Неделя пятая, она же седьмая, или Неделя головастика

Головной мозг, точнее – те пузыри из которых он вырастет, едва появившись, начинают интенсивно увеличиваться. Соответственно, увеличиваются размеры головы. Эмбрион становится «головастиком».

В числе прочих органов закладываются и половые. Но если вы думаете, что на пятой неделе становится видна половая принадлежность эмбриона, то ошибаетесь. Развитие половых органов проходит у эмбриона в два этапа. Давайте рассмотрим этот процесс сейчас, хотя для этого и придется забежать немного вперед. Но так вы получите цельное представление о нем.

На четвертой или пятой неделе эмбрионального периода на первичных почках появляются первичные же половые железы в виде утолщенного валика, образованного эпителиальными клетками. В эти валики из желточного мешка с током крови проникают первичные половые клетки. Зачатки половых желез являются «бесполыми», индифферентными, то есть их половая принадлежность никак не определена. В течение двух недель они совершенно одинаковы, что у будущих мальчиков, что у будущих девочек. Дифференцировка индифферентных половых желез по мужскому или женскому типу начинается на седьмой или восьмой неделях эмбрионального периода под влиянием половых гормонов, которые начинают вырабатываться в железах. Выработка тех или иных гормонов предопределена генетическим кодом – набором половых хромосом. При мужском сочетании XY начинается выработка тестостерона, а при женском XX – эстрогена.

Эмбрион на пятой неделе эмбрионального развития

Если точнее, то все дело в мужском половом гормоне тестостероне. Априори развитие половых валиков идет по женскому пути, но тестостерон «переключает» его не мужской путь.

Интересно проследить за развитием яичек, которые закладываются высоко в полости живота, а затем постепенно смещаются вниз и к моменту рождения оказываются там, где им положено быть – в мошонке. Этот путь, растягивающийся на многие месяцы, является повторением эволюционного пути яичек изнутри наружу. Поэты назвали бы его «Долгой дорогой к свободе» или «Извилистой тропой освобождения», но скучные доктора выбрали прозаичное слово «опущение» и придают этому процессу очень важное значение, поскольку опущение яичек является одним из признаков доношенности новорожденного.

Кстати говоря, у слонов, моржей и тюленей, а также у китов яички находятся в брюшной полости. А у многих грызунов яички опускаются из брюшной полости в мошонку только в период размножения, а затем снова втягиваются обратно. У наших далеких предков яички находились в брюшной полости, но впоследствии были выведены наружу. На первый взгляд, логики в этом мало. Важный орган, обеспечивающий размножение, с какой-то стати выводится из хорошо защищенной костно-мышечным каркасом брюшной полости наружу, в мошонку, которая представляет собой «хлипкий» кожаный мешочек. Ну если уж так приспичило выводить яички наружу, то можно было бы позаботиться о более надежной защите – хотя бы «укрепить» яички прослойкой жировой ткани…

В природе все устроено со смыслом. И если бы было выгоднее хранить яички в брюшной полости, то они там бы и хранились. Понадобилась бы жировая «броня» для мошонки – эволюция ее бы создала. Как? Да очень просто – время от времени, в результате мутаций, появляются мужчины с жировой тканью в яичках. Великий и ужасный фактор случайности приводит к появлению самых разнообразных признаков. Если бы обложенные жиром яички были преимуществом, позволяющим лучше приспосабливаться к условиям окружающей среды (то есть – выживать) и интенсивнее размножаться, то их обладатели оставляли бы больше потомства. И со временем этот признак распространился бы очень широко, стал бы нормой. Но на самом деле жировая ткань, плохо проводящая тепло, в мошонке не нужна. Мошонка создана для того, чтобы держать яички в прохладе. В этом-то и весь смысл их опущения.

Дело в том, что сперматозоиды очень чувствительны к действию высоких температур, потому что они практически лишены цитоплазмы. Давайте вспомним, что сперматозоиду нужно быть легким, чтобы быстрее двигаться и лишний вес – вес цитоплазмы – ему совершенно не нужен. А реакции, протекающие в цитоплазме клеток, могут переводить лишнее тепло в молекулярные связи, предохраняя тем самым ядро клетки от перегрева. Сперматозоиды подобной защиты не имеют и потому внутренняя температура брюшной полости для них губительна. Для выработки и хранения сперматозоидов нужна температура около тридцати двух градусов Цельсия, но никак не больше. Поэтому-то яички и выведены наружу.

