Неделя пятая, она же седьмая, или Неделя головастика
Головной мозг, точнее – те пузыри из которых он вырастет, едва появившись, начинают интенсивно увеличиваться. Соответственно, увеличиваются размеры головы. Эмбрион становится «головастиком».
В числе прочих органов закладываются и половые. Но если вы думаете, что на пятой неделе становится видна половая принадлежность эмбриона, то ошибаетесь. Развитие половых органов проходит у эмбриона в два этапа. Давайте рассмотрим этот процесс сейчас, хотя для этого и придется забежать немного вперед. Но так вы получите цельное представление о нем.
На четвертой или пятой неделе эмбрионального периода на первичных почках появляются первичные же половые железы в виде утолщенного валика, образованного эпителиальными клетками. В эти валики из желточного мешка с током крови проникают первичные половые клетки. Зачатки половых желез являются «бесполыми», индифферентными, то есть их половая принадлежность никак не определена. В течение двух недель они совершенно одинаковы, что у будущих мальчиков, что у будущих девочек. Дифференцировка индифферентных половых желез по мужскому или женскому типу начинается на седьмой или восьмой неделях эмбрионального периода под влиянием половых гормонов, которые начинают вырабатываться в железах. Выработка тех или иных гормонов предопределена генетическим кодом – набором половых хромосом. При мужском сочетании XY начинается выработка тестостерона, а при женском XX – эстрогена.
Эмбрион на пятой неделе эмбрионального развития
Если точнее, то все дело в мужском половом гормоне тестостероне. Априори развитие половых валиков идет по женскому пути, но тестостерон «переключает» его не мужской путь.
Интересно проследить за развитием яичек, которые закладываются высоко в полости живота, а затем постепенно смещаются вниз и к моменту рождения оказываются там, где им положено быть – в мошонке. Этот путь, растягивающийся на многие месяцы, является повторением эволюционного пути яичек изнутри наружу. Поэты назвали бы его «Долгой дорогой к свободе» или «Извилистой тропой освобождения», но скучные доктора выбрали прозаичное слово «опущение» и придают этому процессу очень важное значение, поскольку опущение яичек является одним из признаков доношенности новорожденного.
Кстати говоря, у слонов, моржей и тюленей, а также у китов яички находятся в брюшной полости. А у многих грызунов яички опускаются из брюшной полости в мошонку только в период размножения, а затем снова втягиваются обратно. У наших далеких предков яички находились в брюшной полости, но впоследствии были выведены наружу. На первый взгляд, логики в этом мало. Важный орган, обеспечивающий размножение, с какой-то стати выводится из хорошо защищенной костно-мышечным каркасом[14] брюшной полости наружу, в мошонку, которая представляет собой «хлипкий» кожаный мешочек. Ну если уж так приспичило выводить яички наружу, то можно было бы позаботиться о более надежной защите – хотя бы «укрепить» яички прослойкой жировой ткани…
В природе все устроено со смыслом. И если бы было выгоднее хранить яички в брюшной полости, то они там бы и хранились. Понадобилась бы жировая «броня» для мошонки – эволюция ее бы создала. Как? Да очень просто – время от времени, в результате мутаций, появляются мужчины с жировой тканью в яичках. Великий и ужасный фактор случайности приводит к появлению самых разнообразных признаков. Если бы обложенные жиром яички были преимуществом, позволяющим лучше приспосабливаться к условиям окружающей среды (то есть – выживать) и интенсивнее размножаться, то их обладатели оставляли бы больше потомства. И со временем этот признак распространился бы очень широко, стал бы нормой. Но на самом деле жировая ткань, плохо проводящая тепло, в мошонке не нужна. Мошонка создана для того, чтобы держать яички в прохладе. В этом-то и весь смысл их опущения.
Дело в том, что сперматозоиды очень чувствительны к действию высоких температур, потому что они практически лишены цитоплазмы. Давайте вспомним, что сперматозоиду нужно быть легким, чтобы быстрее двигаться и лишний вес – вес цитоплазмы – ему совершенно не нужен. А реакции, протекающие в цитоплазме клеток, могут переводить лишнее тепло в молекулярные связи, предохраняя тем самым ядро клетки от перегрева. Сперматозоиды подобной защиты не имеют и потому внутренняя температура брюшной полости для них губительна. Для выработки и хранения сперматозоидов нужна температура около тридцати двух градусов Цельсия, но никак не больше. Поэтому-то яички и выведены наружу.
Яичники и маточные трубы тоже опускаются, но их путешествие заканчивается в брюшной полости, потому что яйцеклеткам тепло не помеха. К слову – о яйцеклетках. Фолликулы яичника образуются из первичных половых клеток и число их может увеличиваться только во внутриутробном периоде. С момента рождения число фолликулов только уменьшается. Таким образом, яйцеклетка, дающая начало новому организму, формально образуется не в организме его матери, а в организме бабушки по материнской линии.
