Что такое оплодотворение и каков его результат. Как дальше протекает этот процесс по дням. Общие принципы проведения искусственного оплодотворения методом инсеминации
Проблема оплодотворения сегодня одна из самых актуальных. Многие пары, задумываясь о детях, пытаются разобраться в мельчайших деталях процесса. В этой статье обсудим подробно, что такое оплодотворение простыми словами и как происходит процесс в биологии человека.
Что это такое
Во время полового акта семя мужчины проникает в лоно женщины, где гаметы (мужские и женские половые клетки) встречаются, чтобы слиться в одну. Результат такого слияния называют оплодотворением. Образованная зигота несёт в себе всю генетическую информацию от обоих родителей.
Знаете ли вы? Половой акт по его воздействию на организм сравнивают с интенсивной физической нагрузкой. Во время секса учащается сердцебиение, сокращаются мышцы, повышается температура тела и выводятся токсины (вместе с потом), сжигаются жиры и калории (100 ккал у мужчины, 69 ккал у женщины) - данные предоставлены университетом Монреаля.
Как происходит оплодотворение
Процесс слияния мужской и женской клетки может происходить естественным и . Второй вариант помогает парам, имеющим проблемы с функцией деторождения, и даёт им шанс стать родителями.
Естественное
Рассмотрим, как происходит процесс оплодотворения яйцеклетки по дням.
1-й день : . Созревшая женская клетка выходит из фолликула, её подхватывают и продвигают на встречу с мужской клеткой ворсинки, которыми покрыта поверхность маточных труб.
2-й . Пройдя долгий путь и добравшись до оболочки яйцеклетки, выделяет особый фермент, который растворяет часть защитной оболочки, образует проход для спермия. Проникая в женскую клетку, спермий отбрасывает хвостик за ненадобностью (информация хранится в его головке). Буквально в течение получаса после проникновения происходит слияние двух клеток, образуя единую - зиготу. На этом процесс оплодотворения закончен, начинается процесс формирования зародыша. Зигота активно делится каждые 12-16 часов.
4-й день после зачатия: зародыш сформирован, теперь ему необходимо по трубам добраться в матку и закрепиться там.
5-й . Эмбрион достиг полости матки и некоторое время будет выискивать наиболее удобное для себя место.
На 6-7-й дни после оплодотворения беременность можно заподозрить по выделениям из влагалища, которые называют и относят к ранним симптомам. Выделения обусловлены действиями эмбриона - чтобы закрепиться на стенке матки, он в буквальном смысле вгрызается в её эндометрий, задевая сосуды. Процесс прикрепления, то есть имплантации, занимает примерно двое суток.
10-й день
. Происходят изменения слизистой полости матки, начинает образовываться ткань будущей плаценты. В это же время закрепившийся зародыш выделяет в материнскую кровь гормон беременности - , на который реагируют тесты.
После положительной реакции , подтверждающего беременность, процесс, как происходит её развитие по дням, наблюдает врач. Весь период ожидания родов делят на триместры согласно процессам , происходящим в трёхмесячный период.
Искусственное
Не всегда получается забеременеть естественным путём, на помощь приходит искусственное оплодотворение. Метод зависит от причины бесплодия, сегодня есть три вида процедуры:
Самый простой из видов оплодотворения и наиболее близкий к естественному- ИИ. До начала процедуры пара проходит обязательные обследования: (женщины) и (мужчины).
Перед самим процессом собираются сперматозоиды с самой высокой активностью. Далее мужское семя посредством катетера вводится в полость матки, где сперматозоиды повторяют путь, предназначенный природой, двигаясь по трубам, находят и оплодотворяют яйцеклетку. Эффективность ИИ - до 20,5 %.
До процедуры полагаются обязательные обследования:
- (мочи, крови, гормонов),
- спермограмма,
- мазки и пробы крови на венерические инфекции,
- и состояние .
Мужское семя (предварительно отобранные сильные и подвижные спермии) помещается в среду, близкую к естественным условиям. Мужские и женские клетки смешивают и ожидают результат. После удачного слияния отбирают самые сильные зиготы для выращивания эмбриона. Два-три жизнеспособных эмбриона переносят в матку женщины, где они приживаются и развиваются как при обычной беременности. Эффективность метода до 30 %.
