Секс в океане или Тайна зарождения жизни - Мара Хардт

Но оставим в стороне вопросы мотивации. Итак, вот что нам на сегодняшний день доподлинно известно о половом размножении морских ежей и взаимодействии между их сперматозоидами и яйцеклетками.

Прежде всего, морским ежам для подъема репродуктивного духа требуется обилие пищи. Нерест у них начинается на пике цветения воды, когда фитопланктона – одноклеточных водорослей, которыми они питаются, – вокруг в изобилии. Вода же, соответственно, зацветает по достижении необходимых водорослям для размножения продолжительности светового дня и температуры воды, и морские ежи, вполне вероятно, именно на эти показатели и ориентируются, координируя и синхронизуя свои действия. Приурочивая начало нереста к наплыву пищи, морские ежи гарантируют себе не только и не столько восполнение сил после выметывания молок и икры, сколько еще и кормовую базу для личинок своего скорого потомства.

Между прочим, морские ежи далеко не единственные обитатели моря с временно́й привязкой репродуктивного цикла к «микрозелени». Тот же фитопланктон необходим, например, и двустворчатым моллюскам для выращивания гонад; едва весной вода зацветает, устрицы начинают накапливать между створками икру и/или молоки («и/или» здесь не канцеляризм, а отражение того факта, что ракушки, находящиеся на стадии смены пола в ту или другую сторону, вырабатывают и мужские, и женские гаметы одновременно).

У нас, к слову, зелень (правда, листовая) и размножение также тесно взаимосвязаны, причем с глубокой древности. Представьте на секундочку стебель латука – обычного листового или кочанного салата. Эка невидаль, скажете вы… Да, но обратите внимание, особенно если латук растет у вас на собственной грядке: на свежем срезе из стебля сочится молочного цвета сок (отсюда и латинское название всего рода растений Lactuca – от lac, «молоко»). Вот за это свойство – источать молоко – в древнем Египте латуку и было отведено место за пределами салатниц. Этому далекому потомку фитопланктона придавалось сакральное значение культового фаллического символа – олицетворения и главного источника впечатляющей мужской силы древнеегипетского бога плодородия Мина.

Зацветание моря «зеленью» также может знаменовать наступление и других благоприятных для личинок морских ежей событий: отход хищников из мутных вод в более чистые и наступление оптимальных температурных условий для развития. Но прежде чем личинки выведутся из яиц и начнут свое пиршество в цветущей воде, яйца нужно оплодотворить. И дабы точно не упустить момент и синхронизировать половую активность всей популяции надежнейшим образом, самцы морских ежей используют в качестве стартового пистолета для начала нереста… собственную эякуляцию.

В зависимости от региона нерест морских ежей может приходиться на разные периоды от поздней зимы до раннего лета. Рано или поздно, но согласованно и в пределах этих трех-четырех месяцев, рассеянная мелкими группками по дну популяция стягивается в единую кучу. Собравшись, самцы начинают толкаться и тереться друг о друга колючими боками и спинами, как бы подначивая. Затем вдруг находится заводила, первым испускающий молочные струйки. Развеиваясь над скоплением, они действуют на остальных собравшихся подобно благовониям с амвона и побуждают их немедленно присоединиться к испусканию мужского семени через темя. Хотя и наблюдались случаи, когда оказавшиеся в обособленном положении самцы морских ежей исторгали молочные облака в холодные просторы океана по собственной инициативе, в целом они придерживаются принципа соборности и приступают к выносу спермы через голову скоординированным образом и по команде старейшины или, не исключено, нескольких старейшин (в буквальном смысле, то есть самых возрастных особей мужского пола). Ну а вслед за самцами и самки извергают из себя – опять же через вспученные своды голов – вулканические потоки икры.

Но что именно запускает семяизвержение у самых первых самцов? Вот это до сих пор главная загадка. Далее всё относительно ясно: за первыми шлейфами молок тянутся последующие, за ними выметывается икра, а чем гуще замес, тем выше вероятность оплодотворения… но лишь до определенного предела. Перебор с концентрацией гамет на единицу объема воды также чреват падением плодовитости.

Это в идеале один-единственный сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку. На деле же к внешней границе – оболочке – яйцеклетки подлетает целая свора этой шпаны. И пока дородная домохозяйка пытается распознать единственного достойного из претендентов на то, чтобы войти в ее внутренние покои через парадный вход, с десяток других могут незаметно просочиться туда откуда-нибудь еще (прямо как в «Голодных играх»), и каждый сперматозоид устремляется к заветной цели с полной бескомпромиссностью намерений. Но именно необузданность «головастиков» представляет для яйцеклетки смертельную угрозу, и яйцеклетка задействует защитный механизм, замыкая вокруг себя «пояс целомудрия» сразу же после проникновения внутрь первого сперматозоида.

Причаливший к яйцеклетке сперматозоид первым делом подвергается тесту на совместимость. Как сверхподозрительные родители в ночь школьного выпускного бала не торопятся открывать дверь кому попало, а всё допытываются, кто это и зачем явился, слой рецепторов на поверхности яйцеклетки служит фильтром, пропускающим внутрь только гостя, подходящего по всем параметрам. На самой макушке головки сперматозоида содержится высокомолекулярный белок байндин, играющий роль ключа от замка двери, ведущей в яйцеклетку: подошел – добро пожаловать; нет – до свидания. Рецепторы яйцеклетки распознают по структуре байндина, своего ли вида сперматозоид ломится внутрь, и дают от ворот поворот чужим, и это не излишняя предосторожность, поскольку колонии различных видов ежей могут располагаться по соседству, а океанические течения – вещь труднопредсказуемая. Правда, случается, что и сперматозоиды собственного вида яйцеклетка отторгает из-за избыточно чувствительной настройки рецепторов, но это уже издержки перестраховки. Жесток и безжалостен внешний мир по отношению к бедным сперматозоидам морских ежей: головой в дверь заставляет ломиться, образно говоря, да еще используя ее в качестве отмычки. Но так уж устроен механизм распознавания белков по признаку «свой/чужой».

Если ключ подошел, сперматозоид допускается в яйцеклетку и сливается с ней. Сам процесс для сперматозоида заканчивается взрывом боеголовки, несущей ДНК. Такова, видимо, судьба мужских половых органов – взрываться и что-нибудь исторгать на всех уровнях вплоть до клеточного. Взрывной волной генный материал заносится вглубь яйцеклетки. Это сразу запускает ее внутренние метаболические процессы на полные обороты – и более чем своевременно.

Через десятую долю секунды после проникновения сперматозоида яйцеклетка включает механизм защиты от проникновения других сперматозоидов: внешняя оболочка наэлектризовывается, что не позволяет им прилепливаться к ней. По сути, вокруг яйцеклетки создается силовое поле, непреодолимое для сперматозоидов. А секунд через десять после внедрения и слияния сперматозоида с яйцеклеткой последняя выставляет вместо временного электростатического надежный механический барьер в виде желеобразной мембраны вокруг себя, в котором увязают, не добравшись до цитоплазмы, головки следующих сперматозоидов. По мере утолщения и застывания защитной мембраны она перестает работать в режиме гибельного болота или липучки для мух, а начинает упруго отфутболивать сперматозоиды, давая им шанс поискать свободную икринку. Затем, когда сперматозоиды начинают отлетать от мембраны, как от стенки горох, вместо того чтобы увязать в ней, словно мошки в янтарной смоле, так называемая «оболочка оплодотворения» считается полностью сформировавшейся – и она же будет защищать эмбрион в процессе его развития.