Строение и функции фолликулярного эпителия семенников позвоночных.

Ход сперматогенеза обеспечивается вспомогательными соматическими клетками, создающими структуры разной сложности: от простых эпителиев, формирующих цисты, до очень сложных, связанных сразу с несколькими стадиямисперматогенеза, на которых находятся обслуживаемые ими клоны развивающихся сперматозоидов. Вспомогательные клетки имеют множество названий. К уже упоминавшимся можно добавить такие, как ветвистые, питающие, поддерживающие, базальные, выстилающие, защитные. Впервые описанные Сертоли фолликулярные клетки в семенниках человека и затем обнаруженные у всех позвоночных и многих беспозвоночных одно время дали название всем вспомогательным клеткам в семенниках позвоночных животных. Термин «клетки Сертоли» часто употребляется и в настоящее время.

Н. С. Габаева предлагает сохранить за этими клетками название «фолликулярный эпителий», поскольку этот термин отражает:

1) единство происхождения вспомогательных клеток, выстилающих семенники высших и семенные фолликулы низших позвоночных;

2) их эпителиальную тканевую природу;

3) их гомологию у всех позвоночных животных, а также гомологию с клетками фолликулярного эпителия яичников. Кроме того, этот термин базируется на исходном свойстве фолликулярных клеток образовывать мешкообразные многоклеточные структуры – цисты, фолликулы.

Габаева выделила четыре типа семенников позвоночных в зависимости от гистологического строения (рис. 6):

1. Фолликулярный, или ампульный, тип (круглоротые).

2. Фолликулярно-цистный тип (хрящевые рыбы, хвостатые амфибии).

3. Канальцево-цистный тип (костистые рыбы, бесхвостые амфибии).

4. Канальцевый тип (рептилии, птицы, млекопитащие).

Фолликулярный, или ампульный, тип.

Класс Круглоротые. Семенник фолликулярного типа (рис. 7 I). Выстилающий фолликул эпителий образуется за счет целомического эпителия, одевающего зачатки гонад. У базальной мембраны фолликулов различимы ядросодержащие части клеток фолликулярного эпителия. Цитоплазма этих клеток в виде многочисленных отростков разветвлена между половыми клетками, заполняющими семенные фолликулы. При переходе клеток к спермиогенезу отростки фолликулярных клеток вытягиваются, объем перикариальной цитоплазмы увеличивается, а сперматиды свободно распологаются в полости фолликула. Фолликулярный эпителий круглоротых выполняет опорную, трофическую и, возможно, функцию эндокринной стероидогенной железы. Первичные половые клетки круглоротых расположены вне фолликула в строме семенника. В отличие от дркгих анамний фолликулярный эпителий круглоротых не образует сперматоцист, сперматиды не внедряются в цитоплазму фолликулярных клеток. Таким образом, это пример наиболее примитивного типа отношений между половыми и вспомогательными клетками.

Фолликулярно-цистный тип.

Класс Хрящевые рыбы. В зачатковой зоне семенника формируются семенные фолликулы. Внутри фолликулов размножаются фолликулярные клетки и сперматогонии (рис. 7 II). Фолликулярные клетки образуют карманообразные цисты и прекращают делиться. В цисте каждой такой клетки, не теряющей связи с базальной мембраной, оказывается сперматогоний, и сперматогенез идет внутри цисты. После формирования сперматозоидов стенка фолликула разрывается, спермии выходят в семенные протоки, фолликул спадается, а фолликулярный эпителий фагоцитирует остаточные спермии.

Отряд хвостатые амфибии. Семенные фолликулы также формируются в зачатковой зоне семенника. Каждая циста здесь образована уже несколькими фолликулярными клетками. Полость цисты пронизана отростками фолликулярных клеток и содержит по нескольку гоний. В каждой цисте клетки развиваются синхронно. Образующие стенку цисты фолликулярные клетки во время спермиогенеза видоизменяютя: их цитоплазма собирается к ядру, подтягивая тем самым внедренные в нее группы развивающихся сперматозоидов. С этого времени циста перестает существовать, распадаясь на сперматофорные группы. После освобождения спермиев от фолликулярных клеток (после спермации) остаточные спермии фагоцитируются фолликулярными клетками.

