Развитие эмбриона начинается с дробления. Это слово очень точно передает суть происходящего. Зигота дробится – последовательно проходит пять циклов деления, но при этом ее масса и объем не изменяются, остаются теми же, что и в начале дробления. Была одна крупная зигота, а стало тридцать две небольших клетки, называемые «бластомерами». У человека все бластомеры имеют одинаковый размер, и потому дробление называется равномерным.
Яйцеклетки млекопитающих являются самыми мелкими в животном мире. Желтка в них содержится мало, дробление проходит медленно и заканчивается быстро. Первое митотическое деление зиготы с образованием двух бластомеров происходит примерно через тридцать часов после оплодотворения. Второе деление, приводящее к образованию четырех бластомеров, завершается где-то через сорок часов после оплодотворения, а третье деление, увеличивающее количество бластомеров до восьми, завершается через семьдесят два часа, то есть – через трое суток после оплодотворения. Дробление у человека равномерное, но не синхронное – бластомеры делятся не строго в одно и то же время. Вследствие этого на этапе дробления можно наблюдать и четное, и нечетное количество бластомеров. Но в конечном итоге их станет тридцать два. А что будет потом? То же самое – клетки продолжат делиться, только они уже не будут называться бластомерами. Но нам с вами эти научные условности – как что называется – не важны, нам важен сам процесс.
Эмбрионы животных, принадлежащих к различным типам и классам, развиваются по-разному, но дробление как первый этап эмбрионального развития наблюдается у всех многоклеточных. Осуществляется этот процесс за счет энергетических запасов, содержащихся в цитоплазме яйцеклетки. Давайте вспомним, что ради создания одной яйцеклетки природа жертвует тремя ее «сестрами» для того, чтобы не делить цитоплазму.
Зигота тотипотентна, то есть может дать начало целому организму. После второго и третьего деления бластомеры еще сохраняют тотипотентность и при их обособлении и индивидуальном развитии появляются однояйцевые близнецы – два или более организма, развившиеся из одной (одной!) оплодотворенной яйцеклетки.
Бластомеры на третьи сутки эмбрионального развития
Кроме однояйцевых бывают и многояйцевые близнецы, которые развиваются из двух и более яйцеклеток. Не удивляйтесь, нередко случается так, что во время овуляции в трубу выходят несколько яйцеклеток. Если однояйцевые близнецы практически абсолютно схожи между собой, то многояйцевые похожи как братья и сестры, абсолютного сходства между ними не наблюдается. У экзаменаторов есть такой коварный вопрос: «В каких случаях однояйцевые близнецы бывают разнополыми?». Если студент пускается в рассуждения, то он рискует заработать «неуд». Правильный ответ: «Ни в каком!», потому что пол у однояйцевых близнецов всегда один и тот же, обусловленный той половой хромосомой, которую сперматозоид добавил к Х-хромосоме яйцеклетки.
Две оплодотворенные зиготы могут слиться воедино и образовать один эмбрион. Такое может произойти только в самом начале эмбрионального развития, на первой неделе. Если зиготы просто сольются воедино, объединив свой генетический материал, то дело закончится гибелью клетки, имеющей девяносто две хромосомы вместо положенных сорока шести. Но в том случае, если удается избавиться от лишних хромосом (скорее всего это происходит по тому же принципу, как и при образовании яйцеклетки), образуется эмбрион, имеющий генетически разнородные клетки, проще говоря – клетки с разным ДНК. Зигот-то было две и при их слиянии хромосомы перемешались, а уже после от этой смеси отделили и «выбросили» сорок шесть лишних, среди которых были хромосомы из обеих зигот. И оставшийся набор сорока шести хромосом тоже образован представительницами обеих зигот. Вы уже знаете достаточно для того, чтобы понимать, что две разные яйцеклетки одной матери, оплодотворенные двумя разными сперматозоидами одного и того же отца, имеют разные ДНК.
Что получается в результате? В результате получается химера (это официальный термин, образованный от слова «химеризм», которым обозначают генетическую разнородность организма). У химеры может иметься гермафродитизм – сочетание мужских и женских половых признаков или, к примеру, мозаичная окраска кожи, но может и не быть никаких отклонений от нормы. Живет человек и не знает, что разные клетки его организма имеют разные ДНК.
Могут ли слиться воедино два эмбриональных зачатка, развившиеся из одного яйца? Проще говоря – могут ли однояйцевые близнецы слиться в химеру? Теоретически – могут, но это будет не химера, а совершенно обычный человек, ведь у однояйцевых близнецов полностью идентичная ДНК.
С однояйцевыми близнецами может произойти другой казус. Если два эмбриональных зачатка, образовавшиеся в одной зиготе, не обособятся полностью в конце первой недели эмбрионального развития, то получатся так называемые «сиамские близнецы», имеющие общие части тела или общие внутренние органы. Вероятность рождения сиамских близнецов составляет примерно один случай на двести тысяч родов.
Утратив тотипотентность, эмбриональные клетки сохраняют способность давать начало различным клеткам организма. Обратите внимание – уже не целому организму, как при тотипотентности, а только лишь разным его органам. Такие клетки называются «стволовыми». Вы, наверное, слышали об этих маленьких волшебниках, способных превращаться в клетки другого типа. Стволовые клетки используются для лечения различных заболеваний. Например, при заболеваниях крови из введенных в организм пациента стволовых клеток могут вырасти новые клетки крови взамен погибших или переставших выполнять свои функции.
Стволовые клетки есть у каждого из нас. Они сохраняются и функционируют во взрослом организме, но их достаточно для обеспечения нормальной жизнедеятельности, а вот с тяжелыми болезнями они без посторонней помощи, без «интервенции» добавочных стволовых клеток, справиться не в состоянии. Опять же, по мере старения организма, количество стволовых клеток в нем уменьшается, а риск развития различных заболеваний, наоборот, увеличивается.
Первая неделя эмбрионального развития самая скучная. Ну делится зигота на тридцать две клетки, а затем продолжает делиться – и что с того? Интересное начинается дальше, когда из разных клеток начинают развиваться разные органы. Да как развиваться – с выподвывертом. Одно разовьется, а потом исчезнет или превратится во что-то другое. В XIX веке даже был сформулирован закон, согласно которому каждое живое существо в своем индивидуальном развитии, называемом «онтогенезом», повторяет (в общих чертах), формы, пройденные его предками. Имеются в виду не непосредственные предки, а предки данного биологического вида. Путь развития биологического вида называется «филогенезом». Вкратце этот закон звучит так: «онтогенез есть краткое повторение филогенеза». Запоминать его не нужно, потому что в XX веке закон был опровергнут и в настоящее время не признается. Но есть другой «созвучный» закон, который сформулировал в 1828 году российский ученый Карл фон Бэр. Закон Бэра – это закон зародышевого сходства. Согласно ему, на начальных этапах эмбрионального развития зародыши животных разных видов схожи по своему строению и этот факт является отражением единого происхождения животного мира. Сам же Бэр сформулировал свой закон так: «Чем более ранние стадии индивидуального развития сравниваются, тем больше сходства удается обнаружить».
