ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.02.2019
Просмотров: 14917
Скачиваний: 16
Запліднення
195
ність прозорої оболонки для йонів К
+
та Са
++
; активується синтез ліпідів,
білків, змінюється в’язкість та інші
колоїдальні властивості білків; зни-
жується мембранний потенціал яйця;
жовткова оболонка потовщується,
відтісняється від поверхні ооплазми,
утворюючи перивітеліновий простір.
У деяких видів тварин (хом’як,
сука, вівця) реакція прозорої оболон-
ки наступає дуже швидко, тоді як у
інших (наприклад, у щурів) вона спо-
вільнена. У кролів не відмічено ре-
акції прозорої оболонки, тому у пе-
ривітеліновому просторі у них може
скупчуватися багато сперміїв. Описа-
ні випадки проникнення у яйцекліти-
ну кролиці до 200 “зайвих” сперміїв.
Перивітеліновий простір віднос-
но малий, тому голівка спермія, що
проник сюди, торкається жовткової
оболонки і наче прилипає до неї.
Після деякої паузи спермій проникає
крізь жовткову оболонку у цитоплаз-
му. Вважають, що цей процес нага-
дує фагоцитоз або захоплення аме-
бою часток їжі. Він суворо специфічний, у ньому може брати участь лише спермій
свого виду.
Відбуваються зміни голівки спермія, вона з лопатоподібної стає циліндричною.
Велику роль у цих змінах спермія і яйця відіграє секрет яйцепроводу, наявні у
ньому інгібітори ферментів акрозину та трипсину, рівень яких зростає перед овуля-
цією, тоді значно знижується під час овуляції і знову зростає у наступні 1–2 дні. Ці
інгібітори ферментів сприяють настанню у певний час овуляції і забезпечують захист
ферментів сперміїв, що розпадаються.
Спермії, що зосередилися у верхній третині яйцепроводу, перебувають у стані
анабіозу і лише за декілька годин до овуляції піддаються капацитації
Зразу після проникнення спермія крізь жовткову оболонку його голівка відокремлю-
ється від джгутика, збільшується в об’ємі (приблизно у 20 разів) і рухається у напрямку
ядра яйцеклітини. Воно трансформується у жіночий пронуклеус, а ядро (голівка) спер-
мія – у чоловічий пронуклеус. Чоловічі та жіночі пронуклеуси зближуються, зменшу-
ються у об’ємі і втрачають свої оболонки, перетворюючись у хромосомні набори.
Рис. 40. Стадії запліднення:
а – незапліднена яйцеклітина, б – проникнення спермія через
прозору оболонку, в – активування овоцита, г – формування
чоловічого та жіночого пронуклеусів, д – заміна пронуклеусів
хромосомними групами, е – сингамія.
а
б
в
г
д
е
196
Розділ 6
Кінцевою стадією запліднення є сингамія – об’єднання хромосомних наборів сам-
ця і самки у одне ядро і виникнення нової клітини – зиготи з геномом нового індивіда.
Центріолі, що були у шийці спермія, зразу утворюють веретено, у якому розташову-
ються хромосоми яйця і спермія, і зигота виявляється готовою до початку поділу.
Дослідження Thibault показали, що запліднення – це не одномоментний процес.
Тривалість перших двох стадій (проникнення спермія крізь прозору оболонку та змі-
ни його голівки) становить в середньому по 3 години, третьої (перетворення голів-
ки на чоловічий пронуклеус) – 4–5 годин, четвертої (зближення пронуклеусів) – 8–9,
п’ятої (об’єднання пронуклеусів) – 10–12 годин.
Таким чином, запліднення виконує подвійну роль: по-перше, воно виводить яйце
із загальмованого стану, а, по-друге, воно приводить до утворення диплоїдної клітини
зиготи з повним набором хромосом батьківської та материнської спадковості.
Поділ зиготи торкається лише ядра при збереженні цілості прозорої оболонки.
