Особенности сперматогенеза и оогенеза. Между процессами сперматогенеза (образование сперматозоидов) и оогенеза (образование яйцеклеток) существуют различия. Рассмотрим их несколько подробнее.
  1. У мужчин из одной клетки половой железы в результате мейоза образуются четыре полноценных сперматозоида. Причем процесс идет в несколько раз быстрее, чем в женском организме, а его количественный результат гораздо выше. Вспомним, что в 1 мл спермы может содержаться (в норме) от 20 млн сперматозоидов. Учитывая, что объем спермы в среднем составляет 5 мл, то количество сперматозоидов составляет около 100 млн. К тому же это количество образуется в течение короткого времени, а не один раз в 28 дней, как у женщин.
  У женщин же при мейозе с момента полового созревания из одной клетки-предшественницы ежемесячно образуется одна функциональная яйцеклетка. Три другие клетки называются полярными, или направительными, тельцами. Они содержат мало цитоплазмы, не способны оплодотворяться и вскоре погибают. Их функция заключается только в том, чтобы получить «лишние» хромосомы от диплоидной материнской клетки.
  2. У сперматозоидов мало цитоплазмы и нет специальных оболочек.
  В яйцеклетках накапливается много цитоплазмы с большим количеством питательных веществ. Часть из них образуется в клетках печени, а позже поступает в яйцеклетки. У многих яйцеклеток есть оболочки. Вспомните белочную оболочку и известковую скорлупу яиц птиц, пергаментные оболочки яиц пресмыкающихся. У человека тоже есть оболочка из специальных клеток. Это так называемый лучистый венец. Он препятствует проникновению в яйцеклетку двух сперматозоидов одновременно.
  3. Подвижность характерна только для мужских половых клеток. Это касается всех млекопитающих и человека. Однако у некоторых низших организмов (простейших, водорослей и др.) встречаются подвижные женские гаметы. Часто они могут быть внешне неотличимы от мужских. Женские половые клетки человека и всех позвоночных неподвижны.
  4. Размножение клеток половых желез происходит у мужчин всю жизнь, особенно интенсивно – в период половой зрелости.
  У женщин этот процесс идет только до четырех месяцев внутриутробного развития. Потом значительная часть клеток яичников исчезает. Оставшееся количество сохраняется неизменным от рождения по наступления полового созревания. Начиная с момента половой зрелости одна клетка попадает в зону формирования в среднем каждые 28 дней и становится яйцеклеткой.
  Когда половые клетки готовы, может произойти процесс их слияния – оплодотворение. Его часто изображают как попадание сперматозоида внутрь яйцеклетки. На самом деле это не так. В яйцеклетку попадает не весь сперматозоид, а только его ядро. Другие его части (хвост и шейка, вся цитоплазма) остаются снаружи и в зиготу не попадают.
  После оплодотворения гаплоидные ядра сперматозоида и яйцеклетки сливаются в одно диплоидное ядро зиготы.
  Причины различий сперматогенеза и оогенеза имеют эволюционное и физиологическое объяснение. Остановимся кратко на каждом различии.
  Количество. Почему яйцеклеток меньше? Понятно, что при внутриутробном развитии количество детенышей ограничено ресурсами организма самки, и, соответственно, их не может быть очень много. Даже у многоплодных видов млекопитающих количество детенышей редко измеряется десятками, но никогда не сотнями и не тысячами. Напомним, что рыба-луна может выметывать миллион икринок в икромет. Разные же виды паразитических червей могут откладывать от 100 ло 200 тыс. яиц в сутки.
  Размер яйцеклетки в несколько раз превосходит размер сперматозоида. Есть две причины, объясняющие этот факт. Во-первых, яйцеклетка должна содержать необходимое количество питательных веществ для зародыша. Даже у плацентарных, к которым относится и человек, до формирования плаценты клетки зародыша довольствуются питательными веществами яйцеклетки (в основном). Во-вторых, яйцеклетке нужно быть достаточно большой, чтобы принять в себя ядро сперматозоида без риска нарушить целостность мембраны из-за увеличения объема цитоплазмы (проще говоря, чтобы не лопнуть). По этим причинам одна из самых крупных клеток в природе – это яйцеклетка страуса (желток страусиного яйца).
  Подвижность определяется размерами клеток, т. е. количеством цитоплазмы. Сперматозоиды мельче, соответственно, на их передвижение будет затрачено меньше энергии, чем на передвижение яйцеклетки. Есть и другие причины: количество клеток, место, где происходит оплодотворение и т. д.
  Время размножения клеток – предшественниц гамет в разные сроки жизни – это скорее результат эволюции, сохраняющийся у многих приматов и человека.