Хронобиологический аспект клеточной 14 страница
В-четвертых, это специфические вещества, называемые морфогенетическими детерминантами, довольно жестко определяющие судьбу клеток (бластомеров), в которые они попадают в ходе дробления. Подобные вещества обнаруживаются в цитоплазме яйцеклеток не у всех животных.
Благодаря описанным особенностям химического состава цитоплазмы яйцеклетки зародыш на протяжении периода дробления у (см. ово- или ооплазматическая сегрегация) некоторых видов не использует для развития генетическую информацию ядер зиготы и бластомеров. Специфический химический состав и закономерное распределение веществ в цитоплазме яйцеклетки имеют большое значение для начальных фаз эмбриогенеза. Запасенные питательные вещества обеспечивают эмбриональное развитие без дополнительного поступления их извне.
7.2.3. Размер яиц и его роль в эволюции. Типы яйцеклеток
В процессе развития выявляется закономерность, заключающаяся в том, что чем длиннее эмбриональный период, тем больше желтка должно быть накоплено (и/или запасено) в яйцеклетке. Продолжительность эмбрионального периода зависит от стадии, на которой зародыш переходит к самостоятельному существованию во внешней среде. Если постэмбриональное развитие идет прямым путем, т.е. без личинки и метаморфоза, то желтка в яйцеклетке должно быть больше. По количеству желтка яйцеклетки хордовых (табл. 7-1, общепринятая систематика типа Хордовые) делят на алецитальные, олиго-, мезо- и полилецитальные, т.е. с ничтожно малым, малым, средним и большим количеством желтка (табл. 7-2).
Таблица 7-1. Систематика типа Хордовые.
Подтипы Классы
Полухордовые Кишечнодышащие (Баланоглосс)
Личиночнохордовые Асцидии
Бесчерепные Головохордовые (Ланцетник)
Черепные Раздел Бесчелюстные Круглоротые
(Позвоночные) Раздел Челюстноротые
Надкласс Рыбы (Анамнии) Хрящевые рыбы
Костные рыбы
Надкласс Четвероногие Амфибии (группа Анамнии)
(Амниоты) Рептилии
Птицы
Млекопитающие
Таблица 7-2. Типы яйцеклеток, встречающиеся у хордовых
| Представители типа Хордовые | В зависимости от количества желтка яйцеклетка бывает | В зависимости от распределения желтка яйцеклетка бывает |
| Ланцетник | Олиголецитальная | Изолецитальная |
| Лягушка | Мезолецитальная | Умеренно телолецитальная |
| Птица | Полилецитальная | Резко телолецитальная |
| Плацентарные млекопитающие (человек) | Алецитальная | Изолецитальная |
У ланцетника, представителя низших хордовых, яйцеклетка олиголецитальная. У большинства позвоночных в яйцеклетках содержится значительное количество желтка. Среди низших позвоночных (Anamnia) наиболее крупные яйца у миксин (кл. Круглоротые), у акул и химер (кл. Хрящевые рыбы) и у безхвостых амфибий. У осетровых рыб, а также у остальных амфибий яйцеклетки мезолецитальные, т.е. имеют среднее количество желтка. У высших позвоночных (Аmniota), таких, как пресмыкающиеся, птицы и яйцекладущие млекопитающие, — полилецитальные, т.е. в яйцеклетке очень много желтка. Эмбриональное развитие у них протекает особенно долго.
Эта закономерность нарушена у сумчатых и плацентарных млекопитающих, которые имеют олиго- и алецитальные яйцеклетки соответственно. У сумчатых эмбрион выходит из яйцевых оболочек и матки при незавершенном органогенезе, переносится в сумку, где и продолжает развитие. У плацентарных, в том числе и человека, зародыш выходит из яйцевых оболочек еще раньше, в стадии бластоцисты, но затем переходит к внутриутробному существованию, где и завершает все основные периоды развития, подготавливающие его к появлению на свет. Уменьшение количества желтка и яйцеклетках млекопитающих можно назвать вторичным, поскольку их предки, освоившие наземную среду, имели, как и все амниоты, полилецитальные яйца.
