Секреты наследственности человека
Шрифт:
Эта древняя связь выделительной системы с органами размножения доставила человеку немало психологических проблем, поскольку сексуальная активность невольно ассоциировалась в головах некоторых людей с чем-то постыдным, запретным и подлежащим публичному осуждению. Только представьте себе, как иначе складывалась бы вся сексуальная культура поведения человека, будь органы размножения его далеких предков связаны не с органами выделения, а, к примеру, с органами слуха или зрения. Из них ведь тоже выделяется секрет определенных желез. Почему бы не совместить эти выделения с отторжением половых клеток? Как, любопытно, выглядел бы половой акт с участием наших глаз — этих «зеркал души»? Впрочем, пусть эту любопытную тему развивают фантасты вроде Станислава Лема. Вернемся к нашим железам.
К концу второго месяца развития будущие семенники начинают выделять два гормона — уже упоминавшийся тестостерон
Из описанной выше ситуации с каналами и зачатками половых желез видно, что развитие мужской и женской половой системы человека до определенного момента идет как бы по общей колее. Такое совпадение путей развития остается явно заметшим и в строении внешних половых органов человека. Благодаря большей открытости при обсуждении сексуальных тем в нашем обществе даже для школьников, кажется, уже не секрет, что женский клитор и головка мужского полового члена развиваются из одного зачатка и функционально очень схожи между собой. Мужская мошонка возникает благодаря сращению кожных складок, из которых у женщин развиваются половые губы. Об этом свидетельствует едва заметный срединный шов, идущий по ее внешней поверхности. Кстати, явно бесполезные мужские соски — тоже указание на определенную общность развития представителей обоих полов. Если внимательно проштудировать солидные анатомические атласы, можно выяснить, что у мужчин имеется зачаточная матка — небольшая двурогая полость, открывающаяся в мочеполовой канал. Выходит, не так уж неправы были авторы сценария фильма «Джуниор», в котором по ходу дела ученый-мужчина (его играет А. Шварценеггер) рождает младенца, предварительно имплантированного ему в брюшную полость в виде оплодотворенной яйцеклетки. Может, эту зачаточную матку можно простимулировать гормонами к развитию? С этой точки зрения, мужчины и женщины — не половинки единого целого, а скорее от универсального гермафродитного существа.
Еще в эмбрионе созревающие в женских половых железах яйцеклетки приступают к редукционному делению — мейозу. По сравнению со сперматозоидами, таких потенциальных клеток-прародительниц следующего поколения оказывается совсем немного — несколько десятков тысяч. Более того, из этих претенденток лишь несколько сотен превратятся позже в зрелые яйцеклетки яичника. Остальные по неизвестным причинам будут отметены и дегенерируют. Вообще, в судьбе яйцеклеток много таинственного. Например, начавшееся на эмбриональной стадии их редукционное деление затем тормозится на годы и заканчивается, фактически, лишь в момент оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом! Зачем нужна такая долгая пауза, совершенно неясно. Вторая тайна созревающих яйцеклеток — их постепенное дозревание в фолликулах яичника. Как известно, в процессе менструального цикла в яичнике обычно созревает лишь один фолликул, из которого примерно к 14 дню цикла выделяется готовая к оплодотворению яйцеклетка. Остальные фолликулы, находящиеся тут же, по соседству, ожидают своей очереди. Как при этом определяется эта очередность? Иначе говоря, почему данный фолликул «решает», что именно ему пора готовить свою яйцеклетку к выходу в свет? Совершенно неясно!
Кое-какие феномены, связанные с созревающими яйцеклетками, впрочем, объяснить можно. Например, известно, что в процессе мейоза из одной материнской диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных (мейоз проходит в результате двух последовательных делений). При образовании сперматозоидов эти клетки, то есть зрелые спермин, получаются одинаковыми. При образовании яйцеклеток образуется одна большая клетка (именно она и способна к оплодотворению) и три крошечных клеточки. Их называют «полярными тельцами». Такой перекос понятен — яйцеклетка должна накопить как можно больше питательных веществ для дальнейшего развития, поэтому делить их поровну между несколькими клетками, образующимися в результате мейоза, просто невыгодно. По сравнению с созреванием яйцеклеток, образование сперматозоидов идет достаточно просто. Мейоз в стволовых «мужских» клетках начинается лишь во время полового созревания подростка. Зато потом этот процесс идет с завидной регулярностью до глубокой старости. Каждую секунду у достигшего возмужания мужчины образуется около 1500 зрелых сперматозоидов. За сутки их набегает целая армия! Вот уж действительно, есть с помощью чего реализовывать свою эволюционную программу сексуального поведения. Не случайно еще Ч. Дарвин замечал, что «разборчивость со стороны самки, по-видимому, почти такой же закон, как страстность самца». Эта страстность и разборчивость базируются на простом численном различии зрелых половых клеток, которые можно при случае пустить в дело.
