ՍպերմատոզոիդՍպերմատոզոիդ արական սեռական բջիջն է կամ գամետը, սեռական վերարտադրության անիզոգամ ձևերում (այն ձևերում, որտեղ կա ավելի մեծ, իգական սեռական բջիջ և ավելի փոքր, արական բջիջ)[1]: Կենդանիները արտադրում են շարժուն սեռական բջիջներ՝ պոչով, որը հայտնի է որպես մտրակ, և այդ բջիջները կոչվում են սպերմատոզոիդներ, մինչդեռ որոշ կարմիր ջրիմուռներ և սնկեր արտադրում են անշարժ սպերմատոզոիդներ, որոնք հայտնի են որպես սպերմատիաներ: Ծաղկավոր բույսերը պարունակում են անշարժ սպերմ ծաղկափոշու մեջ, մինչդեռ որոշ ավելի բազային բույսեր, ինչպիսիք են պտերները և որոշ մերկասերմեր, ունեն շարժվող սպերմ[2]: Սպերմատոզոիդները ձևավորվում են սպերմատոգենեզ կոչվող գործընթացի ընթացքում, որը ամնիոնների (սողունների և կաթնասունների) մոտ տեղի է ունենում ամորձիների սերմնային խողովակներում: Այս գործընթացը ներառում է մի քանի հաջորդական սպերմատոզոիդների նախորդների արտադրություն՝ սկսած սպերմատոգոնիաներից, որոնք տարբերակվում են սպերմատոցիտների: Այնուհետև սպերմատոցիտները ենթարկվում են մեյոզի՝ կրճատելով իրենց քրոմոսոմների քանակը կիսով չափ, վերափոխվելով սպերմատիդների: Այնուհետև սպերմատիդները հասունանում են և կենդանիների մոտ կառուցում են պոչ կամ մտրակ, որից առաջանում են հասուն, շարժվող սպերմատոզոիդներ: Այս ամբողջ գործընթացը տեղի է ունենում շարունակաբար և տևում է մոտ 3ամիս՝ սկզբից մինչև վերջ: Սպերմային բջիջները չեն կարող բաժանվել և ունեն սահմանափակ կյանքի տևողություն, բայց ձվաբջիջների հետ բեղմնավորմանընթացքում միաձուլվելուց հետո սկսում է զարգանալ նոր օրգանիզմ՝ սկսելով որպես տոտիպոտենտ զիգոտ: Մարդու սպերմատոզոիդները հապլոիդ են, այնպես որ 23 քրոմոսոմները կարող են միանալ կանացի ձվաբջջի 23 քրոմոսոմների հետ՝ ձևավորելով դիպլոիդ բջիջ 46 զույգ քրոմոսոմներով՝ զիգոտ: Կաթնասունների մոտ սպերմը պահվում է էպիդիդիմիսում և արտազատվում է պենիսի միջոցով սերմնահեղուկի մեջ էյակուլյացիայի ժամանակ: Սպերմատոզոիդ բառը ծագում է հունարեն σπέρμα, սպերմա բառից, որը նշանակում է «սերմ»: ԷվոլյուցիաԸնդհանուր առմամբ ընդունված է, որ իզոգամիան սպերմի և ձվաբջիջների նախնին է: Քանի որ չկան բրածո ապացույցներ իզոգամիայից սպերմի և ձվաբջիջների էվոլյուցիայի վերաբերյալ, մեծ շեշտ է դրվում մաթեմատիկական մոդելների վրա՝ սպերմի էվոլյուցիան հասկանալու համար[3]: Լայնորեն տարածված վարկած կա, որ սպերմը էվոլյուցիա է ապրել արագ տեմպերով, սակայն չկա ուղղակի ապացույց, որ սպերմը զարգացել է արագ տեմպերով կամ ավելի վաղ, քան արական այլ հատկանիշները[4]: Սերմնահեղուկը կենդանիների մոտԳործառույթՍպերմի հիմնական գործառույթն է հասնել ձվաբջջին և միաձուլվել նրա հետ՝ հանձնելու երկու ենթաբջջային կառուցվածքներ. 