Каждый по-своему пытается попасть в будущее: люди отправляют послания в бутылке, замораживают тела, пишут книги, сажают деревья и строят дома… Но самый простой способ передать «частичку себя» сквозь время — создать ребенка с помощью методов полового размножения (впоследствии также воспитать его в духе традиционных ценностей и позаботиться о том, чтобы появились внуки и генеалогическое древо продолжало давать плоды).
Радости полового размножения
Среди эволюционных биологов до сих пор ведутся споры о том, как эволюция пришла к половому размножению, почему это может быть выгодно живым существам и как же живут те, у кого половое размножение отсутствует. Наша цель сегодня — не ввязываться в споры, а выяснить, «что там у людей». С антропоцентрической точки зрения, половое размножение похоже на контракт с дьяволом. Есть представители животного мира, которые оказались мудрее (или, наоборот, недостаточно продвинутыми). Например, амеба: она не подписывала контракт с дьяволом и не познает радостей полового размножения и планирования семьи. В обмен на это амеба получает бессмертие. Ведь каждая из клеток, полученных путем деления исходной амебы, — ее точная генетическая копия.
Грибные гендерные исследования
Если мы говорим о половом размножении, требуется как минимум два различных пола. Человек — удобный пример для обсуждения, а грибы — неудобный, потому что у грибов может быть до 36 000 полов. Воистину свобода самоопределения!
Фаза движения хромосом по китайскому календарю
Эмбрион не имеет половых признаков до 4-5 недель эмбрионального развития. Половая железа такого существа представляет собой мешочек, в который заселяются предшественники половых клеток. Только потом запускается одна из выбранных программ развития. Опустим подробности выбора пола и патологий, связанных с этим процессом. Важно, что выбор в данном случае происходит не по воле родителя, и тем более не по «календарю» или таблице зачатия — это молекулярно-генетический процесс. Самое важное для понимания полового размножения в целом: полный набор хромосом здорового человека включает в себя 23 пары.
Танец для 23 пар
Хромосома — это не абстрактное понятие, а одна большая свернутая молекула ДНК, удерживаемая белками. При этом хромосомы каждой пары, несмотря на то, что в них заключена информация об одном и том же, могут нести различные варианты генов (аллели). Половые клетки человека содержат всего 23 хромосомы (а яйцеклетка — еще и митохондриальную ДНК, важную маленькую молекулу!). Это не значит, что гаметы (половые клетки) представляют собой порубленные напополам клетки тела. Их образованию предшествует изящное, похожее на танец, деление клетки, в ходе которого хромосомы каждой пары обмениваются друг с другом фрагментами и расходятся по разным клеткам. Этот танец называется мейоз. По сути, любой ДНК-тест — это анализ талантов ваших хромосом. Потом гаметы встретятся и получится совершенно новый человек, удивительно похожий отдельными чертами на родителей. Но нам интересно то, что происходит накануне.
Ladies first
Образование яйцеклеток у женщин происходит в период эмбрионального развития. Этот процесс называется «о(в)огенез» (дословно — образование яйца). Его можно поделить на три этапа: размножение, рост, созревание. После того как пол эмбриона определен как женский, мешочек с предшественниками половых клеток становится яичником. Клетки-предшественницы начинают активно делиться подобно большинству клеток нашего тела. Пока что они все одинаковые, и нужно просто сделать как можно больше клеток. Возможность увеличить число будущих яйцеклеток у женщины есть только в ходе эмбрионального развития. Далее клетки переходят к следующему этапу — росту. Во время роста и ядро, и сама клетка существенно увеличиваются в размерах, накапливая запасы разных молекул, которые понадобятся, когда оплодотворение все-таки произойдет. Финальный этап развития яйцеклетки — мейоз— начинается еще в эмбрионе. Потом наступает пауза, и окончательное созревание яйцеклетки происходит у женщин раз в месяц с пубертатного периода до менопаузы.