7.2.4. Полярность яйцеклеток
Полярность яйцеклеток (выделение в них анимального и вегетативного полюсов) намечается еще на стадии накопления желтка в ово(оо)цитах во время их большого роста (см. 6.5.2) и закрепляется при выделении полярных (редукционных) телец. После выделения второго редукционного (полярного) тельца полярность становится устойчивой и необратимой. Полюс, на котором выделяются редукционные тельца, называется анимальным, а противоположный ему — вегетативным. Полюса яйцеклетки отличаются по многим параметрам: концентрации различных веществ, количеству органоидов, активности протекания внутриклеточных процессов и ряду других. Так, эксперименты с применением вибрирующих электродов выявили электрические поля вокруг ово(оо)цитов ряда животных и протекание через их цитоплазму электрических токов. Считают, что это обусловлено разной концентрацией ионных каналов и насосов на противоположных полюсах яйцеклеток. В яйце шпорцевой лягушки на анимальном полюсе выше концентрация ионных каналов, а на вегетативном — ионных насосов.
Накопление яйцевой клеткой желтка — первое проявление ее поляризации. При малом количестве желтка в яйцеклетке он обычно распределен в цитоплазме равномерно, и ядро располагается примерно в центре. Такие яйцеклетки называют изолецитальньми(греч., isos — равный; lèkithos - желток). У большинства позвоночных желтка много, и он распределен в цитоплазме неравномерно. Это анизолецитальные яйцеклетки. Основная масса желтка скапливается у вегетативного полюса. Такие яйцеклетки называют телолецитальными (греч., télos — конец). К противоположному анимальному полюсу оттесняется свободная от желтка активная цитоплазма. Если желток все же погружен в цитоплазму и не обособлен от нее в виде отдельной фракции, как у осетровых и земноводных, яйцеклетки называют умеренно телолецитальными. Если желток полностью отделен от цитоплазмы, как у амниот, то это резко телолецитальные яйцеклетки.
Особенности размеров и полярности яйцеклеток хордовых отражены в табл. 7-2.
В процессах поляризации яйцеклетки, по-видимому, принимает участие кортикальный слой.Это поверхностный слой цитоплазмы яйца, расположенный непосредственно под плазматической мембраной. В нем находятся микрофиламенты и кортикальные гранулы. Последние содержат целый спектр веществ, участвующих в формировании оболочки оплодотворения и препятствующих полиспермии. Наблюдаемая после оплодотворения сборка и перераспределение элементов цитоскелета кортикального слоя обеспечивает приобретение им сократимости, что необходимо для осуществления делений дробления зиготы. У большинства животных первые две борозды дробления проходят по взаимно перпендикулярным анимально-вегетативным плоскостям (меридианам, соединяющим анимальный и вегетативный полюсы).
В целом, на анимальном полюсе яйцеклетки, как правило, больше свободной цитоплазмы, органоидов, запасенных РНК, обычно ядро также располагается на анимальном полюсе или ближе к нему. Вегетативный полюс характеризуется преобладанием гранул желтка.
Поляризация яйцеклетки сопровождается возникновением ово(оо)плазматической сегрегации яйца, то есть разнокачественностью участков цитоплазмы яйцеклетки.
Анимально-вегетативная поляризация яйца имеет решающее значение для всех процессов эмбриогенеза, так как определяет будущую пространственную организацию зародыша. У взрослых животных передне-задняя ось тела либо совпадает с анимально-вегетативной осью яйцеклетки (например, у позвоночных) или перпендикулярна ей (например, у малощетинковых червей и некоторых членистоногих).
7.2.5. Яйцевые оболочки
Яйцеклетки снаружи покрыты одной или несколькими оболочками, которые выполняют разнообразные функции, включая функцию защиты развивающегося зародыша.
Различают первичную оболочку, образуемую самой яйцевой клеткой, вторичную оболочку — продукт деятельности фолликулярных клеток яичников, и третичные оболочки, которыми яйцо окружается во время прохождения по яйцеводу.
