Биологическое значение уменьшения числа хромосом в половых клетках

Вернемся к процессу созревания половых клеток для того, чтобы уяснить значение еще одной его стороны, о которой до сих пор мы не говорили.

Что касается клеток соматических, из которых в процессе развития формируется зародыш, или таких же клеток, которые и во взрослом состоянии организма не утратили способности к размножению, то с ними все обстоит просто: одновременно с делением цитоплазмы делятся и хромосомы клетки. Хромосомы материнской клетки предварительно удваиваются, а затем расходятся в дочерние клетки (по второму способу в нашем примере с распределением сосисок), вследствие чего их число в дочерних клетках в норме всегда остается постоянным.

Цитоплазма соматических клеток делится также поровну, благодаря чему обе дочерние клетки одинаково жизнеспособны, а недостающее вначале количество (массу) цитоплазмы они возмещают путем роста. Таким образом, из поколения в поколение все последовательные деления соматических клеток протекают с одинаковыми результатами.

Почему этот способ деления неприложим к половым клеткам, в процессе созревания которых, как мы теперь знаем, число хромосом уменьшается вдвое по сравнению с первичными клетками, из которых они возникают?

Чтобы ответ на этот вопрос стал более ясным, допустим обратное, т. е. что уменьшения числа хромосом в процессе созревания половых клеток не происходит. К каким бы последствиям это привело?

У дрозофилы число хромосом в соматических клетках, а также в овогониях и сперматогониях равно восьми. Без уменьшения их числа вдвое яйца и сперматозоиды содержали бы также по восьми хромосом. Очевидно, что от их слияния в процессе оплодотворения возникли бы дрозофилы, клетки которых содержали бы уже по 16 хромосом. Их половые клетки содержали бы также по 16 хромосом, а от их слияния возникли бы мухи с 32 хромосомами. Рассуждая таким путем и дальше, легко убедиться, что уже через небольшое число поколений число хромосом в клетках дрозофилы возросло бы настолько, что их нормальная жизнедеятельность была бы нарушена, и они оказались бы нежизнеспособными.

Чтобы исключить эту возможность и автоматически поддерживать постоянное для данного вида число хромосом, у всех организмов выработалось биологическое приспособление, заключающееся в уменьшении вдвое числа хромосом, а следовательно, и массы составляющего их вещества в каждом поколении. Моментом в жизни вида, к которому приурочено это событие, как раз и является созревание половых клеток (мейоз).

Отметим и здесь, что уменьшению числа хромосом ближе всего соответствует третий способ рассмотренного выше примера распределения сосисок. Следует, впрочем, оговориться, что аналогия с сосисками лишь приближенно отражает процесс временного сближения (конъюгации) хромосом с последующим их расхождением в дочерние клетки. В действительности этот процесс гораздо более сложный, и у читателя пусть не создастся представление, что определение пола - это единственная, хотя и важная, роль хромосом в жизнедеятельности клетки и всего организма.

Другим важным следствием конъюгации хромосом и полового размножения в целом является поддержание бесконечного разнообразия признаков и особенностей, отличающих представителей любого вида в природе. Все воробьи в стайке или овцы в стаде на первый взгляд кажутся одинаковыми, как медные пятаки. Однако опытный глаз орнитолога подмечает все те особенности, по которым воробьи отличаются друг от друга, а длительный опыт пастуха, который проводит со стадом многие годы, дает ему возможность безошибочно узнавать в "лицо" каждую овцу.

То же самое справедливо и по отношению к людям, с той разницей, что наш опыт распознавания людей неизмеримо богаче, поскольку мы сталкиваемся с ними ежедневно, ежеминутно. С более или менее резкими отличиями между людьми мы свыкаемся настолько, что над ними даже не задумываемся, считая их само собой разумеющимися. Среди трех с половиной миллиардов населяющих землю людей не найти и двух человек, которые были бы столь же похожи друг на друга, как идентичные близнецы (см. главу III). В основе этого многообразия лежит безграничная изменчивость комбинаций наследственных зачатков, возникающих в процессе полового размножения, точнее говоря, в результате временного сближения хромосом при созревании половых клеток.

В теле взрослого человека каждая из многих триллионов клеток выполняет определенную работу. В соответствии с этой работой резко меняется и облик клеток.

Другое дело - первичные половые клетки. Они рано обособляются от массы клеток, составляющих тело (сому) организма, и сохраняют эмбриональные черты до момента созревания. До того времени и хромосомы в них существуют обособленно. Но вот и для этих клеток пришла пора подготовиться к тому, чтобы при благоприятных обстоятельствах дать начало новой жизни.

А для того чтобы вид существовал на постоянной здоровой основе, из первичных половых клеток половину хромосом необходимо вывести - теперь они оказываются лишними. И вот в этот-то момент как будто по сигналу члены каждой пары хромосом в первичных половых клетках сходятся вместе, чтобы снова затем разойтись, но уже существенно обновленными. Один ученый весьма метко назвал это явление танцем хромосом. И это не просто танец в обычном значении этого слова: это заключительный аккорд, апофеоз когда-то предшествовавшего ему акта оплодотворения, это танец жизни, котильон жизни - таков его символический смысл и биологическое значение.