Процедура ИКСИ требует тех же анализов и исследований, что и при ЭКО. Специалисты под мощным микроскопом изучают активность сперматозоидов, отбирают один самый активный и с помощью иглы вводят в женскую клетку (заранее обработанную специальным составом, растворяющим её оболочку). Успех данного метода оценивают в 30 %.
Основные правила успешного оплодотворения
На успешное слияние мужской и женской клетки влияют многие факторы. Самое, пожалуй, важное - это вычислить период овуляции или, простыми словами, день, на какой происходит оплодотворение. Дело в том, что яйцеклетка жизнеспособна всего несколько часов, в то время как сперматозоиды живут около трёх суток, сутки им нужны для того чтобы пройти в маточную трубу. Поэтому предпочтительнее планировать зачатие за день-два до овуляции. Увеличивает шансы на зачатие регулярная сексуальная жизнь пары, она же положительно влияет на активность спермиев.
Знаете ли вы? Научные журналы «EurekAlert» и «Nano Letters» опубликовали описание разработки учёных ИИН в Дрездене. Нанотехнологи изобрели так называемые спермоботы - грубо говоря, микромоторчик, который обвивает жгутик спермия и доставляет его к женской клетке. Подобное устройство способно помочь многим парам, желающим иметь детей.
Немаловажное значение для успеха имеет состояние , образ жизни, вредные привычки.
Разберём по пунктам. После применения средств для полного восстановления должно пройти какое-то время. Если препараты были на основе гормонов, должен восстановиться гормональный фон. Отрицательно влияют на овуляцию анальгетики и противовоспалительные средства.
Вероятность зачатия снижает неправильное питание. Сладости в больших количествах, фастфуд, мучное и жирное увеличивают вес и уровень сахара в крови. Это провоцирует гормональный сбой. Плохо влияют на детородную функцию кофеин и приверженность к вегетарианству, организму нужны животные белки.
Важно! Лишний или недостаточный вес желательно нормализовать с помощью квалифицированного диетолога, а не самостоятельно.
Стрессы вредны и для мужчин, и для женщин, они одинаково влияют на способность к деторождению. Нужно уметь расслабляться и избегать провоцирующих ситуаций. В этом хорошо помогает массаж, ароматерапия, расслабляющая ванна.
Отказ от вредных привычек - , алкоголя - значительно повысят шансы на успех. Алкоголь и никотин негативно сказываются на выработке необходимых для активности спермы и овуляции гормонов, кроме того, злоупотребление может спровоцировать патологии на ранней стадии развития эмбриона.
Конечно, важно следить за своим здоровьем. Часто мужчины и женщины отмахиваются от кажущихся незначительных недомоганий, забывая о том, что организм - это единая система. Раз в полгода, в год можно и нужно выделить время на посещение гинеколога, уролога, сдать общие анализы, чтобы предупредить проблему со здоровьем.
Ключевую роль в успешном оплодотворении и последующем рождении здорового малыша играет осознанное . Под наблюдением и с рекомендациями врача-специалиста будущие родители смогут качественно подготовиться, пройти необходимые обследования, возможно, процедуры, что в разы увеличит шансы на зачатие.
Оплодотворение и образование зиготы
Оплодотворение - слияние мужской и женской половых клеток, в результате чего восстанавливается диплоидный набор хромосом, характерный для данного вида животных, и возникает качественно новая клетка - зигота (оплодотворенная яйцеклетка, или одноклеточный зародыш).
У человека объем эякулята - извергнутой спермы - в норме составляет около 3 мл. Для обеспечения оплодотворения общее количество сперматозоидов в сперме должно быть не менее 150 млн, а концентрация их в I мл - 20-200 млн., хотя в яйцеклетку проникает только один из них, а остальные подготавливают условия для оплодотворения. В половых путях женщины после копуляции их число уменьшается по направлению от влагалища к дистальному концу маточной трубы.
