Гены сексуальности

Гены сексуальности

Сразу надо оговориться — речь пойдет не о наследственных задатках, от которых зависит страстность сексуального поведения, а о генах, которые определяют развитие человеческого зародыша в существо мужского или женского пола. Не надо забывать, что немного интригующее слово «секс» в переводе с латыни означает вполне нейтральный в русском языке термин «пол». Латинский глагол scculare переводится при этом как «разделять», чем подчеркивается, что два пола являются как бы независимо существующими отдельностями. Русское же слово «пол» явно намекает на половинку, которой многим людям так недостает для счастья. Впрочем, это лини, замечание по ходу дела. Давайте лучше поговорим о механизмах определения пола на хромосомном и на генетическом уровнях.

До начала XX века у людей были самые смутные представления о том, каким образом определяется пол будущего ребенка. Например, древние греки верили, что девочка рождается при оплодотворении женщины семенной жидкостью из левого яичка мужчины, а мальчики появляются на свет в результате оплодотворения этой жидкостью из правого яичка. Понять логику их рассуждений несложно: правый — правильный — сильный — мужской… Бытовало мнение, что если во время соития женщина лежит на правом боку, она должна зачать мальчика, а если на левом — девочку. Аристотель совершенно всерьез считал, что овца зачинает плод мужского пола, если стоит головой к северу, и женского, если к югу. Долгое время врачи древности полагали, что в женской матке существует три камеры. Одна для мальчиков, другая для девочек, а третья, непарная, для гермафродитов. Развеять эту морфологическую несуразицу удалось только в эпоху Возрождения универсальному Леонардо да Винчи и великому анатому Андреасу Везалию.

В далеком от нас 1672 г. нидерландский анатом и физиолог Репье де Грааф впервые увидел фолликулы млекопитающих в их яичниках. Он работал с забитыми коровами и свиньями. Чтобы извлеченные из них яичники было легче резать, он варил эти репродуктивные органы в кипятке. Также, кстати, поступал и великий Леонардо да Винчи с глазными яблоками человеческих трупов, когда изучал анатомию органов зрения. Повышенная температура вызывала денатурацию белков, в результате чего фолликулы становились белыми шариками. Такой же процесс происходит при варке куриных яиц. Неудивительно, что де Грааф считал обнаруженные им фолликулы именно яйцами животных. Теперь-то мы знаем, что фолликул яичника — это своеобразная камера, стенки которой образованы особыми вспомогательными клетками. Внутри этой камеры и происходит созревание будущей яйцеклетки, которая гораздо меньше самого фолликула. Основываясь на своих наблюдениях и опытах, Грааф опубликовал работу «О женских органах, служащих делу размножения», в которой впервые описал структуру яичника. Впоследствии полость, в которой развивается яйцеклетка, была названа «граафовым пузырьком».

Примерно в это же время самоучка, потомственный пивовар и бизнесмен из Голландии Антоний ван Левенгук с помощью собственноручно сконструированного микроскопа исследует человеческую сперму. В ней он обнаружил крошечных подвижных «существ», которых считал маленькими, невидимыми глазом «зверушками». Его наблюдения нанесли серьезный удар по распространенному в то время учению о возможности самозарождения жизни. Однако Левенгук ошибочно считал, что спермий — это уже готовый зародыш, только очень маленький. Яйцеклетка нужна ему для развития лишь как емкость, содержащая питательные вещества. Не будем осуждать старика за отсутствие проницательности в этом вопросе. Для развития биологических представлений о механизмах оплодотворения он и так сделал немало.

По-настоящему разобраться с яйцеклетками млекопитающих удалось лишь два века спустя великому Карлу фон Бэру, немцу по происхождению и, кстати, нашему соотечественнику. Он пытался ответить на простой, вроде бы, вопрос — с чего начинается самое раннее развитие зародышей животных и человека? Где истоки процесса, который приводит к появлению на свет новорожденною существа? Многочисленные опыты и наблюдения убеждали его, что начальной точкой такого развития всегда является одна-единственная клетка женского организма! 1 мая 1872 г. Бэр провозгласил на латыни (тогда так было принято) великий биологический закон: «Omne vivum ex ovo» — «Каждый зародыш из яйца». При этом он имел в виду не яйцо, а именно яйцеклетку, просто на латыни для нее не было более адекватного термина. Бэру повезло — его выдающиеся научные заслуги были признаны еще при ею жизни. Российская Академия Наук выбила в его честь медаль с латинской надписью: «Orsus ab ovo hominem homini ostendit» — «Начавши с яйца, он показал человеку его самого».