Первичная оболочка, иногда называемая желточной, имеется у яйцеклеток всех животных. У позвоночных, в том числе млекопитающих, первичная оболочка входит в состав плотной оболочки, образуя ее внутреннюю часть. Внешнюю часть плотной оболочки продуцируют фолликулярные клетки, то есть фактически это вторичная оболочка. Плотная оболочка изнутри пронизана микроворсинками яйцеклетки, а снаружи — микроворсинками фолликулярных клеток. За свои оптические свойства у млекопитающих она получила название блестящей оболочки (zona pellucida). Таким образом, названная оболочка, если иметь в виду происхождение ее внутренней и наружной частей, совмещает в себе первичную и вторичную. Поверх блестящей оболочки яйцеклетки находится лучистый венец (соrоnа radiata), образованный фолликулярными клетками (рис. 7-2).
Рис. 7-2. Яйцеклетка (овоцит I порядка) млекопитающих. 1 — лучистый венец, 2 — блестящая оболочка, 3 — цитоплазма, 4 — кортикальные гранулы, 5 — полярное тельце, 6 — околожелточное пространство.
Блестящая оболочка представляет собой сложный комплекс внеклеточных гликопротеинов, которые у млекопитающих обозначаются ZP. У мышей он состоит из трех различных сульфатированных гликопротеинов — ZP1, ZP2, ZP3. При помощи ZP3 сперматозоиды связываются с блестящей оболочкой, а после проникновения одного спермия этот гликопротеин модифицируется, и проникновение других спермиев становится невозможным. Кроме того, гликопротеины видоспецифичны, что предотвращает межвидовое оплодотворение. У других хордовых видоспецифичность оплодотворения определяется взаимодействием белков спермия с рецепторами желточной оболочки.
Блестящая оболочка не примыкает непосредственно к яйцеклетке, а отделяется от нее перивителлиновым (околожелточным) пространством. Вслед за проникновением первого сперматозоида в яйцеклетку в это пространство попадает ово(оо)пероксидаза кортикальных гранул. Считают, что действие этого фермента модифицирует ZP3 и ZP2, что приводит к затвердеванию блестящей оболочки. Она сохраняется вокруг зародыша на протяжении всего доимплантационного периода или в значительной части этого периода. Блестящая оболочка препятствует слипанию соседних зародышей и прилипанию зародышей к стенкам яйцевода и матки. Известно, что на начальных стадиях дробления вплоть до бластоцисты, бластомеры обладают высокой адгезивностью.
Третичные оболочки хорошо развиты у хрящевых рыб и амфибий, но особенную сложность они приобретают у наземных позвоночных — пресмыкающихся, птиц и низших млекопитающих. Образуясь из секретов желез яйцевода, эти оболочки не имеют клеточного строения. У всех позвоночных они выполняют функции защиты зародыша от механических повреждений и действия вредных биотических факторов, таких, как бактериальные, грибковые и протозойные. Кроме того, у наземных позвоночных появляются принципиально новые функции запасания воды и питательных веществ для обеспечения нужд зародыша. У пресмыкающихся скорлуповая оболочкадействует как насос, забирая воду из почвы и воздуха. Поглощение и испарение воды регулируется порами в скорлуповой оболочке. Скорлупа содержит множество минеральных солей, необходимых для развития скелета зародыша. У птиц запас воды находится в белковой оболочке.
7.3. Оплодотворение и партеногенез
Оплодотворение — это процесс слияния половых клеток, завершающийся объединением их генетического материала – ДНК, геномов (см. также 6.3). Образующаяся в результате оплодотворения диплоидная клетка — зигота— представляет собой начальный этап развития нового организма.
Процесс оплодотворения складывается из трех последовательных фаз:
Ú дистантного взаимодействия и сближения гамет;
Ú контактного взаимодействия гамет и активизации яйцеклетки;
Ú слияния гамет, или сингамии.
