Миф о человеческом оплодотворении

+7 926 604 54 63 address
 Сперматозоиды, которых принесло к яйцеклетке.
Сперматозоиды, которых принесло к яйцеклетке.

До того, как наука пролила свет на репродуктивные процессы человека, люди считали, что новая жизнь спорадически зарождается из ничего. Мыши по такому сценарию зарождаются из зёрен пшеницы (речь об амбарах), а тараканы — из грязи. В XVII веке, когда появились необходимые технологии и учёные смогли наконец под микроскопом рассмотреть яйцеклетку, мы получили теорию о человеке, похожем по своему принципу на матрёшку. Она гласит: в одном конкретном человеке заложены ещё несколько человек, и в этих людях — тоже ещё несколько.

Можно было бы подумать, что по мере прогресса науки люди быстро развенчают эту «теорию матрёшки». Но не тут-то было. Когда под микроскопом, наконец, рассмотрели и сперму, теория мутировала в другую, тоже достаточно нелепую: яйцеклетка теперь представлялась простым приёмником спермы, тогда как сперматозоиды должны были бы соревноваться друг с другом, чтобы достичь её и спровоцировать развитие плода.

А что сперма? В передней части сперматозоида, по представлениям того времени, находился маленький человечек, этакий гомункул. Голландский математик и Николас Хартсукер (Nicolaas Hartsoeker), изобретатель винтового микроскопа, даже нарисовал такого гомункула, когда увидел сперму под микроскопом в 1695-м году. Более сильные микроскопы показали, что никакого гомункула там нет, но в концептуальном плане мало что изменилось: в представлении об оплодотворении того времени подвижная и активная сперма стремилась к пассивной яйцеклетке и оплодотворяла её. Публика часто соглашается с таким ошибочным видением картины и сейчас.

В 1991-м году американский антрополог Эмили Мартин (Emily Martin) описала то, что она назвала «научной сказкой» — картину с яйцеклеткой и сперматозоидами, в которой «женские биологические процессы менее важны, чем мужские».

Спаривание людей часто изображается как такой гигантский заплыв, в котором побеждает быстрейший и сильнейший сперматозоид, но это неверно. Чтобы понять, как люди пришли к такой точке зрения, давайте посмотрим на историю.

Понимание того, что происходит во время полового акта и как зачинаются дети, началось довольно недавно. Про сперматозоиды вообще ничего не знали до 1677 года, когда учёный Антони ван Левенгук (Antoni van Leeuwenhoek) впервые рассмотрел сперму под микроскопом. Примерно в это же время люди поняли, что яичники производит яйцеклетки (хотя вплоть до 1927 года, когда Карл Эрнст фон Бэр (Karl Ernst von Baer) не сообщил о наблюдении человеческих яйцеклеток, это было не точно). После того, как Левенгук обнаружил сперматозоиды, у людей ушло ещё столетие на то, чтобы понять, что они нужны для оплодотворения. В течение этого времени считалось, что сперматозоиды — это мелкие паразиты, живущие в сперме. Озарение пришло в 1760-х, когда итальянский священник Ладзаро Спалланцани (Lazzaro Spallanzani) экспериментировал с лягушками. Он надевал на них плотно облегающие брюки (!) и отпускал в водоём. Учёный засвидетельствовал, что лягушки в брюках не производят на свет головастиков. Так он доказал, что, чтобы лягушки оставили потомство, в воде, окружающей лягушку, должна быть сперма.

Только в 1876 году немецкий зоолог Оскар Гертвиг (Oscar Wilhelm August Hertwig) исследовал слияние спермы и яйцеклетки — он изучал оплодотворение у морских ежей.

Сейчас мы знаем, что в одной порции спермы размером в пол чайной ложки находится 250 миллионов сперматозоидов. Почему так много? По идее, должно быть меньше, так как рейтинги беременности снижаются, только если в порции спермы содержится менее 100 миллионов сперматозоидов — то есть, для нормального оплодотворения необходима половина той спермы, которая в среднем выделяется здоровым мужчиной.

Мы не можем сказать: «Чем больше спермы, тем больше вероятность, что будет получен лучший и сильнейший сперматозоид, который оплодотворит яйцеклетку». Это просто нерелевантно для оплодотворения. Здесь не работает объяснение с соревнованием — что побеждает сильнейший и что, чем больше «лотерейных билетов» вы купите, тем больше шанс выиграть.

