Рождение клетки

Что важнее для клетки: ядро? Цитоплазма? Органоиды?

Попробуем отрезать от клетки кусочек протоплазмы с митохондриями. Как это повлияет на ее жизнь? Может быть, клетке придется туго, но она не погибнет, найдет в себе силы восполнить временный ущерб, будет и размножаться.

А теперь извлечем из клетки ядро. (Это можно сделать с помощью особого прибора - микроманипулятора.) Утрата ядра - настоящая катастрофа. Даже если разрушить только самую маленькую его часть - клетка обязательно погибнет. Очевидно, в ядре содержатся вещества, потеря которых невозместима.

Давайте проследим за клеткой, когда в ее жизни происходит важнейшее событие - акт размножения. Главный участник его - ядро. Сегодня возможно заснять этот процесс на кино- и фотопленку. Мы увидели бы примерно следующее (фото 2).

Фото 2. Стадии митоза в корешке лука

Вот ядро - в стадии покоя (А). Оно кажется однородной темной массой. Мелькнуло несколько кадров. Все отчетливее, прямо на глазах, внутри ядра отграничиваются тельца, похожие на нити. Это хромосомы. Вот уже хромосомные нити видны совершенно отчетливо (Б-В). Внимание, нити стали двойными (Г). Каждая хромосома как будто ножом разрезана вдоль по длине на две нити, названные хроматидами. Не пытайтесь разнять парные хроматиды - они скреплены друг с другом в определенном месте, называемом центромерой.

А кадры мелькают и мелькают. Вот оболочка ядра почти полностью растворилась (Г-Д), и хроматиды "выплыли" прямо в протоплазму. Смотрите! Хроматиды стали в строй вдоль экватора клетки (Д-Ж) и вдруг начали расходиться к полюсам (З-И). Похоже, что какая-то сила преодолела прочность центромеры, разделила ее надвое и растянула пары хроматид друг от друга. Вот уже хроматиды организованно, в полном порядке разошлись каждая к своему полюсу (К-Л).

Процесс деления называют митозом (от греческого митос - нить). У клетки есть для этого специальный митотический аппарат. Вы можете сами убедиться в его существовании, стоит лишь посмотреть на кадры А и В. Видите? Ядро еще не успело разделиться, а рядом с ним уже четко отграничилось тельце - центриоль. Тельце незамедлительно делится надвое, и половинки его плавно следуют к полюсам клетки. А в это время вокруг них рождаются десятки тонких нитей. Похоже, что два крохотных солнца расходятся к полюсам, освещая лучами маленькое государство-клетку. Так возникает веретено деления. Его нити тянут хроматиды (половинки хромосом) к двум полюсам клетки. Веретено деления с центриолями и составляет митотический аппарат.

К каждому полюсу клетки двинулись совершенно равные доли ядра. Ну, а дальше? Дальше все идет в обратном порядке. Извитые спиралью хроматиды дочерних ядер (теперь уже их можно назвать хромосомами) как бы размягчаются, грани между ними стираются, и вот уже ядро оделось оболочкой и перешло в стадию покоя (М).

А протоплазма? Мы совсем забыли о ней. Здесь дело обстоит гораздо проще. Когда хроматиды почти достигают полюсов, тело клетки начинает делиться надвое. Как будто кто-то перетянул его невидимым шнурком и все туже затягивает узел. Это растет перегородка. Иногда она возникает внутри протоплазмы. Вот уже и протоплазма поделилась поровну, вернее, почти поровну. Но точность здесь не так уж важна. Протоплазма - как приданое, которое получают дочерние клетки от материнской. Не беда, если одна из них получит немного меньше, чем другая. Молодая клетка быстро налаживает свое хозяйство. Возникают недостающие митохондрии, тело клетки пронизывается системой канальцев. Жизнь входит в обычную колею.

Итак, ядро должно разделиться с ювелирной точностью. Какой тайный механизм двигает пружины процесса его деления? По логике вещей ядро может поделиться точно пополам лишь в том случае, если рядом с каждой родительской хромосомой создается тождественная дочерняя. Этот процесс назвали труднопроизносимым, но вполне точным термином: ауторепродукция хромосом.

Хромосома из каких-то "крупноблочных панелей" рядом с собой строит точно такую же, как она сама, хромосому. Эти "панели" какой-то невидимой силой притягиваются на строительную площадку. Таким образом, каждая хромосома родительской клетки удваивается. В ядре возникает второй набор хромосом. При делении родительской клетки в каждую из дочерних попадает по одному набору.

Упрощенная схема мейоза

Механизм деления клеток универсален для животных и растений. Видимо, эволюция отобрала его как наиболее отвечающий задачам сохранения всей полноты наследственной информации.

А как рождаются половые клетки? Их "прародители" есть в каждом организме. На вид - ничего особенного, клетка как клетка. Точно такая же, как все остальные жители этого царства, то есть хромосом в ней ровно столько же, как и в других ее сестрах. Но вот при делении (А) ее хромосомы кажутся монолитными, как колонны в храме.

К полюсам новых клеток каждый "близнец" идет поодиночке (Б-В). Возникают клетки с половинным (гаплоидным) числом хромосом (Г). Вот почему процесс рождения половых клеток называют мейозом (от греческого мейон - меньше), а также редукционным делением. При оплодотворении ядра мужской и женской половых клеток сливаются и парность восстанавливается. Такие клетки называют уже диплоидными - они содержат двойной набор хромосом. Клетки, из которых построены тела растений и животных на Земле, кроме половых, - диплоидные.