Сближение сперматозоида с яйцеклеткой обеспечивается совокупностью неспецифических факторов, повышающих вероятность их встречи и взаимодействия. К ним относят скоординированность наступления готовности к оплодотворению у самца и самки, поведение самцов и самок, обеспечивающее совокупление и осеменение, избыточную продукцию сперматозоидов, крупные размеры яйцеклетки, а также вырабатываемые яйцеклетками и сперматозоидами химические вещества, способствующие сближению и взаимодействию половых клеток. Эти вещества, называемые гамонами (гормоны гамет), с одной стороны, активируют движение сперматозоидов, а с другой — их склеивание. В движении сперматозоидов млекопитающих по верхним отделам яйцевода существенное значение имеет явление реотаксиса: их способности двигаться против встречного течения жидкости в маточных трубах.
У млекопитающих большое значение имеет пребывание сперматозоидов в половых путях самки, в результате чего происходит капацитация спермиев — приобретение ими оплодотворяющей способности. Сразу после попадания в половые пути самки спермии неспособны к проникновению в яйцеклетки. Под действием веществ секрета женских половых путей с плазмалеммы спермия в области акросомы или ее аналога удаляются гликопротеины и белки семенной плазмы, которые блокируют активные центры рецепторных молекул плазмолеммы спермия, узнающие поверхность женской половой клетки. Кроме того молекулы альбуминов, находящиеся в женском половом тракте, связываются с холестерином клеточной мембраны сперматозоидов. Это приводит к дестабилизации плазмолеммы спермия, особенно в области акросомы, что облегчает высвобождение из последней ферментов. В процессе капацитации изменяются свойства поверхности сперматозоидов, например, ее заряд. Кроме того, происходит изменение подвижности (гиперактивация) сперматозоидов и активация акросомальных ферментов. У человека капацитация длится около 7 ч.
В фазе контактного взаимодействияс яйцеклеткой спермий вследствие акросомной реакции разрушает лучистый венец, прозрачную оболочку и цитоплазматическую мембрану ово(оо)цита. При контакте с оболочкой женской половой клетки под действием активирующих веществ (одно из которых — фертилизин), инициируется поступление катионов кальция в головку спермия. В результате происходят очаговые слияния клеточной и акросомальной мембран сперматозоида и их частичное разрушение. Через образовавшиеся микроотверстия выделяются ферменты спермия — гиалуронидаза, пенетраза и другие, которые разобщают контакты между клетками лучистого венца, а также между ними и ово(оо)цитом. Акросомальный фермент акрозин разрушает участок блестящей оболочки женской половой клетки, и спермий (головка спермия) проникает в околожелточное пространство. В месте соприкосновения головки спермия с плазмолеммой ово(оо)цита происходит слияние и последующее разрушение мембран женской и мужской гамет. Через образующийся вследствие этого цитоплазматический мостик цитоплазмы обеих гамет объединяются. Затем в цитоплазму яйца переходят ядро и центриоль сперматозоида, а мембрана сперматозоида встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида либо остается снаружи, либо тоже входит в яйцо, но потом отделяется и рассасывается, не играя какой-либо роли в дальнейшем развитии.
Через участок мембраны сперматозоида в цитоплазму яйцеклетки начинают активно поступать ионы натрия, вследствие чего мембранный потенциал ово(оо)цита резко меняется, и женская половая клетка становится невосприимчивой к контактам с другими спермиями — быстрый блок полиспермии. Приток ионов натрия обусловливает высвобождение ионов кальция из внутриклеточных депо и увеличение его содержания в цитоплазме яйцеклетки, которое распространяется в виде волны от точки соприкосновения гамет. Вслед за этим начинается кортикальная реакция: мембраны кортикальных гранул сливаются с мембраной яйцеклетки и высвобождающиеся из них протеолитические ферменты попадают в околожелточное пространство. Под влиянием ферментов оболочка яйца уплотняется, утолщается, теряет рецепторные белки к сперматозоидам и превращается в оболочку оплодотворения. Кроме того, выделяемый из кортикальных гранул гликопротеид способствуют отслойке желточной оболочки от плазмолеммы яйцеклетки. В результате всего перечисленного проникновение других спермиев становится невозможным — медленный блок полиспермии. У млекопитающих кортикальная реакция не вызывает образования оболочки оплодотворения, но суть ее та же.
