«Cystoopsis acipenseri N. Wagn1. ) (Из Гистологического Института Белорусского Госуд. Университета в Минске). Причины, побудившие меня взяться за изучение полового процес­ са у нематоды ...»

П. А, Мавродиади

Созревание и оплодотворение у нематоды

Cystoopsis acipenseri N. Wagn1 .

)

(Из Гистологического Института Белорусского Госуд. Университета

в Минске) .

Причины, побудившие меня взяться за изучение полового процес­

са у нематоды Cystoopsis acipenseri N. Wagn.3 находятся в непосред­

),

ственной связи с сущностью выполненной работы и заключаются в

следующем .

Еще в 1916 г., изучая эмбриональное развитие Cystoopsis, я обратил

внимание на то, что кариокинетические фигуры, встречающиеся в бласто­ мерах дробления, содержат неодина­ ковое количество хромозом. В типич­ ных случаях число их равнялось трем, и такие типичные картины мы видим на рис. 1 в, с. Но наряду с этим, в более редких случаях, кариокинетиче­ ские фигуры содержали иное число хромозом—4 (рис. 1 а), 5, 6 (рис. 16 и 17). Возникал вопрос, какое вообще число хромозом принадлежит Cystoopsis'y и чем обусловлено наблюдаемое мною непостоянство их числа. Ответа на этот вопрос естественнее всего было искать в явлениях созревания и оплодотворения, а потому и прихо­ дилось обратиться к изучению этих процессов .

Рис. 1. Первые стадии дробления Это было в 1916 г. Тогда я яйца Cystoopsis только что закончил свою работу относительно инфузории Heterocineta (n. g.), изучение кон'югации которой заставило меня задуматься над сущностью созревания и опло­ дотворения, и в результате, в особенности в отношении созревания, притти к выводам, отличным от тех, которые являются общеприняты­ ми. Именно, в противоположность обыкновенно различаемым двум делениям созревания—я, как в созревании, так и оплодотворении увидел один кариокинез, в середину которого вклинены особые ядерные Настоящая работа была доложена на Il-м С'езде Зоологов, Анатомов и Гисто­ логов в Москве 8 мая 1925 г .

2) Пузыревидна C y s t o o p s i s a c i p e n s e r i N Wagn. принадлежит к круглым червям и паразитирует в коже волжской стерляди, на брюшке которой возле брюшных щитков образует характерные опухоли. В каждой опухоли находится самец и самка. Тело самки шарообразно, диаметром около 5-6 мм. и снабжено тонким хоботком;

самец—червеобразен и гораздо меньше самки, достигая в длину лишь 2-2'/2 мм. при толщине в 1U мм .

процессы: для созревания—расхождение хромозом (редукция), для оплодотворения—их соединение; в случае созревания это вклинивание создает кажущуюся картину двух делений (редукционного и эквационного), чего в действительности нет. Как показало мне затем ознако­ мление с литературой, к подобным же выводам еще раньше меня при­ шел Г р е г у а р В, и теперь интересно было проверить эти заключения на других об'ектах, что и было второй причиной, заставившей меня заняться созреванием и оплодотворением у Cystoopsis .

Сначала мною был изучен сперматогенез. Несмотря на малую величину об'екта, характер протекания этого процесса был для меня убедительным подтверждением правильности моих и Г р е г у а р а выво­ дов относительно сущности созревания, и в 1918 г. мною были опубли­ кованы по этому поводу отдельными брошюрами две статьи 1 2) .

Так как эти статьи имели характер предварительных сообщений, да и изданные отдельными брошюрами они мало кому известны, то я считаю необходимым изложить сейчас как свои взгляды на половой процесс, так и более подробно те результаты, к которым я пришел при изучении сперматогенеза у Cystoopsis. Эти данные я пополняю в настоящей статье описанием изученного мною в последнее время со­ зревания яиц у Cystoopsis и, наконец, оплодотворения. Последние иссле­ дования снова подтвердили мой взгляд на сущность цитологических картин полового процесса и, кроме того, об‘яснили мне то явление непостоянства числа хромозом, о котором я говорил выше .

L Отношение редукции и оплодотворения к кариокинезу Среди различных жизненных явлений созревание половых клеток обращает на себя внимание такими особенностями, сущность которых, несмотря на морфологическую их простоту, остается для нас совер­ шенно непонятной. Заключаясь в редукции хромозом, что осущест­ вляется своеобразным редукционным делением, оно в то же время неизменно сопровождается и вторым делением—эквационным, назна­ чение которого для нас остается полной загадкой. Так обстоит дело и в тех случаях, когда разыгрывающиеся теперь ядерные процессы одновременно сопровождаются делением клеточного тела; так обстоит дело и тогда, когда весь процесс совершается исключительно в ядрах, не вызывая в клеточном теле каких-нибудь изменений. Эта непонят­ ная сторона созревания усложняется еще одной особенностью, свой­ ственной редукционному делению: после окончания его, ядра по пра­ вилу не переходят в состояние покоя, несмотря на то, что в огром­ ном большинстве случаев теперь имеет место деление клеточного тела .

Загадочность указанных сторон созревания еще более оттеняется обилием тех телеологических об'яснений, к которым мы прибегаем для того, чтоб раз‘яснить себе внешние стороны протекания этого важного процесса, и которые всегда являются суб'ективными. В сущ­ ности для нас здесь все телеологично: самое созревание, как мы ду­ маем, служит для той цели, чтоб предотвратить при оплодотворении бесконечное суммирование хромозом (О. Г е р т в и г ) или противодей­ ствовать накоплению наследственных свойств ( Ве й с ма н ), хотя, конеч­ но, свойства эти все-таки накопляются; ядро после окончания редукцион­ ного деления для того-де не переходит в состояние покоя, чтоб поме­ 1I G r e g o i r e. Les Cineses de maturation dans Ies deux regnes.—La Cellule. Tome XXVI. 1910.—стр. 383-384 .

2) a. M а в p о д u а д и, 11. — Редукция и оплодотворение,—Ростов н /Д —1918 г .