Канальцево-цистный тип.

Класс Костные рыбы. Зачатковая зонарасположена внутри семенных канальцев (7 III). Стенка цисты образована несколькими фолликулярными клетками (рис. 8). Гонии распределяются между отростками фолликулярных клеток, где и происходит сперматогенез. С началом спермиогенеза отростки втягиваются, и цитоплазматическая стенка цист утолщается. После выметывания сперматозоидов фолликулярные клетки подтягиваются к базальной мембране канальца и принимают участие в фагоцитозе погибших остаточных спермиев и резидуальных тел. Как и во многих других отношениях, у костных рыб разнообразна и гормональная функция фолликулярных клеток. Фолликулярные клетки участвуют в секреции стероидов, там, где интерстициальных клеток в семенниках нет (щука), а там, где они есть, фолликулярные клетки в секреции не участвуют.

Отряд Бесхвостые амфибии. Сперматогенная зона находится в семенном канальце. Стенка цисты многоклеточная. Сперматогенез в цисте идет синхронно. Во время спермиогенеза отростки фолликулярных клеток подтягиваются. По завершении сперматогенеза на месте цист оказываются фолликулярные клетки с внедренными в их цитоплазму пучками спермиев. После спермации фолликулярные клетки фагоцитирут остаточную сперму. Полагают, что клетки фолликулярного эпителия у хрящевых рыб, хвостатых и бесхвостых амфибий участвуют в синтезе стероидов и регуляции сперматогенеза.

Канальцевый тип.

Класс Рептилии и Птицы. Начиная с рептилий фолликулярный эпителий не формирует цист (рис. 7 IV). Стенку канальца внутрь от базальной мембраны составляют первичные сперматогонии, сперматогонии периода размножения, фолликулярные клетки, ядра которых находятся на одном уровне с гониями, а сами фолликулярные клетки контактируют друг с другом еще ближе к просвету канальца (рис. 9).

Ближе к просвету канальца распологаются сперматоциты 1 и 2 порядков, сперматиды , спермии. У рептилий с сезонным размножением вид среза канальца меняется по сезонам. Цитологическая характеристика клеток фолликулярного эпителия близка к таковой млекопитающих, не исключено участие фолликулярных клеток в продукции стероидов.

У птиц между основаниями фолликулярных клеток и их апикальными концами распологаются половые клетки на разных стадиях сперматогенеза. В апикальную часть фолликулярной клетки внедряются сперматозоиды. Вид семенников у птиц с сезонным размножением меняется в течение года. В период угасания сперматогенеза в семеннике остаются только стволовые половые клетки и клетки фолликулярного эпителия, прилежащие к базальной мембране, поскольку большая часть апикальной цитоплазмы фолликулярных клеток отторгается в просвет канальца.

Функция фолликулярного эпителия регулируется фолликуло-стимулирующим гормоном (ФСГ), чем и объясняется его влияние на сперматогенез. Не исключено участие самих фолликулярных клеток в производстве стероидов.

Класс Млекопитающие. На уровне базальной мембраны клетки фолликулярного эпителия не контактируют друг с другом, а соседствуют с половыми клетками. Контакт их находится выше, над слоем сперматогоний, образуя над ними как бы свод. У плода и у новорожденных между клетками Сертоли имеются лишь щелевые контакты.