В результате контакта сперматозоида с яйцеклеткой происходит ее активация. Она заключается в сложных структурных и физико-химических изменениях. Начальный этап активации — описанная выше кортикальная реакция. У таких животных, как иглокожие, костистые рыбы и земноводные, изменения цитоплазмы яйцеклетки сопровождаются видимыми морфологическими перестройками. Эти явления получили название расслоенияили сегрегации плазмы. Значение ее для дальнейшего эмбрионального развития рассмотрено ниже. У многих видов бесхвостых амфибий проникновение сперматозоида в яйцеклетку приводит к перемещению пигментных гранул анимального полюса, и против места проникновения спермия появляется слабо окрашенная серповидная область, называемая «серым серпом» (рис. 7-3)
Рис. 7-3. Сегрегация цитоплазмы яйца амфибий после проникновения спермия. 1 — анимальный полюс, 2 — вегетативный полюс, 3 — место внедрения сперматозоида, 4 — серый серп, 5 — направление перемещения цитоплазмы с пигментными гранулами.
Активация яйцеклетки завершается началом синтеза белка на трансляционном уровне, поскольку и(м)РНК, тРНК, рибосомы и энергия были запасены еще в ово(оо)генезе –
исследования проведены, главным образом, на бесхвостых амфибиях. Активация яйцеклетки может начаться и протекать до конца без ядра сперматозоида и без ядра яйцеклетки, что доказано опытами по энуклеации зиготы.
Яйцеклетка в момент встречи со сперматозоидом обычно находится на одной из стадий мейоза, заблокированной с помощью специфического фактора. У большинства позвоночных этот блок осуществляется на стадии метафазы II; у многих беспозвоночных, а также у трех видов млекопитающих (лошади, собаки и лисицы) блок происходит на стадии диакинеза (профаза I). В большинстве случаев блок мейоза снимается после активации яйцеклетки вследствие оплодотворения. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро сперматозоида, проникшее в нее, видоизменяется. Оно принимает вид интерфазного, а затем профазного ядра. За это время удваивается ДНК, и количество наследственного материала в мужском пронуклеусе становится n2с.
Ядро яйцеклетки, закончившее мейоз, превращается в женский пронуклеус, также приобретая n2с. Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения, затем сближаются и сливаются (синкарион), образуя общую метафазную пластинку. Это, собственно, и есть момент окончательного слияния гамет — сингамия. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух клеток зародыша (бластомеров) с набором хромосом и количеством ДНК 2n2с в каждом.
7.4. Эмбриональное развитие
7.4.1. Дробление
7.4.1.1. Сущность стадии дробления
Дробление — это ряд последовательных митотических делений зиготы и образующихся бластомеров, заканчивающийся формированием многоклеточного (морула) и далееоднослойного зародыша — бластулы.
Первое деление дробления начинается после объединения наследственного материала мужского и женского пронуклеусов и образования общей метафазной пластинки. Возникающие при дроблении клетки называют бластомерами (греч., blastós — росток, зачаток). Особенность митотических циклов дробления — то, что дочерние клетки, образовавшиеся в результате деления материнской клетки, не растут и, таким образом, с каждым делением становятся все мельче, пока не достигнут обычного для соматических клеток соотношения объемов ядра и цитоплазмы. У морского ежа, например, для этого требуется 6 делений, и зародыш состоит из 64 клеток. В делениях дробления период G1 отсутствует, но обязательно синтезируется ДНК (то есть период S имеет место, исследования проводились, главным образом, на амфибиях). Все предшественники ДНК и необходимые ферменты накоплены в процессе ово(оо)генеза. В результате митотические циклы укорочены и деления следуют друг за другом значительно быстрее, чем в митотических циклах обычных соматических клетках. После нескольких циклов деления образовавшиеся бластомеры прилегают друг к другу, образуя скопление клеток, называемое морулоймногоклеточный зародыш. Затем между клетками образуется полость — бластоцель, заполненная жидкостью. Клетки оттесняются к периферии, формируя стенку бластулы — бластодерму. Вследствие отсутствия роста бластомеров в период дробления общий размер зародыша на стадии бластулы не превышает размера зиготы.
