Борис Сергеев - Я познаю мир. Биология

Так начинают развитие мелкие яйцеклетки. Куриное яйцо сразу разделиться на несколько клеток не может. В крупных яйцеклетках амфибий, рептилий, птиц и акул содержатся большие запасы питательных веществ — желток. Ядра таких яйцеклеток обычно находятся с краю. Отсюда и начинается его дробление. Поначалу между половинками разделившегося ядра возникает крохотный кусочек клеточной мембраны, как бы ширмочка, и только позже, при последующих делениях вновь образуемых ядер, разделение этих клеток завершается.

На той стороне желтка, где находится клеточное ядро, дробление происходит быстрее, но клетки бывают мелкими. На противоположной стороне они более крупные, перегружены желтком и делятся медленнее. У лягушки в процессе деления образуется около 4000 клеток, из которых примерно 3000 мелких. В этот момент зародыш имеет шарообразную форму с большой внутренней полостью. Стенка этого шара состоит из одного, а у других животных из нескольких слоев клеток. После этого начинается процесс образования первичных органов: зародышевой кожи и кишки.

Этот процесс может происходить несколькими способами. У более развитых животных клетки шара (его называют бластулой) начинают делиться таким образом, что одна из разделившихся клеток остается наверху, а вторая оказывается внизу, формируя второй внутренний слой клеток шара. Из верхнего слоя формируется зародышевая кожа, из нижнего — зародышевая кишка.

Другие животные используют иной способ формирования этих органов. Он состоит в том, что в одном из участков бластулы начинается усиленное деление клеток и вселение их внутрь шара. Они постепенно заполняют всю его полость, а затем внутри них появляется новая полость. И в этом случае из наружного слоя шара формируется кожа, а из внутреннего скопления клеток — кишка.

Еще один способ образования зародышевой кишки заключается в том, что стенка шара впячивается внутрь, смыкаются и отшнуровываются от верхнего слоя клеток, а полость шара постепенно уменьшается. Эта часть внедрившейся стенки шара и становится кишкой. Возникает овальный зародыш с отверстием на заднем конце, ведущим в полость кишки.

Затем на верхней стороне зародыша опять происходит процесс впячивания. В результате отшнуровавшаяся часть превращается в нервную трубку,а между ней и кишкой появляется длинное образование — хорда.Таков процесс формирования зародыша ланцетника — примитивного существа, которое из всех живущих сейчас на Земле животных, видимо, стоит ближе всех к предкам позвоночных.

Мы познакомились с тем, как начинается развитие оплодотворенной яйцеклетки. На начальном этапе развития зародыша его клетки просто делились и оставались «жить» там, где появились на свет. Можно подумать, что эти первоначальные структуры формируются совершенно случайно и образующим их клеткам совершенно безразлично, где они оказались и кто их соседи. Однако это не так. Помогли это выяснить лягушки. Их зародыши обладают удивительным свойством. Если их икринки развиваются в воде, куда добавлено немножко пищевой соды, клетки зародыша между собой не слипаются, как им полагается. Это свойство позволило «разобрать» зародыши лягушки на отдельные клетки. Если эти клетки поместить в специальный питательный раствор, они не погибают, а вновь приобретут способность слипаться между собой.

Разборку на «кирпичики» ученые осуществляли, когда в зародыше было уже три слоя клеток. Верхний, как вы уже знаете, — зародышевая кожа (эктодерма). Внутренний слой предназначен для создания кишечника и его производных (энтодерма). А из промежуточного слоя клеток (мезодермы) образуются мышцы, кости, соединительные и другие ткани.

Как вы думаете, что произойдет, если клетки двух или трех слоев зародыша смешать между собой и поместить в питательный раствор?

Оказалось, что в этом случае клетки рассортируются на два или три сорта и при этом каждый сорт клеток займет соответствующее ему место, то, которое они занимал в зародыше. Так, если смешать клетки всех трех слоев, то из них образуется шарик, похожий на зародыш. Внутри этого шарика окажется крохотный шарик из слепившихся клеток энтодермы. Сверху он будет окружен, хотя, скорее всего, не очень полно, клетками мезодермы. А снаружи шарик окажется покрыт слоем клеток эктодермы.

Интересно, что если взять клетки только двух слоев — наружного и внутреннего, клетки каждого сорта слепятся между собой по отдельности, а друг друга замечать не будут, не проявляя никакого интереса к соседям.

Теперь вернемся к нашему искусственному зародышу из клеток трех слоев. Если клетки среднего слоя не сумели создать вокруг шарика из внутренних клеток сплошной оболочки, то и клетки наружного слоя эту часть шарика, не покрытую мезодермой, тоже оставят голой. Оказывается, клетки зародыша не только способны узнавать своих бывших соседей, но и знают, как им следует относиться к клеткам других слоев зародыша. Клетки верхнего и внутреннего слоев способны вступать в контакт только с клетками промежуточного слоя, зато промежуточные клетки охотно вступают в контакт и с теми, и с другими. Благодаря этому зародыши всегда образуются правильно, и клетки не «путают», где им следует находиться.