в. M а в р о д и а д и, II. Сперматогенез y C y s t o o p s i s a c i p e n s e r i N. Wagn.—Ростов н/Д—1918 .

— шать росту хромозом и накоплению хроматина; эквационное деление, по Г о л ь д ш м и д т у, обслуживает цели наследственности, умножая количество хромозом как носителей наследственных факторов .

Эти непонятные стороны созревания и обилие телеологических об'яснений заставили меня в 1916 г. задуматься над тем, правильно ли мы толкуем этот процесс, и размышления по этому поводу, как и изучение литературного материала показало мне, что в суждениях о процессе созревания мы допускаем две основные ошибки .

Первая наша ошибка заключается в характере оценки тех ядер­ ных процессов, которыми сопровождается редукция хромозом; нельзя не видеть, что применение к ним термина „деление“ совершенно произвольно и никоим образом не может быть оправдано фактиче­ ской стороной дела. Редукция разводит цельные хромозомы, и этот своеобразный процесс не только, что не имеет ничего общего с деле­ нием, но прямо противоречит сущности этого процесса, которым наследственные факторы не раз'единяются, но равномерно распреде­ ляются между дочерними ядрами, имеем ли мы дело с митозом, амитозом или хромидиальным размножением ядер .

Итак, для того, чтоб считать редукцию делением, мы со стороны ядра не получаем никаких оснований, и наши суждения в данном случае совершенно произвольны .

Можно ли эти основания получить со стороны поведения кле­ точного тела? На этот вопрос мы обыкновенно отвечаем утвердитель­ но, и в этом заключается наша вторая ошибка .

Хотя ядро и клеточное тело теснейшим образом связаны друг с другом, однако эта связь не лишает их известной самостоятельности, и это в особенности в процессе деления. Деление ядра может совер­ шенно не сопровождаться делением клеточного тела, что приводит к существованию постоянных или временных многоядерных клеток. Та­ ким же образом и деление клеточного тела не требует одновременно­ го деления ядра, что мы видим на примерах плазмотомии. Отсюда следует, что оценивать характер поведения ядра с точки зрения по­ ведения клеточного тела—это значит допускать ничем не оправды­ ваемое произвольное обращение с фактами; в частности же—говорить о редукции,как о делении, на том основании, что в это время клетка путем почкования или равномерного деления может делиться на-двое —это значит искажать то, что существует в природе. Это тем более, что существуют созревания (напр., у одноклеточных организмов), ко­ торые протекают исключительно на ядрах и ни в малейшей степени не отражаются на клеточном теле .

Результаты такой неправильной оценки фактов на лицо. Они выражаются в упомянутых выше непонятных сторонах созревания и в необходимости пользоваться телеологическими об'яснениями для того, чтоб хоть сколько-нибудь осветить непонимаемое нами явление .

Положение дела однако резко изменяется, как только мы отка­ жемся от явно произвольного утверждения, что редукция есть деление, и посмотрим на нее как на своеобразный ядерный процесс, отводящий друг от друга цельные и, повидимому, качественно сходные хромо­ зомы (отцовские и материнские). В этом случае картина созревания тотчас же проясняется, все непонятное становится крайне простым и очевидным, а телеологические об'яснения уступают свое место кау­ зальным обоснованиям .

Для конкретного примера возьмем хорошо изученное созревание половых клеток у Ascaris—все равно, яиц или сперматозоидов. Раз ре­ дукция не деление, а лишь процесс, оперирующий с хромозомами, то для нас должно быть совершенно очевидным, что сама по себе она не может осуществляться в клетках, так как в покоющихся ядрах мы не наблю­ даем хромозом '). Следовательно, для возможности осуществления ре­ дукции ей должен быть предпослан процесс, образующий хромозомы .

Таким процессом, по нашим сегодняшним сведениям, является только профаза кариокинеза. Действительно, как во взятом примере Ascaris, так и во всех других случаях мы наблюдаем в начале созревания про­ фазу кариокинеза, правда не в чистом виде, но с видоизменениями, безусловно вызванными влиянием приближающейся редукции. Важней­ шими из этих видоизменений являются очень частые случаи группиро­ вок хромозом в пары, что составляет явление так называемой их „кон‘гогации“. Часто свойственное и нормальной профазе раннее разделе­ ние хромозом на дочерние части может наблюдаться и сейчас, и последнее обстоятельство вместе с „кошюгацией“ обусловливает по­ явление тетрад. В других случаях мы наблюдаем различные фазы ви­ доизменений клубка, что заставляет нас говорить о синаптеновой, лептотеновой, пахитеновой и других стадиях. Конечно, все эти привхо­ дящие детали не должны скрывать от нас главной сущности разыгры­ вающегося процесса, а именно—образования хромозом, что, как эго ясно, является принадлежностью профазы кариокинеза .

Однако начавшийся кариокинез и долженствующий в дальней­ шем перейти в метафазу и анафазу—при созревании прерывается насту­ пающей редукцией. Раз хромозомы образованы, то этим созданы в условия для осуществления редукции, и вместо продолжения карио­ кинеза мы видим, что цельные хромозомы (у Ascaris каждая часто и виде двух дочерних половинок) начинают отходить друг от друга, расходясь к различным полюсам. В это время клетка перешнуровы­ вается на две части, что и производит на нас впечатление деления .

