Įvadas
Daugelis gyvūnų rūšių dauginasi lytiniu būdu, kurio metu susijungia vyriškos ir moteriškos lytinės ląstelės. Šis procesas, vadinamas apvaisinimu, gali vykti dviem pagrindiniais būdais: išoriniu ir vidiniu. Šiame straipsnyje išsamiai aptarsime vidinį apvaisinimą, jo ypatumus, privalumus ir pavyzdžius gyvūnų karalystėje.
Apvaisinimas: Esminis Gyvybės Pradžios Aktas
Apvaisinimas - tai procesas, kurio metu susilieja vyriška lytinė ląstelė (spermatozoidas) ir moteriška lytinė ląstelė (kiaušinėlis). Šių ląstelių branduoliai susijungia, suformuodami naują ląstelę - zigotą. Zigotoje prasideda segmentacija, kuri veda prie naujo organizmo vystymosi.
Išorinis ir Vidinio Apvaisinimo Skirtumai
Pagrindinis skirtumas tarp išorinio ir vidinio apvaisinimo yra apvaisinimo vieta. Išorinis apvaisinimas vyksta ne patelės organizme, o išorinėje aplinkoje, dažniausiai vandenyje. Tuo tarpu vidinis apvaisinimas vyksta patelės lytiniuose takuose. Išoriniam apvaisinimui gali reikėti vieno arba dviejų tėvinių organizmų, o vidiniam apvaisinimui reikia dviejų tėvinių organizmų.
Išorinis Apvaisinimas
Išorinis apvaisinimas būdingas vandenyje gyvenantiems gyvūnams, tokiems kaip žuvys ir varlės. Patelės išleidžia kiaušinėlius į vandenį, o patinai - spermatozoidus. Apvaisinimas įvyksta, kai spermatozoidai susitinka su kiaušinėliais vandenyje. Šio tipo apvaisinimas priklauso nuo aplinkos sąlygų ir apvaisinimo tikimybė nėra didelė.
Vidinio Apvaisinimas
Vidinio apvaisinimas būdingas daugeliui sausumos gyvūnų, įskaitant roplius, paukščius ir žinduolius. Patinas suleidžia savo spermatozoidus tiesiai į patelės kūną. Spermatozoidai keliauja patelės lytiniais takais, kol pasiekia kiaušialąstę, kur įvyksta apvaisinimas. Gyvūnai, kuriems būdingas vidinis apsivaisinimas, turi susirasti partnerį ir susiporuoti.
Taip pat skaitykite: Apvaisinimo būdai: vidinis ir išorinis
Vidinio Apvaisinimo Privalumai ir Būtinybė Sausumoje
Apvaisinimas sausumoje yra sudėtingesnis nei vandenyje, nes atvirame ore lytinės ląstelės greitai išdžiūva. Dėl šios priežasties daugelis sausumos gyvūnų naudoja vidinį apvaisinimą. Šis procesas užtikrina, kad spermatozoidai patektų tiesiai į patelės kūną, apsaugodami juos nuo išdžiūvimo ir padidindami apvaisinimo tikimybę.
Vidinio Apvaisinimo Pavyzdžiai Gyvūnų Karalystėje
Vidinio apvaisinimo pavyzdžių galima rasti įvairiose gyvūnų grupėse:
Drugeliai
Kaip ir dauguma gyvūnų, drugeliai naudoja vidinį apvaisinimą. Patinas suleidžia savo spermatozoidus tiesiai į patelės kūną. Spermatozoidams susiliejus su kiaušinėliais, įvyksta apsivaisinimas.
Ropliai
Ropliai gyvena ir veisiasi sausumoje. Jie deda kiaušinius kietu lukštu. Apvaisinimas ropliams būdingai yra vidinis.
Paukščiai
Paukščiams taip pat būdingas vidinis apvaisinimas. Po poravimosi patelė apvaisintus kiaušinius deda į lizdą.