Итак, ключевым моментом детерминации пола является формирование соответствующих половых желез у эмбриона на втором месяце беременности. Этот факт был четко установлен еще в 1912 г. американским исследователем Уиманом. Существуют ли гены, которые определяют эту детерминацию? В 1986 г. исследователь Д. Пейдж сделал доклад, в котором рассказал о выделении из Y хромосомы человека участка длиной в полмиллиона нуклеотидов, который, с его точки зрения, и является «геном мужественности». Именно он определяет самую раннюю половую дифференцировку у человека и млекопитающих. Этот ген назвали SRY — sex determinating region (участок, определяющий пол). По-видимому, речь идет о каком-то одном белке-регуляторе, поскольку точечные мутации в выделенном Пейджем участке ДНК приводят к сбою в определении пола. В частности, изредка удается обнаружить внешне вполне нормальных женщин с «мужским» хромосомным набором XY (синдром Сваера). Они являются мутантами по «гену мужественности»! Иначе говоря, несмотря на наличие у них Y хромосомы, их развитие продолжает упорно идти по женскому пути.
Выбор пола по желанию
Зная хромосомный механизм определения пола при зачатии, нетрудно сообразить, как можно повлиять на выбор пола будущего младенца по желанию заказчика. Для этого надо обеспечить оплодотворение яйцеклетки Х-сперматозоидом, если требуется девочка, и Y-сперматозоидом, если нужен мальчик. К сожалению, это простое соображение не так-то легко воплотить в жизнь. В каждом акте оплодотворения участвуют миллионы сперматозоидов. Разделить их марафонскую толпу на две порции в организме женщины пока не представляется технически возможным. Вне организма, однако, решение такой задачи представляется вполне реальным.
Дело в том, что X и Y сперматозоиды немного отличаются друг от друга. Хромосома X несколько тяжелее Y хромосомы, что приводит к разнице в массе содержащих эти хромосомы сперматозоидов примерно в 1 %. Различие крошечное, однако биологам вполне по плечу разделение даже макромолекул, имеющих разные молекулярные массы, что уж говорить о клетках. Для таких тонких процедур исследователи используют так называемые ультрацентрифуги. Эти приборы похожи на стиральные машины с компактными «каруселями» внутри. В них с невероятной скоростью крутятся роторы, в которых, в свою очередь, находятся пробирки с образцами. В результате сила тяжести в пробирках возрастает в сотни и тысячи раз, и даже почти невесомые клетки и молекулы начинают оседать на дно пробирок. Кстати, такой же прием используют в космонавтике, когда подвергают людей повышенным перегрузкам, только «карусели» в этом случае строят большими. Чем тяжелее образец, тем быстрее он будет двигаться вниз. Для более надежного разделения ученые создают в пробирках еще и градиенты плотностей различных веществ. В результате каждая фракция со своей молекулярной массой задерживается в слое с определенной плотностью. Очень удобно!
Действуя именно таким образом, японским исследователям из Токио удалось разделить мужские сперматозоиды на две фракции. В одной оказались гаметы с X хромосомами, в другой — с Y хромосомами. Можно только догадываться, что происходит с клетками и с их ядрами при таких чудовищных перегрузках. Однако — удивительный факт — в опытах на женщинах-добровольцах сперматозоиды, прошедшие разделение в ультрацентрифуге, не только оказывались жизнеспособными, но и были вполне годны для оплодотворения яйцеклеток. Шестеро женщин, оплодотворенных в процессе этих опытов Х-фракцией сперматозоидов мужа, забеременели и впоследствии, все как одна, родили девочек!
Другой метод разделения сперматозоидов основывается на их способности двигаться в жидкости, в которой создано электромагнитное поле. Дело в том, что на поверхности практически всех клеток расположены положительно и отрицательно заряженные молекулы белков и гл и ко протеидов (белков, связанных с сахарами). Их суммарный заряд часто отличается от нулевого, и поэтому клетки способны двигаться в электромагнитном поле, как это делают любые заряженные частицы. По непонятной пока причине заряд X и Y сперматозоидов отличается, и поэтому они двигаются с разной скоростью. К сожалению, пока такая процедура негативно сказывается на их последующей подвижности, однако со временем эта трудность, возможно, будет устранена.