Внаслідок першого поділу зиготи утворений зародок має два бластомери. Кожне на-
ступне покоління бластомерів виявляється меншим попереднього, тому цей поділ на-
зивають дробленням, що триває у корів та телиць близько 8-ми діб. Приблизно через
кожних 24 години кількість бластомерів подвоюється, хоча у ссавців уже на ранніх
стадіях ця чіткість може порушуватися.
Новоутворені бластомери не розходяться на боки, а залишаються компактною масою.
З першого поділу зиготи розпочинається складний процес внутрішньоутробного роз-
витку нового організму, що завершується врешті формуванням життєздатного плода.
Таким чином, у процесі запліднення беруть участь, з одного боку, – мільйони
сперміїв, а з другого – лише одна яйцеклітина. І доля майбутнього зародка залежить,
у першу чергу від якості яйцеклітини. Серед мільйонів сперміїв завжди знайдеться
якась кількість високоякісних, зате, якщо яйцеклітина виявиться неповноцінною, то
запліднення або ж не наступить, або новоутворений зародок буде нежиттєвим.
Для запліднення у кінцевому рахунку потрібен один спермій. Це явище назива-
ють моноспермією. Проте у науці відомі випадки поліспермії. Так, у цитоплазму яйця
голуба при заплідненні проникає 15–25 сперміїв, у курей – 5–6. Це ж саме стосується
риб. Подібна поліспермія вважається нормальною. Проникнення ж зайвих сперміїв у
яйце ссавців розцінюється патологічною поліспермією.
Проникнення зайвих сперміїв у яйця тварин, яким властиве моноспермне заплід-
нення, викликає порушення у їх розвитку. При нормальному заплідненні зливається
два пронуклеуси і поновлюється диплоїдний набір хромосом, а при поліспермії вини-
кає декілька пронуклеусів, але у злитті ядер (каріогамії) може брати участь або лише
дві групи хромосом, або гомологічні хромосоми усіх пронуклеусів, або ж зайві прону-
клеуси просто елімінуються і запліднення завершується нормально. Якщо ж виникає
справжня поліспермія, то внесені разом з іншими сперміями центросоми утворюють
додаткові центри дроблення, і яйце дробиться потворно зразу на декілька бластомерів.
Однією з причин поліспермії є старіння яйцеклітини. У міру її старіння у неї все
легше може проникнути зайва кількість сперміїв. Патологічна поліспермія приводить
звичайно до ранньої ембріональної смертності чи вироджень.
Запліднення
197
Моноспермність запліднення у ссавців регулюється зменшенням кількості спер-
міїв, що можуть дійти до місця запліднення, і специфічною реакцією прозорої обо-
лонки яйцеклітини.
Досі не відомо, чи здатні перші спермії, що досягли яйцеклітини, запліднити її.
Для того, щоб взяти участь у заплідненні яйцеклітини, у сперміях повинні наступити
відповідні морфологічні зміни, що забезпечують набуття ними здатності проникати
у яйцеклітину. Ці зміни сперміїв було виявлено у 50-х роках ХХ ст. на різних видах
тварин – Нойес – на щурах (1953), Брейден і Остін – на мишах (1954), Ченг і Шиф-
фер – на хом’яках (1957), Меттнер – на вівцях (1963). У дослідах in vitro було помі-
чено, що спермії проникали у яйце лише після додавання у пробірку обрізків тканин
яйцепроводу, матки чи слизової оболонки яйцепроводу, або ж коли у проби додавали
спермії, які хоча би 8 годин перебували у рогах матки чи яйцепроводах. Ченг і Остін
прийшли до висновку, що спермії набували запліднюючої здатності лише після 8-ми
годин перебування у секреті матки та яйцепроводу. За цей час у них відбуваються
певні зміни, які отримали назву капацитації. Суть цих змін полягає у акросомній ре-
акції, тобто у набуханні передньої частини акросоми; злитті її зовнішньої мембрани з
плазматичною мембраною наступною вакуолізацією; скиданні акросоми; звільненні
сперміїв від деяких макромолекул та обволікаючих антигенів, що перешкоджають ви-
діленню ензимів; вивільненні вмістимого акросоми.