7.4.1.2. Морфология дробления
Как правило, бластомеры располагаются в строгом порядке друг относительно друга и полярной оси яйца. Порядок, или способ дробления зависит от количества, плотности и характера распределения желтка в яйце. По правилам Сакса–Гертвига, клеточное ядро стремится расположиться в центре свободной от желтка цитоплазмы, а веретено клеточного деления — в направлении наибольшей протяженности этой зоны.
В алецитальных, олиго- и мезолецитальных яйцах дробление полное, или голобластическое. Такой тип дробления встречается у ланцетников, миног, некоторых рыб, всех амфибий, а также у сумчатых и плацентарных млекопитающих. При полном дроблении плоскость первого деления соответствует плоскости двусторонней (билатеральной) симметрии. Плоскость второго деления проходит перпендикулярно плоскости первого деления. Обе борозды первых двух делений меридианные, т.е. начинаются на анимальном полюсе и распространяются к вегетативному полюсу. Яйцевая клетка оказывается разделенной на четыре более или менее равных по размеру бластомера. Плоскость третьего деления проходит перпендикулярно первым двум в широтном направлении. У животных, имеющих изолецитальные яйца, все восемь образующихся бластомеров оказываются примерно равными — равномерное дробление. В мезолецитальных яйцах проявляется неравномерность дробления. На анимальном полюсе четыре более мелких бластомера — микромеры, на вегетативном — четыре более крупных — макромеры. Затем деление опять идет в меридианных плоскостях, а потом опять в широтных.
В полилецитальных яйцеклетках костистых рыб, пресмыкающихся, птиц, а также однопроходных млекопитающих дробление частичное, или меробластическое, т.е. охватывает только свободную от желтка цитоплазму. Она располагается в виде тонкого диска на анимальном полюсе, поэтому такой тип дробления называют дискоидальным.
При характеристике типа дробления учитывают также взаимное расположение и скорость деления бластомеров. Если бластомеры располагаются рядами друг над другом по радиусам, дробление называют радиальным. Оно типично для хордовых и иглокожих. В природе встречаются и другие варианты пространственного расположения бластомеров при дроблении, что определяет такие его типы, как спиральное у моллюсков, билатеральноеу аскариды, анархичное у медузы.
Замечена зависимость между распределением желтка и степенью синхронности деления анимальных и вегетативных бластомеров. В олиголецитальных яйцах иглокожих и головохордовых дробление почти синхронное, в мезолецитальных яйцах, например у амфибий, синхронность нарушена после третьего деления, так как вегетативные бластомеры из-за большого количества желтка делятся медленнее. У организмов с частичным дроблением (рептилии, птицы) деления с самого начала асинхронны и бластомеры, занимающие центральное положение, делятся быстрее.
К концу дробления образуется бластула. Тип бластулы зависит от типа дробления, а значит, от типа яйцеклетки. Некоторые типы дробления и бластул представлены на рис. 7-4 и в табл. 7-3. Более подробное описание дробления у млекопитающих, в том числе человека, см. 7.5.1.
Рис. 7-4. Дробление у хордовых животных с разным типом яйцеклетки. а — ланцетник, б — лягушка, в — птица, г — млекопитающее: I — 2 бластомера, II — 4 бластомера, III — 8 бластомеров, IV — морула, V — бластула; 1 — борозды дробления, 2 — бластомеры, 3 — бластодерма, 4 — бластоцель, 5 — эпибласт, 6 — гипобласт, 7 — эмбриобласт, 8 — трофобласт; размеры зародышей на рисунке не отражают истинных размеров зародышей.
