Кое-что о непорочном зачатии

Мы привыкли думать, что у живых существ, имеющих половые клетки, возникновение зародышей всегда сопровождается слиянием яйца и сперматозоида. Но это необязательно. У некоторых животных яйца способны развиваться сами по себе, без какого-либо участия мужских половых клеток. Это явление открыто Левенгуком в начале XVIII века и получило название девственного размножения, или партеногенеза.

При любом способе размножения всегда какое-то число яйцеклеток остается неоплодотворенным. Все они очень скоро гибнут. Впрочем, из этого правила есть многочисленные исключения. У иглокожих, некоторых червей и членистоногих оставшиеся неоплодотворенными яйца могут начать делиться, как и оплодотворенные, но развитие не идет до конца. На определенной стадии оно приостанавливается, и зародыш гибнет. У этих организмов новые полноценные существа из неоплодотворенного яйца возникают чрезвычайно редко.

Кое-что о непорочном зачатии

Известны, однако, животные (некоторые виды кузнечиков и другие насекомые), у которых неоплодотворенные яйца развиваются нормально, а личинки, вышедшие из них, вырастают до взрослых особей, так что обычный способ размножения необязателен.

У только что названных животных партеногенез явление случайное, не имеющее серьезного значения для вида. В отличие от них есть организмы, которые не могли бы существовать без этого и размножаются только партеногенетически или чередуют партеногенетическое размножение с нормальным. Последний способ размножения получил название сезонного партеногенеза. Он присущ тлям и многим другим насекомым.

У виноградного вредителя филлоксеры из отложенных с осени яичек весной развиваются только самки, носящие название основательниц. Из 50 яиц, отложенных каждой из них, партеногенетически развиваются такие же самки, которые, в свою очередь, откладывают неоплодотворенные яйца. В течение лета рождается несколько поколений; самцы по-прежнему отсутствуют. Только с наступлением осени из неоплодотворенных яиц выведется два вида крылатых самок, не очень похожих друг на друга. Одни из них отложат более крупные яйца, из которых вылупятся самки. Из более мелких яиц, откладываемых другими, выведутся самцы. И эти яйца, конечно, развиваются партеногенетически. Только с появлением самцов наступает половое размножение.

Какого пола бывают животные, выросшие из партеногенетически развившихся яиц? На примере филлоксеры мы видели, что и самцы и самки. Еще более многочисленны случаи, когда партеногенетическое развитие дает одних самцов. Состарившаяся пчелиная матка, израсходовав весь запас полученной ею при спаривании спермы, откладывает яйца, из которых развиваются только трутни. Нетрудно понять целесообразность этого явления для сохранения вида. Появление трутней именно в этот период должно обеспечить оплодотворение молодой пчелиной матки.

Многие животные могут совсем обходиться без полового размножения. Было проведено специальное наблюдение за одним видом мелких рачков, продолжавшееся 28 лет. За это время получили 124 поколения, причем ни разу ни одного самца не нашли; все 124 поколения рачков были получены партеногенетически. Такой же постоянный партеногенез наблюдается у некоторых видов муравьев, пилильщиков, орехотворок и других насекомых. Все поколения этих животных состоят только из самок. Самцы у них отсутствуют, а если иногда и появляются, то бывают дефектными и в размножении никакого участия не принимают.

Не следует думать, что партеногенез присущ лишь очень низко организованным животным. У нас в Армении живут шесть подвидов скальных ящериц, для трех из них до сих пор не удалось обнаружить самцов. Самки этих подвидов откладывают неоплодотворенные яйца, которые способны развиваться партеногенетически.

Особенно интересной формой партеногенеза является педогенез. О "трогательно-нежных" личинках галловых мух, съедающих свою мать, уже говорилось. Другой любопытный пример педогенеза относится к сосальщикам, паразитирующим на рыбах. У них в теле матери из единственного находящегося там яйца развивается зародыш, а в нем, в свою очередь, партеногенетически развивается другой, в теле которого возникает зародыш третьего поколения, и так далее. Одновременно развивается пять поколений, вложенных друг в друга, как куклы-матрешки. Лишь представители шестого поколения достигают половой зрелости.

Возникает вопрос: только ли женская половая клетка способна к партеногенетическому развитию? Оказывается, что и сперматозоидам также в какой-то мере присуще это свойство. Партеногенетическому развитию сперматозоида препятствует отсутствие в нем необходимого запаса питательных веществ. Поэтому гораздо лучшие результаты получаются при оплодотворении нормальными сперматозоидами безъядерных обрывков яйца. Здесь сперматозоид находит большой запас питательных веществ, что и обеспечивает его развитие. У морских ежей были получены мелкие зародыши при оплодотворении безъядерных обрывков, равных по величине 1/37 части целого яйца.

Поскольку партеногенез такое обычное явление, пробовали вызвать его искусственно. Для этого пользовались теплом и холодом, ультрафиолетовым и радиоактивным излучением, воздействовали кислотами и щелочами, гипо- и гипертоническими растворами, растворителями жиров, алкалоидами и другими веществами, прибегали к высушиванию, трению, уколам и т. п. Применяя перечисленные способы воздействия, удавалось вызвать развитие яйца. Правда, оно не всегда шло до конца, но это объясняется отчасти большой сложностью создания в лаборатории условий, необходимых для нормального развития яиц и зародышей.

Иногда искусственно стимулированные яйца развиваются неправильно. Это обусловлено разными причинами. Одна из них - нарушение симметрии будущего зародыша. Для большинства организмов место вхождения сперматозоида в яйцо определяет направление плоскости двусторонней симметрии, зародыша. Ни одно из применявшихся до сих пор воздействий не смогло заменить в этом отношении сперматозоид и произвести раздражение узко ограниченного участка яйца. Даже укол иглой не имитирует полностью взаимодействия сперматозоида, может быть, только потому, что занимает гораздо меньше времени, чем прохождение сперматозоида сквозь оболочку яйца. Все же у многих животных, в том числе у миног, рыб, лягушек и даже млекопитающих, получены взрослые, вполне нормальные организмы.

Большое количество разнообразных способов воздействия, которые вызывают активизацию яиц, позволяют объяснить случаи спонтанного партеногенеза. Различные вредные воздействия, воспалительные и особенно дегенеративные процессы являются их причиной. Безусловно, количество известных науке случаев спонтанного партеногенетического развития у млекопитающих незначительно по сравнению с тем, что происходит на самом деле, так как развивающиеся яйца гибнут на ранних стадиях дробления.

Женские половые клетки человека также способны к партеногенетическому развитию. Правда, чтобы такое развитие закончилось рождением ребенка, необходимо удачное, но практически невероятное стечение счастливых обстоятельств. Партеногенетическое развитие женских половых клеток человека можно вызвать искусственно. В лабораторных условиях наблюдали начальные стадии дробления неоплодотворенного человеческого яйца, помещенного в кровяную сыворотку. Гибель таких яиц наступала как вследствие их неправильного развития, так и потому, что ученые не могли создать яйцу достаточно благоприятные условия, необходимые для нормального развития. Успехи, достигнутые в этой области итальянским ученым Петруччи, дают основание надеяться что партеногенетическое развитие человеческого зародыша будет прослежено до гораздо более поздних стадий.