Деления однако нет, так как оно характеризуется не поведением кле­ точного тела, а поведением ядра, а в последнем начавшийся кариоки­ нез дошел только до середины и был прерван редукцией, которая цель­ ную и характерную для данного вида группу хромозом разбила на две группы. Только с окончанием редукции прерванный кариокинез может развиваться дальше, что мы в действительности и наблюдаем в виде так называемого второго или эквационного деления. Нельзя не видеть, что при взгляде на него как на самостоятельное деление, оно не ме­ нее оригинально, чем все другие стороны созревания при их обыден­ ном толковании, и оригинальность заключается здесь в отсутствии начальных стадий. Наоборот, при проводимом здесь взгляде, само со­ бой очевидно, что эти стадии прошли в самом начале созревания, были прерваны редукцией, и их дальнейшим развитием являются метафаза, анафаза и телофаза, которые и свойственны для так назы­ ваемого эквационного деления. Вместе с тем, действительное своеоб­ разие второй половины кариокинеза созревания заключается в том, что, благодаря редукции, она протекает на двух группах хромозом, у Ascaris даже в двух различных клетках. В каждой из этих групп нормаль­ ным образом проходит метафаза, анафаза и телофаза, которые заканчива­ ют истинное деление ядра (а часто и клетки) на две части. Не отделяя профазы кариокинеза от редукции и об'единяя их в 1-ое или редук­ ционное деление, мы анафазу и телофазу считаем 2-ым делением, или эквационным. В действительности различаемых нами двух делений— нет. Все созревание представляет собою один кариокинез, в середину ’) Причины здесь безусловно сложнее, но настоящее время мы должны польr оваться этими простыми об'ясненпямп .

которого (между профазой и метафазой) вклинена редукция хромозом .

Оно таким образом проходит по схеме: 1-ая половина кариокинеза— редукция —2-ая половина кариокинеза .

При таком взгляде на созревание не остается места ни для каких неясностей .

Сущность этого процесса заключается в редукции хромозом !) (созревание есть редукция), и это явление может происходить только на основах кариокинеза, во время которого хромозомы образуются .

Кариокинез, другими словами, является тем условием, при котором возможна редукция. Весь процесс можно сравнить с тем, какой про­ исходит, когда мы открываем дверь. Мы нажимаем дверную ручку, или создаем условия для открытия двери (профаза кариокинеза), за­ тем толкаем дверь вперед, осуществляя таким образом центральный пункт всего процесса (редукция), после чего опускаем дверную ручку, приводя дверной механизм в первоначальное состояние (метафаза, ана­ фаза и телофаза) .

Нам незачем придумывать те или иные цели, которые яко-бы преследует природа при созревании. Как всюду в природе, так и здесь мы имеем дело лишь с самой строгой причинностью, и в данном случае она весьма проста и выступает с полной очевидностью .

Вполне вероятно, что редукция назревает исподволь, на протяжении ряда делений предшествующих клеточных поколений. Когда потреб­ ность ее назреет окончательно, наступает созревание, и очередный кариокинез теперь приобретает характер кариокинеза созревания. О причинах образования тетрад мы уже говорили выше. Что касается других неясных сторон созревания, то нельзя не видеть, что ни одна из них при данном толковании не вызывает каких-либо вопросов .

Для нас должно быть совершенно очевидным то обстоятельство»

что не наблюдающийся по правилу после редукции покой ядра в действительности и не должен теперь иметь места, так как карио­ кинез в это время дошел только до середины, а покой ядра является завершением кариокинеза. Наоборот, для нас должны быть особенно интересны те случаи, когда после редукции мы наблюдаем хотя бы частичный переход ядер в покоющееся состояние, так как эти случаи показывают, что те изменения, которые претерпевает клеточное тело, могут в той или иной степени отражаться и на ядре .

Таким же образом, как при данном толковании отпадает вопрос об отсутствии покоя ядра после редукции, теперь отпадает вопрос и о причинах существования так называемого эквационного деления .

Оно оказывается ничем иным, как второй половиной прерванного редукцией кариокинеза, и его неизбежное сопутствование редукции вполне очевидно .

Рассматривая таким образом созревание состоящим из 3-х частей (1-ая половина кариокинеза, редукция, 2-ая половина кариокинеза), мы легко можем понять, что из указанных частей может быть удале­ на только одна—именно, редукция. Тогда останется один чистый карио­ кинез, уменьшения числа хромозом не произойдет и в случае яйцевой клетки выделится только одно полярное тельце. Такие случаи мы и наблюдаем при партеногенезе 2) .

J) Центриоли также подвергаются в это время изменениям, и это обстоятельство является крайне важным, так как с ним нам придется считаться при более детальном обосновании созревания. Пока мы не можем сделать этого .

-) В этом отношении различные случаи партеногенеза могут быть распределены на три группы: 1) партеногенез при отсутствии оплодотворения, по наличии созревания в неизмененном виде; детский организм в этом случае будет обладать половинным (гопВот эта выясненность всех сторон созревания для меня лично делает изложенное толкование особенно привлекательным. Десятилет­ ние размышления над этим вопросом и учитывание различных лите­ ратурных данных, которые были в моем распоряжении, показывают мне (как, по крайней мере, мне кажется), что против изложенного об'яснения явлений созревания можно сделать только три возражения .

Одно из них может основываться на том, что при созревании мы не на­ блюдаем чистой профазы, так как оно начинается с явлений кон'югации хромозом, чем обнаруживается связь этой части созревания с редукцией. По этому поводу я только что уже говорил. Действи­ тельно, чистой профазы при созревании нет, так как эта часть карио­ кинеза теперь находится под сильным влиянием наступающей редук­ ции. Однако вообще профаза не представляет собой процесса, кото­ рый протекал бы по определенным путям, а сущность ее теперь на лицо: она заключается в образовании хромозом, очень часто—в клуб­ ках, что мы неизменно и наблюдаем при созревании. Что же касается вопроса о кон'югации хромозом и о связи этого явления с редукцией, то мне кажется, что вообще такое заключение еще недостаточно раз­ работано, и явления различной валентности хромозом вряд ли можно ставить в связь только с редукцией, чему подтверждением служат и описываемые мною ниже ядерные картины у Cystoopsis .

Второе возражение может основываться на встречающихся иног­ да частичных переходах ядер после редукции в состояние покоя .

Выше об этом уже говорилось. Аналогичные делению переживания клеточного тела естественным образом могут от ажаться на ядре, а потому те или иные картины покоя, в виде разрыхленных хромозом .

образования ядерной оболочки и т. п., не могут считаться фактом опровергающим наши выводы .

Более существенным является третье возможное возражение .

Очевидно, что высказанное мною толкование явлений созревания при­ менимо всюду, где только мы до сих пор имели возможность первое деление считать редукционным, а второе—эквационным. Однако в не­ которых случаях мы имеем явные доказательства тому, что первое деление может быть эквационным. Таков случай у Anasa tristis, где гетерохромозома делится при первом делении, или у Phrynotettix, где конйогирующие хромозомы неравной величины, а потому можно констатироват..-, что при первом делении расходятся их дочерние части !) .

