配偶子形成は、生体内の配偶子または性細胞の形成です。このプロセスにより、個人は、外部信号によって「誘導された」遺伝子の発現の一時的な変化の一部を変換して子孫に伝達することができます。
有性生殖を行うすべての個体は、「配偶子」と呼ばれる2種類の生殖細胞を定期的に産生します。これらの細胞は、真菌の胞子のように直接発生することはできません。つまり、これらの細胞は、それ自体で常に新しい個体を発生させることはできません。
女性と男性の配偶子形成の代表的な回路図（出典：ウィキメディア・コモンズ経由のエルバースバーグ）
男性の配偶子と女性の配偶子の両方のタイプの細胞は、「受精」として知られるイベントで互いに融合しなければなりません。受精後のみ、この融合の細胞産物である接合体は新しい個体を生み出すことができます。
多数の動物の配偶子は、この機能に厳密に特化した器官である生殖腺から合成されます。生殖腺には「生殖腺」と呼ばれる細胞が付いた発芽上皮があり、その名前の由来となっています。ゴニアは形態学的に両性で同じです。しかし、男性ではこれらは「精原細胞」と呼ばれ、女性では「オーゴニア」と呼ばれます。
配偶子形成は、精子形成と卵形成の両方を包含し、両方のプロセスは相同であり、配偶子の形成のための3つの基本的なステップを共有しています。
配偶子形成は、個人の染色体負荷が半分に減少する細胞分裂のプロセスであることによって区別されます。これは、2つの連続した染色体分離が発生する減数分裂のおかげで可能です。
動物または植物における性細胞の産生は、いくつかの要因に依存します。その中で、細胞分裂が発生するためと変化が誘発されるための両方に必要な「指示」をコードするいくつかの遺伝子の差次的発現が際立っています。対応する形態形成。
男性の配偶子形成
男性の配偶子形成は、精原細胞が成熟して精子に分化するプロセスです。これは、全能性幹細胞が分裂して精子になる娘細胞を生成する複雑なプロセスです。
男性の配偶子形成を持つほとんどの生物では、これは特定の発達年齢になるまで起こりません。人間の場合、それは思春期の間に起こり始めて、残りの人生の間続きます。
人間を含む多くの動物の雄性配偶子形成は「精子形成」と呼ばれ、有糸分裂増殖、減数分裂増殖、および細胞リモデリングの3つのステップで構成されます。
処理する
精子形成は、精原細胞の数を増加させる有糸分裂から始まります。精原細胞は、精子を発生させる幹細胞の再生を担当しているため、一定の有糸分裂にある細胞の集団です。
したがって、雄性配偶子形成の有糸分裂過程は、精原細胞の増殖と維持に重要です。
有糸分裂によって引き起こされる精原細胞のいくつかは、サイズが増大して初代精母細胞になる。各一次精母細胞は、最初の減数分裂（減数分裂I）を介して染色体負荷の減少を受け、2つの二次精母細胞をもたらします。
二次精母細胞は2番目の減数分裂（減数分裂II）に入りますが、この場合、境界面は発生せず（染色体負荷は再び分割されません）、結果として得られる細胞は同じ染色体負荷を持ちます。つまり、一倍体です。
得られた一倍体細胞は精子細胞と呼ばれ、それぞれが母性または父方起源の染色体または両方の親の染色体のさまざまな比率の混合物のみを含むことができます。
精子細胞は「精子形成」と呼ばれるプロセスに入り、さまざまな形態学的変化を受け、染色体を凝縮し、鞭毛を伸ばし、細胞質の含有量を減らし、最終的に成熟した精子になります（多くの場合、成熟しますが、これらは女性の生殖管で放出されている間に最高潮に達します）。
特徴
精子形成は成体動物の生殖寿命を通じて継続的に発生するという事実にもかかわらず、このプロセスは、その遺伝情報が子孫に伝達される細胞を生成する唯一の目的を持っています。同じ種の女性との有性生殖を通して。
さらに、これにより、種の雄が前任者の遺伝情報と自分の遺伝情報を雌の遺伝情報と混合して、子孫の遺伝的多様性を高めることができます。
