Запліднення. Типи Запліднення. Партеногенез. Поліембріонія

Заплі́днення (сингамія) — процес злиття чоловічої та жіночої статевих клітин (гамет) рослинних і тваринних організмів, що лежить в основі статевого розмноження. Внаслідок запліднення утворюється зигота, яка дає початок новому організмові.

Біологічне значення запліднення полягає у тому, що внаслідок злиття клітин з різною спадковістю при статевому розмноженні утворюється більш життєздатне потомство, ніж при безстатевому розмноженні.

Розрізняють зовнішнє запліднення при якому злиття гамет відбувається поза тілом самки, і внутрішнє запліднення, при якому гамети зливаються у тілі самки. 

Зовнішнє запліднення спостерігається у багатьох безхребетних, риб, безхвостих земноводних, які відкладають статеві продукти у навколишнє середовище. Запліднення у цих тварин, а також розвиток зиготи залежить від умов середовища. У тварин з внутрішнім заплідненням (переважно наземних тварин) є спец. придаткові статеві органи для переносу сперми з тіла самців у тіло самок. Цей процес потребує узгодження дій самця і самки, і тому у тварин виробилися складні форми поведінки (статеві інстинкти), які забезпечують цю узгодженість. З. відбувається в результаті активного руху сперматозоїда до яйцеклітини, завдяки виділюваними гаметами речовинами. При злитті чоловічої та жіночої статевих клітин, що мають одинарний набір хромосом, відновлюється диплоїдний набір хромосом, характерний для соматичних клітин організму. У бактерій, синьо-зелених водоростей та деяких грибів типового статевого процесу немає. 

У нижчих рослин спостерігаються різні види статевого процесу: ізогамія (злиття однакових за розміром гамет), анізогамія (злиття різних за розміром гамет), оогамія (заплідення рухливою дрібною чоловічою клітиною нерухливої і більшої за розміром жіночої), Кон'югація та ін.

 У мохоподібних і папоротеподібних сперматозоїди, які розвиваються в антеридіях, рухаються у водному середовищі до архегонія, в якому і відбувається запліднення яйцеклітини. Вищим рослинам властива оогамія. 

У квіткових рослин заплідненню передує запилення. У покритонасінних відбувається  подвійне запилення. Подвійне запліднення забеспечує утворення зародка та запасу поживних речовин в покритонасінних. 

Для запліднення у рослин необхідна наявність статевих клітин: чоловічих — сперміїв і жіночих — яйцеклітин. Яйцеклітина знаходиться у зародковому мішку, який виникає в середині насінного зачатка. Спермії утворюються в пилкових зернах, при потраплянні пилку на приймочку маточки він проростає пилковою трубкою, яка проникає в зародковий мішок крізь отвір у покривах насінного зачатка (пилковхід). Два спермія по пилковій трубці потрапляють у зародковий мішок, відбувається запліднення — злиття чоловічої (спермія) та жіночої (яйцеклітини) статевих клітин. У квіткових рослин два спермії: один зливається з яйцеклітиною і утворюється зигота, другий — з центральною клітиною зародкового мішка. Таке запліднення отримало назву подвійного.

 Зигота дає початок зародку, а цент­ральна клітина після злиття утворює вторинний ендо-сперм (запас поживних речовин). Відкрив подвійне запліднення професор Київського університету С. Г. Навашин.
Після запліднення утворюється насінина, яка містить зародок, ендосперм і вкрита шкіркою (утворилась із покривів насінного зачатка). Іноді замість ендосперму запасні поживні речовини відкладаються в сім’ядолях (горох, гарбуз) та інших частинах (щириця, кукіль). Стінки зав’язі перетворюються на оплодень.

Штучне запліднення

Розрізняють два види штучного запліднення: екстракорпоральне (поза тілом жіночої особини) та інтракорпоральне (у тілі самки). Екстракорпоральне запліднення відбувається у лабораторних умовах, у тому числі методом in vitro, коли запліднена клітина імплантуєтья у тіло жіночої особини. Інтракорпоральне запліднення відбувається тоді, коли отримана від самця сперма використовується для вприскування у піхву або в матку самиці. В останньому випадку попередньо необхідно відділити сперматозоїди від рідини, в якій вони знаходяться. У випадку безплідності в людей також може використовуватись пересадка одразу і яйцеклітини і сперматозоїдів прямо до фалопієвих труб, де запліднення проходить природнім шляхом. Ця технологія називається gamete intra-fallopian transfer (GIFT).