Возможное об'яснение этому явлению мною дано еще в моей статье 1918 г. Я допускаю, что 4 хромозомы тетрады, образующиеся от двух кон'югантов, в некоторых случаях становятся настолько самостоятель­ ными, что в ответ на распадение клеточного тела при первом „деле­ нии“ клетки к различным полюсам расходятся дочерние части хромо­. ом.

Это может иметь место тем более потому, что насущности со­ зревания такое нетипичное поведение хромозом не может отразиться:

четыре хромозомы тетрады все равно должны быть размещены между четырьмя клетками, а потому безразлично, произойдет ли их раз'единение сначала по линии, отделяющей цельные хромозомы, а затем по лоидным) числом хромозом; 2)]партеногенез при отсутствии и оплодотвирения и созрева­ ния, но от последнего остается лишь деление клеточного тела по типу почкования, вследствие чего от яйца отделяется одно полярное тельце и 3) партеногенез при утрате всех следов полового процесса, даже в отношении деления клеточного тела, которое является равномерным. В обоих последних случаях число хромозом в детском организме будет нормальным (диплоидным) .

') О P h r y n o t e t t i x говорю на основании книги Т. М о р г а н а „Структур­ ные основы наследственности“ .

-2 3 5 — линии, отделяющей их дочерние части, или будут иметь место обрат­ ные отношения .

Таким образом все указанные возражения отпадают .

Между тем высказанный на созревание взгляд получает новое, хотя и косвенное подтверждение в том, что и оплодотворение, следующее за созреванием, таким же образом складывается из трех соответству­ ющих частей .

Отношения здесь, конечно, будут обратными .

Если в начале созревания мы имеем дело с одной цельной груп­ пой хромозом, которая этим процессом разбивается на две группы, то перед оплодотворением пред нами находятся две группы этих элемен­ тов, соединяющиеся в течение процесса в одну группу .

Однако формы протекания оплодотворения те же, что и созре­ вания. В виде конкретного примера возьму в данном случае класси­ ческий пример Ascaris .

В обоих ядрах, мужском и женском, процесс начинается с обра­ зования хромозом, т. е. с первой половины кариокинеза; когда хромозомы образованы, наступает своеобразный ядерный процесс, параллель­ ный, но и прямо противоположный редукции. Мужские и|женские хромозомы притягиваются друг к другу, образуя в конце концов цельную кариокинетическую фигуру—экваториальную звезду. Подобно редук­ ции этот процесс соединения двух групп хромозом прерывает на вре­ мя естественный ход начавшегося кариокинеза, и только с окончанием соединения—кариокинез продолжается дальше в виде его анафазы и телофазы и заканчивается делением клетки на-двое. Таким образом здесь, в противоположность созреванию, кариокинез начинается в двух ядрах и заканчивается в одном ядре. Важным, однако, является то обстоятельство, что и акт соединения хромозом, подобно редукции, вклинен в кариокинез, который и в данном случае является тем усло­ вием, при котором осуществляется этот процесс .

Из сказанного следует, что и созревание и оплодотворение мож­ но схематически представить в следующем виде (вверху и внизу обо­ значены общепринятые представления, а посредине—курсивом—излага­ емый мною взгляд):

Конечно, это только схема, раз'ясняющая нам сущность дела. В той или иной степени она может осуществляться и в жизни, но, само собою разумеется, трудно и ожидать, чтоб всякое созревание и опло­ дотворение представляло точную ее копию. Наоборот, жизнь как всю­ ду, так и здесь сказывается в изменениях, изучение которых соста­ вляет особый научный интерес .

Мне кажется, что следить за этими изменениями удобнее всего на графических построениях, которые и были мною предложены в 1918 г .

— —

Видоизмененный таким образом процесс интересен в том отноше­ нии, что он дает об‘яснение чрезвычайно своеобразному течению „со­ зревания“ при сперматогенезе у пчелы. Число хромозом здесь гапло­ идно, а потому для редукции (созревания) условий нет, и его не мо­ жет быть. Наблюдающиеся теперь ядерные превращения представляют собой лишь отголосок когда-то бывшего созревания .

Если в рис. 5-м мы представим себе гаплоидное число хромозом, то нам придется отбросить одну половину чертежа, напр. верхнюю .

В этом случае, при оставшейся одной нижней части чертежа, мы увидим, что образовавшиеся от а до b хромозомы (во время профазы), не про­ изведя никаких перемещений, снова соберутся в покоющееся ядро (от b до й1 после этого начальная часть кариокинеза снова должна );

будет осуществиться (от b' до с), а вслед за нею кариокинез нормаль­ но закончится (с—d) .

Наблюдения над сперматогенезом у пчел показывают, что изложенные ядерные превращения могут сопровождаться своеобразным явлением со стороны клеточного тела, Именно, в момент, соответствующий когда-то б ы в ш е й редукции (от b до ^1), от клетки отделяется без'ядерное тельце; после э т о г о клетка нор­ мально почкованием делится на две части .

Весь процесс, со­ блюдая точное число хромозом (8), может быть передан следу­ ющим ч е р т е ж о м (рис. 6). Рис. 6 — —

) Они собраны в двух больших работах Gre'goire'a. La Cellule —1905 и 1910 г .

выполнения они строятся на основах кариокинеза, вклиниваясь в него между его профазой и метафазой .

Какие бы то ни было явные исключения из этого правила мне неизвестны, но исключения сомнительного характера можно бы найти в литературе. Я говорю, напр., об описаниях слияния ядер во время оплодотворееия у Protozoa. Такого рода данные настолько поверхно­ стны и настолько оставляют желать многого в отношении более точ­ ного исследования, что основывать на них наши суждения о процессе вряд ли возможно .

Что касается литературы вопроса, то я выше уже указывал на работу Г р е г у а р а, который еще раньше меня пришел к тем же са­ мым выводам относительно созревания, не касаясь вопроса об оплодо­ творении .

