Клеточные основы наследственности

Представление о том, что растения и животные состоят из клеток, развивалось постепенно; впервые вполне определенно это высказал в 1839 г. Шванн (Schwann), установивший связь между клеточным строением и ростом растений и животных. В 1840 г. фон Кёлликер (von Koelliker) установил, что сперматозоиды и яйца представляют собой клетки; вскоре было выяснено, что все живые ткани состоят из клеток.

В 1842 г. фон Негели впервые зарегистрировал тот факт, что деление клетки включает деление ядра и его хромосом; однако более подробное описание процесса деления клеточного ядра еще ждало усовершенствования микроскопической техники. Первую подробную и точную запись о поведении хромосом во время клеточного деления сделал в 1882 г. Флемминг (Flemming), наблюдавший этот процесс в клетке личинки саламандры. К 1885 г. ван Бенеден (van Beneden) обнаружил, что хромосомы не изменяются при последовательных клеточных делениях. Он обнаружил также, что число хромосом постоянно у каждого вида. В 1856 г. Прингшейм (Pringsheim) впервые наблюдал слияние сперматозоида с яйцеклеткой, но только Хертвиг (Hertwig) в 1876 г. понял, что в тех случаях, когда в оплодотворенной яйцеклетке обнаруживаются два ядра, одно из них должно принадлежать сперматозоиду. Таким образом, он предположил, что именно хромосомы несут генетический материал, который предоставляется обоими родителями в момент оплодотворения. Все это создавало ясную картину клеточного деления и оплодотворения, подготавливая цочву для быстрого восприятия работ Менделя о наследственности, которые вновь увидели свет в 1900 г.

Соматические клетки большинства животных диплоидны, т.е. в каждой клетке содержатся две копии хромосом одного типа. В соматических клетках человека содержится 46 хромосом, или 23 различные пары, а у плодовых мушек дрозофил - восемь хромосом, образующих четыре различные пары. В результате нормального клеточного деления, или митоза, образуются диплоидные клетки. Клетки всех типов, за исключением половых, которые дают начало мужским и женским гаметам- сперматозоиду и яйцеклетке,-образуются посредством митоза. Поскольку сперматозоид и яйцеклетка, сливаясь, образуют одну клетку с двумя наборами хромосом (диплоидную зиготу), каждая гамета несет только один набор хромосом и называется гаплоидной. Поэтому при образовании половых клеток диплоидное число хромосом уменьшается до гаплоидного в результате процесса, называемого мейозом.

При мейозе происходят два самостоятельных клеточных деления. Во время первого деления уменьшается число хромосом, а второе деление похоже на обычный митоз, за исключением того, что дочерние клетки гаплоидны. Полный мей-оз, таким образом, дает в результате деления одной диплоидной клетки четыре гаплоидные. У мужских особей все четыре гаплоидные клетки дифференцируются в сперматозоиды (рис. 2.5). У женских особей во время первого клеточного деления обычно образуются клетки разной величины. Маленькая клетка, которую называют первым полярным тельцем, второй раз может и не делиться. Большая клетка снова претерпевает неравное деление в процессе которого образуются второе полярное тельце и клетка, дифференцирующаяся в яйцо (рис. 2.5). Полярные тельца не сохраняются. Таким образом, во время мейоза у самцов обычно образуются четыре сперматозоида одинакового размера, а у самок - одно большое яйцо и два или три нефункционирующих полярных тельца.

Рис. 2.5. Схема сперматогенеза и оогенеза у животных.