Занимательная физиология

Было проведено специальное наблюдение за одним видом мелких рачков, продолжавшееся 28 лет. За это время получили 124 поколения, причем ни разу ни одного самца не нашли; все 124 поколения рачков были получены партеногенетически. Такой же постоянный партеногенез наблюдается у некоторых видов муравьев, пилильщиков, орехотворок и других насекомых. Все поколения этих животных состоят только из самок. Самцы у них отсутствуют, а если иногда и появляются, то бывают дефектными и в размножении никакого участия не принимают.

Не следует думать, что партеногенез присущ лишь очень низко организованным животным. У нас в Армении живут шесть подвидов скальных ящериц, для трех из них до сих пор не удалось обнаружить самцов. Самки этих подвидов откладывают неоплодотворенные яйца, которые способны развиваться партеногенетически.

Особенно интересной формой партеногенеза является педогенез. О «трогательно-нежных» личинках галловых мух, съедающих свою мать, уже говорилось. Другой любопытный пример педогенеза относится к сосальщикам, паразитирующим на рыбах. У них в теле матери из единственного находящегося там яйца развивается зародыш, а в нем, в свою очередь, партеногенетически развивается другой, в теле которого возникает зародыш третьего поколения и так далее. Одновременно развивается пять поколений, вложенных друг в друга, как куклы-матрешки. Лишь представители шестого поколения достигают половой зрелости.

Возникает вопрос: только ли женская половая клетка способна к партеногенетическому развитию? Оказывается, что и сперматозоидам также в какой-то мере присуще это свойство. Партеногенетическому развитию сперматозоида препятствует отсутствие в нем необходимого запаса питательных веществ. Поэтому гораздо лучшие результаты получаются при оплодотворении нормальными сперматозоидами безъядерных обрывков яйца. Здесь сперматозоид находит большой запас питательных веществ, что и обеспечивает его развитие. У морских ежей были получены мелкие зародыши при оплодотворении безъядерных обрывков, равных по величине 1/37 части целого яйца.

Поскольку партеногенез такое обычное явление, пробовали вызвать его искусственно. Для этого пользовались теплом и холодом, ультрафиолетовым и радиоактивным излучением, воздействовали кислотами и щелочами, гипо– и гипертоническими растворами, растворителями жиров, алкалоидами и другими веществами, прибегали к высушиванию, трению, уколам и т.п. Применяя перечисленные способы воздействия, удавалось вызвать развитие яйца. Правда, оно не всегда шло до конца, но это объясняется отчасти большой сложностью создания в лаборатории условий, необходимых для нормального развития яиц и зародышей.

Иногда искусственно стимулированные яйца развиваются неправильно. Это обусловлено разными причинами. Одна из них – нарушение симметрии будущего зародыша. Для большинства организмов место вхождения сперматозоида в яйцо определяет направление плоскости двусторонней симметрии зародыша. Ни одно из применявшихся до сих пор воздействий не смогло заменить в этом отношении сперматозоид и произвести раздражение узко ограниченного участка яйца. Даже укол иглой не имитирует полностью воздействия сперматозоида, может быть, только потому, что занимает гораздо меньше времени, чем прохождение сперматозоида сквозь оболочку яйца. Все же у многих животных, в том числе у миног, рыб, лягушек и даже млекопитающих, получены взрослые вполне нормальные организмы.

Большое количество разнообразных способов воздействия, которые вызывают активизацию яиц, позволяют объяснить случаи спонтанного партеногенеза. Различные вредные воздействия, воспалительные и особенно, дегенеративные процессы являются их причиной. Безусловно, количество известных науке случаев спонтанного партеногенетического развития у млекопитающих незначительно по сравнению с тем, что происходит на самом деле, так как развивающиеся яйца гибнут на ранних стадиях дробления.

Женские половые клетки человека также способны к партеногенетическому развитию. Правда, чтобы такое развитие закончилось рождением ребенка, необходимо удачное, но практически невероятное стечение счастливых обстоятельств. Партеногенетическое развитие женских половых клеток человека можно вызвать искусственно. В лабораторных условиях наблюдали начальные стадии дробления неоплодотворенного человеческого яйца, помещенного в кровяную сыворотку. Гибель таких яиц наступала как вследствие их неправильного развития, так и потому, что ученые не могли создать яйцу достаточно благоприятные условия, необходимые для нормального развития. Успехи, достигнутые в этой области итальянским ученым Петруччи, дают основание надеяться, что партеногенетическое развитие человеческого зародыша будет прослежено до гораздо более поздних стадий.