В процессе оплодотворения различают три фазы: 1) дистантное взаимодействие и сближение гамет; 2) контактное взаимодействие и активизация яйцеклетки; 3) вхождение сперматозоида в яйцо и последующее слияние - сингамия
События, предшествующие оплодотворению
Для того чтобы произошло оплодотворение, сперматозоид должен последовательно преодолеть три барьера: лучистый венец состоящий из нескольких слоев фолликулярных клеток, прозрачную оболочку и, наконец, плазматическую мембрану яйцеклетки, при слиянии которой с плазмолеммой сперматозоида и начинается собственно оплодотворение. Сперматозоид легко проникает через лучистый венец между рыхло расположенными фолликулярными клетками и достигает прозрачной болочки. Прозрачная оболочка- существенный барьер на пути сперматозоида. При взаимодействии сперматозоида с прозрачной оболочкой последовательно происходят, следующие события: связывание сперматозоида с его рецептором -> акросомная реакция -> расщепление компонентов зона пелюцида ферментами акросомы -> проникновение сперматозоида через образовавшийся в оболочке канал к плазматической мембране яйцеклетки. Взаимодействие сперматозоида с прозрачной оболочкой происходит в два этапа. Сначала сперматозоид слабо прикрепляется к прозрачной оболочке. На этом этапе взаимодействие не видоспецифично, сперматозоиды легко отделяются осторожным смыванием. На втором этапе сперматозоиды прочно связываются со своими рецепторами. Это взаимодействие видоспецифично (видовую специфичность беспечивает также акрозин, освобождающийся в ходе акросомной реакции).
Способность к оплодотворению. Для успешного оплодотворения яйцеклетка должна встретиться со сперматозоидом в течение одних суток. Максимальный срок жизнеспособности сперматозоида в женских половых путях 2 суток жизнеспособность овулировавшей яйцеклетки примерно вдвое больше. Из практических соображений время, в течение которого овулировавшая яйцевая клетка может быть оплодотворена, оценивают в 5 суток.
После сближения женского и мужского пронуклеусов, которое продолжается у млекопитающих около 12 ч, образуется зигота - одноклеточный зародыш. Уже на стадии зиготы выявляются презумптивные зоны (лат. presumptio - вероятность, предположение) как источники развития соответствующих участков бластулы, из которых в дальнейшем формируются зародышевые листки.
Рис. Зигота человека в стадии сближения мужского и женского ядер (пронуклеусов): (по Б.П.Хватову).
1 - женское ядро; 2 - мужское ядро.
На сегодняшний день уже практически досконально установлено то, как происходит оплодотворение яйцеклетки. При этом ещё не так давно об этом было известно совсем немного.
После того как данная гамета выходит из своего фолликула, располагающегося в яичнике, она увлекается в маточные трубы. При этом стоит отметить, что чаще всего за одну овуляцию происходит выход лишь одной яйцеклетки. В том случае, если созревают сразу 2 фолликула, то возникает вероятность того, что произойдёт зачатие разнояйцевых близнецов. Как отмечалось ранее, то, как происходит оплодотворение яйцеклеток, до недавнего времени оставалось тайной. С появлением современных методов исследования удалось установить ход событий во время этого чудесного явления. Сначала яйцеклетка медленно проходит по маточной трубе. Чаще всего
выжившие сперматозоиды достигают её в ампулярной части этого придатка матки. Именно здесь обычно и осуществляется процесс оплодотворения. При этом к яйцеклетке может подойти сразу несколько сперматозоидов, однако в оплодотворении участвует лишь 1 из них. В том случае, если яйцеклеток несколько, то в них проникают различные сперматозоиды. В результате начинают развиваться разнояйцевые близнецы. Так как они появляются из различных клеток, то не будут иметь идентичный внешний вид и набор генов после рождения. Кроме этого, разнояйцевые близнецы могут отличаться и по полу. Многие женщины интересуются тем, можно ли почувствовать оплодотворение. К сожалению, это невозможно. На самом деле даже самые современные методы исследования не позволяют установить точное время зачатия ребёнка. После того как яйцеклетка оказывается оплодотворена, она "запечатывается", и в неё не способен проникнуть больше не один сперматозоид. Та мужская половая клетка, которая смогла попасть в неё первой, практически полностью распадается. Остаётся лишь генетическая информация, которая объединяется с набором хромосом яйцеклетки. В результате из двух гаплоидных гамет образуется 1 диплоидная зигота. В дальнейшем она постоянно делится. Порой уже после оплодотворения яйцеклетки может произойти её полное дробление на 2-3 и более отдельных частей. В результате начинают развиваться так называемые однояйцевые близнецы. Они обладают абсолютно идентичным генетическим набором, в результате чего имеют одинаковый внешний вид.