Штучне запліднення може відбуватись і за межами тіла, «в пробірці». Яйцеклітини хірургічним шляхом видаляються з жіночого репродуктивного тракту і запліднюються сперматозоїдами. На другий день (4-клітинна стадія) ембріон повертають до фалопієвої труби або матки, де його розвиток продовжується. Ссавці, зачаті «в пробірці», почали нарожуватись з 1950 років, а перша людська дитина народилась в результаті такого запліднення в 1978. З тих пір — це звичайний спосіб боротьби з безпліддям. Якщо сперматозоїди занадто слабкі, щоб проникнути до яйцеклітини, або їх вміст в спермі дуже малий, то може бути проведена операція по вживленню окремо взятого сперматозоїда прямо всередину яйцеклітини. І яйцеклітини, і сперматозоїди можуть бути заморожені для подальшого використання під час штучного запліднення.

Партеногенез

Нещодавно вчені з Інституту розвитку клітинної технології (Массачусетс США) отримали повноцінні ембріони з незапліднених яйцеклітин у 4 з 28 випробовуваних макак. Таких результатів вони змогли домогтися завдяки хімічному препарату під дією, якого відбувається особливий спосіб розмноження - "партеногенез". Що ж таке партеногенез? 
Партеногенез (Parthenogenesis - від грец. Parthenos - дівчина, незаймана + genesis-зародження) - форма статевого розмноження, при якому розвиток організму відбувається з жіночої статевої клітини (яйцеклітини) без запліднення її чоловічий (сперматозоїд). 
Партеногенез слід відрізняти від безстатевого розмноження , коли розвиток відбувається не з статевих клітин, а із соматичних клітин або органів поділом, брунькуванням. 
Це статеве, але одностатеве розмноження , яке виникло у процесі еволюції організмів у роздільностатевих форм. У тих випадках, коли партеногенетичні види представлені тільки самками, одна з головних біологічних переваг партеногенезу полягає в прискоренні темпу розмноження виду, так як всі особини подібних видів здатні залишити потомство. У разі якщо із запліднених яйцеклітин розвивається самка, а з незапліднених самець, партеногенез сприяє регуляції чисельності і співвідношення статей (наприклад, у бджіл партеногенетично розвиваються самці - трутні, а з запліднених - самки - матки і робочі бджоли) . 
Партеногенез - природний нормальний спосіб розмноження деяких видів тварин і рослин . Повний природний партеногенез зустрічається у безхребетних тварин усіх типів, але найчастіше - членистоногих. З хребетних це - риби деяких видів, амфібії, рептилії, окремі види птахів (індички) розмножуються партеногенетично. У ссавців відомі тільки випадки зародкового партеногенезу, поодинокі випадки повного розвитку спостерігалися у кролика при штучному партеногенезі. У людини відомі випадки, коли під впливом стресових ситуацій високих температур і в інших екстремальних ситуаціях жіноча яйцеклітина може почати ділиться, навіть якщо не запліднена, але в 99, 9% випадків вона незабаром гине (за деякими даними в історії відомі 16 випадків непорочного зачаття які мали місце в Африці та країнах Європи).

Поліембріонія  

Поліембріонія досить поширена серед різних груп тварин (війчасті та кільчасті черви, іноді у членистоногих, риб, птахів, ссавців). Як постійне явище вона притаманна деяким комахам (наприклад, їздцям) і ссавцям (наприклад, броненосцям).

У людини у разі поліембріонії народжуються однояйцеві близнята, які мають ідентичний набір спадкової інформації. Однояйцеві близнюки завжди однієї статі. Розрізняють специфічну поліембріонію (нормально властиву даному виду) і спорадичну (випадкову).

Специфічна поліембріонія зустрічається в деяких мшанок, паразитичних перетинчастокрилих і віялокрилих комах, з ссавців  –  у броненосців. Разючий приклад специфічної поліембріонії  –  розвиток з 1 зиготи до 3 тис. личинок у їздця з роду Litomastix. У куцохвостого броненосця з 1 яйця розвивається 7-9 зародків, кожен з яких лежить у власному амніоні, але мають загальний хоріон.

Спорадична поліембріонія зустрічається у всіх тварин, але особливо часто у деяких гідроїдних поліпів і дощових черв'яків. У хребетних вона виникає шляхом розділення зародка на кілька частин зазвичай до або на початку гаструляції. У людини в разі спорадичної поліембріонії народжується кілька (2 – 5) близнюків однієї статі.

Експериментально поліембріонія отримана у багатьох тварин впливом різних факторів.