Сколько цыплят может вылупиться из яйца

Когда хозяйка подкладывает под курицу полтора десятка яиц, она не надеется получить 30 цыплят. Расчет один к одному кажется совершенно очевидным. Действительно, у подавляющего большинства животных из каждой оплодотворенной яйцеклетки развивается только по одному-единственному зародышу.

Однако иногда вследствие неправильного развития яйца, причины которого в настоящее время еще недостаточно ясны, две клетки, образовавшиеся в результате первого дробления, в дальнейшем приобретают самостоятельность и дают начало двум зародышам. Возникают однояйцовые близнецы. Разделение может происходить и на более поздних стадиях, когда зародыш состоит из нескольких десятков или даже сотен клеток.

Однояйцовые близнецы известны у самых различных животных, а также у человека. Пожалуй, наиболее редки они у птиц. Науке известны лишь единичные случаи. В их числе вылупление из одного куриного яйца двух крохотных цыплят весом всего лишь 11 и 16 граммов. Тщательные исследования показали, что разделение яйца на две половины происходит и у птиц, но такие зародыши обычно гибнут.

Кроме организмов, у которых рождение однояйцовых близнецов происходит случайно, немало таких, для которых оно обязательно, нормально, причем в их числе есть и высокоразвитые существа. Среди последних американские млекопитающие броненосцы-армадилы. У техасской разновидности этих интересных животных из одного оплодотворенного яйца (а перед каждой беременностью у броненосца созревает только одно яйцо) всегда развивается четыре зародыша. У его южного собрата количество детенышей колеблется, но обычно не превышает девяти. Все детеныши в помете обязательно одного пола.

Особенно часто развитие из одного яйца нескольких зародышей наблюдается у паразитических организмов. Им это приспособление крайне необходимо для сохранения вида, особенно у паразитов, которым нелегко проникнуть в тело своего будущего хозяина. Один из них откладывает свои яички на яйцах гессенской мухи. Яйцо паразита делится на 16 клеток. Из каждой, после ее следующего деления, может возникнуть один или два зародыша. Таким образом, в общей сложности одно яйцо могло бы дать 32 новых организма, однако в нормальных условиях рождается не более восьми.

Каждое яйцо некоторых видов наездников может дать 1000–1500 индивидов! Конечно, для такого колоссального количества зародышей в яйце нет достаточного количества питательных материалов. Развитие зародышей оказывается возможным только благодаря тому, что оно с самого начала протекает за счет жертвы. Запас питательных веществ таким яйцам не нужен, и его в яйцах этого вида наездников не бывает.

Однояйцовые близнецы могут получиться и когда яйцо разделится не полностью. Но тогда рождаются детеныши, сросшиеся теми или иными частями тела. Если яйцо разделилось лишь в незначительной части, рождаются уроды. Известны четырехлапые цыплята, сросшиеся или двухголовые телята, двухвостые ослы и рыбы, двухголовый жаворонок. Однажды был пойман двухголовый дельфин. Особенно часты уроды у рептилий. Неоднократно находили двух– и даже трехголовых змей. Кстати, видимо, такие находки сыграли определенную роль в возникновении сказок о многоголовых драконах, а в гербе Византийской империи появился двуглавый орел, заимствованный позже русским царем Иоанном III.

Можно ли искусственным путем из одного яйца вырастить несколько организмов?

Если осторожно отделить друг от друга половинки только что разделившегося яйца, то из каждой клеточки может развиться полноценный организм. Даже после второго деления из всех четырех клеток можно получить самостоятельных, вполне нормальных животных. После третьего и четвертого дробления все 8 или 16 клеток способны начать нормальное развитие, но зародыши обычно гибнут на ранних стадиях эмбриогенеза. Искусственное поклеточное разделение яйца на более поздних стадиях пока не увенчалось успехом.

Итак, из одного яйца совсем не обязательно должен вылупливаться лишь один цыпленок.