Когда-то давно, в незапамятные и донаучные времена, люди думали, что жизнь зарождается самопроизвольно, когда и где хочет. В древних народных сказках и мифах есть много сюжетов, рассказывающих о рождении детей из самых удивительных мест: дупла дерева, цветка, ямки в земле, не говоря уже о появлении младенцев, чьим отцом был то золотой дождь, то лебедь, то туман, то вообще беременность «ветром надуло».
Потом появились подозрения в том, что мужчине все-таки требуется совершить некие действия с женщиной, чтобы его семя проросло в ее лоне и через положенное время плод созрел и появился на свет. Матриархат к тому времени уже давно остался в прошлом, поэтому главная роль в зарождении новой жизни была приписана мужчине, а женщине-матери досталась пассивная доля: принять семя и взрастить его.
Такое отношение оставалось и после того, как люди узнали о существовании яйцеклеток и сперматозоидов. MedAboutMe рассказывает о новых открытиях ученых, заставляющих пересмотреть привычные представления об оплодотворении.
Что мы знаем о зачатии?
Хотелось бы написать романтическое — «Все начинается с любви», но это было бы не полной правдой. Ученые предлагают множество теорий, объясняющих, почему женщина выбирает именно этого мужчину для зачатия, а не другого. Причем дело вовсе не только в красоте, накачанных мускулах или богатстве. Бывает, что для семейной жизни выбирают одних мужчин, а вот ребёнка рожают от другого. Потому что один хорош как семьянин, домовитый и любящий детишек, а другой — в качестве донора генетического материала для зачатия лучшего потомства. Счастье, когда все это совмещается в одном человеке.
Например, Агнешка Сороковска, психолог из Вроцлавского университета, доказала: естественный запах тела человека служит для потенциального партнера источником информации обо многих важных моментах: гормональном уровне, здоровье, состоянии вегетативной нервной системы и даже о составе микрофлоры. Женщина буквально «носом чует» мужчину, способного дать крепкое потомство, а мужчина способен «унюхать» девушку «выдающейся фертильности».
Причин, по которым потенциальные родители вступают в интимные отношения, может быть много. Но вот все дальнейшее представляется одинаковым: после решительного проникновения и серии фрикций происходит эякуляция. Миллионы энергичных сперматозоидов толпой устремляются к пассивно ожидающей, неповоротливой яйцеклетке, и первый, кто «добежит», и становится победителем. Остальные разочарованно и бестолково мельтешат вокруг, пока чемпион зачинает новую жизнь. Яйцеклетка в этой картине выполняет роль пассивного реципиента, от которого ничего не зависит.
Но так ли все происходит на самом деле?
От половой клетки до эмбриона в матке: с чего начинается жизнь
Когда Левенгук изобрел микроскоп, он рассматривал все подряд, от капли воды из лужи до капли собственной спермы. Сперматозоидов, кишащих в ней, он принял за каких-то неприятных паразитов, и никак не связал этих микроскопических «глистов» с процессом оплодотворения.
Через несколько десятков лет Николас Хартсукер, усовершенствовавший изобретение Левенгука и создавший винтовой микроскоп, тоже не избежал соблазна изучить под ним сперму. Ему показалось, что в головке каждого сперматозоида заключен крошечный человечек-гомункул, который, попадая в женский организм, развивается в ее животе в ребёнка. О роли яйцеклетки вообще никто не думал, хотя об их существовании уже было теоретически известно.
Прошло почти столетие, пока ученые не догадались, что сперматозоиды — не паразиты, а важная часть в процессе оплодотворения. Эта светлая мысль пришла в голову увлеченному наукой итальянскому священнослужителю по имени Лазаро Спалланцани во время экспериментов с лягушками. Удивительный естествоиспытатель надевал на подопытных квакушек штанишки, плотно облегавшие органы размножения. Оказалось, что лягушки в штанах потомства не производят. Отсюда он сделал вывод, что штаны мешают соединению спермы с икрой. Вполне логично и до сих пор актуально, кстати: через штаны детей зачать по-прежнему трудно.
И только в последней четверти XIX века процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки стал объектом исследований: зоолог Оскар Гертвиг изучал его на примере размножения морских ежей.
Что известно о зачатии сегодня?
В яичниках женщины созревает каждый цикл несколько яйцеклеток, из которых только одна получает возможность стать началом новой жизни и превратиться в эмбрион, старательно закрепляющийся в уютной матке для дальнейшего развития.
Мужской организм производит значительно больше половых клеток: в каждой порции спермы здорового мужчины содержится около 200 миллионов сперматозоидов, из которых принять участие в оплодотворении сможет только один. Почему природа столь расточительна? Быть может, срабатывает принцип «чем больше — тем лучше», и более вероятным становится зачатие?
По мнению биолога Джека Коэна из Университета Бирмингема, дело не в этом. При производстве огромного количества сперматозоидов чаще происходит обмен генетическим материалом между парами хромосом, и это повышает генетическую вариативность. А значит — полезно для естественного отбора.
Во время полового акта яйцеклетка и сперматозоиды получают шанс встретиться. Это происходит, когда яйцеклетка покидает фолликул и направляется к матке.
Теперь пора развенчать некоторые устоявшиеся мифы о торпедах-сперматозоидах и пассивной яйцеклетке.
Все дело в фолиевой кислоте
Как показывают исследования, проведенные в последние годы, главная роль сперматозоидов сильно преувеличена, а вот яйцеклетку сильно недооценивали.
