Сердце клетки - ядро

Долгое время ядро хранило загадочное молчание. Нужен был какой-то особый подход, чтобы вступить в общение с ним. И тем не менее исключительная роль ядра в управлении клеточными синтезами сегодня доказана неопровержимо.

Есть такая водоросль — ацетобулярия. Тело ее одноклеточное, но сама клетка гигантских размеров. По форме водоросль напоминает грибок: у нее есть шляпка-зонтик, есть ножка или стебелек длиной 4—6 см и есть какое-то подобие гиф, названное учеными базальными ризоидами. А в общем, это стройное, изящное создание. И вот Геммерлингу пришла счастливая мысль воспользоваться ацетобулярией, чтобы узнать значение различных частей клетки для ее жизни.

Геммерлинг обратил внимание на то, что у ацетобулярии ядро располагается в нижней части ножки, вблизи базальных ризоидов, а шляпка содержит только протоплазму. Ученый разрезал ножку водоросли и получил отдельно шляпку и отдельно ножку с отростками и ядром.

А дальше произошло самое важное. Шляпка, не содержавшая ядра, вскоре погибла. А ножка, в которой осталось ядро, преспокойно жила и даже образовала новую шляпку. Повторные операции не изменили результата. Части растений, обладавшие ядром, могли регенерировать, восстанавливать удаленные части, а безъядерные погибали. Так Геммерлинг показал, что ядро играет колоссальную роль в жизни клеток. Протоплазма оказалась неспособной поддерживать длительное время жизнедеятельность клетки, и безъядерные куски не имели возможности ни регенерировать, ни делиться.

Опыт Геммерлинга. Отрезанная шляпка водоросли, лишенная ядра, погибает.
Ножка, имеющая ядро, восстанавливает нормальное растение.

Второй пример, пожалуй, еще более показателен. Борис Львович Астауров решил узнать, что определяет развитие клетки — ядро или цитоплазма. Для этого нужно подействовать на ядро, никак не задевая цитоплазму, или наоборот, и тогда само ядро и цитоплазма ответят, кто из них важнее для развития клетки. Но повлиять отдельно на ядро и цитоплазму так же трудно, как попасть в муху из ружья на расстоянии километра. Представьте себе хотя бы ядро яйцеклетки человека: в поперечнике оно 0,22 мм, объем его — 0,01 мм³. А размер клеток шелкопряда, с которыми работал Астауров, гораздо меньше. При такой ничтожно малой клетке никаким скальпелем нельзя отделить ядро.

Но Астаурову это удалось. Ученый работал с шелкопрядами и пытался получить потомство, которое было бы результатом оплодотворения не женского, а мужского ядра... другим мужским ядром!

Вместо женского ядра Астауров пытался подставить мужское ядро, а оплодотворять его хотел также мужским ядром. Потомство, имеющее только отцовские признаки... Этого быть не может!

И все-таки ученый добился своего. Он сумел разработать такую схему экспериментов, которая позволила решить, казалось бы, неразрешимую задачу — подействовать на материнскую яйцеклетку так, чтобы разрушить ее ядро, а на его место ввести два неповрежденных ядра спермия. Одно мужское ядро вставало на место убитого ядра яйцеклетки, а другое мужское ядро оплодотворяло его.

Для экспериментов Астауров взял два вида шелкопрядов, хорошо отличающихся друг от друга. Скрестил самку одного вида и самца другого вида. На яйцо оплодотворенной самки через 90 минут после начала кладки воздействовал температурой 40° в течение 135 минут. К моменту воздействия теплом находящиеся в ней ядра сперматозоида достигают середины клетки, но с ядром яйцеклетки слиться не успевают. Начинающееся в это время прогревание уничтожает ядро яйцеклетки, и, как пишет Астауров, «мужским ядрам не остается ничего другого, как копулировать между собой, то есть совершать своеобразное мужское самооплодотворение».

Итак, внутри яйцеклетки, в цитоплазме, целиком принадлежащей материнскому организму, происходит «оплодотворение» одного мужского ядра другим точно таким же мужским ядром. Чьи признаки станут главенствующими у потомков такого скрещивания — цитоплазмы или ядра?

Ответ был получен. Развившиеся взрослые особи шелкопряда обладали только отцовскими признаками — признаками, привнесенными ядрами клеток. Несмотря на то что объем цитоплазмы в тысячи раз превышал объем ядра, она не смогла побороть влияния маленького ядра. Вся информация, присущая виду шелкопряда, от которого взяли спермии, была целиком передана потомкам.

Опыт Б. Л. Астаурова. Если крупное ядро яйцеклетки убивали теплом или облучением,
а затем в такую яйцеклетку вводили два ядра сперматозоидов, то они
оплодотворяли друг друга (на рисунке показано справа внизу).
Потомки этой клетки имели чисто мужскую наследственность.