Taip pat skaitykite: Apie vidinį apvaisinimą gyvūnų pasaulyje
Žinduoliai
Žinduoliams, išskyrus kloakinius, būdingas vidinis apvaisinimas. Patinas suleidžia spermą į patelės lytinius takus, kur įvyksta apvaisinimas. Apvaisinta kiaušialąstė (zigota) vystosi patelės gimdoje.
Kai kurie varliagyviai
Aksolotliai: Tai Meksikoje gyvenanti endeminė varliagyvių rūšis, kuriai būdinga neotenija. Poravimasis apima šokio ritualus, kuomet patinas suka ratus aplink patelę ir stumdo ją savo snukučiu. Vėliau jis išskiria spermatoforas, kurias patelė įtraukia į kloaką ir taip įvyksta vidinis apvaisinimas.
Bekojai varliagyviai: Daugumos bekojų varliagyvių apvaisinimas yra vidinis.
Žinduolių Spermatogenezė: Vidinio Apvaisinimo Pagrindas
Žinduolių spermatogenezės metu vyriškos lyties ląstelės vystosi daugybe pagrindinių vystymosi procesų. Tai apima diferenciaciją nuo kamieninių ląstelių populiacijos, mitozės stiprinimą ir mejozę. Be to, po mejozės gemalo ląstelėse įvyksta dramatiškas morfologinis formos pasikeitimo procesas, taip pat visuotinė epigenetinė perkonfigūracija gemalo perjungimo iš histono į protaminą chromatine.
Vidinio Apvaisinimo Eiga Žinduoliuose
Vidinis žinduolių apvaisinimas yra sudėtingas procesas, kurį sudaro keli etapai:
Taip pat skaitykite: Vidinio apvaisinimo ir tiesioginio vystymosi ypatumai
- Gametų patekimas į kiaušintakį: Moteriškos lyties organizmų reprodukciniai kanalai, kuriais keliauja spermatozoidai, yra labai specializuotų audinių rinkinys, kurie reguliuoja transportą ir abiejų gametų brendimą. Abejoms gametoms, kad patekų į ampulę, yra būtinas smulkių biocheminių sąveikų derinys ir stiprios fizinės varomosios jėgos. Tai regionas, kuriame vyksta apvaisinimas. Tik paleistas iš kiaušidžių žinduolių oocitas yra apgaubiamas matrikso, kurio sudėtyje yra cumulus ląstelės. Tai kiaušidžių folikulų ląstelės, prie kurių buvo prisijungęs besivystantis oocitas. Jei šis matriksas eksperimento metu yra pašalinamas ar reikšmingai pakeičiamas, tai kiaušintakio gaureliai nepagaus oocitų - cumulus komplekso, kompleksas net negalės patekti į kiaušintakius.
- Spermatozoidų brendimas (kapacitacija): Lytinio akto metu patenka daugiau nei 250 mln. spermatozoidų, iš kurių tik apie 200 pasiekia kiaušinėlį. Taigi, mažiau nei 1 spermatozoidas iš 10 000 pasiekia kiaušinėlį. Sunku nustatyti tas molekules, kurios leidžia spermatozoidui judėti link kiaušinėlio ir tapti aktyviu. Akivaizdu tai, kad žinduolių apvaisinimas įvyksta patelių kiaušintakyje.
- Oocitą supanti aplinka: Spermatozoidai turi įveikti aplinką, supančią oocitą, kad galėtų jį apvaisinti. Šis procesas apima hiperaktyvaciją, chemotaksį ir termotaksį.
- Skaidraus apvalkalo atpažinimas: Spermatozoidai turi atpažinti ir prisijungti prie skaidraus apvalkalo, kuris supa kiaušinėlį.
- Akrosomos reakcijos sukėlimas: Prisijungus prie skaidraus apvalkalo, spermatozoiduose įvyksta akrosomos reakcija, kuri leidžia jiems prasiskverbti pro apvalkalą.
- Prasiskverbimas pro skaidrųjį dangalą: Spermatozoidai prasiskverbia pro skaidrųjį dangalą, kad pasiektų kiaušinėlio membraną.