Что случается после того как происходит оплодотворение яйцеклетки
Как уже было отмечено, после слияния мужской и женской половых гамет образуется зигота. Она постоянно дробится. В результате уже к концу первых суток после того, как происходит оплодотворение, зигота состоит из 100 примерно одинаковых по размеру клеток. Всё это время осуществляется постепенное движение из ампулярной части трубы непосредственно в матку женщины. Сюда зигота попадает приблизительно спустя неделю -10 дней после оплодотворения. Здесь она имплантируется в слизистую оболочку матки, откуда и получает всё необходимое для своего роста и развития. Стоит отметить, что к моменту имплантации зигота успевает претерпеть несколько существенных изменений, превращаясь в морулу и гаструлу. В дальнейшем происходит постепенное развитие плода. Он значительно увеличивается в размерах и поэтапно приобретает все черты и органы, свойственные обычному человеку.
Оплодотворение – создание новой жизни благодаря слиянию яйцеклетки и сперматозоида. Несмотря на внешнюю простоту процесса, существует множество факторов, влияющих на успешность оплодотворения. Оплодотворение – часть мощного жизненного потока энергии, которой движет размножение, стремление к продолжению рода, настолько мощный инстинкт, что его отражение находится во многих сопутствующих процессах. Суть процесса оплодотворения имеет поразительное сходство в природе – у растений, у животных людей. Так как человек является социальным существом, то в рассмотрении процесса оплодотворения можно говорить о нескольких сторонах – эмоциональной, социальной, физиологической, физико-химической.
Оплодотворение – процесс физиологический, обусловленный разделением половых клеток на мужские и женские и раздельным существованием этих клеток в естественной среде. На мужские и женские клетки делятся не только по признаку, в чьем теле они находятся. В природе мужские половые клетки отличается высокой активностью, женские половые клетки после слияния с мужской остается в организме и продолжает развиваться до определенного момента, организм особи приспосабливается к новому состоянию, меняясь в соответствии с нуждами развивающегося зародыша.
Человеческие половые клетки называются яйцеклеткой (женская половая клетка) и сперматозоидом (мужская половая клетка). Слияние этих клеток происходит во время соития (полового акта), при нарушении половых функций возможно искусственное оплодотворение.
Оплодотворение происходит при соблюдении множества условий. Если говорить о самом механизме, то рассмотрим, как должно происходить оплодотворение при отсутствии контрацепции и взаимном согласии партнеров.
Женская сторона вопроса
Менструальный цикл начинается с развитием в фолликуле новой яйцеклетки, которая постепенно растет и, достигая определённого состояния, проходит по маточной (фаллопиевой) трубе. Период движения созревшей яйцеклетки по маточной трубе оптимален для оплодотворения, он носит название овуляции. Происходит это на 13-18 день менструального цикла, длительность такого периода составляет до трех дней, он называется фертильным, то есть благоприятным для зачатия. В это время остальные органы женской половой системы готовятся к возможному оплодотворению: верхний слой матки – эндометрий – разрастается, увеличивается его кровоснабжение. Если яйцеклетка будет оплодотворена, то она будет «принята» маткой, если нет – отторгнута. Половая система подает сигнал о неудачном цикле, что оплодотворение не произошло, цикл не закончился беременностью. Наблюдается изменение гормонального фона, под действием которого происходит отторжение лишнего слоя эндометрия и подготовка новой яйцеклетки к созреванию и возможному оплодотворению.
За всю жизнь в организме женщины может произойти примерно 500 циклов, считается, что на момент рождения в женском организме существует потенциал для одного миллиона яйцеклеток, но с возрастом часть из них отмирает, деградирует. Также медицина отмечает возможность «пустого» цикла. Когда овуляция не происходит, а значит оплодотворение не возможно. В организме здоровой женщины нормой считается цикл без овуляции до двух раз за год. Отклонения от схемы возможны при нерегулярной половой жизни, приеме контрацептивов, который могут угнетать функцию яичников и значительно снизить вероятность оплодотворения, либо при резком отказе от приема гормональной контрацепции способствовать повышенному количеству созревших яйцеклеток.
