Новая жизнь: оплодотворение яйцеклетки

Человеческая жизнь зарождается в результате уникального процесса – оплодотворения яйцеклетки (женской половой клетки) сперматозоидом (мужской половой клеткой). Половые клетки, или гаметы, уникальны тем, что содержат только половину набора хромосом родительского организма.

В норме ядро клетки человека содержит 46 хромосом, 2 из которых половые (ХХ у женщин и ХY у мужчин), а остальные – аутосомы, определяющие все остальные признаки организма. Способность к зачатию называется фертильностью.

В оплодотворении участвуют, как правило, одна яйцеклетка и несколько миллионов сперматозоидов. Такое соотношение не случайно, ведь для человеческого организма нормальной является только одноплодная беременность (один ребенок – одна яйцеклетка), а большое количество сперматозоидов необходимо для увеличения вероятности оплодотворения, ведь это именно они ищут яйцеклетку.

У человека объем эякулята (извергнутой спермы) в норме составляет около 3 мл. Для обеспечения оплодотворения общее количество сперматозоидов в сперме должно быть не менее 150 млн, а концентрация их в 1 мл – 20-200 млн. И это при том, что в яйцеклетку проникнет только один из них. Остальные должны подготовить условия для оплодотворения. В половых путях женщины количество сперматозоидов прогрессивно уменьшается на пути от влагалища к фаллопиевым трубам.

Три барьера

Для того чтобы произошло оплодотворение, сперматозоид должен преодолеть последовательно три барьера яйцеклетки: лучистый венец, прозрачную оболочку и плазматическую мембрану.

Сразу после эякуляции сперматозоиды неспособны к оплодотворению, они должны пройти процесс капацитации, в ходе которого с верхушки спермия удаляются некоторые компоненты оболочки, что способствует акросомной реакции (выброс клеткой веществ для локального разрушения оболочки яйцеклетки).

Лучистый венец состоит из рыхло расположенных в несколько слоев фолликулярных клеток, через него сперматозоид проникает легко.

Затем происходит контактное взаимодействие, во время которого сперматозоиды вращают яйцеклетку. Многочисленные спермии окружают яйцеклетку и начинают ее вращать со скоростью 4 оборота в минуту. Это движение обусловлено биением жгутиков сперматозоидов и продолжается около 12 часов. Далее, для проникновения через прозрачную оболочку, сперматозоид должен пройти несколько последовательных стадий. Сначала происходит связывание сперматозоида со специальным рецептором, что позволяет запустить акросомную реакцию между наружной мембраной акросомы  и клеточной мембраной яйцеклетки. При их слиянии от головки сперматозоида начинают отделяться мелкие пузырьки, содержащие ферменты, которые расщепляют стенку прозрачной оболочки.

Новая жизнь

Далее происходит слияние плазматических мембран сперматозоида и яйцеклетки, мембраны разрушаются, и головка сперматозоида оказывается погруженной в цитоплазму яйцеклетки. В течение 12 первых часов после этого происходит перестройка ядер мужской и женской половых клеток, результатом которой является перемешивание материнских и отцовских хромосом.

Это и есть оплодотворение, при котором происходит объединение генетического материала двух гамет, каждая из которых содержит лишь половину набора хромосом (22 аутосомы и 1 половая хромосома). В итоге образуется диплоидная зигота – новый организм, состоящий пока только из одной клетки. Пол его зависит от той половой хромосомы, которую принес с собой сперматозоид. Если это была Y-хромосома, то будет мальчик, если Х — девочка.

Как только произошло оплодотворение, зигота выбрасывает большое количество ферментов, которые модифицируют оставшиеся вне оплодотворенной яйцеклетки сперматозоиды, останавливая акросомальную реакцию. Этот защитный механизм создан для исключения возможности проникновения в яйцеклетку двух и более сперматозоидов.

Также после оплодотворения изменяется и сама прозрачная оболочка, становясь более плотной и стабильной (оболочка оплодотворения). Она необходима не только для защиты нового организма, но и для последующего процесса деления зиготы.