В обоих своих книгах, посвященных вопросу о явлениях созревания, Г р е г у а р придерживается обыденного подразделения этого процесса на два деления, и только в заключительной части второй книги (1910 г .

стр. 383—384), при выяснении вопроса о причинах существования двух делений созревания, Г р е г у а р высказывает взгляд, что в явлениях со­ зревания мы имеем дело с редукционным процессом, который „вкли­ нен в последний кариокинез ово,—спермато,—и спорогенеза“. При этом автор ссылается на работы Fa г п е г ’а и М о о г е ’а, которые внушили ему этот взгляд еще в 1904 г, а равным образом приводит мнение R u e c k e r f a и Bo v e r i, согласно которым кариокинез является тем условием, при котором может совершиться редукционный процесс .

К сожалению, как это было уже указано, Г р е г у а р не применил этого взгляда на созревание к разработанному им огромному фак­ тическому материалу. Кроме того, он не стал и на путь каузальных об‘яснений различных сторон процесса, а, наоборот, дал еще новые телеологические предположения. По его мнению, связь редукционного процесса с кариокинезом преследует ту цель, чтоб клетка не могла избежать этого важного для нее процесса, а последнее было бы воз­ можно, если б редукционный процесс происходил сам по себе. Такой взгляд совершенно противоречит нашему пониманию, согласно кото­ рому как редукция, так и оплодотворение суть акты, оперирующие с хромозомами, а потому и осуществление^их возможно только на осно­ вах кариокинеза .

Иллюстрацией ко всему сказанному являются нижеприводимые данные относительно протекания процессов2созревания и оплодотво­ рения у Cystoopsis acipenseri ')• И. Сперматогенез у Cystoopsis acipenseri .

Как уже было указано, протекание сперматогенеза у Cystoopsis acipenseri в свое время явилось для меня первым и при том убеди­ тельным доказательством правильности моих суждений о созревании, и в 1918 г. по этому поводу мною была опубликована статья отдель­ ной брошюрой, имевшая характер предварительного сообщения. Нельзя не повторить этого примера и в настоящей статье.1 1I Когда настоящая статья отдавалась в печать (ноябрь 1927 г.), мною был получен очередный номер Anat. Bericht (Bd. 10, Heft */з), по которому я ознакомился с кратким содержанием работы E k m a n ‘a G. (Uber den Unterschied zwischen Keduktions-u n d Aquationsteilung in: Ann. Soc. Zool. Bot. Fennicae Vanamo. 6, Nr. 1, 1—36. 3 Fiq. 1927). Как видно из передаваемого содержания этой работы. E k m a n, исходя из других сообра­ жений, чем я, а именно основываясь на характеристике хромозом до и после редукции, в результате приходит в отношении созревания к выводам, по существу тождественным с моими .

— — Мужские половые органы самца Cystoopsis представляют непарную трубку, извивающуюся сначала по направлению к переднему концу тела, а затем поворачивающую и с такими же извивами достигающую заднего конца, где она оканчивается слепо. Этим слепым концевым от­ делом начинается семенник, па долю которого приходится большая часть половой трубки; за ним следует отдел, служащий для собирания семени; наконец, последнюю часть составляет открывающийся наружу ductus ejaculatorius .

Стенки семенника снаружи покрыты слоем эпителия, от которого внутрь идут четыре-пять клеточных слоев, служащих для образования семени. Наиболее поверхностные слои (первый и второй), прилегаю­ щие к оболочке, состоят из сперматогониев и отчасти сперматоцитов 1-го порядка; два другие слоя, ближайшие к просвету трубки, заклю­ чают в себе последние стадии образования сперматозоидов. Таким об­ разом процесс сперматогенеза наблюдается на протяжении всей труб­ ки семенника и идет от оболочки к просвету трубки .

Величина всех клеточных элементов весьма незначительна. Наи­ меньшими из них являются сперматогонии, которые имеют в длину лишь 3-5 а; в сравнении с ними сперматоциты несколько больших размеров, и на поздних стадиях их длинная ось достигает до 8-9 щ Процесс размножения сперматогониев проходит совершенно нор­ мально, но, повидимому, с большими промежутками, так как на сре­ зах огромное большинство ядер находится в покоющемся состоянии .

При наступлении кариокинеза в их небольших ядрах, с поперечником в 1-21/') I на место одного—двух ядрышек появляется много мел­ х, кой хроматиновой зернистости, постепенно заполняющей все ядро (рис. 9 Ь); эта зернистость затем исчезает за исключением 3-5 зерныш­ кообразных хромозом. Последние вскоре входят в состав кариокинетической фигуры миниатюрных размеров с двумя еле видимыми центриолями и протянутым между ними веретеном (рис. 9 с). Число хро­ мозом от 3 до 5. После этого совершенно нормально следует стадия анафазы (рис. 9 d), приводящей ядра снова в состояние покоя .

От этих картин размножения процесс созревания резко отличается отсутствием центриоль и веретена .

Созревание. 1-ая п о л о в и н а к а р и о к и н е з а (профаза). В начальных стадиях созревания еще нельзя обнаружить каких-либо ха­ рактерных отличительных особенностей от тех же стадий кариокинеза .

Среди типичных сперматоцитов, уже пре­ терпевающих процесс редукции, там и сям находятся клетки то с покоющимися ядра­ ми, то с ядрами, в которых, как и в начале деления, вместо ядрышек находится много мелкой зернистости. Это обстоятельство можно толковать только таким образом, что начальные стадии созревания (профаза) вполне совпадают с таковыми же стадиями Рис. 9. Деления сперматогониев и образование сперматозоидов у кариокинеза деления .

Однако потребность в редукции уже Cystoopsis, увел. 1000 назрела, и во многих об'ектах это особен­ ное состояние клетки сказывается в различных видоизменениях клуб­ ков или кон'югации хромозом. У Cystoopsis всего этого нельзя обна­ ружить, и в более поздних стадиях профазы, когда ядро освобо­ ждается от хроматиновой зернистости, можно лишь констатировать от­ сутствие центриоль и несколько большую, чем обычно, величину хро­ мозом, появляющихся в числе 5 на месте исчезнувшего ядра. Никаких 241 — следов ахроматинового веретена также не удается заметить. Хромозомы, как указано, вырисовываются более резко благодаря несколько большей своей величине, при этом все они вполне одинаковы, и поло­ вая хромозома среди них ничем не выделяется. (Рис. 9 е) .