Мужская сторона вопроса
Сперматозоиды продуцируются на протяжении всей жизни мужчины, в минуту в мужском организме производится пятьдесят тысяч половых клеток, во время соития эякулируются (выбрасывается во влагалище, в тело женщины) примерно пятьсот тысяч мужских половых клеток. Из них только 200 пойдут в верном направлении и будут участвовать в гонке оплодотворения яйцеклетки. Созревание мужских клеток происходит в яичках более двух месяцев (примерно 75 дней) происходит рост и развитие сперматозоидов, после чего они перемещаются в придатки яичек, где «дозревают». Находясь в яичках. Сперматозоиды будто находятся в состоянии сна – они формируются физически и могут быть неполноценными – у некоторых могут отсутствовать хвосты или жгутики, без которых невозможно движение, возможна деформация. В придатках яичек находится специфичная среда, которая «будит» сперматозоидов, готовит их к функции оплодотворения – они начинают пытаться двигаться, чувствовать направление, большинство из них вращается вокруг оси. Процесс дозревания займет примерно 12 дней, после чего сперматозоиды можно условно назвать жизнеспособными. Таким образом, на подготовку мужских половых клеток к оплодотворению уходит примерно 3 месяца. Храниться и ждать своей очереди они могут до месяца, после чего происходит растворение сперматозоидов. Полученная белковая масса используется организмом для питания и жизнедеятельности яичек.
Скорость сперматозоидов достигает 70 км/ч, поэтому, попадая в женский организм, достигнуть яйцеклетки они могут гипотетически за 40 минут, на практике на это требуется до 6 часов, поскольку им еще необходимо двигаться против тока жидкости. К тому же кислая среда женского влагалища может снизить активность сперматозоидов, привыкших к щелочной среде. Считается, что во влагалище сперматозоид может существовать до 4 дней, ожидая встречи с яйцеклеткой. Однако большинство из них погибнет уже в первые часы пребывания во влагалище.
Как происходит оплодотворение
В период овуляции яйцеклетка движется по фаллопиевой трубе по дороге к матке. Это идеальное время для оплодотворения. После соития сперматозоиды оказываются во влагалище, они начинают свой путь в поисках яйцеклетки, оплодотворение может произойти в течение нескольких часов после полового акта, иногда на это уходит больше 1 дня. Из 500 000 сперматозоидов, эякулированных при соитии только 200 начнут двигаться против тока жидкости на пути к яйцеклетке. Важно, чтобы «встреча» до попадания яйцеклетки в матку и произошло слияние. Из всех сперматозоидов проникнуть в оболочку яйцеклетки сможет только один, после этого клетка покроется защитной мембраной, что не позволит остальным повторно слиться с яйцеклеткой. Это важный механизм генетического отбора и сохранения хромосомного набора, признаков и свойств будущего организма, которые определяются в ходе оплодотворения. Погибая, остальные сперматозоиды создают среду, при которой происходит частичное растворение оболочки неоплодотворенной яйцеклетки, что облегчает задачу для самого удачливого сперматозоида. При оплодотворении он словно ввинчивается в мембрану яйцеклетки, внутри которой оказываются 2 ядра и 2 хромосомных набора. Специальная химическая пленка обеспечит им защиту от внешнего воздействия «опоздавших» сперматозоидов, после чего слившаяся клетка начинает активно делиться и называется морулой. По сути это эмбрион, внешне напоминающий яйцо, который после успешного оплодотворения продолжает двигаться к матке.
Для нормального и естественного начала беременности, медики называют ее настоящей, эмбрион должен присоединиться к эндометрию – верхнему слою эпителия матки, насыщенному кровеносными сосудами, который успел разрастись, готовясь стать колыбелью будущей жизни. Бывает, что эмбрион так и не срастается с эндометрием и продолжает активное развитие до тех пор, пока в родительских половых клетках достаточно веществ для роста и деления клеток эмбриона. При этом женщина испытывает все признаки беременности и экспресс-тесты могут также давать положительный результат. Однако из-за недостатка питания разросшийся эмбрион, который не смог вовремя пристать к эндометрию либо встретил препятствие на своем пути (полипы, спайки), будет отторгнут материнским организмом, как чужеродный. Такая беременность называется внематочной. Она опасна для женского организма, поскольку влечет нарушение гормонального фона, сопровождается рядом физиологических изменений половой сферы и по результатам неудавшейся беременности дополняется хирургическим вмешательством. Многие женщины после внематочной беременности могут успешно зачать и выносить ребенка, однако из-за возможного риска подлежат обязательному врачебному контролю для предотвращения повторного инцидента. Многократные внематочные беременности – это серьезная причина для беспокойства и лечения половой системы
Факторы оплодотворения
Сложность оплодотворения связана с множеством особенностей, каждая из которых влияет на успешность оплодотворения. Сам по себе половой акт может не привести к зачатию, во многом это зависит от здоровья и возраста партнеров. Только четверть физически здоровых пар сможет зачать ребенка при наличии овуляции и прочих благоприятных условиях.
