» » Гаметогенез у нематоды

Гаметогенез у нематоды


Гаметогенез у нематоды

Гаметогенез у нематоды

Этот снимок выиграл престижный британский конкурс научных фотографий The Art Of Research 2018 Имперского колледжа Лондона в номинации «выбор жюри». На нем запечатлена гонада (половая железа) маленькой, длиной всего около миллиметра, свободноживущей нематоды Caenorhabditis elegans. На этом фото, полученном методом флуоресцентной микроскопии, можно видеть разные стадии гаметогенеза — формирования половых клеток (гамет).

У Caenorhabditis elegans два пола: самцы и гермафродиты — самки, которые в процессе эволюции обрели способность к сперматогенезу. В гонаде гермафродита на поздней личиночной стадии созревают сперматозоиды (которые у нематод в процессе эволюции утратили жгутики), а в гонаде взрослого гермафродита — яйцеклетки. На фотографии представлена как раз зрелая гонада гермафродитной особи, в которой созревают яйцеклетки. На правом нижнем краю снимка в виде скопления маленьких темно-синих пятнышек видны зрелые сперматозоиды, готовые к оплодотворению яйцеклеток. Яйцеклетки гермафродита могут быть оплодотворены как собственными спермиями, хранящимися в сперматеке, так и спермиями самца в результате спаривания. Однако потомство от самооплодотворения нематод оказывается менее жизнеспособным и более склонным к вредным генетическим мутациям, чем особи, появившиеся в результате спаривания разнополых особей.

В формировании гамет важное значение имеет мейоз — деление клеток с уменьшением числа хромосом. Например, в гамете человека 23 хромосомы, а в соматических клетках — 46, в гамете Caenorhabditis elegans 3 хромосомы, в соматических клетках — 6. Когда происходит оплодотворение, сперматозоид и яйцеклетка сливаются и образуют зиготу — клетку с нормальным двойным набором хромосом. Из зиготы развивается полноценный организм, который, таким образом, наследует часть признаков от отца, а часть — от матери.

На фотографии можно подробно разглядеть некоторые стадии мейоза благодаря флуоресцентной окраске структур ядра делящихся клеток (диаметр клеточного ядра у нематод составляет 3–4 мкм). Синим окрашена непосредственно ДНК, а зеленым и красным — соответственно, белки HTP-3 и SYP-1, которые играют вспомогательную роль при делении: они помогают хромосомам правильно расходиться, сходиться и обмениваться между собой участками (этот процесс называется рекомбинацией).

В гонадах Caenorhabditis elegans, в отличие от гонад млекопитающих, созревание половых клеток идет «волной» от дистального конца (расположенного дальше от центра тела) к проксимальному (расположенному ближе к центру тела). Поэтому клетки на разных стадиях развития в ней разнесены в пространстве, и мы видим на фотографии некоторые последовательные стадии гаметогенеза, в том числе стадии профазы I мейоза (см. стадии мейоза) — в данном случае слева направо:
1) митоз — обычное «соматическое» деление клеток с удвоением хромосом;
2) переходная зона от митоза к мейозу;
3) пахитена — самая длинная стадия первой части мейоза (профазы I), в которой гомологичные хромосомы тесно сближаются и обмениваются некоторыми участками;
4) диплотена — стадия, на которой хромосомы частично расходятся, при этом часть генома может продолжать работать: происходят процессы транскрипции (образования РНК) и трансляции (синтеза белка);
5) диакинез — стадия, на которой ДНК снова максимально конденсируется, оболочка клетки растворяется, а центриоли (органеллы, играющие ключевую роль в образовании веретена деления) расходятся к полюсам клетки.


Гаметогенез у нематоды

Стадии мейоза в гонаде Caenorhabditis elegans. Фото из статьи D. Lui, M. Colaiacovo, 2013. Meiotic Development in Caenorhabditis elegans


Видно, как по-разному сконденсированы и расположены друг относительно друга хромосомы на разных стадиях. После профазы I следуют интерфаза и профаза II мейоза — в результате последней образуются зрелые половые клетки. Эти фазы в гонаде происходят уже в одном и том же месте, поэтому на снимках мы их видеть не можем.


Гаметогенез у нематоды

Гаметогенез у нематоды

Гермафродитный червь Caenorhabditis elegans и строение его гонады. Видно, что она имеет U-образную форму. После диакинеза половые клетки проходят дальнейшее созревание (meiotic maturation), включающее все последующие стадии мейоза. Их уже не видно на флуоресцентном фото, потому что эти стадии в пространстве не разнесены, а происходят в одном участке гонады. Рисунок из статьи G. Huelgas-Morales et al., 2016. The Stress Granule RNA-Binding Protein TIAR-1 Protects Female Germ Cells from Heat Shock in Caenorhabditis elegans


Изучая в подробностях процесс образования гамет, ученые пытаются лучше понять механизмы обмена генами, ведь они могут пролить свет на причины возникновения некоторых наследственных заболеваний — например, хромосомных болезней. А повторение мейоза в лабораторных условиях может способствовать лечению бесплодия: не так давно из мужских соматических клеток мышей удалось создать искусственные сперматозоиды (правда, без хвостов), которые успешно оплодотворили яйцеклетку и получили здоровые эмбрионы.

Нематода Caenorhabditis elegans, кстати, выбрана не случайно. Дело не только в неприхотливости этого червя и его коротком жизненном цикле (средняя продолжительность жизни C. elegans — 20 дней, половая зрелость достигается через три дня после рождения), но и в том, что его организм состоит примерно из тысячи клеток. А геном червя (полностью расшифрованный еще в 1998 году) состоит всего из шести хромосом и порядка 20 000 генов, что также делает его удобным объектом для генетических исследований.

Фото с сайта imperialinnovations.co.uk.

См. также:
Чтобы превратить самок в гермафродитов, достаточно двух мутаций, «Элементы», 16.11.2009.

Олег Соколенко

25 июль 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Божьи коровки и половая инфекция

На фото — спаривающиеся двухточечные божьи коровки (Adalia bipunctata...

Скимелла

На фото — отпечаток передней части тела вымершего животного Skeemella clavula. Он был обнаружен в формации Pierson Cove среднекембрийских сланцев Уилер (Wheeler Shale) в штате Юта...

Картирована мышечная активность живой гидры

Хотя гидры — одни из самых простых и примитивных по своему строению живых существ, их изучение продолжает преподносить сюрпризы. Новое исследование показало, что на удивление сложное для такого

Родиной общих предков азиатов и индейцев был Китай

Общие предки азиатов и индейцев жили на территории Китая примерно 40 тысяч лет назад, что позволяет говорить о "Поднебесной Империи" как о родине всех современных жителей стран Азии и аборигенов

Тайна непорочного зачатия

Священная книга христиан, Библия, содержит в себе много загадочной и таинственной информации, до сих пор так и не разгаданной, несмотря на объединённые попытки самых светлых умов, как прошлого, так и
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Шугаринг: плюсы и минусыПреимущества матрасов MatroluxeОсобенности продвижения сайтаКак рождаются самые мощные магниты во ВселеннойУпавший в Коста-Рике метеорит пахнет брюссельской капустойРедчайший метеор: дневные СекстантидыТайник с серебряными шекелямиОчень большой телескоп