Odczytywanie informacji zawartych w jaju i plemniku

U wszystkich zwierząt mieszanie się materiału dziedzicznego zapewnio­ne jest przede wszystkim przez wytwarzanie dwu różnych rodzajów ga­met ? dość dużego i biernego jaja oraz małego i aktywnego plemnika. Jednym z najbardziej zdumiewających wśród wszystkich biologicznych faktów jest to, że instrukcje, którymi kieruje się życie tak złożonych organizmów, jak mężczyzna lub kobieta, mogą być przekazywane w tak małych masach, jakimi są gamety, a ściślej mówiąc ? za pomocą ich DNA. Obserwując wzrost i rozwój dziecka, nie tylko jako istoty ludzkiej, lecz jako istoty odznaczającej się charakterystycznym sposobem poru­szania, kształtem, sposobem myślenia i działania, wydaje się prawie nie do wiary, że podobieństwo do matki było osiągnięte dzięki jaju mające­mu 140 um średnicy, a podobieństwo do ojca dzięki plemnikowi mają­cemu zaledwie 10 um szerokości i 100 um długości. Zygota powstająca po fuzji tych dwu ciał waży około 0,034 grama, a jednak w tak małej obję­tości i masie materiału zawarta jest ?moc” determinująca wytworzenie mężczyzny, pięknego jak jego matka, lub kobiety o woli podobnej do woli jej ojca.

Pomimo prymitywności badań w biologii zaczynamy trochę poznawać organizację uaktywniania procesów, dzięki którym materiał biologiczny może formować tak cudowne istoty jak człowiek. Zaczynamy poznawać, jak zorganizowane są w gametach kwasy nukleinowe i enzymy w sposób tak charakterystyczny, aby uzyskać cały ten wynik. Jasne jest, że jądro gamety odgrywa kluczową rolę w wytwarzaniu się charakterystycznych rysów u potomstwa. Gameta męska, czyli plemnik składa się niemal z samego jądra, z małą czapeczką (akrosom) na przednim końcu (utwo­rzoną z układu Golgiego) i ruchliwym ogonkiem. Akrosom i ogonek prawdopodobnie nie są wykorzystywane w zygocie (ogonek u niektórych zwierząt może być odwirowany bez wpływu na wynik); głównym więc wkładem osobnika męskiego w następną generację jest maleńkie jądro plemnika (o wymiarach około 7X5 [xm i masie około 0,00001 g, czyli 10 xg). Mimo jednak dużych różnic w wielkości plemnika i jaja, badania wykazują, że wkład obu osobników ? męskiego i żeńskiego ? w prze­kazywaniu cech dziedzicznych jest równy. Mężczyzna nie jest bardziej podobny do swej matki niż do swego ojca. Z tego wynika, że wszystkie cechy dziedziczne przekazywane są przez jądra gamet, ale strzeżmy się przed wysuwaniem zbyt daleko idących wniosków. Jajo wnosi cytoplazmę, z którą jądro zygoty współdziała, aby wytworzyć nową istotę. Plaz­ma komórkowa jest dla rozwoju konieczna; jest ona nie tylko częścią komórki, w której musi postępować naprzód aktywny proces wytwarza­nia nowych substancji, ale stanowi także układ wykorzystujący zawartą w jądrze informację potrzebną do właściwego działania każdej komórki zgodnie z jej miejscem w embrionie.

Można przeprowadzać krzyżowanie jaj i plemników jeży morskich należących do różnych podrzędów, których larwy wykazują charaktery­styczne różnice (Baltzer i inni, 1958). We wczesnych stadiach rozwoju larwy mieszańców (hybrydy) wykazują pod pewnymi względami czysto żeńskie (macierzyste) cechy charakterystyczne, jednak później przeja­wiają się i cechy męskie, wynik zaś końcowy jest zwykle pośredni. Można założyć, że RNA uwolniony z jądra komórki jajowej może przy udziale odpowiednich enzymów organizować wczesne brózdkowanie (po­działy). Później w syntezie RNA bierze udział również plemnikowe jądro (pronucleus).

Ponadto pozbawione jąder fragmenty jaj jednego gatunku szkarłupni mogą być zapłodnione nasieniem innego gatunku, a następnie ulegać po­działom charakterystycznym dla zapłodnionej normalnej komórki jajo­wej, zachowując zdolność cytoplazmy do kontroli i regulacji. Interesu­jącym aspektem takich wyników jest fakt, że cytoplazma jaj zawiera duże ilości DNA, prawdopodobnie o małej raczej masie atomowej. Zna­czenia tego DNA nie znamy. Może on służyć jako prekursor do syntezy DNA w czasie rozwoju, ale również może być źródłem sygnałów, które sterują zachowaniem się cytoplazmy podczas aktywnego podziału jąder.

Udział jądra w procesach rozwojowych rozpoczyna się działaniem enzymów w cytoplazmie. Jednym z głównych zdarzeń w reprodukcji jest zapoczątkowanie syntezy DNA, która rozpoczyna się u żab i jeżowców w 20 minut po zapłodnieniu (za­równo w męskim jak i żeńskim pronucleus, czyli w jądrach przed ich zlaniem się). Można wykazać, że to jest efekt cytoplazmy. Jądra z mózgu żaby szponiastej (Xenopus), które nie syntezują DNA, zaczynają dzielić się po ich wstrzyknięciu do zaktywowanych jaj po uprzednim zabiciu własnych jąder tych jaj przez napromieniowanie. Skutek ten jest wywo­łany działaniem jednego enzymu ? polimerazy DNA pobudzającej włą­czanie dezoksynukleozydów trójfosforanów do DNA, co można było sprawdzić stosując znakowaną trytem tymidynę. Enzym ten nie jest aktywny w cytoplazmie młodych oocytów zamkniętych w pęcherzyku zarodkowym, lecz pojawia się, gdy pęcherzyk ten pęknie, gdy oocyty osiągną dojrzałość. Można przewidywać, że wytwarzanie enzymu jest kontrolowane przez DNA, lecz te geny dla niego mogą być wspólne, po­nieważ działanie enzymu nie jest specyficzne. W jądrach komórkowych wątroby dorosłej myszy można indukować syntezę DNA przez umiesz­czenie tych jąder w cytoplazmie jaja żaby.

Both comments and pings are currently closed.

Comments are closed.