- Менструальный цикл. Женский организм работает по собственным биологическим часам, некоторые исследователи считают, что наличие менструального цикла – процесса развития яйцеклетки, может быть связано с лунной активностью, по общему мнению, это объясняется изменением гормонального фона – в разные моменты женского цикла содержание гормонов отличается. Оплодотворение яйцеклетки возможно только в период овуляции, когда яйцеклетка освобождается из фолликула и начинает свободное движение внутри женского полового тела. При отсутствии созревшей яйцеклетки оплодотворение невозможно.
- Возраст партнеров. Возраст влияет на генный материал – качество хромосомного набора заложенного в половых клетках, а также активность этих клеток и их способность к оплодотворению. С течением времени мужской организм накапливает негативные факторы, поэтому жизнеспособность сперматозоидов ухудшается. Что касается женских половых клеток. То с возрастом вероятность мутации возрастает, поэтому при беременности женщин старше 35 лет требуется дополнительное обследование – повышается возможность наличия генетических заболеваний у плода, которые существенно осложняют жизнь или могут быть несовместимы с жизнью. В целом процент маленький, однако треть случаев рождения детей с генетической болезнью, это дети рожденные родителями старше 35 лет. В целом для молодой женщины сам процесс беременности будет протекать значительно проще, чем после достижения 35-летнего возраста. У мужчин качество эякулята (семенной жидкости, извергаемой при половом акте) с возрастом также ухудшается.
- Состояние здоровья. При наличии определённых отклонений оплодотворение может быть невозможным: если есть отклонения связанные с эякуляцией – семяизвержением у мужчин, либо низким качеством спермы. Низким качеством может считаться малое количество зрелых и активных сперматозоидов в семенной жидкости. При попадании таких незрелых сперматозоидов в женский организм они не успевают достигнуть яйцеклетки и оплодотворить ее, либо могут быть отторгнуты яйцеклеткой. Также есть вероятность, что при попадании в женскую половую сферу малоактивные сперматозоиды, привыкшие к щелочной среде, будут нейтрализованы кислой средой, которая является нормальной для естественной женской половой микрофлоры. Состояние женского здоровья имеет важное значение: при нарушении цикла, проблемах половой системы, хронических болезнях оплодотворение и вынашивание может быть маловероятным и даже опасным для здоровья. Важно чтобы партнеры прошли медицинское обследование, подтверждающее положительную вероятность оплодотворения.
- Желание иметь ребенка. Кроме вопроса контрацепции речь может пойти об этической стороне вопроса. Как было сказано ранее только четверть физически здоровых потенциальных родителей сможет зачать ребенка во время полового акта. В медицине считается нормальным, если при отсутствии контрацепции пара продолжает попытки естественного оплодотворения на протяжении двух лет. При большем сроке врачи ставят вопрос о необходимости исследования и лечения возможных отклонений. Говорят, что кроме физиологии в процессе оплодотворения участвуют и высшие силы: родители должны попасть не только в идеальный период для зачатия, иметь возможность, но и очень хотеть ребенка, в тех случаях когда беременность планируется. Таким образом, будущий ребенок словно выбирает наиболее удачный период в жизни родителей, когда ему стоит появиться. В этом смысле в оплодотворении обыватели видят божественное чудо жизни.
Некоторые нюансы оплодотворения
В процессе оплодотворения определяется не только пол будущего ребенка, но и черты его характера, внешности. В человеческой клетке находится 46 хромосом, в половой их в меньше – 23 хромосомы, поэтому ребенок может наследовать те генетические признаки, которые у его родителей не проявились. При оплодотворении в объединенной клетке оказывается полный набор хромосом, ребенок будет соответствовать тому фенотипу (внешним признакам), хромосомы которого оказались доминирующими, т.е. эволюционно более сильными, либо тому которые совпали в хромосомной паре. Исключение составляет половой признак. Для мальчиков это набор ХУ-хромосом, для девочек ХХ-хромосом. Поскольку от своей мамы будущий ребенок может получить в хромосомном наборе только Х-хромосому, то влияние на пол ребенка оказывает отцовский фактор – какой набор хромосом будет у сперматозоида, участвовавшего в оплодотворении. Пол будущего ребенка пытаются угадать и обеспечить разными способами – начиная со специальных диет, определяя идеальное время для зачатия по месяцам и возрасту родителей, и заканчивая позами для полового акта. Фактически это будет зависеть от зачатия. Считается, что У-сперматозоиды более активные и быстрые, но живут меньше, поэтому если оплодотворение произошло в первые часы, то родителям можно ждать мальчика. Х-сперматозоиды отличаются живучестью и выносливостью, однако скорость их ниже, поэтому они имеют шансы на оплодотворение, если овуляция началась после полового акта, либо встреча с яйцеклеткой произошла после 12 часов с момента соития, когда У-сперматозоиды потеряли активность или погибли. В этих случаях после оплодотворения должна появиться девочка.
