Зигота ( / ˈ z aɪ ˌ ɡ oʊ t / ; от древнегреческого ζυγωτός (zygōtós) «соединенный, впряженный», от ζυγοῦν (zygoun) «присоединяться, впрягаться») [1] — эукариотическая клетка , образующаяся в результате оплодотворения событие между двумя гаметами . Геном зиготы представляет собой комбинацию ДНК каждой гаметы и содержит всю генетическую информацию нового индивидуального организма.
У многоклеточных организмов зигота является самой ранней стадией развития. У людей и большинства других анизогамных организмов зигота образуется, когда яйцеклетка и сперматозоид объединяются, образуя новый уникальный организм. У одноклеточных организмов зигота может делиться бесполым путем митозом с образованием идентичного потомства.
Немецкие зоологи Оскар и Рихард Хертвиг сделали одни из первых открытий в области образования зигот у животных в конце 19 века.
При оплодотворении человека высвободившаяся яйцеклетка (гаплоидный вторичный ооцит с копиями хромосом) и гаплоидный сперматозоид ( мужская гамета) объединяются, образуя одну диплоидную клетку , называемую зиготой. Как только одиночный сперматозоид сливается с ооцитом, последний завершает деление второго мейоза, образуя гаплоидную дочку только с 23 хромосомами, почти всей цитоплазмой и мужским пронуклеусом . Другим продуктом мейоза является второе полярное тельце, содержащее только хромосомы, но не обладающее способностью к репликации и выживанию. Затем у оплодотворенной дочери ДНК реплицируется в двух отдельных пронуклеусах, полученных из сперматозоида и яйцеклетки, в результате чего число хромосом зиготы временно становится 4n-диплоидным . Примерно через 30 часов с момента оплодотворения в результате слияния пронуклеусов и немедленного митотического деления образуются две 2n-диплоидные дочерние клетки, называемые бластомерами . [2]
Между стадиями оплодотворения и имплантации развивающийся эмбрион иногда называют преимплантационным концептом . Эту стадию также называют преэмбрионом в юридических дискуссиях, включая использование эмбриональных стволовых клеток. [3] В США Национальные институты здравоохранения установили, что традиционная классификация предимплантационных эмбрионов по-прежнему верна. [4]
После оплодотворения зародыш перемещается по фаллопиевой трубе к матке , продолжая делиться [5], фактически не увеличиваясь в размерах, в процессе, называемом дроблением . [6] После четырех делений концепт состоит из 16 бластомеров и известен как морула . [7] В результате процессов уплотнения, деления клеток и бластуляции концепт принимает форму бластоцисты к пятому дню развития, как раз при приближении к месту имплантации. [8] Когда бластоциста вылупляется из прозрачной зоны , она может имплантироваться в слизистую оболочку эндометрия матки и начинать стадию гаструляции эмбрионального развития.
Человеческая зигота была генетически отредактирована в экспериментах, направленных на лечение наследственных заболеваний. [9]
У грибов половое слияние гаплоидных клеток называется кариогамией . Результатом кариогамии является образование диплоидной клетки, называемой зиготой или зигоспорой. Затем эта клетка может вступить в мейоз или митоз в зависимости от жизненного цикла вида.
У растений зигота может быть полиплоидной , если оплодотворение происходит между мейотически нередуцированными гаметами.
У наземных растений зигота образуется внутри камеры, называемой архегонием . У бессемянных растений архегоний обычно имеет форму колбы с длинным полым горлышком, через который проникает сперматозоид. По мере деления и роста зигота происходит внутри архегония.
Формирование тотипотентной зиготы, способной произвести целый организм, зависит от эпигенетического перепрограммирования. Деметилирование ДНК отцовского генома в зиготе, по-видимому, является важной частью эпигенетического перепрограммирования. [10] В отцовском геноме мыши деметилирование ДНК, особенно в местах метилированных цитозинов, вероятно, является ключевым процессом в установлении тотипотентности. Деметилирование включает процессы эксцизионной репарации оснований и, возможно, другие механизмы, основанные на репарации ДНК. [10]
Зигота Chlamydomonas содержит ДНК хлоропластов (хпДНК) от обоих родителей; такие клетки, как правило, редки, поскольку обычно хпДНК наследуется у одного родителя от родителя с типом спаривания mt+. Эти редкие двуродительские зиготы позволили картировать гены хлоропластов путем рекомбинации.
У амебы размножение происходит путем клеточного деления родительской клетки: сначала ядро родительской клетки делится на две, а затем клеточная мембрана также расщепляется, образуя две «дочерние» амебы.