яйца или рождает детенышей только одна самка, то у гермафродитов оба партнера после спаривания могут отложить яйца.
Самооплодотворение чаще всего встречается у животных, ведущих паразитический образ жизни. Если бы не это, отгороженный в теле своего хозяина от внешнего мира паразит был бы лишен возможности оставить потомство. У плоских червей, паразитирующих в кишечнике позвоночных, протоки мужской и женской половых желез впадают в общую камеру, где и происходит встреча половых клеток.
image class="underline" href="#image104.png"
Асцидия
Для многих гермафродитных организмов самооплодотворение невозможно. Причины этого могут быть самыми разными. Чаще всего мужские и женские половые клетки созревают в разное время. Но может быть и так, что яйцеклетки просто не могут быть оплодотворены сперматозоидами того же организма. Это явление наблюдается у асцидий, но механизм его пока не разгадан.
Большинство гермафродитных организмов, неспособных к самооплодотворению, в период размножения или одновременно выполняют функции самца и самки или в разные периоды жизни выступают то в одной, то в другой роли.
Отнюдь не единичным явлением, внешне напоминающим гермафродитизм, является паразитирование представителя одного пола на особи другого пола. В некоторых случаях природа использовала «опыт» греческих богов, слив в одном теле самца и самку. Речь идет о глубоководных удильщиках, очень своеобразных рыбах океанских глубин.
У этих рыб самки примерно в 100 раз крупнее самцов, которые так и называются – карликовыми. Самцы, слегка подкормившись после вылупления из икринок, отправляются на поиски невесты. Если в отпущенный им срок не найдут самку, гибнут от истощения. Неудивительно, что счастливцы, которым повезло встретить самку (а в малонаселенных глубинах океана такая встреча может и не произойти), не тратят время на знакомство с невестой, не выясняют, красивая она или нет, а просто вцепляются в нее зубами и скоро прирастают к ней. Да не просто прирастают, а самым настоящим образом срастаются. Их пищеварительная система атрофируется, кровеносная объединяется с сосудами самки, и самец фактически превращается из организма в орган, придаток организма самки. Когда самка мечет икру, эти «придатки» вспоминают о своих мужских обязанностях и поливают ее молоками, обеспечивая оплодотворение.
image class="underline" href="#image105.png"
Карликовый самец удильщика на самке (указан стрелкой )
В одну самку могут вцепиться и два, и четыре самца. Они ведь вцепляются в нее, не спрашивая, замужем она или нет. Такой паразитизм самцов на самках собственного вида в условиях глубоководья оказывается очень выгодным. Во–первых, экономия – карликовым самцам нужно гораздо меньше пищи, чем если бы они были размером с самку, а то и крупнее, как у многих животных. На больших глубинах иищи мало, так что «лишние рты» ни к чему. Во–вторых, из–за редкой плотности популяции рыб на глубине встреча самца и самки, если бы им надо было встречаться каждый сезон размножения, маловероятна. А так у самки всегда ('сть при себе запас «карманных» самцов.
Гроссмама
Мы сказали, что у живых существ, имеющих половые клетки, возникновению зародышей всегда предшествует слияние женской и мужской половых клеток. Однако почти из любого правила в биологии нет–нет да найдется исключение. Так уж устроены живые организмы: не любят они жестких указаний: «Делай то, не делай это». Не успеют биологи вывести какой–нибудь закон, как тут же найдут организм, ему не подчиняющийся. Так и с размножением с помощью половых клеток.