Для родителей, которые не могут зачать ребенка естественным путем по каким-либо причинам, ест ь возможность воспользоваться медицинскими услугами и участвовать в искусственном оплодотворении. В зависимости от проблемы, которая мешает естественному оплодотворению, подбирается оптимальный вариант, создаются необходимые условия для зачатия и оплодотворения, проводится наблюдение за успешностью беременности. В остальном процесс развития ребенка в теле матери ничем не отличается от обычного оплодотворения. В этом случае решается проблема возможности зачатия, и родители обретают шанс выносить здорового малыша.
Оплодотворение - это процесс объединения мужской и женской гамет, который приводит к формированию зиготы и последующему развитию нового организма. В процессе оплодотворения происходит установление диплоидного набора хромосом в зиготе, что определяет выдающееся биологическое значение этого процесса.
В зависимости от видовой принадлежности организмов у животных, размножающихся половым путем, различают наружное и внутреннее оплодотворение.
Наружное оплодотворение происходит в окружающей среде, в которую поступают мужские и женские половые клетки. Например, наружным является оплодотворение у рыб. Выделяемые ими мужские (молока) и женские (икра) половые клетки поступают в воду, где и происходит их «встреча» и объединение. Данные об оплодотворении у морских ежей свидетельствуют о том, что уже через 2 секунды после соприкосновения сперматозоидов и яйцеклетки наступают изменения в электрических свойствах плазменной мембраны яйцеклетки. Слияние содержимого гамет наступает через 7 секунд.
Внутреннее оплодотворение обеспечивается переносом сперматозоидов из мужского организма в женский в результате полового акта. Такое оплодотворение встречается у млекопитающих, причем центральным моментом здесь является исход встречи между половыми клетками. Считают, что в яйцеклетку этих животных проникает ядерное содержимое лишь одного сперматозоида. Что касается цитоплазмы сперматозоида, то у одних животных она поступает в яйцеклетку в небольшом количестве, у других совсем не поступает в яйцеклетку.
У человека оплодотворение происходит в верхней части фаллопиевой трубы, причем в оплодотворении, как и у других млекопитающих, участвует лишь один сперматозоид, ядерное содержимое которого поступает в яйцеклетку. Иногда в фаллопиевой трубе может оказаться не одна, а две или более яйцеклеток, в результате чего возможно рождение двоен, троен и т. д. Например, в XVIII в. зарегистрирован случай рождения в России одной матерью (женой крестьянина Федора Васильева) 16 двоен, 7 троен и 4 четверней (всего 69 детей).
В результате оплодотворения в оплодотворенной яйцеклетке восстанавливается диплоидный набор хромосом. Яйцеклетки способны к оплодотворению в течение примерно 24 часов после овуляции, тогда как оплодотворяющая способность сперматозоидов сохраняется до 48 часов.
В механизмах оплодотворения многое еще остается неясным. Предполагают, что проникновение в яйцеклетку ядерного материала лишь одного из множества сперматозоидов связано с изменениями электрических свойств плазматической мембраны яйцеклетки. По вопросу о причинах активации сперматозоидом метаболизма яйцеклетки существует две гипотезы. Одни исследователи считают, что связывание сперматозоида с внешними рецепторами на поверхности клеток представляет собой сигнал, который через мембрану поступает внутрь яйцеклетки и активирует там инозитолтрифосфат и ионы кальция. Другие полагают, что сперматозоиды содержат специальный инициирующий фактор.
Оплодотворенная яйцеклетка дает начало зиготе, развитие организмов через образование зигот называют зигогенезом. Экспериментальные разработки, выполненные в последние годы, показали, что оплодотворение яйцеклеток млекопитающих, включая человека, возможно и в пробирке, после чего зародыши, развившиеся в пробирке, могут быть имплантированы в матку женщины, где они могут развиваться дальше. К настоящему времени известны многочисленные случаи рождения «пробирочных» детей Установлено также, что оплодотворить яйцеклетку человека способны не только сперматозоиды, но и сперматиды. Наконец, возможно оплодотворение яйцеклеток (лишенных искусственно ядер) млекопитающих ядрами их соматических клеток.