На протяжении пропубертатного периода происходит становление плотных контактов, которое завершается к моменту появления в семенных канальцах первой партии сперматоцитов. У половозрелых млекопитающих структура плотных контактов фолликулярного эпителия стабильна на протяжении всех стадий сперматогенного цикла. Структура контактов Сертоли-Сертоли и их формирование в онтогенезе, по-видимому, имманентны и являются очень важными для семенника свойствами самих этих клеток. Они не звисят от половых клеток. На развитие и форму контактов клеток Сертоли не влияют ни гипофизэктомия, ни гонадотропины. Однако при нарушениях сперматогенеза отмечены изменения в клетках Сертоли, из чего можно допустить и обратное: нарушение строения и функции клеток Сертоли может приводить к изменению сперматогенеза. Зоны плотных контактов делят контактирующие клетки по высоте от базальной мембраны к просвету канальца на компартменты (отсеки). В базальном слое находятся сперматогонии и прелептотенные сперматоциты, в вышерасположенных околополостных отсеках – все остальные генерации развивающихся мужских половых клеток. Отсеки с расположенными в них клонами половых клеток перемещаются как лифт от основания канальца к просвету. Вместе с движением этого «лифта» сперматогенез последовательно проходит все свои стадии так, что к моменту выхода компартмента к просвету канальца в нем оказываются сперматиды и, наконец, зрелые сперматозоиды (рис.10). Сперматогенный цикл клона начинается в базальном отсеке и заканчивается в просвете канальца, куда выходят зрелые сперматозоиды. Движение клона по стадиям сперматогенеза совершается вместе с движением отсека вдоль оси клетки сертоли из базального положения в апикальное. Перемещение отсека обусловливается перемещением в апикальном направлении замыкающих отсек отростков и возобновлением плотных контактов между ними на новых уровнях. В механизме движения принимают участие мембраны и цитоскелетные структуры клеток Сертоли.

Оплодотворение.

Оплодотворение – это вызываемое сперматозоидом побуждение яйца к развитию с одновременной передачей яйцеклетке наследственного материала отца. В процессе оплодотворения сперматозоид сливается с яйцом , при этом гаплоидное ядро сперматозоида объединяется с завершившим деление созревания гаплоидным ядром зрелого яйца, образуя диплоидное ядро зиготы. Зигота – зародыш будущего организма, состоящего из одной клетки, в которой неповторимым образом комбинируются генетические свойства родителей.

Сложные анатомические, физиологические и этологические особенности родительских организмов одного вида, создающие возможность объединения их половых клеток и затрудняющие межвидовые скрещивания, рассматриваются специальной дисциплиной – биология размножения. Не касаясь этих особенностей, отметим, что в любом случае оплодотворению предшествует осеменение. Осеменение может быть наружным, если половые продукты выводятся во внешнюю, как правило, водную среду, или внутренним, если сперматозоиды вводятся в половые пути самки. Взаимодействия мужских и женских гамет во время осеменения называют дистантными. К ним относят такие свойства половых клеток, как хемотаксис, стереотаксис и реотаксис. Хемотаксис – способность сперматозоидов двигаться по градиенту концентрации веществ, выделяемых яйцеклеткой. Хемотаксис показан для многих беспозвоночных (гидроидные, моллюски, иглокожие, полухордовые). Под реотаксисомпонимают способность сперматозоидов двигаться против тока жидкости в половых путях самки, а стереотаксис – это способность двигаться по направлению к более крупному, чем сам сперматозоид, объекту, каким является яйцо. Продолжительность жизни сперматозоидов и яйцеклеток как при наружном, так и при внутреннем осеменении относительно невелика. Яйцеклетки многих беспозвоночных, а также рыб и амфибий должны быть оплодотворены сразу же после овуляции. К моменту встречи с яйцеклетками сперматозоиды должны сохранять не только активное движение, но и свою оплодотворяющую способность – способность к вхождению в яйцеклетку. Как правило, оплодотворяющую способность сперматозоиды теряют гораздо раньше, чем способность к движению. Оплодотворяющая способность сперматозоидов морского ежа – 30 часов, а жизнеспособность – около двух суток. Оплодотворяющая способность сперматозоидов от многих факторов,к которым можно отнести концентрацию спермы, рН среды, температуру, концентрацию диоксида углерода. Неразбавленная сперма летучих мышей сохраняет оплодотворяющую способность в половых путях самки до нескольких месяцев. В щелочной среде сперматозоиды более активны, но, быстро растрачивая энергию , раньше погибают. В подкисленной среде их активность меньше, а продолжительность жизни больше.