Яичники и маточные трубы тоже опускаются, но их путешествие заканчивается в брюшной полости, потому что яйцеклеткам тепло не помеха. К слову – о яйцеклетках. Фолликулы яичника образуются из первичных половых клеток и число их может увеличиваться только во внутриутробном периоде. С момента рождения число фолликулов только уменьшается. Таким образом, яйцеклетка, дающая начало новому организму, формально образуется не в организме его матери, а в организме бабушки по материнской линии.

Забегая вперед еще сильнее, скажем, что наружные половые органы развиваются из таких же индифферентно-бесполых закладок, что и внутренние. На третьем месяце внутриутробного периода недалеко от анального отверстия образуется половой бугорок, от которого к анальному отверстию проходит борозда, ограниченная двумя складками. По обеим сторонам от бугорка и складок формируются утолщения, называемые половыми валиками.

Впоследствии у эмбрионов мужского пола половой бугорок превращается в пещеристые тела полового члена, а половые складки вместе с бороздой образуют мужской мочеиспускательный канал и губчатое тело полового члена. Половые валики срастаются и образуют мошонку. В месте их срастания остается шов, разделяющий мошонку напополам.

Во время внутриутробного развития много чего срастается, но швов остается всего два – один на мошонке, а другой на лице. Вот вам задание – встаньте перед зеркалом и попробуйте найти на своем лице эмбриональный шов. Этот шов хорошо виден, он сразу же бросается в глаза, но только на шов он совсем не похож. Двух минут вам на поиски, наверное, будет достаточно?

Ответ: швом является носогубная впадина, она же губной, или подносовой желобок – вертикальное углубление на коже между основанием носовой перегородки и верхней губой. В этом месте соединяются части лица эмбриона. Наглядное представление об этом процессе дают картинки.

Вернемся к наружным половым органам. У эмбрионов женского пола половой бугорок превращается в клитор, половые складки – в малые половые губы, а половые валики – в большие. Борозда же образует преддверие влагалища. Между мужскими и женскими наружными половыми органами прослеживается прямая аналогия по их «предкам». Предки одни и те же, но пути их развития определяются разным набором хромосом – XX и XY.

Лицо пятинедельного эмбриона

У вдумчивых читателей может возникнуть вопрос, касающийся второй X хромосомы в женской паре. С мужской парой XY все ясно – разные хромосомы дополняют друг друга и в результате половые зачатки развиваются по мужскому типу. Но две Х-хромосомы дублируют друг друга. По логике это может помешать развитию половых признаков и всего организма в целом, ведь половые хромосомы – это особенная пара хромосом, у мужчин они вообще не составляют гармоничную пару. О какой гармонии вообще можно говорить, если у них не только форма разная, но и количество генов? Так, например, если X-хромосома содержит около девятисот генов, то в Y-хромосоме их немногим больше пятидесяти. Пятидесяти, а не пятисот! Сам собой напрашивается вывод о том, что если все прочие хромосомы работают в паре, то половые проявляют себя поодиночке. Если мужчины развиваются нормально с одной Х-хромосомой, следовательно, вторая Х-хромосома у женщин, по логике вещей, является лишней и должна нарушать развитие организма.

Лишняя хромосома – это всегда плохо, достаточно вспомнить синдром Дауна. Казалось бы, много – это не мало. Недостаток одной хромосомы может приводить к дефициту закодированных в ней белков, которые будут синтезироваться с одной изначальной матрицы ДНК вместо двух. Но лишняя молекула ДНК вроде бы не должна ничему мешать… Однако же – мешает. Дело в том, что наш организм, да и вообще любой живой организм представляет собой тщательно и продуманно сбалансированную систему. Любое нарушение баланса чревато последствиями. Каждая хромосома «обслуживается» комплексом белков и ферментов, обеспечивающих считывание информации с молекулы ДНК. Появление дополнительной хромосомы нарушает работу «считывателей», создает для них дополнительную нагрузку. Игнорировать лишнюю хромосому «считыватели» не могут, раз она есть, то ее нужно обслуживать. Но считывание информации с лишней хромосомы происходит за счет других хромосом, потому что разорваться надвое «считыватели» не могут. В результате нарушается весь процесс считывания информации в целом.

Для того, чтобы все шло путем, вторая Х-хромосома у женщин каким-то образом должна деактивироваться, «выводиться из игры». Это делается очень оригинальным способом – одна из Х-хромосом женской пары находится в свернутом виде, исключающем считывание информации с нее. Такие хромосомные комочки называют половым хроматином или тельцами Барра, по имени открывшего их американского генетика Мюррея Барра. В мужских клетках, как вы понимаете, телец Барра нет и быть не может.

