Борис Сергеев - Я познаю мир. Биология

Обычно яйцеклетка крупная, имеет овальную или шарообразную форму и содержит большое количество желтка — запасного вещества, за счет которого у млекопитающих яйцо развивается в первые дни после его оплодотворения, а у остальных животных — до полного созревания зародыша. Вот почему клетки последних часто достигают прямо — таки гигантской величины.

Все позвоночные животные, кроме млекопитающих, не могут пользоваться крохотными яйцеклетками. В крохотную яйцеклетку не положишь большой запас желтка, а без него зародышу не хватит питания для завершения развития и вылупления. Кроме того, из маленькой яйцеклетки и животное вылупится маленькое, и, пока детеныш дорастет до приличных размеров, его может погубить любая случайность. Из 1000 головастиков травяной лягушки хорошо если 10 лягушат доживают до года, а до возраста двух — трех лет, когда они становятся способными приносить потомство, в лучшем случае доживают две лягушки. Закон природы таков: если хочешь, чтобы твои дети достигали взрослого возраста, или выкармливай, нянчи и воспитывай их сам, или приноровись откладывать крупные яйцеклетки.

У млекопитающих яйцеклетки невелики. Диаметр человеческой яйцеклетки — 0,2–0,5 мм. Сравните их с яичками, которые откладывают такие миниатюрные существа, как бабочки крапивница и капустница. Их диаметр около миллиметра — по сравнению с размерами матери немало. Правда, у беспозвоночных известны и более мелкие яйца, едва достигающие 0,04 мм, но такие яйцеклетки развиваются у очень мелких животных. Еще крупнее икринки многих рыб — вспомните, например, красную икру. А у некоторых амфибий яйцеклетки могут достигать величины небольшой вишенки.

Рептилии, которым удалось «изобрести» яйцевые оболочки, откладывают еще более крупные яйца. Даже у небольших болотных черепах они по размеру могут превзойти плоды — кизила, а у крупных морских черепах они бывают размером с теннисный мяч. Большие яйца у крокодилов и крупных змей.

Размер птичьих яиц связан с размером родителей. Миниатюрные яички колибри изящны. Они настолько хрупки, что я не решился бы взять их в руки. Нет необходимости рассказывать, какой величины куриные яйца. Яйца уток и гусей еще крупнее. Страусиные яйца могут превышать в поперечнике 10 см. Птичьи яйца, как и яйца рептилий, бабочек и так далее, — это отдельные яйцеклетки, несмотря на их гигантский размер, не свойственный клеткам животных.

Еще крупнее были яйца гигантских птиц моа из Новой Зеландии. Но и это еще не рекорд. Яйца гигантской акулы весят около пуда.

Большая величина яйцеклеток некоторых животных, кроме больших запасов питательных веществ, объясняется также тем, что большим яйцам требуется надежная упаковка: скорлупа у птиц и кожистые оболочки рептилий и акул. Скорлупа страусиных яиц настолько прочна, что бушмены, живущие в пустыне Калахари, издавна собирали ее и использовали как кухонную посуду, а жители прибрежных районов океана называют яйцевые капсулы скатов «кошелечками русалок» и используют их для разных поделок и как сувениры.

Мужские половые клетки называются сперматозоидами. Они весьма своеобразны и пепохожи на другие клетки организма, в том числе и тем, что содержат лишь один набор хромосом.

Обычно сперматозоиды имеют маленькую компактную головку и длинный хвостик — жгутик, длина которого достигает десятков и сотен микрон, а у насекомых — нескольких миллиметров. Только у некоторых червей, многоножек и ракообразных хвостик отсутствует.

По сравнению с яйцеклетками, сперматозоиды ничтожно малы. Это объясняется тем, что они почти не содержат запасов питательных веществ. Им они не нужны, так как продолжительность жизни сперматозоидов «на свободе», то есть вне тела мужского организма, чаще всего ограничена одним — двумя десятками часов или 2–3 днями.

Вторая особенность мужских половых клеток состоит в том, что они обладают подвижностью. Энергично работая хвостиками, человеческие сперматозоиды передвигаются со скоростью 3 мм в минуту. Передвигаться способны даже сперматозоиды, не имеющие жгутика.

Длина человеческого сперматозоида 50–70 микрон, а его головки 4–5 микрон. Особенно сложно устроены сперматозоиды низших животных. Они часто бывают снабжены перфоратором, предназначенным для вскрытия яйцеклетки, в виде шила, сверла, долота или штопора, а также лопастями, плавниками и другими приспособлениями, помогающими передвигаться в пространстве.

Независимо от того, где должна произойти встреча сперматозоида с яйцом, в половых путях самки или вне ее организма, у каждого из них в отдельности очень мало шансов разыскать яйцеклетку. Ведь для этого ему необходимо преодолеть огромный путь, а скорость движения обычно не превышает 1,5–3 миллиметров в минуту.

Чтобы обеспечить встречу женской и мужской половых клеток, природе пришлось пойти по линии использования огромных армий сперматозоидов даже в тех случаях, когда им предстоит оплодотворить всего одну яйцеклетку. Дело осложняется еще и тем, что половые клетки очень нежны и недолговечны. Человеческая яйцеклетка, если она во время не будет оплодотворена, как правило, через сутки после овуляции погибнет. Сперматозоид должен заблаговременно до нее добраться.

Для успеха оплодотворения важна не только продолжительность жизни половых клеток, но и время, в течение которого они способны к оплодотворению. Оболочка икры лосося, попав в воду, затвердевает настолько, что сперматозоид уже не может сквозь нее проникнуть. Да и сами сперматозоиды сохраняют в воде способность двигаться очень непродолжительное время: у лосося — 45 секунд, а у речной форели всего 23 секунды. За такой короткий срок и должна произойти встреча обеих клеток. Поэтому при искусственном разведении лосося на рыбзаводах икру сначала «всухую» смешивают с молоками и только несколько позже переносят ее в воду.

Продолжительность жизни и способность мужских половых клеток к движению может быть значительно увеличена, если сохранять их без воды. В «сухом» виде сперматозоиды некоторых рыб могут храниться одну — две недели, а иногда и больше.