The XX
Деление при созревании яйцеклетки имеет тот же базовый принцип, что был указан выше: происходит «танец хромосом». У яйцеклеток есть две особенности. Первая заключается в том, что после деления не все клетки станут яйцеклетками и какие-то из них будут использованы в качестве вспомогательного ресурса яйцеклеток. Второе интересное свойство: окончательное созревание яйцеклетки заканчивается только после оплодотворения. По большей части, клеточная биология интересна клеточным биологам. Для простых смертных важно ответить на вопросы в духе «Как привязанность к «Ягуару» в 9-м классе/работа на химическом производстве/5-летний стаж курения (нужное подчеркнуть) смогли повлиять на мои яйцеклетки?» Курение, алкоголизм и стрессовые ситуации ведут к окислительному стрессу в организме. Иными словами, «токсичные ситуации» и вредные привычки стимулируют выработку активных форм кислорода в организме. Негативное влияние окислительного стресса на репродуктивную функцию женщины доказывают через исследование яичников, цикла, развитие фолликула и анализ случаев невыношенной беременности. Нужно беречь себя и свои яйцеклетки от активных форм кислорода. Просто потому что других внутри вас нет.
Men’s health
С мужчинами все несколько иначе. На протяжении всей жизни у них в семенниках есть пул стволовых клеток, которые могут дать начало клеткам семенной жидкости. С пубертатного возраста клетки готовы к делению. Нужно разделить пазл генетического материала человека на две половины (посчитать число способов, которыми это можно сделать, — отдельная математическая задача). После того как клетки поделились, каждая из них получает гаплоидный набор хромосом. Нужно собрать сперматозоид — компактную клетку со жгутиком. Помимо известной функции доставки генетического материала, сперматозоид также должен активировать яйцеклетку, которая «остановилась в развитии».
Делиться — хорошо, но не всегда
Образование спермы происходит постоянно, полный цикл регенерации запаса составляет до 3 месяцев. Образование гамет (половых клеток) мужчины отличается от образования гамет женщины. Во-первых, оно более массовое, во-вторых — помимо тех клеток, что станут сперматозоидами, всегда остаются стволовые клетки-предшественницы. Несмотря на то, что будущие сперматозоды и яйцеклетки защищены от внешней среды, деление клеток — это всегда большой риск. Доказано, что в ходе образования сперматозоидов частота возникновения мутаций при делении снижается у молодых мышей и резко возрастает у старых. Помимо этого, риск возникновения мутации в гамете выше именно у мужчин, а не у женщин. Клетки с мутациями, разумеется, менее живучи. Большинство из них просто не доползает до яйцеклетки.
Генетический коллаж человека
Удивительное заключается в том, что человек представляет собой случайный набор генов, случайно собранный от других людей, живших в разное время. При этом наше тело исправно работает. Среди генов, впрочем, можно найти довольно много мусора. Есть такие гены, которые пока не мешают никому жить. Они существуют в теле в двух вариантах: в «сломанном» и «нормальном». Благодаря работе «нормального» повреждений не заметно, а человек может и не знать, что является носителем «гена муковисцидоза» или «гена фенилкетонурии». Это ни в коем случае не специальный ген с болезнью — это вариант гена (аллель), который кодирует нефункциональный белок. Парадоксальная ирония: люди, идеально совместимые друг с другом душой, телом и бытом, могут также иметь сходные мутации в одной из копий гена! При этом они, сами не зная о своем особом статусе, являются носителями очень неприятного заболевания. Вероятность рождения больного ребенка у такой пары составляет 25%. Из-за двух поломанных копий одного и того же гена, доставшихся ему от мамы с папой, жизнь такого ребенка (и его родителей) будет во много раз сложнее.
***
Процессы, связанные с планированием семьи, требуют, прежде всего, осознанности. Ответственность за собственный генетический материал — крупица в море бесконечных вопросов, ответы на которые не стоит искать на форумах для беременных. Вместе с этим, создание новой человеческой жизни — это не только анализы, фолиевая кислота, большой живот и «смотри, он толкает ножкой». Этот серьезный процесс запускают два человека, и им обоим следует понимать, что они делают.
geektimes.ru/@Genotek
Оценили 2 человека
5 кармы