Наблюдения и открытия Бэра были верны, хотя информация только о внешнем строении яйцеклетки и сперматозоидов млекопитающих никак не помогала раскрыть загадку определения пола зародышей у человека. Внешне все яйцеклетки были одинаковы, также как и все стремящиеся к ним спермии. Для того чтобы ответить на вопрос, чем именно определяется развитие зародышей по женскому или мужскому пути, исследователям пришлось пройти долгий путь, полный удивительных открытий. В частности, они обнаружили в ядрах делящихся клеток компактные тела — хромосомы, и выяснили, что именно они являются хранилищами наследственных задатков.

В самом начале второй половины XX века ученым удалось доказать, что все 46 хромосом человека можно разбить на две группы. Большую из них составляют парные соматические хромосомы (греч. soma — тело), не имеющие никакого отношения к определению пола. Во вторую группу входит всего одна пара половых хромосом. Последние немного отличаются по внешнему виду друг от друга. Поэтому несколько условно их стали называть X хромосомой и Y хромосомой. Клетки особей женского пола у млекопитающих и человека имеют две X хромосомы, то есть обладают генотипом XX. «Мужские» клетки имеют генотип XY.

При образовании половых клеток в процессе редукционного деления (мейоза) число хромосом уменьшается вдвое. В результате каждая будущая яйцеклетка несет по одной половой X хромосоме. В этом плане все яйцеклетки одинаковы. Напротив, сперматозоиды разделяются на две группы. Одни из них содержат X хромосому, а другие — Y хромосому. Пол будущего зародыша и новорожденного определяется тем, сперматозоид какого типа успеет первым достичь яйцеклетки и оплодотворить ее. Если это будет сперматозоид с X хромосомой, на свет появится особь женского пола. Клетки ее тела будут обладать хромосомным набором XX. Если самым шустрым и удачливым окажется сперматозоид с Y хромосомой, оплодотворенная яйцеклетка будет обладать хромосомным набором XY. В будущем из нее разовьется мужская особь.

Описанный механизм определения пола у млекопитающих и человека представляется очень простым, его обычно без проблем усваивают ученики в старших классах школы на уроках генетики. Однако это простота обманчива. В самом деле, представьте себе оплодотворенную яйцеклетку человека с хромосомами XY. Ну и что? Какие процессы должны происходить потом для того, чтобы акушерка через девять месяцев радостно могла сообщить благополучно родившей маме: «У вас мальчик»? Другими словами, как X и Y хромосомы влияют на будущий пол ребенка? Существуют ли отдельные «гены сексуальности», действие которых этот пол определяет? Быть может, это гены, кодирующие мужские и женские половые гормоны тестостерон и эстрадиол? Вряд ли. Во-первых, эти гормоны — вовсе не белки, а это значит, что их структура в ДНК напрямую закодированной быть не может. Во-вторых, хорошо известно, что и мужские и женские половые гормоны одновременно есть и у мужчин, и у женщин. Дело только во взаимном соотношении концентраций этих биологически активных веществ. В общем, как видите, вопрос с определением пола не так прост, каким он может показаться на первый взгляд. Давайте попробуем разобраться в этой запутанной истории и проследим, как развивается зародыш человека и что происходит при этом с его половыми клетками, половыми железами и органами.

Благополучно оплодотворенная яйцеклетка приступает к делению. В результате, вскоре образуется небольшой шарик из клеток, судьба которых уже определена и совершенно различна. Часть из них вскоре образует собственно будущий зародыш, а часть превращается в его окружение — трофобласт (от греч. trophe — питание). Клеточный комочек будущего младенца оказывается заключенным внутри капсулы трофобласта, словно растительный зародыш внутри скорлупы желудя или каштана. Тонкая клеточная стенка трофобласта почти буквально «вплавляется» в стенку матки, образуя с ней плотное сцепление. В дальнейшем именно в этом месте формируется достаточно сложное образование — плацента — своеобразный КПП на пути питательных веществ, поступающих из тела матери в тело плода.

Через 24 дня после оплодотворения у человеческого зародыша уже можно выделить несколько десятков (обычно 30–50) стволовых половых клеток. То есть клеток, при делении которых в будущем образуются все половые клетки взрослого организма. У кролика таких стволовых клеток еще меньше — всего 6–8. К слову сказать, существуют организмы, например некоторые крошечные круглые черви нематоды, развитие которых биологи изучили досконально.