На самом деле сперматозоиды никуда не мчатся, сломя голову. Они вообще двигаются неуклюже. Ни о какой гонке к яйцеклетке речи не идет.
Часть спермы вообще может остаться в складках на стенках влагалища, но при этом способность к оплодотворению сохраняется еще несколько дней.
Если вокруг яйцеклетки столпится слишком много «головастиков», это может помешать зачатию, а не наоборот. Поэтому женский организм снабжен «системами сдерживания», чтобы до цели добирались не все. Это выяснилось, когда врачи начали разрабатывать методики искусственного оплодотворения. В самом начале считалось, что для успешного зачатия необходимо много спермы, чем больше — тем лучше. Но практика опровергла это предположение. Оказалось, что избыток сперматозоидов вокруг яйцеклетки создает препятствия для развития нормальной беременности и приводит к выкидышу. И в действительности оптимальное количество сперматозоидов на одну яйцеклетку не так уж велико: в пределах 25 тысяч. А если соотношение составляет от 500 тысяч и более на одну яйцеклетку, оплодотворение менее вероятно.
Но самое главное заключается в том, что к оплодотворению будет допущен не тот сперматозоид, который доберется первым. Это вообще не имеет значения. Оказывается, яйцеклетка сама «решает», кого впустить внутрь. Более того: она не оставляет избраннику шанса, буквально захватывая его и втягивая внутрь себя. Почему же до сих пор многие представляют себе процесс зачатия чем-то наподобие соревнований миллионов «рыцарей»-сперматозоидов за допуск к «принцессе»-яйцеклетке, покорно ожидающей победителя?
Антрополог Эмили Мартин провела целое исследование на эту тему.
Нет, она сама не смотрела в микроскоп, чтобы лично убедиться в пассивности женской клетки и активности мужских. Эмили наблюдала за биологами, изучающими процессы зачатия. Что же ей удалось выяснить?
Например, ее внимание привлекла заметная предвзятость в описании процессов производства половых клеток. То, что большая часть яйцеклеток, с которыми появляется на свет девочка, не только не будут оплодотворены, но просто дегенерируют еще до созревания, часто характеризуется как «крайняя расточительность природы», «пустая трата ресурсов». Но то, что в мужских яичках производится на порядок больше сперматозоидов, почему-то называется «изумительной производительностью» и связывается с уровнем потенции, а также — с мужской состоятельностью.
Более того: простейшие опыты показали, что пловцы из сперматозоидов совершенно никудышные. Они не только плохо двигаются, но и стараются уйти от всего, с чем соприкасаются. Включая стенку яйцеклетки. И только от последней зависит, удастся побег или нет. Если хвостатый «незнакомец» женской клетке «нравится», она буквально захватывает его с помощью специальных молекул на своей поверхности и постепенно втягивает внутрь, где и происходит самое главное таинство. А вообще сперма транспортируется к месту встречи преимущественно не «своим ходом», а благодаря работе мышц и эпителия стенок влагалища и маточных труб.
Но, несмотря на виденное собственными глазами и доказанное явление, биологи продолжали описывать процесс так, как всем было привычно: как взаимодействие победителей-сперматозоидов с пассивной, бездеятельной яйцеклеткой, от которой ничего не зависит. Сила привычки. Вероятно, если бы доктор Мартин не была феминисткой по убеждению, она тоже ничего не заметила бы.
Исследованием избирательности яйцеклетки занимается генетик Джозеф Надо.
В ходе экспериментов доктор Надо выяснил совершенно удивительные вещи. Оказалось, например, что законы Менделя, известные каждому школьнику, не пропускающему уроки биологии, работают далеко не всегда. Яйцеклетка каким-то образом может выбирать для оплодотворения лучшие сперматозоиды, отталкивая те, что несут в себе поврежденные гены.
Для исследования в лаборатории доктора Надо использовались мыши. Закон Менделя работал, если сперма здоровых самцов соединялась с яйцеклетками самок со встроенным геном рака яичек. Но если здоровые яйцеклетки встречались со сперматозоидами самцов с генами рака, картина менялась. Вместо ожидаемых 75% эмбрионов с поврежденным генотипом ученые получали всего 27%. То есть яйцеклетка «отказывала» в праве на оплодотворение тем сперматозоидам, которые могли передать потомству предрасположенность к болезни.
Как же происходит выбор, оценка потенциального донора генетической информации?
Доктор Надо полагает, что для этого служат молекулы фолиевой кислоты. Метаболизм этого вещества отличается в мужских и женских клетках, и именно на эти различия и ориентируется яйцеклетка при выборе носителя подходящего генетического материала.
Вот так. Оказывается, на самом деле главная роль и «решающее слово» в зачатии новой жизни принадлежит женской половине, которая активно выбирает и обеспечивает реализацию своего выбора.
И немного о прогестероне
Но зачем же тогда сперматозоиды снабжены хвостиками-жгутиками для движения? Как-то они все-таки двигаются по направлению к репродуктивному «хэппи-энду»? Что их влечет в нужном направлении?
У ученых есть ответ и на этот вопрос. Исследования независимых групп ученых из Германии и США подтвердили: «путеводным маяком» для сперматозоидов служит гормон прогестерон, уровень концентрации которого определяется в ионных каналах, расположенных в хвостиках «головастиков». Чем выше концентрация прогестерона — тем активнее становится сперматозоид, приближаясь к манящему источнику. Блокировка чувствительных каналов приведет к потере и без того слабых «ходовых качеств» сперматозоидов, а значит, снизит вероятность зачатия. Что открывает новые возможности в разработке средств контрацепции. Но это уже совсем другая история.