Примеры «соревнования по сперме» действительно встречаются в царстве животных, но эти соревнования — между спермой разных особей, а не между сперматозоидами одной особи. Например, наши близкие сородичи, шимпанзе, живут в группах, где царит промискуитет — одну самку могут оплодотворять разные самцы, и каждый самец может оплодотворять разных самок. Шимпанзе в среднем, по сравнению с человеком, производят много спермы, и она производится быстро. Для этого у них большие яички. Также у них высокое количество лейкоцитов (для нейтрализации возбудителей, передающихся половым путём). Более того, их сперма может загустевать во влагалище самки и образовывать затычку, временно препятствующую доступу других самцов.

Но у людей всё по-другому. Нет никаких данных, подтверждающих, что у людей были «соревнования по сперме». Как и другие приматы, люди жили в группах, где есть один мужчина, который осеменяет всех самок. Поэтому у мужчин сравнительно небольшие тестикулы — размером с грецкий орех, это одна треть от тестикул шимпанзе, у которых они достигают размера большого куриного яйца. И, кстати, если у шимпанзе почти все сперматозоиды здоровые, то у человека в сперме значительный объём «пустышек».

У видов, у которых нет «соревнования по сперме», большое количество сперматозоидов может быть связано с генетической вариативностью. В опубликованных более чем сорок лет назад статьях биолог Джек Коэн (Jack Cohen) из Бирмингемского университета (University of Birmingham) заметил связь между количеством сперматозоидов и созданием хромосомных копий по мере производства спермы. На стадии мейоза пары хромосом обмениваются кусками генетического материала в процессе, который называется кроссинговер. Так вот, Коэн обнаружил, что количество спермы у разных видов повышается в зависимости от количества кроссинговеров, которые выполняются, когда она производится. Это повышает генетическую вариативность, и это нормально для естественного отбора. Но сперматозоиды — это всё равно лотерея, где генетический код — это те числа в номере, который вытягивает ведущий.

Что ещё в популярном представлении об оплодотворении неверно? Например, сперма у большинства млекопитающих не «плывёт» в сторону яйцеклетки, как это принято представлять, а переносится движениями влагалища и фаллопиевых труб. По этой причине сперматозоиды более мелких млекопитающих длиннее, чем более крупных. Сперматозоид мыши длиннее, чем сперматозоид кита, так как первый, теоретически, может доплыть до яйцеклетки сам, а китовый — точно нет. Расстояние, которое последний должен «проплыть», в 100 раз длиннее, чем то, которое должен первый.

На деле из 250 миллионов сперматозоидов, которые находятся в одной порции спермы, только несколько сотен проходит вверх по фаллопиевым трубам, и только один из миллиона достигает яйцеклетки. Все сперматозоиды с физическими аномалиями уничтожаются по мере того, как продвигаются вперёд. Но те, которые достигают яйцеклетки — это совершенно случайные сперматозоиды.

Многие не доходят и до шейки матки. Кислая среда влагалища не очень благоприятна для сперматозоидов, и они не выживают долго. Некоторые запутываются в слизи, сотни тысяч сперматозоидов уходят в крипты (складки на влагалищных стенках), где они могут храниться до нескольких дней. Число сперматозоидов сокращается на входе в фаллопиевы трубы, в которых они временно прикрепляются к стенкам органа, и только некоторые открепляются и далее следуют к яйцеклетке. Если к ней «прибыло» слишком много спермы, возникает полиспермия и получается негативный для успешной беременности результат. В таком случае часто у эмбриона получается 69 хромосом вместо 46-ти, и это заканчивается выкидышем. Поскольку полиспермия — это явно нежелательный ход событий, эволюция потрудилась и поставила серию препятствий на пути сперматозоидов.

Если не осеменять особь через вагину, а ввести сперматозоиды непосредственно в матку, то, чтобы достигнуть нормального для беременности показателя, понадобится всего лишь 20 миллионов сперматозоидов, т. е. менее одной десятой того, что находится в одной порции спермы. В случае фертилизации in vitro это проявляется ещё сильнее, потому что яйцеклетка и сперматозоиды встречаются в чашке Петри. То есть сперматозоиды избегают вообще всех препятствий. Когда IVF только разрабатывалась, тенденцией было использовать слишком много сперматозоидов — хотели повысить успех оплодотворения. Но при этом игнорировались естественные процессы: высокое количество сперматозоидов, между 50000 и 0,5 миллиона, наоборот снижало уровень успешности. Оптимальный уровень достигается в районе 25000 сперматозоидов вокруг яйцеклетки.