В такой ситуации можно уверенно ткнуть пальцем в одну-единственную клетку и сказать: «Вот из нее позже получатся все половые клетки червя». Можно ли быть столь уверенным в случае с человеком — неясно. Однако, скорее всего, такая единственная половая клетка-прародительница все же существует. Просто найти ее нелегко.

Судьба стволовых половых клеток человека будет различна в зависимости от пола новорожденного, но об этом чуть позже. Пока же, на ранних стадиях развития, разницы между будущими яйцеклетками или сперматозоидам заметить не удается. Более того, эти будущие половые клетки находятся у зародыша совсем в неподходящем месте, и им еще только предстоит оказаться там, где надо, то есть в будущих половых железах. Именно в будущих, поскольку пока их и железами-то назвать неудобно. В это время они представляют собой так называемые половые складки — группы клеток, из которых, опять-таки потом, разовьются семенники или яичники. Однако судьба этих складок уже предрешена, и они уверенно выделяют аттрактивные (лат. attractio — привлечение) вещества, привлекающие к себе по градиенту концентрации стволовые половые клетки. Последние же буквально заползают в места своей будущей постоянной прописки, активно «колонизируя» половые сладки. Кстати, образный термин «колонизация» в данном случае официально принят в медицинской и эмбриологической литературе!

До второго месяца эмбрионального развития зачатки половых желез с находящимися внутри стволовыми половыми клетками и у будущих мальчиков, и у будущих девочек выглядят одинаково. Различия начинают проявляться чуть позже. В это время у человеческого эмбриона существует две пары зачатков будущих внутренних половых органов — так называемые вольфовы и мюллеровы каналы, названные так по фамилиям биологов, которые впервые описали эти образования. У рыб парные вольфовы протоки являются мочеточниками, по ним удаляются продукты обмена веществ. У более высокоорганизованных существ, вроде рептилий, птиц и млекопитающих, вольфовы протоки превращаются в семяпроводы. Мюллеровы каналы исторически также связаны с выделительной системой древних позвоночных. У млекопитающих они превращаются в половые протоки женской выделительной системы, в частности, в яйцоводы и в зачаток матки.

Эта древняя связь выделительной системы с органами размножения доставила человеку немало психологических проблем, поскольку сексуальная активность невольно ассоциировалась в головах некоторых людей с чем-то постыдным, запретным и подлежащим публичному осуждению. Только представьте себе, как иначе складывалась бы вся сексуальная культура поведения человека, будь органы размножения его далеких предков связаны не с органами выделения, а, к примеру, с органами слуха или зрения. Из них ведь тоже выделяется секрет определенных желез. Почему бы не совместить эти выделения с отторжением половых клеток? Как, любопытно, выглядел бы половой акт с участием наших глаз — этих «зеркал души»? Впрочем, пусть эту любопытную тему развивают фантасты вроде Станислава Лема. Вернемся к нашим железам.

К концу второго месяца развития будущие семенники начинают выделять два гормона — уже упоминавшийся тестостерон и так называемый антимюллеровский гормон. Тестостерон стимулирует образование из вольфовых протоков семенников. Антимюллеровский гормон, в свою очередь, угнетает развитие мюллеровых каналов. В результате внутреннее и внешнее развитие зародыша начинает идти по мужскому пути. У будущих девочек антимюллеровский гормон не выделяется, поэтому их развитие идет по женскому пути. Из мюллеровых каналов у них развиваются внутренние женские органы размножения. Не правда ли, создается впечатление, что для развития по мужскому пути требуются некоторые усилия, а по женской линии оно идет как бы само собой. Не случайно в опытах над животными было показано, что если лишить эмбрион будущего семенника, то независимо от своей мужской хромосомной конституции он развивается в самку! Не означает ли это, что женский пол с его детородной функцией является наиболее эволюционно древним и, так сказать, основополагающим? Особи мужского пола, не способные к вынашиванию и рождению потомства, являются лишь необходимым довеском к женским организмам?