На этом заканчивается профаза кариокинеза созревания, сущность которой сводится к образованию хромозом. Она, как видно, почти впол­ не совпадает с профазой кариокинеза деления, за исключением лишь исчезания центриоль .

Теперь, однако, ход начавшегося кариокинеза прерывается назрев­ шей редукцией .

В с т а в о ч н а я ч а с т ь (редукция). При наступлении редукции сперматоциты уже хорошо отличаются от сперматогониев. Помимо отсут­ ствия центриоль и веретена самое расположение хромозом теперь весьма характерно, так как в самом же начале процесса три из них располагаются по направлению к одному полюсу, а две другие—к другому. В общем они образуют пятиугольник, в углах которого и нахо­ дятся (рис. 9 f) .

Эта кратковременная стадия затем сменяется рядом новых кар­ тин вследствие постепенного расхождения друг от друга обоих групп хромозом (рис. 9 g). Не редко теперь можно распознать и гетерохромозому. Хотя обычно все хромозомы по величине совершенно оди­ наковы, но в некоторых случаях гетерохромозома вытягивается в дли­ ну, принимая палочковидную форму, как бы притягиваясь и к одному и к другому полюсу (рис. 9 h) .

Обыкновенно клетка теперь удлиняется, достигая по большой оси от 5 до 8 и, но деления клеточного тела не происходит. Само со­ бой понятно, что это обстоятельство является важным, так как оно лишний раз подчеркивает, что обычно наблюдающееся при редукции деление клетки представляет собой привходящее явление, а потому и не может обусловливать собой наших суждений о сущности процесса .

2-я п о л о в и н а к а р и о к и н е з а (метафаза, анафаза, телофаза) .

После того, как редукция закончилась, и одна группа в 3 хромозомы ста­ ла у одного полюса клетки, а другая в 2 хромозомы—у другого, начав­ шийся кариокинез и дошедший только до середины продолжает свое дальнейшее развитие. Нормально теперь должна следовать метафаза, во время которой каждая группа хромозом располагается к различным полюсам своими дочерними частями, и как показывает дальнейшее развитие процесса (см. ниже) эта стадия теперь и имеет место. Но благодаря малой величие об'екта, в данный момент совершенно не­ возможно уловить ориентировку хромозом. Дальнейшее развитие про­ цесса видно только по тому, что расщепившиеся на дочерние половины хромозомы начинают расходиться в различные стороны Другими сло­ вами, теперь начинается анафаза (рис. 9 i). Если незадолго перед этим в некоторых случаях можно было узнать гетерохромозому по ее па­ лочковидной форме, то сейчас это отличие уже никогда не наблю­ дается, и все хромозомы совершенно одинаковой величины. Это обстоя­ тельство имеет общее значение, так как говорит нам об изменчивости форм хромозом, а потому и не позволяет связывать сущности этих элементов с какой-либо их формой, напр., палочковидной1) .

Особый интерес имеет самый характер передвижения хромозом в клетке. Обе группы этих элементов движутся к поверхности клетки не в одной плоскости, а в двух плоскостях, взаимно перпендикулярных ’) По этому вопросу я подробно высказался в своей статье „Сущность хромозом и их отношение к явлениям наследственности“. Записки Велор. Гос. Инст. Сел. и Лесн. Хоз, .

1925 г. '

16. Прады БД У Л“ 17—18 .

-

отпадают вопросы и о причинах отсутствия покоя ядра после редук­ ции и о причинах существования так называемого „эквационного де­ ления“. Как показывает ниже прилагаемая схема (рис. 11), весь процесс сперматогенеза сам собою распадается на те три части, о которых говорилось в первой главе настоящей статьи и на которые может быть разложено всякое созревание. Помимо отсутствия деления кле­ точного тела после редукции, иллюстративности здесь косвенно содей­ ствует еще сходство начальных стадий созревания с типичной профазой кариокинеза деления и образование дочерних хромозом только после редукции .

III. Созревание яйцевых клеток Cystoopsis .

Наружный вид самок Cystoopsis весьма характерен. Их тело ша­ рообразно и спереди вытягивается в хоботок; по своим размерам они значительно больше самцов, и ими обусловлены характерные опухоли на брюшке зараженных этим паразитом волжских стерлядей .

В каждой опухоли помещается самец и самка, заключенные в об­ щей капсуле, всегда закономерно расположенной по отношению к брюшным щиткам стерляди в толще сопшп'а .

Половые органы самки, как и самца, представляют собой непар­ ную трубку, которая, сообразно большим размерам самки, достигает значительной длины—до 1 метра и больше .

По длине эта трубка распадается на обычные отделы—яичник, яйцевод, матку и, наконец, влагалище. В отличие от семенников, овогонии занимают не всю окружность стенок яичниковой трубки, но лишь некоторой длины лентообразный участок. Размножение клеток, повидимому, происходит у самой поверхности яичника, где расположены са­ мые маленькие клетки (около 2-3 ;х в поперечнике), постепенно за­ тем растущие и отодвигающиеся к просвету трубки, куда и выпадают после достижения определенной величины, а именно около 20-25. д Однако каких-либо картин деления овогониев мне не удалось видеть .

Продвигаясь из яичника в яйцевод, овоциты продолжают расти, принимая в то же время овальную форму, и при достижении в длину 35-40 и подвергаются процессу созревания. Последний обладает здесь .

другим характером, чем при сперматогенезе. И наличие кон'югации хромозом в начале процесса, и выделение 1-го полярного тельца после редукции затрудняет должное понимание этого процесса, а имеющие теперь место запутанные числовые соотношения хромозом еще более усложняют вопрос. Как бы там ни было, несмотря на все эти отри­ цательные стороны, полная возможность видеть во всем ходе процес­ са кариокинез с вклиненной в него редукцией делает для меня цен­ ными созревание яйца Cystoopsis-, этот процесс здесь кроме того интере­ сен и целым рядом оригинальных особенностей ) .