Детермінація статі. Під час запліднення відбувається не тільки формування гено-
типу майбутнього індивіда, а й визначення його статі.
Як згадувалось вище, овогонії та сперматогонії містять властивий для свого виду ди-
плоїдний (2n) набір хромосом, у тому числі дві статеві: ХХ – у самок і ХУ – у самців.
Під час редукційного поділу овоцита І порядку його диплоїдний хромосомний на-
бір замінюється гаплоїдним, внаслідок чого виникає авоцит 2-го порядку, що містить,
наприклад, у корів лише 30 хромосом, з них 29 аутосом і одна статева (Х). Те ж саме
стосується сперміїв, лише половина з них містить статеву хромосому Х, а друга по-
ловина – хромосому У.
Стать майбутнього індивіда залежить від того, який вид спермія – носій хромо-
соми Х чи У з’єднається з яйцеклітиною. У першому випадку хромосомний набір
зиготи включатиме статеві хромосоми ХХ, тому з неї згодом сформується самка, а
у другому випадку – хромосоми ХУ, що дасть початок розвитку самця. Тобто, стать
плода визначається статевими хромосомами спермія.
Отже, генетично стать визначається під час запліднення, анатомічно – вона оформля-
ється у великих тварин на 7–10-му тижні розвитку ембріона під впливом статевих гормо-
нів і у плода формуються соматичні риси І, ІІ та ІІІ-го порядку. Риси І-го порядку – це го-
нади, ІІ-го – внутрішні і зовнішні статеві органи; риси ІІІ-го порядку – статеві рефлекси.
Проникнення спермія у яйцеклітину та утворення зиготи є першим етапом розви-
тку нового організму. Проте виникнення багатьох організмів може відбуватися і без
запліднення, а шляхом партеногенезу. У бджіл, наприклад, самці розвиваються з яєць
без участі сперміїв. У одній родині коловерток самців узагалі немає. Самка дафнії за
своє життя може виділити близько ста яєць, які розвиваються партеногенетично.
198
Розділ 6
Яйцеклітина має всі основні елементи, необхідні для початку розвитку.
При партеногенезі диплоїдний набір хромосом утворюється за рахунок зворотно-
го втягування полярного тільця або ж випадіння редукційного поділу. Ще у ХІХ ст.
А. Тихонову вдалося викликати штучний партеногенез у яєць шовковичного шовко-
пряда, подразнюючи їх слабкою кислотою, механічно, термічно.
Що спільного між названими прийомами і дією спермія на яйце?
Спермій, проникаючи крізь прозору оболонку, викликає у яйцеклітині якусь по-
чаткову реакцію, що швидко прогресує. У дослідах Берта, при обережному введенні
мікропіпеткою живого спермія у цитоплазму яйця, запліднення не наступало.
М. Олсен довів можливість штучного партеногенезу у птахів. Виведено навіть
породу індичок, у яких приблизно у половині випадків спостерігається природний
партеногенез. Х. Пінкусу вдалося добитися партеногенетичного розвитку яєць кроли-
ці. П. Хегестрем виявив у яєчнику жінки яйця на перших стадіях дроблення і ранню
бластулу, а В. Хватов виявив яйцеклітину на стадії 8-ми бластомерів у фолікулі 23-
річної дівчини; осіменіння і запліднення у даному випадку були виключені.
Проблема партеногенезу особливо актуальна при клонуванні нащадків високопро-
дуктивних тварин. Адже з величезної кількості наявних у яєчнику яйцеклітин лише
одиниці використовуються для відтворення нащадків.