- Gametų susiliejimas ir apsauga nuo polispermijos: Spermatozoido ir kiaušinėlio plazminės membranos susilieja, ir spermatozoido branduolys patenka į kiaušinėlį. Kiaušinėlis aktyvuojasi ir blokuoja kitų spermatozoidų patekimą (apsauga nuo polispermijos).
- Žinduolių kiaušinėlio aktyvacija: Kiaušinėlio aktyvacija sukelia daugybę biocheminių ir fiziologinių pokyčių, kurie būtini embriono vystymuisi.
- Genetinės medžiagos susiliejimas: Spermatozoido ir kiaušinėlio branduoliai susilieja, suformuodami zigotos branduolį.
- Segmentacija po apvaisinimo: Po apvaisinimo prasideda zigotos segmentacija. Pirmąją savaitę po apvaisinimo vyksta gemalo užuomazgos segmentacija ir kelionė implantacijos vietos link. Maždaug po 24-30 val. nuo apvaisinimo zigota pasidalija į dvi dukterines ląsteles, vadinamas blastomerais. Toliau blastomerai mitoziškai dalijasi, dukterinių ląstelių sparčiai daugėja, bet jos neužauga iki motininių ląstelių dydžio. Toks dalijimasis vadinamas segmentacija, arba skilimu. Taip skylanti gemalo užuomazga apie 3 paras keliauja kiaušintakiu gimdos link. Žmogaus segmentacija yra visiška, t. y. skyla visa gemalo užuomazgos masė. Pirmųjų blastomerų skilimas užtrunka iki 24 val., vėlesnių - 12-18 val. Apie trečiąją parą žmogaus gemalo užuomazga būna sudaryta iš 12-16 blastomerų. Tokia ląstelių sankaupa primena avietę ir vadinama morule. Morulėje blastomerai tankėja, keičiasi jų forma, susidaro tarpląstelinės jungtys. Pradeda išsiskirti dviejų tipų blastomerai: išoriniai, kurie dalijasi greičiau ir plokštėja, apgaubia vidinius. Apie ketvirtąją parą morulė patenka į gimdos ertmę. Pro skaidriąją sritį pradeda skverbtis ir tarp blastomerų (jų iš viso 32-58) kauptis skystis - iš morulės susidaro pūslytė, vadinama blastocista. Jos plona siena, sudaryta iš išorinių ląstelių, vadinama trofoblastu. Viduje lieka blastocistos ertmė ir vidinių ląstelių masė, arba embrioblastas, prigludęs prie trofoblasto. Iš embrioblasto vėliau formuojasi gemalas, amnionas, trynio maišas, o iš trofoblasto - chorionas ir placenta. Iki implantacijos (apie dvi paras) blastocista laisvai migruoja gimdos ertmėje. Šeštąją parą trofoblasto ląstelės pradeda gaminti į tripsiną panašų fermentą, kuris ištirpdo gabalėlį skaidriosios srities. Pro susidariusią angą blastocista „išsirita“. Išsilaisvinusios blastocistos apimtys ryškiai padidėja. Ji prilimpa prie gimdos gleivinės tuo poliumi, kuriame yra embrioblastas. Blastocistos išsilaisvinimu iš skaidriosios srities ir prilipimu prie gimdos gleivinės prasideda implantacija.