В семенниках млекопитающих зрелые сперматозоиды неподвижны, в эпидермисе придатка семенника у них происходит замена некоторых белков и углеводов в мембране. В половых путях самки сперматозоиды подвергаются реакции капацитации, следствие которой – приобретение этими клетками подвижности и оплодотворяющей способности. Условия, требующиеся для капацитации, зависят от вида. Одна из гипотез относительно природы капацитации состоит в том, что изменяется структура липидов клеточной мембраны спермия: соотношение холестерин: фосфолипиды по мере капацитации снижается, а молекулы альбумина, имеющиеся в половых путях самки, способны отнимать холестерин у спермия. Только такие сперматозоиды способны пройти между фолликулярными клетками лучистого венца (corona radiata), преодолеть блестящую оболочку (zona pellucida) и, взаимодействуя с желточной оболочкой яйца, проникнуть внутрь яйцеклетки.

Сам процесс оплодотворения начинается с контакта сперматозоида и яйцеклетки. Он включает реакции активации сперматозоида и яйцеклетки и процессы слияния гамет, т.е. плазмогамии и кариогамии.

Реакция активации сперматозоида подробно исследована при оплодотворении у полихет и морских ежей. Она начинается тогда, когда апикальная часть головки сперматозоида вступает в контакт со студенистой оболочкой яйца. При этом происходит слипание и растворение плазмаллемы головки сперматозоида и передней части мембраны акросомы с последующим слиянием концов этих мембран. Вследствие этого процесса акросома раскрывается, ее протеазы попадают на студенистую оболочку и растворяют ее. В этом месте обнажается плазмаллема яйца (рис. 11). Далее задняя часть мембраны акросомы образует множества палочкообразных выростов – акросомных микроворсинок (полихеты) или один длинный вырост – акросомную нить (иглокожие). Акросомный вырост образуется взрывообразно в результате полимеризации мономеров актина (G-актина), локализованного перед задней частью вне мембраны акросомы. Триггерами этой реакции являются полисахарид фукосульфат и гликопротеин, содержащий сиаловую кислоту, находящуюся в студенистой оболочке яйца.

Акросомная реакция возникает при поступлении ионов кальция внутрь сперматозоида. Так, она может быть инициирована и в отсутствие студенистой оболочки ионофором кальция – антибиотиком А 23187, который специфически связывает кальций и переносит его из морской воды через мембрану в плазму сперматозоида. Таким образом, слияние мембраны акросомы и мембраны головки сперматозоида – это кальцийзависимый процесс, по существу, представляющий собой адаптированный к оплодотворению процесс экзоцитоза.

Поступление ионов кальция и натрия в головку сперматозоида сопровождается выходом из нее ионов калия и протонов. Последнее приводит к повышению рН в клетке, что и служит необходимым условием отделения мономеров актина (G-актина) от белка и взрывообразного перехода в полимеризованное состояние (F-актин).

Повышение рН одновременно активирует протеиновую АТФ-азу в шейке сперматозоида. В результате его митохондриальное дыхание повышается на 50%. Генерируемая при этом энергия используется для повышения двигательной активности жгутика. Акросомный вырост на своей апикальной мембране несет видоспецифичный белок биндин. На поверхности яйца распологаются рецепторы биндина. «Узнавание» яйцеклеткой своего вида заключается в соединении рецепторов яйца с биндинами сперматозоидов. У морскогоежа насчитывается до 6000 сайтов таких соединений. Таким образом, благодаря биндинам осуществляется цитологический блок межвидового скрещивания. У млекопитающих активация сперматозоида не сопровождается ни образованием микроворсинок, ни образованием акросомного выроста. Акросомная реакция у них заключается в диссоциации наружной мембраны головки сперматозоида и мембраны акросомы не на апикальной поверхности, а вдоль головки сперматозоида. Это связано с тем, что сперматозоид контактирует с яйцом не вершиной акросомы клетки, а боком. Ферменты акросомы растворяют лучистый венец, после чего сперматозоид вступает в контакт с блестящей оболочкой. Блестящая оболочка образована тремя типами белков: ZP3 и ZP2 находятся параллельно поверхности яйца, а белок ZP1 сшивает эти белки и расположен перпендикулярно поверхности яйца. Контакт с ZP3 осуществляется тремя типами рецепторов сперматозоида (на терминальную галактозу, на N-ацетилглюкозамин и на гликопротеин) и составляет первую часть акросомной реакции(рис. 12). Любое нарушение рецепции искажает и процесс активации. Далее происходит излияние фермента акросомы проакрозина, который, взаимодействуя с ZP2 и действуя как протеаза, лизирует блестящую оболочку. Таким образом, достигается контакт задней мембраны акросомы сперматозоида и мембраны яйца.

