Размножение клеток

Циклическая непрерывность живых существ обнаруживает в явлениях воспроизводства связующие звенья между последовательными поколениями.

Размножение осуществляется на разных уровнях эволюционного масштаба, в разных ветвях растительного и животного мира, у разных живых организмов, с таким разнообразием механизмов, которое само по себе оправдывает целый трактат.

Первая классификация явлений размножения должна отличать одноклеточные организмы от многоклеточных, поскольку только в первом клеточное деление совпадает с размножением.

При многоклеточном размножении может быть агамическое или половое (или гамика).

Относительно менее частое размножение агама основано на механизме митоза, так что изменчивость вида скорее связана с повторным появлением мутаций.

Существуют также различные механизмы, такие как стробилация, споруляция и т. Д., В то время как у растений мы обнаруживаем хорошо известные регенеративные формы в сельском хозяйстве (черенки, наслоение и т. Д.).

Однако наиболее распространенным репродуктивным механизмом в высших формах является половой механизм, соответствующий появлению мейоза, образования и гамет и их слияния в зиготе (оплодотворение).

У примитивных видов гаметы морфологически не дифференцированы: в данном случае речь идет об изогаметии. Однако всегда есть две серии гамет, отождествленных с символами (+) и (-), и оплодотворение может происходить только при столкновении гамет противоположного знака: поэтому существует биологическое различие, еще не выраженное морфологически.

По мере развития эволюционной шкалы появляется морфологическая и функциональная дифференциация, при которой мы выделяем тип женских гамет, обычно наделенных обильным резервным материалом (дейтеоплазмой или теленком, который будет обеспечивать развитие эмбриона до тех пор, пока он не станет метаболически независимым). ) и тип мужских гамет, наделенных подвижностью для достижения женских. Гамет всегда гаплоидные и являются результатом мейоза. Их слияние порождает диплоидную зиготу.

Между мейозой и зиготой может происходить серия гаплоидных клеточных поколений, а между зиготой и мейозом может происходить серия диплоидных клеточных поколений, с различными вариантами генеративных циклов, выраженными чередованием поколений.

Вид диплонта (с диплоидным организмом) характеризуется гаметическим мейозом: мейоз производит непосредственно гамет, которые тают, немедленно воссоздают диплоидное состояние. Это преобладающий случай Metazoans, включая человека.

гаметогенеза

Принимая во внимание репродукцию с гаметическим мейозом, как это происходит у человека, давайте выясним, как мейоз внедряется в гаметогенез (образование гамет).

В эмбриональном развитии мужского и женского гаметогенеза (называемого сперматогенезом и оогенезом) наблюдается ранняя дифференциация между клетками, предназначенными для формирования тела (соматическая линия), и клетками, продуцирующими гамет (зародышевая линия). Начальные клетки зародышевой линии называются протогонами. При дифференциации гонады в мужском или женском смысле дифференцировка половых клеток происходит соответственно в сперматогониях и овогонах.

Глядя на сперматогенез, мы видим, что в сперматогонии существует ряд клеточных поколений, которые продолжаются на протяжении всей жизни. Только часть сперматогонии, которая производится непрерывно, отличается от нормального митотического цикла и вместо этого начинает мейотический цикл.

Зародышевая клетка, в которой начинается мейоз (редупликация, а затем первое деление), называется сперматоцитом первого порядка; его деление происходит из двух сперматоцитов второго порядка, которые со вторым делением дают в общей сложности четыре сперматиды.

Мы можем градуировать уменьшение хромосомного набора от 4n сперматоцитов первого порядка (после редупликации по четыре хроматала для каждой пары гомологов) до второго из сперматоцитов второго порядка и до n сперматид, как уже наблюдалось при изучении мейоза, который так кончается. Поэтому сперматиды уже являются гаплоидными, но еще не являются зрелыми гаметами. Из структуры гаплоидной клетки функциональное созревание (так называемый мифогенез сперматозоидов) превращает сперматиды в сперматозоиды, то есть зрелые мужские гаметы.

В женском гаметогенезе (или овогенезе) отмечаются разные различия. Прежде всего, количество гамет, которые будут подготовлены, намного меньше. Подсчитано, что около 5 × 105 яйцеклеток получают в половых железах самки человеческого рода; из них только около 400 заинтересованы в созревании фолликулов и их последующем отторжении, в цикле, который обычно включает только один фолликул в месяц в течение фертильного периода около 35 лет.

Различное количество гамет, приготовленных у двух полов, соответствует уже упомянутой разнице в функции и поведении: сперматозоиды маленькие, подвижные и многочисленны в связи с необходимостью поиска яйца и низкой вероятностью его обнаружения; яйца крупные, инертные и их мало, что связано с функцией обеспечения зародыша запасным материалом и защиты, обеспечиваемой им внутренним оплодотворением (естественно, у видов с внешним оплодотворением даже яйца должны быть более многочисленными).

Необходимость снабжения гамет резервным материалом соответствует наличию в оогенезе фазы остановки мейоза, во время которой хромосомы частично деспирализуются. Затем мы наблюдаем так называемые «перистые хромосомы», в которых ряд экстрофлексий идентифицирует признаки, по которым гены, ответственные за синтез дейтоплазмы, деспрессируются.

Меньшее количество, необходимое для женских гамет, также соответствует тому факту, что из четырех гаплоидных клеток, продуцируемых мейозом, только одна получает весь резервный материал и становится гаметой, тогда как остальные три (полоциты или полярные тела), которые содержат только хромосомный материал, не может породить зиготы и эмбрионы и обречен на регресс.

оплодотворение

В животном мире мы можем наблюдать переход от внешнего оплодотворения (гаметы, подверженные любому экологическому риску и поэтому обязательно очень многочисленны у обоих полов) к внутреннему оплодотворению, с которым родительская забота дополнительно связана с метаболическими отношениями млекопитающих между матерью и плодом.

Оплодотворение, как только произошло столкновение между гаметами противоположного пола, должно происходить, гарантируя два условия: специфичность и уникальность. Другими словами, необходимо убедиться, что сперматозоид относится к тому же виду, что и яйцо, и что после того, как оно вошло в первое, никто в него не войдет.

Специфичность обеспечивается биохимическими характеристиками акросомы и поверхности яйца. Фактически, есть разговоры о реакциях между «удобрениями» и «антифертилизином», специфичность которых сравнима со специфичностью взаимодействия ферментов и субстрата.

Уникальность оплодотворения гарантируется модификацией поверхностной структуры яйцеклетки («корковая реакция»), которая начинается именно во время первой специфической реакции оплодотворения / антифертилизина; после этой реакции мембрана яйцеклетки изменяется, так что другие возможные сперматозоиды, которые достигают ее, больше не в состоянии начать специфическую реакцию оплодотворения.

После оплодотворения хвост сперматозоида остается внешним по отношению к яйцеклетке, в то время как хромосомный материал проникает. Это, называемое «мужской пронуклеус», присоединяется к «женскому пронуклеусу» яйца, таким образом формируя диплоидное ядро ​​зиготы.

Под редакцией: Лоренцо Боскариоль