- Implantacija ir tolesnis vystymasis: Antrąją savaitę vyksta gemalo užuomazgos implantacija ir toliau tęsiasi jos segmentacija. Implantacija - tai blastocistos įsiskverbimas ir panirimas į funkcinį gimdos gleivinės sluoksnį. Normaliai šis procesas vyksta užpakalinėje ar priekinėje gimdos dugno ar kūno sienelėje, kuomet gleivinė yra sekrecijos fazėje. Apie 7-ąją parą blastocista pradeda skverbtis ir nirti į gimdos gleivinę. Skverbdamasis į gimdos gleivinę, blastocistos trofoblastas pasidalija į du sluoksnius: citotrofoblastą ir sinciciotrofoblastą. Sinciciotrofoblastas gamina proteolizinius fermentus, ardančius gleivinės audinius, rezorbuoja suardytus produktus, fagocituoja ląstelių liekanas, pradeda sekretuoti žmogaus chorioninį gonadotropiną. Kol vyksta implantacija, tęsiasi segmentacija. Buvęs kamuoliuko formos embrioblastas 7-ąją dieną suplokštėja ir pasidalija į du lapelius: viršutinį - epiblastą ir apatinį - hipoblastą. Netrukus tarp epiblasto ląstelių atsiranda ertmė, kurioje kaupiasi skystis. Ši ertmė persitvarko ir virsta antriniu (galutiniu) amnionu. Iš hipoblasto kilusios plokščiosios ląstelės apriboja didelį pirminį trynio maišą. Antrosios savaitės pabaigoje pirminis trynio maišas suplyšta ar supliukšta. Iš išorės apsuptas negemaline mezoderma, jis apie 14-ąją parą virsta daug mažesniu antriniu (galutiniu) trynio maišu. Taigi embrioblastas virsta dvilapiu gemaliniu disku, o blastocista - dvilape blastocista. Susidarius dvilapei blastocistai, baigiasi žmogaus gemalo segmentacija.
- Gastruliacija ir gemalinių lapelių susidarymas: Trečiąją savaitę vyksta gastruliacija - procesas, kurio metu susidaro trys gemaliniai lapeliai: išorinis - ektoderma, vidinis - endoderma ir vidurinis - mezoderma, iš kurių formuojasi visi gemalo audiniai ir organai. Gemalinių lapelių formavimosi šaltinis - epiblastas. Savaitės pradžioje uodeginiame epiblasto gale susiformuoja pirmykštė linija. Galvinis jos galas pasibaigia sustorėjimu, vadinamu Henzeno (Hensen), arba pirmykščiu, mazgu. Linija ir mazgas pradeda įdubti. Taip iš linijos susidaro pirmykštė vaga, o iš mazgo - pirmykštė duobė. Gemalinė endoderma ir chorda yra kilusios iš ląstelių, įsimovusių pro pirmykštės vagos priekinį galą ir pirmykštę duobę. Dalis šių ląstelių invaginuoja iki pat hipoblasto, įsiterpia tarp jo ląstelių, nustumia jį į gemalinio disko kraštus ir sudaro gemalinę endodermą. Kitos ląstelės migruoja tiesiai į galvinį disko galą ir formuoja stuburo stygos ataugą, kuri po sudėtingų persitvarkymų virsta stuburo styga, arba chorda. Chorda - gemalinio disko ašis. Gemalui augant, ji nyksta (liekanų būna tik tarpslankstelinių diskų branduoliuose). Pro pirmykštę vagą įsimovusios ląstelės migruoja po epiblastu kraniolateraline kryptimi. Jos formuoja gemalinę mezodermą. Epiblasto ląstelės, nepraėjusios pro pirmykštę duobę ir vagą, duoda pradžią gemalinei ektodermai. Taigi dvilapis diskas virsta trilapiu gemaliniu disku.
- Neuruliacija ir somitogenezė: Trečiosios savaitės pabaigoje ektodermoje prasideda neuruliacija, o mezodermoje - somitogenezė ir vaskuliogenezė. Neuruliacija - tai neuroektodermos (nervinio vamzdžio ir skiauterės) susidarymas, kurį stimuliuoja chorda. Pastaroji skatina virš jos esančios ektodermos ląsteles aukštėti ir sutankėti. Taip ektodermoje susidaro nervinė plokštelė. Ji pradeda įlinkti, susidaro nervinė vaga, jos šonuose - klostės. Klostėms suaugus susidaro nervinis vamzdis - galvos ir nugaros smegenų užuomazga. Abipus chordos išsidėsčiusi mezoderma susiskirsto į paašinę, tarpinę ir šoninę. Paašinę mezodermą sudaro segmentuoti somitomerai ir somitai. Pirmieji somitomerai atsiranda 3-iosios savaitės pabaigoje abipus chordos galvinio galo.
tags: #vidinis #apvaisinimas #pateiktys