Заканчивается реакция активации сперматозоида слипанием задней мембраны акросомы сперматозоида и яйца, их разрывом и соединением свободных концов. В результате у яйца и сперматозоида формируется единая наружная мембрана, ограничивающая канал, через который ядро сперматозоида и проксимальная центриоль проникают в цитоплазму яйца.

Активация яйцеклетки. В процессе активации яйцеклетки у всех животных непосредственно участвуют мембрана яйца и кортекс. В кортексе сосредоточены глобулярный белок (G-актин) и большое количество мембранных пузырьков-кортикальных гранул- структур, во многом гомологичных акросоме сперматозоида. Проявления реакции активации многообразны: образование бугорка оплодотворения; быстрый блок полиспермии; кортикальная реакция; медленный блок полиспермии; образование оболочки оплодотворения; перивителлинового пространства (рис.13).

У иглокожих и ряда других животных одно из выражений реакции активации – образование бугорка оплодотворения. Он формируется как вырост яйцеклетки навстречу акросомальному выросту сперматозоида после процесса «узнавания», т.е. рецепции биндинов сперматозоида соответствующими рецепторами желточной оболочки яйца. Образование бугорка оплодотворения, как и акросомной нити, связано с полимеризацией кортикального актина. Участие микрофиламентов в формировании бугорка оплодотворения легко доказывается его блокированием при действии цитохалазина В.

Как уже говорилось, в месте контакта мембран половых клеток происходит слияние мембран с образованием канала, по которому ядро и центриоль сперматозоида проникают в цитоплазму яйца. Мембрана сперматозоида встраивается в мембрану яйца и некотрое время продолжает сохранять особые свойства, в частности имеет повышенную проницаемость для ионов Na+. В результате мембранный потенциал яйцеклетки из отрицательного (- 70 мВ) на несколько секунд становится слабо положительным (+10 мВ). Именно в это время яйцо оказывается непроницаемым для излишних сперматозоидов. Это явление получило название быстрого блока полиспермии и имеет смысл для животных с моноспермным оплодотворением. Механизм быстрого блока объясняется наличием в мембранах яйца и сперматозоида рецепторов, чувствительных к знаку заряда. Опытами с приложением электродов к мембране яйцеклетки показано, что изменение заряда мембраны всего на 5 мВ меняет ее проницаемость для сперматозоидов. Положительно заряженная мембрана яйцеклетки для сперматозоидов непроницаема. Искусственную полиспермию можно вызвать, удерживая ее заряд на уровне 60-70 мВ, а также путем уменьшения концентрации натрия в морской воде.

Мембранный потенциал при быстром блоке полиспермии остается положительным всего около минуты. Этого времени недостаточно для надежного предотвращения полиспермии. Далее развивается медленный блок полиспермии, который обеспечивается кортикальной реакцией.

Кортикальная реакция – это изменение поверхностного слоя яйца в результате контакта со сперматозоидом. От места вхождения сперматозоида и встраивания его мембраны в мембрану яйца вслед за поступлением натрия распространяется волна высвобождения кальция из эндоплазматического ретикулума – внутриклеточного депо ионов кальция. В клетках всех животных показана роль кальция как универсального инициатора экзоцитоза, а кортикальная реакция относится именно к реакции экзоцитоза. Кальций, высвобожденный из внутриклеточных депо, инициирует встраивание мембран кортикальных гранул в мембрану яйца. Вследствие этого поверхность мембраны яйцеклетки увеличивается более чем в 2 раза. Ионофор кальция А 23187 был успешно использован для активации кортикальной реакции у самых разных типов яйцеклеток. При этом на яйцеклетках морсктх ежей было показано, что активация не зависела от присутствия ионов кальция вне яйцеклетки. Яйцеклетки, помещенные в воду, лишенную ионов кальция, активировались сперматозоидами в присутствии ионофора, который открывал внутриклеточное депо кальция. Освобождение внутриклеточного кальция наблюдали визуально, используя белок экворин. Экворин, соединяясь с ионами кальция, начинает светиться. Свечение может быть настолько сильным, что его можно видеть невооруженным глазом в темноте. Высвобождение кальция сопровождается волной свечения, начинающейся в точке инициации по всей поверхности яйцеклетки. Вследствие экзоцитоза высвобождается содержимое кортикальных гранул. В его состав входят:

1. Протеолитический фермент вителлиновая деламиназа, отделяющая желточную оболочку от цитоплазматической мембраны путем лизирования так называемых денеиновых ручек, соединяющих прикрепленную вителлиновую оболочку с цитомембраной.

2. Протеолитический фермент сперморецепторная гидролаза, освобождающая поверхность яйца от осевших на желточной оболочке сперматозоидов, лизируя сайты их соединения.

3. Осмотически активный гликопротеид, благодаря которому в образующуюся щель между желточной оболочкой и цитомембраной яйцеклетки из цитоплазмы яйца поступает вода. В результате этого объем яйцеклетки несколько уменьшается, а над ней образуется перивителлиновое пространство, в котором зародыш развивается до момента вылупления

4. Фактор, превращающий желточную оболочку в непроницаемую для избыточных сперматозоидов – оболочку оплодотворения.

5. Структурный белок гиалин, образующий слой над плазматической цитомембраной. В дальнейшем развитии он способствует поддержанию правильного взаимного расположения бластомеров в процессе дробления.

У млекопитающих механизм экзоцитоза такой же, как у других животных. Однако блок полиспермии у разных видов млекопитающих создается по-разному. У хомячка блестящая оболочка становится непроницаемой для сверхчисленных сперматозоидов. У кроликов непроницаемой становится сама цитоплазматическая мембрана яйца.

У позвоночных ооциты до овуляции находятся в яичнике на стадии диплотены мейоза. Мейоз возобновляется под влиянием прогестерона, секретируемого фолликулярными клетками в ответ на действие гонадотропина гормонов гипофиза. Через несколько часов (у амфибий примерно через 6 ч) завершается первое деление созревания, и ядро яйцеклетки блокируется на метафазе 2. На этой стадии яйцеклетка овулирует. Дальнейшее деление созревания возможно только в процессе оплодотворения.

Установлено, что созревание регулируется белковым комплексом MPF(Maturation Promoting Factor). MPF– это фактор, инициирующий созревание. Выяснилось, что переход в стадию митоза любого клеточного цикла любых соматических клеток Eucariota (от дрожжей до человека) также регулируется этим фактором. В этом случае его аббревиатура (MPF) означает mitosis promoting factor. MPF включает две субъединицы: эволюционно консервативную – малую и большую.

Поскольку все компоненты MPF есть в цитоплазме ооцита, полагают, что прогестерон переводит комплекс MPF в активное состояние и тем самым реинициирует мейоз. Одновременно прогестерон побуждает яйцеклетку транслировать белковый цитостатический фактор. Им является фосфопротеин pp39mos, который транслируется c-mos и РНК, запасенной в цитоплазме. Этот белок обнаруживается только в период созревания ооцита и быстро разрушается после оплодотворения. pp39mos , активируя каскад реакций фосфорилирования, действует как ингибитор деградации циклина В. Циклин В поддерживает активность малой субъединицы MPF(p34cdc2), которая после завершения первого деления созревания переводит ядро в метафазу II и удерживает его в этом состоянии.

На стадии метафазы происходит овуляция. Как уже отмечалось, В процессе оплодотворения из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму выходят ионы кальция. Ионы кальция активируют кальцийзависимую протеазу – кальпин 2. Кальпин 2 специфически действует на рр39 и инактивирует действие этого цитостатика. После его разрушения циклин В деградирует, протеаза рр39 инактивируется и яйцеклетка входит в новый цикл, во время которого завершается ее созревание. Зрелый женский пронуклеус оказывается готовым к слиянию с мужским с образованием ядра зиготы. Теперь зигота, утратив короткоживущий цитостатик и имея в цитоплазме ресурсы для трансляции MPF, готова приступить к делению дробления.