1)արական պրոնուկլեուսը, որը պարունակում է գենետիկական նյութը 2)ցենտրիոլները, որոնք կառուցվածքներ են, որոնք օգնում են կազմակերպել միկրոխողովակային ցիտոսկելետը: Սպերմատոզոիդներում կորիզային քրոմոսոմային հավաքակազմը հապլոիդ է, այսինքն՝ հայրական քրոմոսոմային ամեն զույգից մեկ քրոմոսոմային օրինակ: Մարդու սպերմի միտոքոնդրիումները չեն պարունակում ԴՆԹ կամ պարունակում են շատ քիչ քանակությամբ, քանի որ մտԴՆԹ-ն քայքայվում է սպերմային բջիջների հասունացման ընթացքում, հետևաբար նրանք սովորաբար չեն փոխանցում որևէ գենետիկական նյութ իրենց սերունդներին[5]: ԾագումԿենդանիների սպերմատոզոիդները արտադրվում են սպերմատոգենեզի միջոցով արական սեռական գեղձերում (ամորձիներում)՝ մեյոտիկ բաժանման արդյունքում[6]: Սկզբնական սպերմատոզոիդի ձևավորման գործընթացը տևում է մոտ 70 օր: Գործընթացը սկսվում է սպերմատոգոնիաների արտադրությամբ՝ սաղմնային բջիջների նախորդներից: Դրանք բաժանվում և տարբերակվում են սպերմատոցիտների, որոնք ենթարկվում են մեյոզի՝ առաջացնելով սպերմատիդներ: Սպերմատիդի փուլում սպերմը զարգացնում է հայտնի պոչը: Հաջորդ փուլը, որտեղ այն դառնում է լիովին հասուն, տևում է մոտ 60 օր, երբ այն կոչվում է սպերմատոզոիդ: Սպերմային բջիջները դուրս են բերվում արական մարմնից սերմնահեղուկ կոչվող հեղուկի կազմում էյակուլյացիաի ժամանակ: Մարդու սպերմատոզոիդները կարող են գոյատևել իգական վերարտադրողական ուղիներում ավելի քան 5 օր սեռական հարաբերությունից հետո: Սերմնահեղուկն արտադրվում է սերմնային բշտիկներում, շագանակագեղձում և միզուկային գեղձերում[7]: 2016 թվականին Նանջինգի բժշկական համալսարանի գիտնականները հայտարարել են, որ արհեստականորեն ստացել են մկան սպերմատիդների նման բջիջներ՝ մկան էմբրիոնային ցողունային բջիջներից: Նրանք ներարկել են այս սպերմատիդները մկան ձվաբջիջների մեջ և ստացել ձագեր[8]: ԿառուցվածքԿաթնասունների սպերմային բջիջը կարելի է բաժանել 2 մասի, որոնք միացված են վզիկով[9].
Բեղմնավորման ժամանակ սպերմը տրամադրում է օվոցիտին երեք էական մաս[14]. 1) ազդանշանային կամ ակտիվացնող գործոն, որը պատճառում է մետաբոլիկ ոչ ակտիվ օվոցիտի ակտիվացումը 2) հապլոիդ հայրական գենոմը 3) ցենտրիոլը, որը պատասխանատու է ցենտրոսոմի և միկրոխողովակների համակարգի ձևավորման համար[15] Սպերմի որակՍպերմի քանակը և որակը սերմնահեղուկի որակի հիմնական պարամետրերն են, որը բեղմնավորման ունակության չափանիշն է[16]: Այսպիսով, մարդկանց մոտ դա տղամարդու պտղաբերության չափանիշն է: Սպերմի գենետիկական որակը, ինչպես նաև նրա ծավալը և շարժունակությունը, սովորաբար նվազում են տարիքի հետ[17]: Սպերմի ԴՆԹ-ի կրկնակի շղթայի կոտրվածքներն ավելանում են տարիքի հետ: Նաև ապոպտոզը նվազում է տարիքի հետ, ինչը ենթադրում է, որ տղամարդկանց տարիքի հետ սպերմի վնասված ԴՆԹ-ի ավելացումը մասամբ տեղի է ունենում սպերմատոգենեզի ընթացքում կամ դրանից հետո գործող նվազ արդյունավետ բջջային ընտրության (ապոպտոզի) հետևանքով[17]: Մեյոզից հետո, բայց բեղմնավորումից առաջ սպերմտոզոիդներում առկա ԴՆԹ-ի վնասվածքները կարող են վերականգնվել բեղմնավորված ձվաբջջում, բայց եթե չվերականգնվեն, կարող են