Из описанной выше ситуации с каналами и зачатками половых желез видно, что развитие мужской и женской половой системы человека до определенного момента идет как бы по общей колее. Такое совпадение путей развития остается явно заметшим и в строении внешних половых органов человека. Благодаря большей открытости при обсуждении сексуальных тем в нашем обществе даже для школьников, кажется, уже не секрет, что женский клитор и головка мужского полового члена развиваются из одного зачатка и функционально очень схожи между собой. Мужская мошонка возникает благодаря сращению кожных складок, из которых у женщин развиваются половые губы. Об этом свидетельствует едва заметный срединный шов, идущий по ее внешней поверхности. Кстати, явно бесполезные мужские соски — тоже указание на определенную общность развития представителей обоих полов. Если внимательно проштудировать солидные анатомические атласы, можно выяснить, что у мужчин имеется зачаточная матка — небольшая двурогая полость, открывающаяся в мочеполовой канал. Выходит, не так уж неправы были авторы сценария фильма «Джуниор», в котором по ходу дела ученый-мужчина (его играет А. Шварценеггер) рождает младенца, предварительно имплантированного ему в брюшную полость в виде оплодотворенной яйцеклетки. Может, эту зачаточную матку можно простимулировать гормонами к развитию? С этой точки зрения, мужчины и женщины — не половинки единого целого, а скорее от универсального гермафродитного существа.

Еще в эмбрионе созревающие в женских половых железах яйцеклетки приступают к редукционному делению — мейозу. По сравнению со сперматозоидами, таких потенциальных клеток-прародительниц следующего поколения оказывается совсем немного — несколько десятков тысяч. Более того, из этих претенденток лишь несколько сотен превратятся позже в зрелые яйцеклетки яичника. Остальные по неизвестным причинам будут отметены и дегенерируют. Вообще, в судьбе яйцеклеток много таинственного. Например, начавшееся на эмбриональной стадии их редукционное деление затем тормозится на годы и заканчивается, фактически, лишь в момент оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом! Зачем нужна такая долгая пауза, совершенно неясно. Вторая тайна созревающих яйцеклеток — их постепенное дозревание в фолликулах яичника. Как известно, в процессе менструального цикла в яичнике обычно созревает лишь один фолликул, из которого примерно к 14 дню цикла выделяется готовая к оплодотворению яйцеклетка. Остальные фолликулы, находящиеся тут же, по соседству, ожидают своей очереди. Как при этом определяется эта очередность? Иначе говоря, почему данный фолликул «решает», что именно ему пора готовить свою яйцеклетку к выходу в свет? Совершенно неясно!

Кое-какие феномены, связанные с созревающими яйцеклетками, впрочем, объяснить можно. Например, известно, что в процессе мейоза из одной материнской диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных (мейоз проходит в результате двух последовательных делений). При образовании сперматозоидов эти клетки, то есть зрелые спермин, получаются одинаковыми. При образовании яйцеклеток образуется одна большая клетка (именно она и способна к оплодотворению) и три крошечных клеточки. Их называют «полярными тельцами». Такой перекос понятен — яйцеклетка должна накопить как можно больше питательных веществ для дальнейшего развития, поэтому делить их поровну между несколькими клетками, образующимися в результате мейоза, просто невыгодно. По сравнению с созреванием яйцеклеток, образование сперматозоидов идет достаточно просто. Мейоз в стволовых «мужских» клетках начинается лишь во время полового созревания подростка. Зато потом этот процесс идет с завидной регулярностью до глубокой старости. Каждую секунду у достигшего возмужания мужчины образуется около 1500 зрелых сперматозоидов. За сутки их набегает целая армия! Вот уж действительно, есть с помощью чего реализовывать свою эволюционную программу сексуального поведения. Не случайно еще Ч. Дарвин замечал, что «разборчивость со стороны самки, по-видимому, почти такой же закон, как страстность самца». Эта страстность и разборчивость базируются на простом численном различии зрелых половых клеток, которые можно при случае пустить в дело.

Итак, ключевым моментом детерминации пола является формирование соответствующих половых желез у эмбриона на втором месяце беременности. Этот факт был четко установлен еще в 1912 г. американским исследователем Уиманом. Существуют ли гены, которые определяют эту детерминацию? В 1986 г. исследователь Д. Пейдж сделал доклад, в котором рассказал о выделении из Y хромосомы человека участка длиной в полмиллиона нуклеотидов, который, с его точки зрения, и является «геном мужественности». Именно он определяет самую раннюю половую дифференцировку у человека и млекопитающих. Этот ген назвали SRY — sex determinating region (участок, определяющий пол). По-видимому, речь идет о каком-то одном белке-регуляторе, поскольку точечные мутации в выделенном Пейджем участке ДНК приводят к сбою в определении пола. В частности, изредка удается обнаружить внешне вполне нормальных женщин с «мужским» хромосомным набором XY (синдром Сваера). Они являются мутантами по «гену мужественности»! Иначе говоря, несмотря на наличие у них Y хромосомы, их развитие продолжает упорно идти по женскому пути.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг:

Глава 12 Охота и половой диморфизм. Народ !кунг. Зацикленность Морриса на сексуальности. Безволосость. Высокое расположение глаз — один из факторов превосходства гоминидов. Надо ли коротко стричь гоминидов? Рубила и другие каменные орудия. Копье и новый способ охоты.