Созревание. 1-ая п о л о в и н а к а р и о к и н е з а (профаза) .

Готовый к созреванию овоцит овальной формы и окружен тонкой ‘) У самок C y K t o o p s i s мною констатировано наличие двух типов ядерных процессов как в соматических, так и половых клетках. По всей вероятности, это явление связано с возрастными изменениями организма, и сейчас составляет предмет моих иссле­ дований. В настоящей статье я сообщаю только об одном типе, а именно том, который я провизорно отношу к более старым организмам. Такой мой выбор обусловлен тем, что в настоящей статье я почти исключительно интересуюсь вопросом о конструкции про­ цессов созревания и оплодотворения и не хочу углубляться в тонкости строения центриоле-хромозомного аппарата клетки, что составляет мою вторую задачу при изучении C у S t о о р S i s‘a. В указанном отношении ядерпые процессы у старых организмов более благоприятны, так как по своей внешности они проще, чем у молодых, и не заставляют отклоняться в сторону других цитологических вопросов .

— —

чек. расположенных на довольно далеком расстоянии друг от друга (рис. 12 е) .

Этой стадией заканчивается профаза, во время которой, как обыч­ но, ясно выступают хромозомы и центриоли. Теперь может иметь ме­ сто редукция, но картины, которые мы теперь наблюдаем при созре­ вании яйца, в высшей степени не ясны и сбивчивы .

В с т а в о ч н а я ч а с т ь (редукция). Начинается редукция с того, что центриоли становятся по полюсам гомогенного островка. В экваторе между ними располагаются палочковидные хромозомы, параллельно продольной оси долженствующего быть, но не представленного ве­ ретена .

По правилу мы теперь ви­ дим только две хромозомы, и это обстоятельство можно об‘яснить трояким образом .

Во-первых, как это показы­ вают наблюдения, три обра­ зовавшиеся хромозомы рас­ положены не в одной, а в различных плоскостях, в силу чего вполне естественно, что одна из них будет скры­ ваться за двумя другими, тем более, что вся фигура обладает крайне миниатюр­ ными размерами (около 4 u в длину и 1-2 ч в ширину); вовторых, как это будет отме­ чено, одна из хромозом часто значительно меньше других, вследствие чего она может и раскрашиваться легче по­ следних при приготовлении препаратов, окрашенных же­ лезным гематоксилином; в третьих, наконец, м н о г и е Рис. 13. Процесс редукции в яйцевых клетках Cystoopsis Увел 1000 картины говорят за то, что третья хромозома тесно при­ легает к одной из двух других, или даже сливается с ней, и тогда видеть ее нельзя. Вероятнее всего, что все эти три обстоятельства, складываясь вместе, обусловливают исчезновение третьей хромозомы, вследствие чего картина получается сбивчивой (рис 13а). Это неблагоприятное обстоя­ тельство особенно отражается на следующей стадии, являющейся весьма характерной для созревания яиц Cystoopsis и тянущейся на большом про­ тяжении яйцеводов. В это время прежде всего обращают на себя вни­ мание центриоли своей более значительной величиной (рис. 13 в,с). Вели­ чина их возрастает втрое или вчетверо и, так как между стадиями а и с можно собрать все переходы, то из этого следует, что процесс уве­ личения центриоль идет постепенно. Каждая^ палочковидная хромозо­ ма теперь распадается на двое и в связи с тем, что третья хромозома большею частью не видна, между двумя крупными центриолями за­ легают 4 точечных хромозомы. Однако в некоторых случаях удается разыскать картины, которые соответствуют истинному числу хромозом Cystoopsis. В этих случаях удается заметить (рис. 13 с, d), что по краю всей фигуры находятся еще две хромозомы в виде крайне мелких то­ — чек, располагающиеся при этом в другой плоскости, чем отчетливо видимые пары хромозом. Здесь не безынтересно отметить, что в не­ скольких случаях я мог убедиться, что и отчетливо видимые хромозомы не одинаковой величины, и одна их пара больше другой. На этом основании можно сказать, что 6 хромозом самки Cystoopsis рас­ падаются по своей величине на три группы: одну пару больших, одну пару меньших и пару крайне мелких телец (рис. 13 с). Впрочем та­ кое различие в величине обнаруживается не всегда, а у самца оно вообще никогда не проявляется. У самки хромозомы каждой пары обращены к различным полюсам, как это и следует ожидать для ре­ дукции, в отношении которой данная стадия является началом рас­ хождения однозначных хромозом .

Начавшееся расхождение продолжается дальше, при чем теперь хромозомы могут принимать и палочковидную форму. Вообще эта часть редукционного процесса обращает на себя внимание рядом особенностей .

Прежде всего, значительно увеличившиеся в предыдущей стадии центриоли теперь начинают быстро уменьшаться до полного своего исчезновения (рис. 13 d, е. f, gt .

Одновременно с этим все веретено, расположенное первоначально параллельно продольной оси клетки, теперь начинает изменять это свое положение сначала на косвенное, затем, на поперечное (рис. 13 е, f, g) .

Вместе с этим поворачиванием один из полюсов веретена близко под­ ходит к боковой поверхности клетки, и вокруг данной группы хро­ мозом обособляется небольшой участок плазмы. Таким образом выде­ ляется первое полярное тельце с половиной общего числа хромозом, чем редукционный процесс и заканчивается. В яйце после этого мы видим то две, то три хромозомы (рис. 13 h) .

Описанное только что поворачивание веретена напоминает до известной степени подобное же явление, наблюдавшееся З а л е н с к и м 1) при созревании яиц сальп. Оно, как видно, противоречит общеизвест­ ному правилу Г е р т в и г а, согласно которому ось веретена распола­ гается по направлению наибольших протоплазменных масс, на что я уже обращал внимание по другому поводу, при описании деления инфузории Heterocineta2 Поворачивание веретена Cystoopsis и распо­ ) .