遺伝情報を混合するこの能力は、種が彼らが住んでいる環境の変化または好ましくない状態を克服するのを助けることができる重要な性質を種が獲得するのを助けます。
女性の配偶子形成
女性の配偶子形成または卵形成は、人類の歴史の中で最も研究されているプロセスの1つです。医学、生物学、経済学、社会学、公共政策など、さまざまな分野の科学者が研究に専念しています。
イギリスの医師、ウィリアムハーベイは、卵子についての有名なフレーズを次のように作成しました。「生きているものはすべて卵から生まれる」
多くの雌動物の生涯にわたって、約100万から200万個の卵母細胞が生成されますが、成熟して「排卵」される卵母細胞は300から400個だけです。多くの動物種の雌では、思春期以降、毎月1つ以上の卵が発生し、成熟した胚珠が形成されます。
処理する
oogoniaまたはoogoniaと呼ばれる卵巣の生殖細胞は、有糸分裂によって数が増加します。結果として得られるそれぞれのoogoniaには、他の体細胞と同じ数の染色体があります。オーゴニアが増殖を停止すると、サイズが大きくなり、初代卵母細胞になります。
最初の減数分裂が発生する前に、初代卵母細胞の染色体は、半分が母親から受け継がれ、半分が父親から受け継がれたそれらの相同染色体とペアになります。
月経周期の表現。1）月経; 2）卵胞の成熟; 3）成熟した卵胞; 4）黄体および5）黄体の分解（出典：M.Komorniczak、Wikimedia Commons経由）
次に、最初の「還元」または成熟の分裂、つまり最初の減数分裂が発生します。この分裂の結果、2つの細胞が生まれます。1つは遺伝物質の半分で、細胞質の含有量は低く、「最初の極体」として知られています。
最初の減数分裂から生じる2番目の細胞は大きく、極体よりも細胞質の内容がはるかに豊富です。さらに、この細胞は、それを引き起こした初代卵母細胞の遺伝的内容のもう半分を持っています。この2番目の細胞は「二次卵母細胞」と呼ばれます。
2番目の減数分裂では、二次卵母細胞と最初の極体が分裂し、それぞれ1つの大きな「卵膜」と3つの小さな極体を形成します。卵巣は成長し、変形して成熟した卵子を生み出します。
極体は機能しておらず、崩壊してしまいますが、それらの形成は染色体の「過剰」の卵子を排出するために必要です。次に、不均一な細胞質分裂により、新しい個体の発達に十分な予備物質を備えた大きな細胞を生成することができます。
特徴
男性の配偶子形成と同様に、女性の配偶子形成は女性の配偶子を作るという究極の目標を持っています。ただし、この配偶子には、男性の配偶子とは異なる特徴と機能があります。
男性の配偶子の合成と同様に、女性の配偶子も親とそれらを生成する個人の遺伝情報を混合して、この情報を送信し、同時に子孫の遺伝的多様性を高めます。
女性の配偶子形成において、初代卵母細胞は単一の機能的な卵子（女性の配偶子）を生じさせるという事実にもかかわらず、受精が起こると、それらは新しい個体を生じさせるすべての栄養物質を持っています。
人間では、たとえば、女性の配偶子形成は思春期からの継続的なプロセスですが、それは有限です。つまり、女性の性別の赤ちゃんの胎児では、女性が持つすべての主要な卵母細胞が形成されます毎月、月経で「失われる」彼らのすべての生活。
植物の配偶子形成
高等植物だけが適切な配偶子形成について話し、植物のプロセスは動物のプロセスと非常に似ています。
主な違いは、植物には発達の遅い段階で配偶子を生産する能力があり、これは事前に決定されていませんが、動物では配偶子の形成は、胚発生。
顕花植物の生殖発生（出典：Wikimedia Commons経由のPablo damiani2）