Поведение мужского и женского ядер в цитоплазме яйцеклетки.

Проникший в ядро сперматозоид, как правило, оставляет снаружи жгут и митохондриальный комплекс. Если же эти структуры и проникают в цитоплазму яйца, то в дальнейшем резорбируются и активной роли в развитии не играют. Таким образо, количество цитоплазмы, попавшей в яйцо из сперматозоида, незначительно. Она объединяется с цитоплазмой яйца (плазмогамия). Важнейшая роль в последующих событиях принадлежит проксимальной центриоли сперматозоида. Центриоль вскоре занимает положение впереди компактного ядра сперматозоида, образуя характерное «полярное сияние» и обеспечивая движение мужского ядра. Тем временем в мужском ядре протамины заменяются гистонами, оно набухает, разрыхляется, приобретая тонкое гранулярное строение, и становится женским пронуклеусом. Далее пронуклеусы сближаются, совершая сложные движения, именуемые «танцем пронуклеусов». При этом мужской пронуклеус сначала движется внутрь яйца перпендикулярно поверхности в точке проникновения. Путь его движения так и называется «путем проникновения». В процессе движения и сближения пронуклеусов в каждом из них реплицируется ДНК так, что к моменту образования ядра зиготы каждый из пронуклеусов оказывается n2c. В итоге этих эволюций пронуклеусов хромосомные наборы мужского и женского пронуклеуса объединяются и создается хромосомный набор зиготы. Этот процесс получил название кариогамии. У животных, сперматозоид которых проникает в зрелую яйцеклетку (морской еж), в процессе кариогамии образуется интерфазное ядро зиготы. У животных, сперматозоид которых прникает в незрелую яйцеклетку и вызывает ее созревание, мужской и женский пронуклеусы устанавливаются рядом (синкарион), а их хромосомы сразу же выстраиваются в метафазную пластинку первого деления дробления зиготы.

Ооплазматическая сегрегация. Активация яйца сопровождается перемещением составных частей ооплазмы. При этом часто наблюдаемое ее расслоение называется ооплазматической сегрегацией. Протекает сегрегация у разных видов неодинаково. У некоторых видов кишечнополостных она ограничивается расслоением на окрашенную пигментом эктоплазму и богатую желтком эндоплазму. У моллюска Lymnea на вегетативном полюсе сразу после оплодотворения выделяется участок так называемой вегетативной полярной плазмы. Наиболее значимые сегрегационные процессы у моллюсков связаны с дроблением. У морского ежа рассеянный под поверхностью пигмент эхинохром концентрируется в виде экваториального пояска. Все перечисленные формы сегрегации намечают радиальную симметрию будущего зародыша. У асцидий и амфибий движения сегрегации намечают билатеральную симметрию. У асцидий после оплодотворения желтые гранулы, рассеянные под поверхностью, собираются в виде желтого серпа со стороны проникновения сперматозоида. С противоположной стороны экватора формируется светло-серый серп. Богатая желтком и митохондриями цитоплазма занимает вегетативное полушарие яйца, а анимальное полушарие состоит из прозрачной безжелтковой цитоплазмы. Впоследствии материал желтого серпа оказывается в мезодерме, серого – в хорде, вегетативная цитоплазма – в эктодерме. Через середину серого и желтого серпов проходит сагиттальная плоскость симметрии. У амфибий сперматозоид, проникший в цитоплазму в анимальной части яйцеклетки, погружает вглубь яйца гранулы пигмента, что сопряжено с их оттоком с противоположной стороны на границе анимального и вегетативного полушарий, где из цитоплазмы, частично потерявший гранулы меланина, образуется серый серп. Сагиттальная плоскость проходит через середину серого серпа.

Сегрегация цитоплазмы выражает проморфологию раннего зародыша, во многом определяя последующие стадии развития.

Дробление.