Близнюки (двійнята). Якщо під час овуляції у одноплідних тварин виходить де-
кілька яйцеклітин, то у випадку їх запліднення і виношування народжуються різнояйце-
ві близнята (двійнята), трійнята і т. д. Якщо ж овулює один фолікул і зигота, що виникає
в результаті запліднення, ділиться зразу не на два бластомери, а на дві окремі частини, з
кожної з яких розвивається окремий плід, то говорять про однояйцевих близнят.
Множинне запліднення чи суперфекундація (superfecundatio) – це запліднення
декількох яйцеклітин у однієї самки протягом одного статевого циклу спермою різних
самців. Звичайно його спостерігають у таких багатоплідних тварин, як суки, кішки,
свині і пізнають за різною мастю приплоду.
Якщо ж самці бувають однієї породи, то розрізнити приплід практично не можливо.
Питання для самоконтролю
1. Що розуміють під заплідненням?
2. У якій ділянці статевих органів відбувається запліднення?
3. Як здійснюється переміщення сперміїв з місця введення до місця запліднення?
4. Що таке реотаксис і яка його роль у переміщенні сперміїв до місця запліднення?
5. Яке виживання гамет у різних ділянках статевих органів?
6. Що таке капацитація сперміїв і чим вона проявляється?
7. Які стадії можна виділити у процесі запліднення?
8. Як визначається стать майбутнього плода?
9. Як виникають близнюки?
10. Що таке множинне запліднення?
199
7.
ТРАНСПЛАНТАЦІЯ
ЕМБРІОНІВ
Аналізуючи стан розвитку та продуктивність вітчизняного тваринництва, ми мо-
жемо констатувати, що не дивлячись на появу нових порід, типів та ліній худоби, ство-
рення окремих стад з високою продуктивністю, в загальній масі тварини з високим ге-
нетичним потенціалом зустрічаються рідко. Значна їх частина не відповідає сучасним
вимогам. Виробництво нині вимагає не лише високопродуктивних, стійких до захво-
рювань, а й стандартних за продуктивністю тварин. Низька плодючість великої рога-
тої худоби та мала кількість нащадків у самок обмежують темпи генетико-селекційної
роботи, розтягують на безмежно довгий час створення високопродуктивних стад.
Найвищим генетичним потенціалом продуктивності та кращим пристосуванням
до умов промислового тваринництва відзначалася у 80-х роках ХХ сторіччя завезена
в нашу країну в значній кількості з США і Канади голштинська худоба. Проте, при
існуючих методах селекції генетичний потенціал її не можна використати повністю.
Потрібна принципово нова система селекційно-племінної роботи, яка би забезпечила
різке прискорення генетичного поліпшення популяції тварин. Вона повинна базувати-
ся на біотехнологічних методах управління відтворенням, прискореному керованому
розмноженні тварин з максимально можливим використанням резервних репродук-
тивних потенцій, що реалізуються при природному розмноженні.
Перші кроки в створенні такої біотехнології були зроблені ще в тридцятих роках.
В її основу було закладено штучне осіменіння та гормональне стимулювання плодю-
чості, з часом сюди ввійшла і трансплантація ембріонів.
Із запровадженням у практику тваринництва методу штучного осіменіння стало
можливим осіменяти за рік спермою одного бугая раніше нечувану кількість тварин
(25–50, а то й 100–150 тисяч корів і телиць). Але участь самки в процесі відтворення
залишилася такою ж, як сотні тисяч років тому. Протягом репродуктивного життя
корова, якою б високопродуктивною вона не була, народжує в середньому 6–10 телят,
і з них лише половина буде теличками. Трансплантація ембріонів дозволяє значно
розширити ці рамки.
Трансплантація ембріонів – це новий біотехнологічний метод пересаджування
ембріонів, вимитих від генетично високо цінних корів (донорів) менш цінним тва-
ринам (реципієнтам). Він включає цілий комплекс клінічних, біотехнологічних та