Возможность полиспермии проливает свет на эволюцию половой системы. У видов, где есть прямая конкуренция между самцами, эволюционно количество сперматозоидов увеличилось. Но самки не остались в долгу — им-то полиспермия не выгодна, поэтому у них развились механизмы, ограничивающие количество сперматозоидов вокруг яйцеклетки. У тех приматов, которые предаются промискуитету, например у шимпанзе, наблюдается увеличенная длина яйцевода, и это компенсирует повышенное количество сперматозоидов.

Есть ещё много неразрешённых вопросов — например, какую функцию выполняют «пустышки», явно физически неполноценные сперматозоиды, у которых, например, маленькая головка или два хвоста. Была гипотеза, что они могут выполнять функцию блокирования спермы других самцов, но она была опровергнута.

Идея о «гонке сильнейших и быстрейших» абсурдна ещё и потому, что некоторые сперматозоиды хранятся во влагалищных криптах. Уже давно известно, что сперматозоиды могут выживать во влагалище до двух дней. Однако с 1970 года стало известно, что время выживания может достигать и пяти дней. Дальше — больше: сейчас принято считать, что сперматозоиды могут выживать во влагалище в течение 10 дней и более.

К сожалению, наши знания о хранении сперматозоидов в криптах ограничены одним исследованием, которое провёл в 1980 году Вацлав Инслер (Vaclav Insler) и его коллеги в Тель-Авивском университете (ивр. ‏אוניברסיטת תל אביב‏‎). В этом исследовании 25 женщин, которые должны были в ближайшее время пройти гистерэктомию (хирургическое извлечение матки), согласились на эксперимент. Им ввели сперму, а затем команда Инслера под микроскопом её изучала. В течение двух часов сперматозоиды осели на стенках влагалища по всей его длине. Размер крипт варьировался. Сперма в основном сохранялась в более крупных. Инслер и коллеги подсчитали количество крипт со спермой, и количество спермы в каждой крипте. По итогам, у некоторых женщин сохранялось до 200 000 сперматозоидов.

В том же исследовании сообщается, что живые сперматозоиды во влагалище присутствовали до девятого дня после осеменения. Исследователи заключили, что влагалище играет роль резервуара, из которого сперма с ходом времени выходит «в свободное плавание». К сожалению, дальнейших исследований проведено не было.

Сэр Роберт Эдвардс (Robert Geoffrey Edwards), автор методики экстракорпорального оплодотворения, упомянул в своей книге крипты лишь один раз и мимолётом. Другие авторы также не особо ими интересовались. Но хранение и мерное освобождение спермы из крипт имеет большое значение: так, если верить, что сперма выживает во влагалище только два дня, то «окно фертильности» — интервал, когда женщина может забеременеть — оказывается одним, а если следовать Инслеру и коллегам и считать, что она хранится около 10 дней, то окно фертильности оказывается совсем другим. Исходя из этого, одно из народных средств контрацепции — посмотреть на структуру влагалищных выделений и сделать суждение об овуляции — никуда не годится.

Другой миф — это то, что у мужчин сохраняется ненарушенная фертильность даже в преклонном возрасте, тогда как у женщин наступает менопауза. Есть много данных, которые говорят о том, что у мужчин количество сперматозоидов и их качество уменьшаются по мере того, как они стареют. Исследования показали, что генетические мутации накапливаются в сперматозоидах в четыре раза быстрее, чем в яйцеклетках. Поэтому забеременеть от пожилого мужчины гораздо опаснее, чем завести ребёнка от немолодой женщины.

Возраст заведения первого ребёнка в обществах с постиндустриальной экономикой растёт, и распространена практика в молодом возрасте замораживать несколько яйцеклеток для дальнейшего использования. Мужчинам тоже бы стоило взять на вооружение подобную практику и замораживать здоровые сперматозоиды.

Подводя итог, сейчас история с гомункулами кажется нам смешным показателем ненаучности мышления того времени. Однако андроцентризм, свойственный этой теории, сохранился и сейчас, так как до сих пор во многих кругах считают, что роль мужских половых клеток в оплодотворении важнее, чем женских, хотя это совсем не так, и половые процессы с обеих сторон имеют равно большое значение.

.
Комментарии