Гамета ( / ˈ ɡ æ m iː t / ; от древнегреческого γαμετή ( gametḗ ) «жена», в конечном итоге от древнегреческого γάμος ( gámos ) « брак») — это гаплоидная клетка , которая сливается с другой гаплоидной клеткой во время оплодотворения в организмах , которые размножаются половым путем . [1] Гаметы — это репродуктивные клетки организма , также называемые половыми клетками . [2] Название гамета было введено немецким цитологом Эдуардом Страсбургером . [ когда? ] [ нужна цитата ]
Гаметы обеих спаривающихся особей могут быть одинакового размера и формы — это состояние известно как изогамия . Напротив, у большинства видов гаметы имеют разный размер — состояние, известное как анизогамия или гетерогамия , которое применимо к людям и другим млекопитающим. Человеческая яйцеклетка примерно в 100 000 раз превышает объем одной человеческой спермы. Тип гамет, вырабатываемых организмом, определяет его пол [3] и закладывает основу половых ролей и полового отбора . [4] У людей и других видов, которые производят два морфологически различных типа гамет, и у которых каждая особь производит только один тип , самка — это любой индивидуум, который производит более крупный тип гамет, называемый яйцеклеткой , а самец — меньший тип. , называемый сперматозоидом или сперматозоидом. Сперматозоиды маленькие и подвижные из-за наличия хвостообразной структуры — жгутика , обеспечивающей движение. Напротив, каждая яйцеклетка или яйцеклетка относительно крупная и неподвижная. [2]
Оогенез , процесс образования женских гамет у животных, включает мейоз (включая мейотическую рекомбинацию ) диплоидного первичного ооцита с образованием гаплоидной яйцеклетки . Сперматогенез , процесс образования мужских гамет у животных, включает мейоз в диплоидном первичном сперматоците с образованием гаплоидных сперматозоидов . У животных яйцеклетки образуются 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]
Принято считать, что изогамия — это наследственное состояние, из которого произошли анизогамия и оогамия , хотя ее эволюция не оставила никаких ископаемых свидетельств. [5] [6] [7] Почти всегда существует только два типа гамет, все анализы показывают, что промежуточные размеры гамет исключаются из-за отбора. [8] [9] Поскольку гаметы среднего размера не имеют тех же преимуществ, что и мелкие или крупные, [10] они хуже, чем мелкие, по подвижности и численности и хуже, чем крупные, по запасу. [11]
В отличие от гаметы, имеющей только один набор хромосом, диплоидная соматическая клетка имеет два набора гомологичных хромосом , один из которых представляет собой копию хромосомного набора из сперматозоида, а другой — копию хромосомного набора из яйцеклетки. . Рекомбинация генов во время мейоза гарантирует, что хромосомы гамет не являются точными дубликатами любого из наборов хромосом, содержащихся в родительских диплоидных хромосомах, а являются их смесью. [12]
Большинство млекопитающих, включая человека , используют систему определения пола XY , при которой нормальная яйцеклетка может нести только Х-хромосому , тогда как сперма может нести либо X, либо Y-хромосому. Таким образом, сперма самца определяет пол любой образующейся зиготы . Если зигота имеет две Х-хромосомы, из нее разовьется самка. Если у него есть Х- и Y-хромосома, он разовьется в мужчину. [13]
У птиц женская яйцеклетка определяет пол потомства через систему определения пола ZW . [13]
Искусственные гаметы, также известные как гаметы, полученные in vitro (IVD), гаметы, полученные из стволовых клеток (SCDG), и гаметы, генерируемые in vitro (IVG), представляют собой гаметы, полученные 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 на период беременности все равно потребуется суррогатная мать . [14] Женщины, прошедшие менопаузу , могут производить яйцеклетки и рожать генетически родственных детей с искусственными гаметами. [14] Роберт Воробей написал в «Журнале медицинской этики» , что эмбрионы, полученные из искусственных гамет, можно использовать для получения новых гамет, и этот процесс можно повторить для создания нескольких поколений людей в лаборатории. [15] Этот метод может быть использован для создания клеточных линий для медицинских целей и для изучения наследственности генетических нарушений . [15] Кроме того, этот метод можно использовать для улучшения человека путем селективной селекции по желаемому геному или с использованием технологии рекомбинантной ДНК для создания улучшений, которые не возникли в природе. [15]
Растения , размножающиеся половым путем, также производят гаметы. Однако, поскольку у растений есть жизненный цикл, включающий 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 соответствующая многоклеточная гаплоидная фаза отсутствует. Сперматозоиды растений, размножающихся спорами, образуются путем митоза в органе гаметофита, известном как антеридиум, а яйцеклетки - путем митоза в органе колбообразной формы, называемом архегонием . [16] Сперматозоиды растений — единственные подвижные клетки, их часто называют жгутиковыми, но правильнее — реснитчатыми. [17] Мохообразные имеют 2 жгутика, хвощи - до 200, а зрелые сперматозоиды саговника Zamia pumila - до 50 000 жгутиков. [18] Саговники и гинкго двулопастный — единственные голосеменные растения с подвижными сперматозоидами. [17] У цветковых растений женский гаметофит образуется внутри семяпочки в завязи цветка. При созревании гаплоидный гаметофит производит женские гаметы, готовые к оплодотворению. Мужской гаметофит образуется внутри пыльцевого зерна внутри пыльника и неподвижен, но может распространяться ветром, водой или животными-переносчиками. Когда пыльцевое зерно попадает на зрелое рыльце цветка, оно прорастает, образуя пыльцевую трубку , которая прорастает по столбику в завязь цветка, а затем в семязачаток. Затем пыльца производит неподвижные ядра сперматозоидов путем митоза, которые транспортируются по пыльцевой трубке к семязачатку, где они высвобождаются для оплодотворения яйцеклетки.
Беременность, наступившая с помощью искусственных гамет, обязательно потребует
методов
ЭКО.