լուրջ վնասակար ազդեցություն ունենալ պտղաբերության և զարգացող սաղմի վրա[18]: Մարդու սպերմային բջիջները հատկապես խոցելի են ազատ ռադիկալների հարձակման և օքսիդատիվ ԴՆԹ-ի վնասվածքների առաջացման նկատմամբ, ինչպիսին է 8-Օքսո-2'-դեզօքսիգուանոզինից առաջացածը: Մկների սպերմատոգենեզի հետմեյոտիկ փուլը շատ զգայուն է շրջակա միջավայրի գենոտոքսիկ գործոնների նկատմամբ, քանի որ արական սեռական բջիջները հասուն սպերմ ձևավորելիս աստիճանաբար կորցնում են ԴՆԹ-ի վնասվածքները վերականգնելու ունակությունը[19]: Ուշ սպերմատոգենեզի ընթացքում արու մկների ճառագայթումը կարող է առաջացնել վնասվածքներ, որոնք պահպանվում են առնվազն 7 օր բեղմնավորող սպերմային բջիջներում, իսկ մայրական ԴՆԹ-ի կրկնակի շղթայի կոտրվածքի վերականգնման ուղիների խաթարումն ավելացնում է սպերմային բջիջներից առաջացած քրոմոսոմային շեղումները: Արու մկների բուժումը մելֆալանով՝ քիմիաթերապիայում հաճախ օգտագործվող երկֆունկցիոնալ ալկիլացնող միջոցով, մեյոզի ընթացքում առաջացնում է ԴՆԹ-ի վնասվածքներ, որոնք կարող են պահպանվել չվերականգնված վիճակում, երբ սեռական բջիջներն անցնում են սպերմատոգեն զարգացման ԴՆԹ-ի վերականգնման ունակ փուլերով[20]: Սպերմատոզոիդներում այդպիսի չվերականգնված ԴՆԹ-ի վնասվածքները բեղմնավորումից հետո կարող են հանգեցնել տարբեր անոմալիաներով սերնդի[21][22][23]։ Մարդու սերմնահեղուկի շուկաՈրոշ սերմնաբանկեր կարող են պահպանել մինչև 170 լիտր (37 իմպերիալ գալոն, 45 ԱՄՆ գալոն) սերմ[24]։ Բացի էյակուլյացիայից, հնարավոր է սերմ ստանալ նաև ամորձիներից սերմի էքստրակցիայի միջոցով։ Համաշխարհային շուկայում Դանիան ունի մարդկային սերմի արտահանման լավ զարգացած համակարգ[25][26]: Այս հաջողությունը հիմնականում պայմանավորված է դանիական սերմնատուների սերմի բարձր որակի և, ի տարբերություն մյուս սկանդինավյան երկրների օրենքների, սերմնատուներին տալիս է ընտրության հնարավորություն՝ լինել անանուն կամ ոչ անանուն ստացող զույգի համար: Ավելին, սկանդինավյան երկրնեի սերմնատուները հիմնականում բարձրահասակ են, բարձր կրթություն և ալտրուիստական մոտիվներ ունեն իրենց նվիրատվությունների համար, մասամբ որոշ երկրներում համեմատաբար ցածր դրամական փոխհատուցման պատճառով[26]: Ավելի քան 50 երկիր ամբողջ աշխարհում ներմուծում են դանիական սերմ, ներառյալ Պարագվայը, Կանադան, Քենիան և Հոնկոնգը: Այնուամենայնիվ, ԱՄՆ-ի Սննդի և դեղորայքի վարչությունը (FDA) արգելել է ցանկացած սերմի ներմուծումը՝ պատճառաբանելով Կրոյցֆելդտ-Յակոբի հիվանդության փոխանցման ռիսկը, չնայած նման ռիսկը աննշան է, քանի որ արհեստական բեղմնավորումը շատ տարբերվում է Կրոյցֆելդտ-Յակոբի հիվանդության փոխանցման ուղուց[25][27]: Սերմնատուների շրջանում Կրոյցֆելդտ-Յակոբի հիվանդության տարածվածությունը առավելագույնը մեկն է միլիոնում, և եթե սերմնատուն կրող լինի, վարակիչ սպիտակուցները դեռ պետք է անցնեն արյուն-ամորձի պատնեշը՝ փոխանցումը հնարավոր դարձնելու