Из книги автора

Глава 12 Охота и половой диморфизм. Народ !кунг. Зацикленность Морриса на сексуальности. Безволосость. Высокое расположение глаз — один из факторов превосходства гоминидов. Надо ли коротко стричь гоминидов? Рубила и другие каменные орудия. Копье и новый способ


Гены гениальности

Из книги автора

Гены гениальности Гений — это на 99 процентов труд до изнеможения и на один процент — игра воображения. Томас Эдисон Изучение биографий и патографий гениев всех времен и народов приводит к неумолимому выводу: гениями рождаются. В. П. Эфроимсон — Интеллект


Гены и поведение

Из книги автора

Гены и поведение Факты, добытые нейробиологами, говорят о материальной, нейрологической природе психики. Но для того, чтобы душа во всех ее проявлениях могла эволюционировать, этого, строго говоря, еще недостаточно. Эволюционировать могут не все признаки, а только


Новые гены?

Из книги автора

Новые гены? Активность генов может меняться в ходе эволюции не только путем изменений сайтов связывания ТФ, работы самих ТФ или регуляторных РНК, но и в результате дупликации генов. При прочих равных два одинаковых гена произведут больше продукта (то есть информационной


Рецессивные гены

Из книги автора

Рецессивные гены РЕЦЕССИВНЫЙ ГЕН (т.е. признак, им определяемый) МОЖЕТ НЕ ПРОЯВЛЯТЬСЯ У ОДНОГО ИЛИ МНОГИХ ПОКОЛЕНИЙ пока не встретятся два идентичных рецессивных гена от каждого из родителей (внезапное проявление такого признака у потомков не следует путать с


Доминантные гены

Из книги автора

Доминантные гены Присутствие доминантного гена всегда явно и внешне проявляется соответствующим признаком. Поэтому доминантные гены, несущие нежелательный признак, представляют для селекционера значительно меньшую опасность, чем рецессивные, так как их присутствие


Летальные гены

Из книги автора

Летальные гены Это гены, вызывающие гибель организма до достижения им половой зрелости. Летальные гены являются рецессивными, вот несколько примеров проявления их влияния: «заячья губа и волчья пасть» — дефект развития верхней челюсти, гемофилия — отсутствие у крови


Рецессивные гены

Из книги автора

Рецессивные гены РЕЦЕССИВНЫЙ ГЕН (т. е. признак, им определяемый) МОЖЕТ НЕ ПРОЯВЛЯТЬСЯ У ОДНОГО ИЛИ МНОГИХ ПОКОЛЕНИЙ пока не встретятся два идентичных рецессивных гена от каждого из родителей (внезапное проявление такого признака у потомков не следует путать с


Доминантные гены

Из книги автора

Доминантные гены Присутствие доминантного гена всегда явно и внешне проявляется соответствующим признаком. Поэтому доминантные гены, несущие нежелательный признак, представляют для селекционера значительно меньшую опасность, чем рецессивные, так как их присутствие


Летальные гены

Из книги автора

Летальные гены Это гены, вызывающие гибель организма до достижения им половой зрелости. Летальные гены являются рецессивными, вот несколько примеров проявления их влияния: «заячья губа и волчья пасть» — дефект развития верхней челюсти, гемофилия — отсутствие у крови


Гены спортсмена

Из книги автора

Гены спортсмена Женщины любят его за его внешность, а мужчинам нравится его умение забивать мячи. Женщины восхищаются его прической и соблазнительной улыбкой, мужчины уважают его за броски с фланга. Речь идет о двух персонах. После всего, что мы узнали о генетическом


Гены Моцарта

Из книги автора

Гены Моцарта О детстве Моцарта не так много точных сведений, куда больше – предположений. Как все происходило у этого маленького гения? Сестра Наннерль, старше его на пять лет, захотела узнать побольше о своем младшем брате. Какой он был на самом деле в раннем детстве? В


Гены

Из книги автора

Гены Открытие Арендта подводит нас еще к одному вопросу. Одно дело, что у глаз разных животных есть общие части, но как получилось, что такие непохожие друг на друга глаза, как у червей, мух и мышей, родственны друг другу? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к