В отличие от зигогенеза, многие животные организмы способны к размножению в естественных условиях путем партеногенеза (от греч. parthenos - девственница и genesis - рождение). Различают облигатный и факультативный партеногенез. Облигатный партеногенез - это размножение организмов из неоплодотворенной яйцеклетки. Такой партеногенез служит способом размножения животных более 90 видов, включая некоторых позвоночных. Примером облигатного партеногенеза является размножение кавказской скальной породы ящерицы, представленной только женскими особями. Напротив, факультативный партеногенез заключается в том, что яйцеклетки способны развиваться как без оплодотворения, так и после оплодотворения. Факультативный партеногенез в свою очередь бывает женским и мужским. Женский партеногенез част у пчел, муравьев, коловраток, у которых из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются самцы. Мужской партеногенез встречается у некоторых изогамных водорослей.
У растений также известны случаи, когда зародыш развивается из не оплодотворенной яйцеклетки. Как отмечено выше, это явление получило название апомикса. Оно очень широко встречается у многих покрытосеменных растений, в т. ч. у культивируемых, таких, как свекла, хлопчатник, лен, табак и другие.
Наряду с естественным партеногенезом различают искусственный (индуцированный) партеногенез, который можно вызвать раздражением яйцеклеток с помощью физических или химических факторов, что ведет к активации яйцеклеток и, как следствие, к развитию неоплодотворенных яиц. Искусственный партеногенез наблюдали в случае животных, принадлежащих ко многим систематическим группам - иглокожим, червям, моллюскам и даже некоторым млекопитающим.
Известна форма партеногенеза, получившая название андроге-неза (от греч. andros - мужчина, genesis - рождение). Если в яйцеклетке инактивировать ядро и если после этого в нее проникнет несколько сперматозоидов, то из такой яйцеклетки в результате слияния мужских (сперматозоидных) ядер развивается мужской организм. Широко известны эксперименты В. Л. Астаурова (1904-1974), который показал андрогенез на тутовом шелкопряде. Эти опыты заключались в следующем. В яйцеклетках шелкопряда одного вида (Bombyx mandarina) с помощью высокой температуры инактивировали ядра, а затем такие яйцеклетки оплодотворяли сперматозоидами шелкопряда другого вида (В. mori). Проникнув в яйцеклетки, последние сливались между собой, что давало начало новым организмам, которые по своим свойствам оказались отцовскими организмами (В. mori). Скрещивания этих организмов с самками В. mori давало потомство, принадлежащее к В. mori.
Роль партеногенеза и его форм в природе невелика, т. к. он не обеспечивает широких адаптивных возможностей организмов. Однако его использование имеет практическое значение. В частности, Б. Л. Астауровым был разработан способ получения партеноге-нетического потомства у тутового шелкопряда, что широко используется в промышленном производстве шелка.
В отличие от зигогенеза и партеногенеза существует гиногенез (от греч. gyne - женщина), который представляет собой псевдогамию, заключающуюся в том, что сперматозоид встречается с яйцеклеткой и активирует ее, но ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки. В этом случае позволяющее потомство состоит только из женских особей. У отдельных видов круглых червей, рыб и земноводных гиногенез служит нормальной формой размножения, давая потомство, состоящее только из самок. Гиногенез можно вызвать и искусственно с помощью факторов, способных разрушать клеточные ядра (радиации, температуры и др.). В частности, описаны случаи искусственного гиногенеза у тутового шелкопряда, у некоторых видов рыб и амфибий. Получение таких форм может иметь некоторое практическое значение в случае хозяйственно полезных видов.
Как было отмечено выше, оплодотворение у цветковых (покрытосеменных) имеет существенную отличительную особенность в виде двойного оплодотворения (С. Г. Навашин, 1896), которое сводится к тому, что в зародышевом мешке гаплоидная яйцеклетка и дипло-идная центральная клетка оплодотворяются спермиями, в результате чего образуется диплоидный зародыш и триплоидная клетка, развивающаяся в клетки эндосперма
Партеногенез, андрогенез и гиногенез являются формами нарушения полового размножения. Предполагают, что эти формы возникли в ходе эволюции в результате частных эволюционных приспособлений.