համար[25][27]: ՊատմությունՍպերմատոզոիդները առաջին անգամ դիտարկվել են 1677 թվականին Անտոնի վան Լևենհուկի կողմից՝ օգտագործելով մանրադիտակ: Նա նկարագրել է դրանք որպես animalcules (փոքր կենդանիներ), հավանաբար պայմանավորված նախաձևավորման տեսության հանդեպ իր հավատով, ըստ որի յուրաքանչյուր սպերմատոզոիդ պարունակում էր լիովին ձևավորված, բայց փոքր մարդ[28]: Դատաբժշկական վերլուծությունԷյակուլյատը հայտնաբերվում է ուլտրամանուշակագույն լույսով՝ անկախ մակերեսի կառուցվածքից կամ գույնից[29]:Սպերմատոզոիդների գլխիկները, օրինակ՝ հեշտոցային քսուքներում, դեռևս հայտնաբերվում են մանրադիտակի միջոցով՝ օգտագործելով "Սուրբ Ծննդյան տոնածառի ներկման" մեթոդը, այսինքն՝ Kernechtrot-Picroindigocarmine (KPIC) ներկումը[30][31]: Սերմնահեղուկը բույսերումՍերմնաբջիջները ջրիմուռներում և շատ բույսերի գամետոֆիտներում արտադրվում են արական գամետանգիայում ( անթերիդիա)՝ միտոտիկ բաժանման եղանակով: Ծաղկավոր բույսերում սպերմատոզոիդների կորիզներն արտադրվում են ծաղկափոշու ներսում[32]: Շարժվող սերմնաբջիջներՇարժուն սպերմատոզոիդները սովորաբար շարժվում են մտրակների միջոցով և պահանջում են ջրային միջավայր՝ բեղմնավորման համար ձվաբջջի ուղղությամբ լողալու համար: Կենդանիների մոտ սպերմատոզոիդների շարժունակության համար անհրաժեշտ էներգիայի մեծ մասը ստացվում է սերմնահեղուկում պարունակվող ֆրուկտոզի նյութափոխանակությունից: Սա տեղի է ունենում սպերմատոզոիդի միջնամասում (սպերմատոզոիդի գլխի հիմքում) գտնվող միտոքոնդրիումներում: Այս բջիջները չեն կարող հետ լողալ՝ իրենց շարժման բնույթի պատճառով[34]: Կենդանիների միամտրակ սեռական բջիջները(մեկ մտրակով) կոչվում են՝ սպերմատոզոիդներ և հայտնի է, որ տարբերվում են չափերով[35]: Շարժուն սպերմատոզոիդներ արտադրվում են նաև բազմաթիվ նախակենդանիների և բրիոֆիտների, պտերների և որոշ մերկասերմերի, ինչպիսիք են ցիկադները և գինկգոն, գամետոֆիտների կողմից: Սպերմատոզոիդները միակ մտրակավոր բջիջներն են այս բույսերի կյանքի ընթացքում: Շատ պտերների և լիկոֆիտների, ցիկադների և գինկգոյի մոտ դրանք բազմամտրակավոր են (ունեն մեկից ավելի մտրակ)[36]: Նեմատոդների մոտ սպերմատոզոիդները ամեոբանման են և սողում են, այլ ոչ թե լողում, դեպի ձվաբջիջը[37][38]: Ոչ շարժուն սպերմատոզոիդներՈչ շարժուն սպերմատոզոիդները կոչվում են՝ սպերմատիաներ, չունեն մտրակներ և հետևաբար չեն կարող լողալ[36]: Սպերմատիաները արտադրվում են սպերմատանգիումում[39]: Քանի որ սպերմատիաները չեն կարող լողալ, նրանք կախված են իրենց միջավայրից՝ ձվաբջջին հասնելու համար: Որոշ կարմիր ջրիմուռներ, ինչպիսին է Polysiphonia-ն, արտադրում են ոչ շարժուն սպերմատիաներ, որոնք տարածվում են ջրի հոսանքների միջոցով արտազաատվելուց հետո[40]: Ժանգասնկերի սպերմատիաները պատված են կպչուն նյութով[41]: Դրանք արտադրվում են շշաձև կառուցվածքներում, որոնք պարունակում են նեկտար, որը գրավում է ճանճերին, որոնք