ложение его перпендикулярно к продольной оси тела в сравнении с сальпами интересно в том отношении, что в последнем случае оно при созревании является лишь временным, и первое полярное тельце выделяется все же при продольном расположении веретена; у Cystoopsis же, наоборот, оно постоянно. Кроме того, временное поперечное положение веретена при созревании яиц сальп можно поставить в связь с продольным (меридиональным) делением яиц при дроблении;

что касается Cystoopsis, то таковой связи здесь нет, так как и первая, и вторая плоскости дробления проходят перпендикулярно продольной оси тела .

2-я п о л о в и н а к а р и о к и н е з а (метафаза, анафаза, телофаза) .

Как видно из сделанного описания, редукция производит в яйце Cystoopsis существенные изменения, которые касаются не только уменьше­ ния вдвое числа хромозом, но и исчезновения центриоль. Эги осо­ бенности передаются и следующей за редукцией второй половине ка­ риокинеза, обыкновенно рассматриваемой как особое эквационное деление.*3 ') 3 а л е в с к и й, В. В. Созревание и оплодотворение яйца S a l p a m a x i m аа f г i с а п а—Изв. Ак. Наук. № 3—1916 .

3I M a в р о д и а д и, II. А,— „Косое“ деление у инфузорий. Труды Белор. Госуд .

Уннв., № 4-5, 1923 .

— — После окончания редукции, ядро яйцевой клетки не переходит в состояние покоя, но тотчас же приступает к делению. Исчезнувшее на короткое время веретено появляется снова, при чем в нем также отсутствуют центриоли, и оно также занимает поперечное положение, вполне походя таким образом на редукционное веретено, с тем лишь отличием, что оно отодвигается к противоположной от 1-го полярного тельца стенке яйца. Повидимому, ста­ дия метафазы здесь коротка, и хромозомы тотчас же делятся (рис. 14 а), после чего дочерние части начинают расходится в противоположные сторо­ ны (рис. 14в), что, наконец, завершается выделением 2-го полярного тельца пу­ тем обособления небольшого участка протоплазмы вокруг группы хромозом, достигнувших поверхности яйца (рис. 14 с). После этого яйцевое ядро переходит в состояние покоя сначала путем появления вокруг хромозом тон­ кой оболочки, а затем исчезновения Рис. 14. 2-ая половина кариокинеза при созревании яиц Cvstoopsis хромозом на появляющемся лининовом Увел. 1000 ' остове .

В сравнении с сперматогенезом созревание яйца Cystoopsis не дает нам явственных доказательств в пользу отрицания двух делений созревания и рассматривания всего процесса в виде одного карио­ кинеза, между профазой и метафазой которого вклинена редукция .

Наоборот протекание этого процесса в яйцевых клетках таково, что допускает возможность обоих толкований; кроме того, весь ход про­ цесса здесь лишен и общей демонстративности вследствие усложне­ ния его частым отсутствием одной пары хромозом .

Как бы там ни было, несмотря на всю сбивчивость этого приме­ ра, нас должно удовлетворить и то обстоятельство, что он не только не опровергает высказываемого в настоящей статье взгляда на созре­ вание, а, наоборот, дает полную возможность применить его к себе .

Вместе же с таким применением, как это было уже указано в первой главе, становится понятным и наличие так называемого эквационного деления (2-го деления созревания),и отсутствие покоя ядра после ре­ дукции .

Всему вопросу, однако, можно дать и другую постановку. Cnepматогеноз у Cystoopsis протекает слишком определенно, чтоб можно было дать ему иное толкование, чем то, которое я ему даю. Как это было уже указано, различение здесь двух делений созревания было бы прямой натяжкой, явно несогласной с фактами. При таких обстоя­ тельствах нельзя, конечно, допустить, что у двух полов одного и то­ го же организма созревание будет протекать двумя способами, ко­ ренным образом отличающимися между собою. В таком случае, в созревании яйца мы должны искать проявления тех же принципов, которые наглядно выражены в сперматогенезе, и, как оказывается, это вполне возможно .

Новое подтверждение таким выводам мы получаем в изучении оплодотворения, которое должно протекать аналогичным образом, представляя собой кариокинез с вклиненным в него соединением мужских и женских хромозом .

— —

кинезу, к его метафазе; однако у Cystoopsis'a он не различим. Может быть, наблюдавшиеся мною более поздние стадии его представляют собой в действительности лишь сближение хромозом в женских заро­ дышах при оплодотворении, в роде того, как это изображено на рис .

16 с. у мужского зародыша. Трудно сказать. Во всяком случае за не­ избежной метафазой, у Cystoopsis'a далее нормально следует анафаза (рис. 17 а) и телофаза (рис. 17 с), переводящие ядра в состояние покоя .

Характерно то, что на поздних стадиях анафазы мною несколько раз было найдено полное число хромозом—то в обеих их группах, то лишь только в одной (рис. 17 Ь) .

После окончания деления, образуется первая борозда дробления, делящая яйцо на две неравных части. Несколько позднее делится больший бластомер. Как и у других об'ектов момент о 'лодотворения является моментом начала жизни нового организма .

Подводя итоги сделанному описанию, мы видим, что исследова­ ние дало мне ответы на оба поставленные мною вопроса .

Во всем ходе процессов созревания и оплодотворения у Cystoopsis я получил новые подтверждения своему взгляду на эти явления, как на кариокинезы, в середину которых вклинено раз‘единение однознач­ ных хромозом (редукция) или соединение их (оплодотворение). В этом отношении редукция у самца проходит весьма демонстративно, у самки же она без труда может быть подведена под общую схему. Что касается оплодотворения, то и оно проходит типично для всей схемы, при чем процесс соединения хромозом выражен резче, чем в других случаях, так как он завершается слиянием этих элементов .

В этом своеобразном слиянии хромозом заключается ответ и на второй поставленный вопрос. Благодаря этому слиянию нормальное число хромозом в развивающихся бластомерах равняется трем, и только в виде исключения, когда слияние между теми или другими хромозомами не происходит, мы имеем дело с большим их числом .