Гамета ( / ˈɡæm iːt / ; от др.-греч. γαμετή ( gametḗ ) «жена», в конечном итоге от др. -греч. γάμος ( gámos ) « брак») — гаплоидная клетка , которая сливается с другой гаплоидной клеткой во время оплодотворения у организмов , размножающихся половым путем . [1] Гаметы — это репродуктивные клетки организма , также называемые половыми клетками . [2] Название гамета было введено немецким цитологом Эдуардом Страсбургером в 1878 году. [3]
Гаметы обоих спаривающихся особей могут быть одинакового размера и формы, состояние, известное как изогамия . Напротив, у большинства видов гаметы имеют разные размеры, состояние, известное как анизогамия или гетерогамия , которое применяется к людям и другим млекопитающим. Человеческая яйцеклетка примерно в 100 000 раз больше по объему, чем одна клетка спермы человека. Тип гамет, производимых организмом, определяет его пол [4] и задает основу для половых ролей и полового отбора [5] . У людей и других видов, которые производят два морфологически различных типа гамет, и у которых каждая особь производит только один тип , самка — это любая особь, которая производит более крупный тип гамет, называемый яйцеклеткой , а самец производит меньший тип, называемый сперматозоидом или сперматозоидом. Сперматозоиды маленькие и подвижные из-за наличия хвостообразной структуры, жгутика , который обеспечивает движение. Напротив, каждая яйцеклетка или яйцеклетка относительно большая и неподвижная. [2]
Оогенез , процесс формирования женских гамет у животных, включает мейоз (включая мейотическую рекомбинацию ) диплоидного первичного ооцита для получения гаплоидной яйцеклетки . Сперматогенез , процесс формирования мужских гамет у животных, включает мейоз в диплоидном первичном сперматоците для получения гаплоидных сперматозоидов . У животных яйцеклетки производятся в яичниках самок, а сперматозоиды развиваются в семенниках самцов. Во время оплодотворения сперматозоид и яйцеклетка, каждая из которых несет половину генетической информации особи, объединяются, образуя зиготу , которая развивается в новый диплоидный организм. [2]
Общепринято, что изогамия является предковым состоянием, из которого произошли анизогамия и оогамия , хотя ее эволюция не оставила никаких ископаемых записей. [6] [7] [8] Почти всегда существует только два типа гамет, все анализы показывают, что промежуточные размеры гамет устраняются из-за отбора. [9] [10] Поскольку промежуточные размеры гамет не имеют тех же преимуществ, что и маленькие или большие, [11] они хуже маленьких по подвижности и численности и хуже больших по запасу. [12]
В отличие от гаметы, которая имеет только один набор хромосом, диплоидная соматическая клетка имеет два набора гомологичных хромосом , один из которых является копией набора хромосом из сперматозоида, а другой — копией набора хромосом из яйцеклетки. Рекомбинация генов во время мейоза гарантирует, что хромосомы гамет не являются точными дубликатами ни одного из наборов хромосом, переносимых родительскими диплоидными хромосомами, а представляют собой смесь этих двух. [13]
Искусственные гаметы, также известные как гаметы, полученные in vitro (IVD), гаметы, полученные из стволовых клеток (SCDG), и гаметы, полученные in vitro (IVG), являются гаметами, полученными из стволовых клеток . Использование таких искусственных гамет «обязательно потребует методов ЭКО ». [14] Исследования показывают, что искусственные гаметы могут быть репродуктивным методом для однополых мужских пар, хотя суррогатная мать все равно потребуется для периода беременности. [14] Женщины, прошедшие менопаузу, могут производить яйцеклетки и вынашивать генетически родственных детей с искусственными гаметами. [14] Роберт Спарроу написал в Журнале медицинской этики , что эмбрионы, полученные из искусственных гамет, могут использоваться для получения новых гамет, и этот процесс может быть повторен для создания нескольких поколений людей в лабораторных условиях. [15] Этот метод может быть использован для создания линий клеток для медицинских целей и для изучения наследственности генетических нарушений . [15] Кроме того, этот метод может быть использован для улучшения человека путем селективного разведения желаемого генома или путем использования технологии рекомбинантной ДНК для создания улучшений, которые не возникли в природе. [15]
Растения , размножающиеся половым путем, также производят гаметы. Однако, поскольку жизненный цикл растений включает чередование диплоидных и гаплоидных поколений, существуют некоторые отличия от жизненных циклов животных. Растения используют мейоз для производства спор, которые развиваются в многоклеточные гаплоидные гаметофиты , которые производят гаметы путем митоза. У животных нет соответствующей многоклеточной гаплоидной фазы. Сперма растений, размножающихся с помощью спор, образуется путем митоза в органе гаметофита, известном как антеридиум , а яйцеклетки — путем митоза в колбовидном органе, называемом архегоний . [16] Сперматозоиды растений являются их единственными подвижными клетками, часто описываемыми как жгутиковые, но более правильно как реснитчатые. [17] Мохообразные имеют 2 жгутика, хвощи имеют до 200, а зрелые сперматозоиды саговника Zamia pumila имеют до 50 000 жгутиков. [18] Cycads и Ginkgo biloba являются единственными голосеменными растениями с подвижной спермой. [17] У цветковых растений женский гаметофит образуется внутри семяпочки в завязи цветка . При созревании гаплоидный гаметофит производит женские гаметы, которые готовы к оплодотворению. Мужской гаметофит образуется внутри пыльцевого зерна в пыльнике и неподвижен, но может распространяться ветром, водой или животными-переносчиками. Когда пыльцевое зерно попадает на зрелое рыльце цветка, оно прорастает, образуя пыльцевую трубку , которая растет вниз по столбику в завязь цветка, а затем в семяпочку. Затем пыльца производит неподвижные ядра сперматозоидов путем митоза, которые транспортируются вниз по пыльцевой трубке в семяпочку, где они высвобождаются для оплодотворения яйцеклетки.
, вызванные с помощью искусственных гамет, обязательно потребуют
методов
ЭКО .