Таблица 7-3. Типы дробления и типы бластул хордовых
| Полное (голобластическое) | Неполное (меробластическое) | ||
| Равномерное синхронное | Неравномерное асинхронное | Неравномерное асинхронное | Дискоидальное асинхронное |
| Целобластула (ланцетник) | Амфибластула (лягушка) | Бластоциста (человек) | Дискобластула (рептилии, птицы) |
7.4.1.3. Особенности молекулярно-генетических и биохимических процессов при дроблении
Митотические циклы в периоде дробления сильно укорочены, особенно в их начале. Например, цикл деления дробления у морского ежа длится 30–40 мин при продолжительности S-периода всего 15 мин.
G1-, а у многих животных и G2 периоды практически отсутствуют, так как в цитоплазме яйцеклетки создан необходимый запас всех веществ, и тем больший, чем она крупнее. Показано, что при удалении из зиготы ядра дробление происходит и зародыш доходит в своем развитии почти до стадии бластулы. Дальнейшее развитие прекращается.
Перед каждым делением происходит синтез ДНК и гистонов, однако длительность S-периода сильно сокращена. При дроблении в ходе репликации ДНК скорость продвижения репликационной вилки обычная. Вместе с тем в ДНК бластомеров наблюдается больше точек инициации, чем в соматических клетках, поэтому репликоны более короткие. Синтез ДНК идет во всех репликонах одновременно, синхронно. Поэтому время репликации ДНК в ядре совпадает со временем удвоения одного, притом укороченного, репликона.
В начале дробления другие (кроме репликации ДНК) виды ядерной генетически-биоинформационной активности, например, транскрипция, практически отсутствуют. При разных типах яиц транскрипция генов и синтез РНК начинаются на разных стадиях. В тех случаях, когда в цитоплазме много различных веществ, как, например, у земноводных, транскрипция активируется не сразу. Синтез РНК у них начинается на стадии ранней бластулы. Напротив, у млекопитающих синтез РНК начинается уже на стадии двух бластомеров.
В периоде дробления образуются РНК и белки, аналогичные синтезируемым в процессе ово(оо)генеза. В основном это гистоны, белки клеточных мембран и ферменты, необходимые для деления клеток. Эти белки используются сразу же наравне с запасенными ранее в цитоплазме яйцеклеток. Наряду с этим в период дробления возможен синтез белков, которых не было ранее, в пользу чего свидетельствуют данные о наличии региональных различий в синтезе РНК и белков между бластомерами. Иногда эти вещества начинают действовать на более поздних стадиях.
Важную роль в дроблении играет деление цитоплазмы — цитотомия. Она имеет особое морфогенетическое значение. В процессе цитотомии у животных образуется перетяжка с помощью сократимого кольца из микрофиламентов. Сборка этого кольца проходит под непосредственным влиянием полюсов митотического веретена. После цитотомии бластомеры олиголецитальных яиц остаются связанными между собой лишь тоненькими мостиками. Именно в это время их легче всего разделить. Это происходит потому, что цитотомия ведет к уменьшению зоны контакта между клетками из-за ограниченной площади поверхности мембран.
Сразу после цитотомии начинается синтез новых участков клеточной поверхности, зона контакта увеличивается и бластомеры начинают плотно соприкасаться, что обеспечивает возможности межклеточного взаимодействия. Борозды дробления проходят по границам между отдельными участками ово(оо)плазмы, поэтому цитоплазма разных бластомеров различается по химическому составу. Это отражает явление ово(оо)плазматической сегрегации.
Основным результатом периода дробления становится превращение одноклеточного зародыша — зиготы — в многоклеточный однослойный зародыш — бластулу. Помимо этого в ходе дробления происходит образование межклеточных контактов и увеличение их площади, распределение различных участков цитоплазмы зиготы между разными бластомерами зародыша, постепенная активация собственного генома зародыша, восстановление ядерно-цитоплазматического соотношения, характерного для соматических клеток. На стадии дробления все клетки зародыша однородны в отношении функционального состояния генетического аппарата. Различие цитоплазмы бластомеров и межклеточные взаимодействия детерминируют (предопределяют) направление дальнейшего развития клеток.