Тельце Барра или половой хроматин. А – клетка женщины (ХХ) Б – клетка мужчины (ХY) В – клетка индивидуума с 3 Х-хромосонами (ХХХY)

Кстати говоря, несмотря на то, что Х- и Y-хромосомы отличаются по форме и размерам, тем не менее, они имеют общие гомологичные участки.

В гомологичных участках половых хромосом находятся гены, определяющие признаки, которые одинаково наследуются и у мужчин, и у женщин.

Признаки, развитие которых определяется генами, расположенными в негомологичных участках Y-хромосомы (например – волосатость ушей), всегда встречаются у мужчин и никогда не встречаются у женщин, поскольку в женском наборе половых хромосом XX гена с негомологичного участка Y-хромосомы быть не может.

Схема гомологичных (1) и негомологичных (2 и 3) участков Х- (слева) и Y-хромосом (справа)

Вот стоит только немного уклониться в сторону – и незаметно забредешь в такие дебри, откуда и выйти невозможно. Но для нас с вами, пытливых и любознательных, ничего невозможного не существует. Продолжаем разбор пятой недели эмбрионального «полета».

Зачатки рук на этой неделе становятся похожими на руки, правда ластообразные. Намеков на плечо, предплечье и пальцы пока еще нет, деление «ласт» на отделы начнется на следующей неделе. Ноги начинают развиваться на несколько дней позже рук. Ничего удивительного в этом нет – у всех млекопитающих нижние конечности отстают в развитии от задних. Даже у кенгуру с их мощнейшими задними лапами, которые позволяют этим крупным животным прыгать в длину на добрую дюжину метров, вначале развиваются передние конечности. Новорожденный кенгуренок, по существу – эмбрион, ползет вверх по материнскому животу в поисках предназначенной для него сумки, цепляясь за шерсть передними лапами с уже выросшими на них коготками. Задних конечностей на момент рождения у кенгуренка можно сказать, что нет. То, что крупнее, не всегда начинает развиваться первым.

Сердце эмбриона в начале пятой неделе развития двухкамерное, но строение его понемногу начинает усложняться. Появляется продольная перегородка, разделяющая предсердие надвое, и двухкамерное сердце становится трехкамерным. Сердечная мышца утолщается и продолжит утолщаться не только на протяжении всего внутриутробного периода, но и потом – в период роста организма. Без этого никак нельзя, ведь чем крупнее организм, тем больше его сосудистая система и, следовательно, тем мощнее должен быть насос, который перекачивает по ней кровь.

Передняя часть кишечной трубки подразделяется на глотку, пищевод и желудок. Задняя часть разделяется на прямую кишку и зачаток мочевого пузыря и предстательной железы. Печень и поджелудочная железа из зачатков превращаются в подобие органов. Если вы думаете, что пищеварительная система эмбриона бездействует до момента рождения, то ошибаетесь. Да, эмбрион получает питательные вещества от матери с кровью, но малая толика их поступает через рот в составе амниотической жидкости (вспомните, что в ней содержатся белки, жиры и глюкоза). Питание, получаемое эмбрионом от матери, вполне достаточное, и нет никакой необходимости дополнять его питательными веществами из амниотической жидкости. Эти вещества нужны для другой цели – для стимуляции развития пищеварительной системы эмбриона. Как говорится: «Все, что упражняется, лучше развивается».

Но самые главные события недели головастика связаны, как следует из ее названия, с головой. На пятой и шестой неделях эмбрионального развития в головной части нервной трубки образуется несколько изгибов, делящих ее на пять мозговых пузырей, соответствующих пяти отделам головного мозга – продолговатому мозгу, среднему мозгу, мозжечку, промежуточному мозгу и большим полушариям. А передний мозговой пузырь образует парные выпячивания, называемые «глазными пузырьками». Очень скоро, уже на следующей неделе, эти пузырьки превратятся в сетчатую оболочку и зрительный нерв. Параллельно с глазными пузырьками в коже эмбриона образуются зачатки хрусталиков, которые начинают двигаться к пузырькам, чтобы вместе с ними образовать глаза.

Развитие центральной нервной системы (головного и спинного мозга) идет одновременно с развитием периферической. На пятой неделе образуются все черепно-мозговые нервы, идущие от головного мозга к разным участкам тела, и многие нервы, отходящие от спинного мозга. Можно сказать, что мозг начинает прибирать организм эмбриона к рукам.