փոխանցում են սպերմատիաները մոտակա հիֆերին՝ բեղմնավորման համար, մեխանիզմով, որը նման է ծաղկավոր բույսերի միջատափոշոտմանը[36]: Սնկերի սպերմատիաները (որոնք նաև կոչվում են պիկնիոսպորներ, հատկապես Uredinales-ում) կարող են շփոթվել կոնիդիաների հետ: Կոնիդիաները սպորներ են, որոնք ծլում են անկախ բեղմնավորումից, մինչդեռ սպերմատիաները գամետներ են, որոնք անհրաժեշտ են բեղմնավորման համար: Որոշ սնկերի մոտ, ինչպիսին է Neurospora crassa-ն, սպերմատիաները նույնական են միկրոկոնիդիաներին, քանի որ կարող են կատարել և՛ բեղմնավորման, և՛ առանց բեղմնավորման նոր օրգանիզմներ առաջացնելու ֆունկցիաներ[42][43]: Սպերմատոզոիդների կորիզըԳրեթե բոլոր էմբրիոֆիտների, ներառյալ մերկասերմերի մեծ մասի և բոլոր ծածկասերմերի մոտ, արական գամետոֆիտները (փոշեհատիկները) տարածման հիմնական եղանակն են, օրինակ՝ քամու կամ միջատների փոշոտման միջոցով, վերացնելով ջրի անհրաժեշտությունը արական և իգական մասերի միջև տարածությունը հաղթահարելու համար[44]: Յուրաքանչյուր փոշեհատիկ պարունակում է սպերմատոգեն (գեներատիվ) բջիջ[45]: Երբ փոշեհատիկը հայտնվում է ընկալունակ ծաղկի առէջի վրա, այն ծլում է և սկսում է աճեցնել փոշեխողովակ վարսանդի միջով: Նախքան խողովակը կհասնի սերմնասկզբնակին, փոշեհատիկի գեներատիվ բջջի կորիզը բաժանվում է և առաջացնում է երկու սպերմի կորիզներ, որոնք այնուհետև արտազատվում են խողովակի միջով դեպի սերմնասկզբնակ՝ բեղմնավորման համար[36]: Որոշ նախակենդանիների մոտ բեղմնավորումը նույնպես ներառում է սպերմի կորիզներ, այլ ոչ թե բջիջներ, որոնք տեղափոխվում են դեպի ձվաբջիջ բեղմնավորման խողովակի միջոցով: Oomycetes-ները ձևավորում են սպերմի կորիզներ սինցիտիալ անթերիդիումում՝ ձվաբջիջների շուրջ: Սպերմի կորիզները հասնում են ձվաբջիջներին բեղմնավորման խողովակների միջոցով, նման բույսերի փոշեխողովակի մեխանիզմին[46]։ Սպերմատոզոիդի ցենտրիոլըՍպերմատոզոիդների մեծ մասն ունի ցենտրիոլներ սպերմատոզոիդի վզիկում[47]: Շատ կենդանիների սպերմատոզոիդներն ունեն երկու տիպի ցենտրիոլներ՝ հայտնի որպես պրոքսիմալ ցենտրիոլ և դիստալ ցենտրիոլ: Որոշ կենդանիներ (ներառյալ մարդիկ և խոշոր եղջերավոր անասունները) ունեն մեկ տիպի ցենտրիոլ՝ պրոքսիմալ ցենտրիոլը, ինչպես նաև երկրորդ ցենտրիոլ՝ ոչ տիպիկ կառուցվածքով: Մկները և առնետները չունեն ճանաչելի սպերմատոզոիդային ցենտրիոլներ: Մրգաճանճը՝ Drosophila melanogaster-ը, ունի մեկ ցենտրիոլ և մեկ ոչ տիպիկ ցենտրիոլ, որը կոչվում է պրոքսիմալ ցենտրիոլանման[48][11]: Սպերմատոզոիդի պոչի ձևավորումՍպերմատոզոիդի պոչը հատուկ տեսակի թարթիչ է (կոչվում է նաև մտրակ): Շատ կենդանիների մոտ սպերմատոզոիդի պոչը ձևավորվում է ցիտոզոլային ցիլիոգենեզի եզակի գործընթացի միջոցով, որի ընթացքում սպերմատոզոիդի պոչի աքսոնեմայի ամբողջը կամ մի մասը ձևավորվում է ցիտոպլազմայում կամ ենթարկվում է ցիտոպլազմայի ազդեցությանը[49]: Ծանոթագրություններ
Ընդհանուր և վկայակոչված աղբյուրներ
|