Мара Хардт - Секс в океане или Тайна зарождения жизни [оптимизированы иллюстрации]

В зависимости от региона нерест морских ежей может приходиться на разные периоды от поздней зимы до раннего лета. Рано или поздно, но согласованно и в пределах этих трех-четырех месяцев, рассеянная мелкими группками по дну популяция стягивается в единую кучу. Собравшись, самцы начинают толкаться и тереться друг о друга колючими боками и спинами, как бы подначивая. Затем вдруг находится заводила, первым испускающий молочные струйки. Развеиваясь над скоплением, они действуют на остальных собравшихся подобно благовониям с амвона и побуждают их немедленно присоединиться к испусканию мужского семени через темя. Хотя и наблюдались случаи, когда оказавшиеся в обособленном положении самцы морских ежей исторгали молочные облака в холодные просторы океана по собственной инициативе, в целом они придерживаются принципа соборности и приступают к выносу спермы через голову скоординированным образом и по команде старейшины или, не исключено, нескольких старейшин (в буквальном смысле, то есть самых возрастных особей мужского пола). Ну а вслед за самцами и самки извергают из себя – опять же через вспученные своды голов – вулканические потоки икры.

Но что именно запускает семяизвержение у самых первых самцов? Вот это до сих пор главная загадка. Далее всё относительно ясно: за первыми шлейфами молок тянутся последующие, за ними выметывается икра, а чем гуще замес, тем выше вероятность оплодотворения… но лишь до определенного предела. Перебор с концентрацией гамет на единицу объема воды также чреват падением плодовитости.

Это в идеале один-единственный сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку. На деле же к внешней границе – оболочке – яйцеклетки подлетает целая свора этой шпаны. И пока дородная домохозяйка пытается распознать единственного достойного из претендентов на то, чтобы войти в ее внутренние покои через парадный вход, с десяток других могут незаметно просочиться туда откуда-нибудь еще (прямо как в «Голодных играх»), и каждый сперматозоид устремляется к заветной цели с полной бескомпромиссностью намерений. Но именно необузданность «головастиков» представляет для яйцеклетки смертельную угрозу, и яйцеклетка задействует защитный механизм, замыкая вокруг себя «пояс целомудрия» сразу же после проникновения внутрь первого сперматозоида.

Причаливший к яйцеклетке сперматозоид первым делом подвергается тесту на совместимость. Как сверхподозрительные родители в ночь школьного выпускного бала не торопятся открывать дверь кому попало, а всё допытываются, кто это и зачем явился, слой рецепторов на поверхности яйцеклетки служит фильтром, пропускающим внутрь только гостя, подходящего по всем параметрам. На самой макушке головки сперматозоида содержится высокомолекулярный белок байндин, играющий роль ключа от замка двери, ведущей в яйцеклетку: подошел – добро пожаловать; нет – до свидания. Рецепторы яйцеклетки распознают по структуре байндина, своего ли вида сперматозоид ломится внутрь, и дают от ворот поворот чужим, и это не излишняя предосторожность, поскольку колонии различных видов ежей могут располагаться по соседству, а океанические течения – вещь труднопредсказуемая. Правда, случается, что и сперматозоиды собственного вида яйцеклетка отторгает из-за избыточно чувствительной настройки рецепторов, но это уже издержки перестраховки. Жесток и безжалостен внешний мир по отношению к бедным сперматозоидам морских ежей: головой в дверь заставляет ломиться, образно говоря, да еще используя ее в качестве отмычки. Но так уж устроен механизм распознавания белков по признаку «свой/чужой».

Если ключ подошел, сперматозоид допускается в яйцеклетку и сливается с ней. Сам процесс для сперматозоида заканчивается взрывом боеголовки, несущей ДНК. Такова, видимо, судьба мужских половых органов – взрываться и что-нибудь исторгать на всех уровнях вплоть до клеточного. Взрывной волной генный материал заносится вглубь яйцеклетки. Это сразу запускает ее внутренние метаболические процессы на полные обороты – и более чем своевременно.

Через десятую долю секунды после проникновения сперматозоида яйцеклетка включает механизм защиты от проникновения других сперматозоидов: внешняя оболочка наэлектризовывается, что не позволяет им прилепливаться к ней. По сути, вокруг яйцеклетки создается силовое поле, непреодолимое для сперматозоидов. А секунд через десять после внедрения и слияния сперматозоида с яйцеклеткой последняя выставляет вместо временного электростатического надежный механический барьер в виде желеобразной мембраны вокруг себя, в котором увязают, не добравшись до цитоплазмы, головки следующих сперматозоидов. По мере утолщения и застывания защитной мембраны она перестает работать в режиме гибельного болота или липучки для мух, а начинает упруго отфутболивать сперматозоиды, давая им шанс поискать свободную икринку. Затем, когда сперматозоиды начинают отлетать от мембраны, как от стенки горох, вместо того чтобы увязать в ней, словно мошки в янтарной смоле, так называемая «оболочка оплодотворения» считается полностью сформировавшейся – и она же будет защищать эмбрион в процессе его развития.

На включение всех вышеописанных защитных механизмов уходят считанные секунды. А тем временем внутри начинка боеголовки сперматозоида добирается до ядра яйцеклетки, и происходит слияние мужской и женской ДНК, давая жизнь созданному по новому генному чертежу зародышу. Так и творится генетическое разнообразие одновременно с зачатием нового поколения. Описанная выше последовательность событий при слиянии сперматозоида с яйцеклеткой настолько фундаментальна и универсальна, что ничем, по сути говоря, не отличается у всех без исключения представителей животного мира: от морских ежей до нас самих.

Как видим, с переизбытком спермы организмы самок видов, размножающихся при помощи экстракорпорального оплодотворения, справляться умеют. Но как им быть в случае ее нехватки?

На клеточном уровне океан – место непредсказуемое. Скажем, вымечет самка икру в два приема с интервалом в несколько секунд – и первый помет подхватит течением и утянет в бездонную глубину, а второй попадет в такое густое облако молок, что там окажутся миллионы сперматозоидов. Вот такая незадача: первая партия яиц умрет неоплодотворенной, а вторая погибнет от полиспермии.

Как быть и что делать бедной самке в столь коварных и непредсказуемых внешних условиях?

Прежде чем искать решение вместе с обитателями океана, давайте учтем следующее: на суше перед самками жизнь подобных головоломных задач не ставит, поскольку фактор непредсказуемости отсутствует в принципе. Нам, сухопутным, проще: если сперма есть, то ее в достатке. Главная причина изобилия спермы в том, что ее выработка сопряжена с очень низкими энергозатратами по сравнению с выработкой яйцеклеток. Вот самцы и не жалеют ее, обильно выплескивая в самку ли, на нее ли, возле нее или на кладку яиц.