Пятинедельный эмбрион вырастает до размеров горошины. Длина его тела колеблется от четырех до семи миллиметров. Его теперь можно не только увидеть невооруженным глазом, но и разглядеть. И, надо сказать, что уже есть что разглядеть и на что посмотреть. А с каждой неделей интересного будет прибавляться. Крупному эмбриону нужно хорошее снабжение питательными веществами и кислородом. На пятой неделе завершается формирование пуповины. Теперь она будет только расти вместе с эмбрионом.

Организм матери делает пятинедельному «головастику» ценный подарок – закрывает вход в матку слизистой пробкой, которая находится в канале шейки матки. Эта пробка, сохраняющаяся почти до самых родов, защищает эмбрион от возбудителей различных инфекций, которые могут проникнуть в полость матки извне. Подарок действительно ценный, без каких-либо преувеличений, ведь для малютки-эмбриона, иммунная система которого только-только начинает формироваться, любой возбудитель представляет огромную опасность. Но пробка служит надежной, непреодолимой преградой. Все чужаки, пытающиеся проникнуть в полость матки, увязают в ней и гибнут. Так им и надо, незваным гостям.

Соотношение длины головы к росту взрослого человека колеблется от 1:7,2 до 1:8. У коалы этот показатель равен примерно 1:4. И дело здесь не в большом головном мозге коалы, а в строении черепа. Если бы в свое время что-то пошло иначе, то наши головы могли бы быть вдвое больше, при том же размере мозга, что и сейчас. Размеры черепов у представителей разных биологических видов не отражают размеров их головного мозга, не позволяют судить о том, кто умнее. Абсолютная масса мозга также не может служить объективным критерием развитости интеллекта, поскольку с увеличением размеров тела возрастает потребность в увеличении головного мозга для сугубо физиологических целей, для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма. Общее представление об интеллекте (только общее, потому что для более точного представления нужно учитывать много разных факторов) дает так называемый «коэффициент энцефализации» или «индекс энцефализации». Этот показатель представляет собой отношение фактической средней массы головного мозга к средней массе, рассчитанной для млекопитающего данного размера. У человека коэффициент энцефализации составляет от 7,4 до 7,8, что примерно равно соотношению длины головы к росту. Почему так совпало? Да потому что объем нашего головного мозга составляет большую часть от объема черепа.

И напоследок – о мутациях и их роли в эволюционном процессе.

Если попробовать представить, сколько последовательных мутаций привело к опущению яичек из брюшной полости в мошонку, то голова начинает идти кругом и как-то слабо верится в то что случайное (мутация) могло превратиться в закономерное (видовой признак). «Это же сколько совпадений должно произойти…» – скажут умные скептики. А не очень умные потребуют предъявить им эволюцию, что называется, в процессе. «Ну-ка покажите нам ее, пока не увидим – не поверим!» Но все дело в том, что за период человеческой жизни в эволюционном смысле ничего не происходит. Слишком уж коротка наша жизнь для того, чтобы оценивать эволюционные изменения. Так что прежде, чем проявлять скептицизм, нужно вникнуть в суть вопроса, иначе велик риск попасть в неловкое положение. Что же касается всех этих совпавших случайностей, которые приводят к появлению новых признаков, и которые сделали из мухи слона, то есть, пардон муа, – из одноклеточного организма человека, то удивляться нечему. Жизнь на нашей планете развивалась в течение четырех миллиардов лет. Четырех миллиардов! Это, согласитесь, внушительный срок, за время которого могут осуществиться самые невероятные изменения. Для сравнения – эволюционные пути человека и шимпанзе разошлись примерно шесть с половиной миллионов лет назад. Сходите в зоопарк и посмотрите, насколько далеко друг от друга разбросала нас эволюция, отрицать которую нынче стало модно, моднее даже, чем в XIX веке.

Да, вот еще что – на пятой неделе эмбрионального развития эмбрион можно увидеть при ультразвуковом исследовании (раньше бывают видны плодное яйцо в целом и еще можно разглядеть желточный мешок, который в то время гораздо крупнее эмбриона). А специальные датчики позволяют не только увидеть эмбрион, но и зафиксировать его сердцебиение.

* * *

ЭМБРИОН – ЦЕНТРУ

Возможности постоянно расширяются, что радует. Внешность изменил радикально, теперь никто из старых знакомых не сможет меня узнать. Благодарю за принятые меры по моей защите. Довольно ли командование первым сеансом видеосвязи? Следующий выход на связь – через неделю.