Забегая вперед еще сильнее, скажем, что наружные половые органы развиваются из таких же индифферентно-бесполых закладок, что и внутренние. На третьем месяце внутриутробного периода недалеко от анального отверстия образуется половой бугорок, от которого к анальному отверстию проходит борозда, ограниченная двумя складками. По обеим сторонам от бугорка и складок формируются утолщения, называемые половыми валиками.
Впоследствии у эмбрионов мужского пола половой бугорок превращается в пещеристые тела полового члена, а половые складки вместе с бороздой образуют мужской мочеиспускательный канал и губчатое тело полового члена. Половые валики срастаются и образуют мошонку. В месте их срастания остается шов, разделяющий мошонку напополам.
Во время внутриутробного развития много чего срастается, но швов остается всего два – один на мошонке, а другой на лице. Вот вам задание – встаньте перед зеркалом и попробуйте найти на своем лице эмбриональный шов. Этот шов хорошо виден, он сразу же бросается в глаза, но только на шов он совсем не похож. Двух минут вам на поиски, наверное, будет достаточно?
Ответ: швом является носогубная впадина, она же губной, или подносовой желобок – вертикальное углубление на коже между основанием носовой перегородки и верхней губой. В этом месте соединяются части лица эмбриона. Наглядное представление об этом процессе дают картинки.
Вернемся к наружным половым органам. У эмбрионов женского пола половой бугорок превращается в клитор, половые складки – в малые половые губы, а половые валики – в большие. Борозда же образует преддверие влагалища. Между мужскими и женскими наружными половыми органами прослеживается прямая аналогия по их «предкам». Предки одни и те же, но пути их развития определяются разным набором хромосом – XX и XY.
Лицо пятинедельного эмбриона
У вдумчивых читателей может возникнуть вопрос, касающийся второй X хромосомы в женской паре. С мужской парой XY все ясно – разные хромосомы дополняют друг друга и в результате половые зачатки развиваются по мужскому типу. Но две Х-хромосомы дублируют друг друга. По логике это может помешать развитию половых признаков и всего организма в целом, ведь половые хромосомы – это особенная пара хромосом, у мужчин они вообще не составляют гармоничную пару. О какой гармонии вообще можно говорить, если у них не только форма разная, но и количество генов? Так, например, если X-хромосома содержит около девятисот генов, то в Y-хромосоме их немногим больше пятидесяти. Пятидесяти, а не пятисот! Сам собой напрашивается вывод о том, что если все прочие хромосомы работают в паре, то половые проявляют себя поодиночке. Если мужчины развиваются нормально с одной Х-хромосомой, следовательно, вторая Х-хромосома у женщин, по логике вещей, является лишней и должна нарушать развитие организма.
Лишняя хромосома – это всегда плохо, достаточно вспомнить синдром Дауна. Казалось бы, много – это не мало. Недостаток одной хромосомы может приводить к дефициту закодированных в ней белков, которые будут синтезироваться с одной изначальной матрицы ДНК вместо двух. Но лишняя молекула ДНК вроде бы не должна ничему мешать… Однако же – мешает. Дело в том, что наш организм, да и вообще любой живой организм представляет собой тщательно и продуманно сбалансированную систему. Любое нарушение баланса чревато последствиями. Каждая хромосома «обслуживается» комплексом белков и ферментов, обеспечивающих считывание информации с молекулы ДНК. Появление дополнительной хромосомы нарушает работу «считывателей», создает для них дополнительную нагрузку. Игнорировать лишнюю хромосому «считыватели» не могут, раз она есть, то ее нужно обслуживать. Но считывание информации с лишней хромосомы происходит за счет других хромосом, потому что разорваться надвое «считыватели» не могут. В результате нарушается весь процесс считывания информации в целом.
Для того, чтобы все шло путем, вторая Х-хромосома у женщин каким-то образом должна деактивироваться, «выводиться из игры». Это делается очень оригинальным способом – одна из Х-хромосом женской пары находится в свернутом виде, исключающем считывание информации с нее. Такие хромосомные комочки называют половым хроматином или тельцами Барра, по имени открывшего их американского генетика Мюррея Барра. В мужских клетках, как вы понимаете, телец Барра нет и быть не может.
Тельце Барра или половой хроматин. А – клетка женщины (ХХ) Б – клетка мужчины (ХY) В – клетка индивидуума с 3 Х-хромосонами (ХХХY)
Кстати говоря, несмотря на то, что Х- и Y-хромосомы отличаются по форме и размерам, тем не менее, они имеют общие гомологичные участки.
В гомологичных участках половых хромосом находятся гены, определяющие признаки, которые одинаково наследуются и у мужчин, и у женщин.
Признаки, развитие которых определяется генами, расположенными в негомологичных участках Y-хромосомы (например – волосатость ушей), всегда встречаются у мужчин и никогда не встречаются у женщин, поскольку в женском наборе половых хромосом XX гена с негомологичного участка Y-хромосомы быть не может.