別の重要な特徴は、配偶子の生殖能力が遺伝的変異によって非常に頻繁に影響を受ける可能性がありますが、これらの変異が子孫に致命的となることはめったにありません。
高等植物では、オスとメスの配偶子はそれぞれ花粉粒と胚珠です。胚珠と花粉粒はどちらも固着性（不動）であり、対応する配偶体（生殖腺に類似）のそれぞれの内部にあります。
女性の配偶子形成
顕花植物では、胚珠の産生部位は「巨胞子虫症」として知られており、1つまたは複数の胚珠を含む卵巣内に見られます。各胚珠は、ヌセラと呼ばれるメガスポランギウムで構成され、1つ以上の外皮に囲まれています。
外皮は一方の端で集まり、花粉粒の花粉管が貫通する開口部であるマイクロパイルを形成します。巨胞子嚢内では、「巨胞子」として知られる細胞が、巨胞子（胚珠）の母細胞として機能します。
巨核球は減数分裂し、4つの一倍体巨胞子を形成します。通常、3つの大胞子が崩壊し、マイクロパイルから最も遠い1つが生き残り、巨大配偶体になります。
ほとんどの被子植物では、発生中の巨大配偶体が8つの核を生成します。4つの核は卵の一方の端に行き、残りの4つの核はもう一方の端に行きます。各端からの核は胚珠の中心に向かって移動します。これらは「極核」として知られています。
各端の残りの核は細胞を形成し、マイクロパイルの近くのこれらの細胞の1つは成熟した卵細胞に発達します。
成熟した巨大配偶体は、7つの異なる細胞の8つの核で構成されています。受精後、胚は内部で発生するため、これは「胚嚢」としても知られています。
男性の配偶子形成
花粉粒または微小配偶体が生成され、花の雄しべに宿ります。それぞれの雄しべには葯があり、それぞれの葯には通常4つの小胞子嚢があり、花粉嚢として知られています。
各花粉嚢の内部には、小胞子の幹細胞、つまり花粉粒があります。すべての幹細胞は減数分裂の過程を経て、4つの一倍体小胞子が各幹細胞から生成されます。
小胞子は成長し、未熟な花粉に成長します。これらの未熟な花粉粒には、「花粉管」が発生する細胞と、2つの精子細胞を生成する生殖細胞があります。
花粉が葯から放出される前に、花粉はexinと呼ばれるタンパク質の外側の保護シェルと別のタンパク質であるintinの内側の保護シェルを発達させます。植物の多くの種は、花粉粒の内側の覆いに発生するパターンを通じて識別できます。
花粉粒の最終的な発達は、花粉管の「発芽」によって起こります。これは、花粉粒がその後受粉する花の柱頭に堆積した後にのみ起こります。
参考文献
- Desai、N.、Ludgin、J.、Sharma、R.、Anirudh、RK、およびAgarwal、A（2017）。女性と男性の配偶子形成。臨床生殖医学および外科手術（pp。19-45）。スプリンガー、チャム。
- Hilscher、W.&Hilscher、B.（1976）。男性の配偶子形成の動態。Andrologia、8（2）、105-116。
- マコーミック、S。（1991）。植物における雄性配偶子形成の分子分析。遺伝学の動向、7（9）、298-303。
- Ünal、E.、およびAmon、A.（2011年1月）。配偶子の形成は、酵母の老化時計をリセットします。コールドスプリングハーバーでの定量生物学に関するシンポジウム（76巻、73-80頁）コールドスプリングハーバーラボラトリープレス。
- Van Blerkom、J.&Motta、P.（編）。（2012）。生殖の超微細構造：配偶子形成、受精、および胚発生（第2巻）。Springer Science&Business Media。
- Van Werven、FJ、およびAmon、A（2011）。配偶子形成への参入の規制。王立協会Bの哲学的取引：生物科学、366（1584）、3521〜3531。
- Wilson、ZA、&Yang、C.（2004）。植物の配偶子形成：保存と発達の対比。生殖、128（5）、483-492。