Задание №178232: Турнир Ломоносова 2010

1. Яйцеклетка — это клетка, из которой после оплодотворения разви-
вается целый многоклеточный организм. Яйцеклетки животных могут
быть очень разного размера, причём их размер не зависит напрямую
от размера взрослого организма. Так яйцеклетка огромного слона по
объёму примерно в 3500 раз меньше яйцеклетки крохотных птичек
колибри.
Предложите причины, по которым яйцеклетки разных животных
могут быть большими или маленькими.
Ответ. У многих организмов яйцеклетка окружена дополнительными
оболочками. Размер яйца птицы или икринки (рыбы, лягушки) — это
размер собственно яйцеклетки плюс размер оболочек. Но в вопросе обо-
лочки не затрагивались, поэтому можно в первом приближении оцени-
вать размер яйцеклетки по размеру яйца в целом.
Размер яйцеклетки напрямую зависит от количества питательных
веществ, запасённых в ней. Млекопитающим (к которым относится
слон) большой запас питательных веществ не нужен, потому что ещё
на ранних стадиях развития, будучи очень маленьким по размеру,
зародыш внедряется в стенку матки материнского организма. Образу-
ется специальный орган — плацента, в котором кровеносные сосуды
зародыша лежат очень близко от кровеносных сосудов матери. И все
необходимые питательные вещества, воду и кислород зародыш «извле-
кает» из кровотока матери. Таким образом, яйцеклетке надо очень мало
своих питательных веществ. Только на самые первые стадии развития
до имплантации (внедрения в стенку матки). Яйцеклетка млекопитаю-
щих всё равно довольно крупная клетка, но увидеть её можно всё же
только под микроскопом.
У птиц же (в том числе у колибри) развитие происходит вне орга-
низма матери, поэтому в яйцеклетке должно хватить питательных
веществ на всё время развития зародыша до момента вылупления.
Поэтому яйцеклетка птиц огромна. В известном всем курином яйце
яйцеклетка — это весь желток. Яйцо колибри, конечно, поменьше, но
соотносительно размеров птички всё равно очень крупное. И гораздо
крупнее яйцеклетки слона.
Если у организма есть личинка, которая способна питаться, то в
яйцеклетке нужно хранить запас веществ на меньшее время — только
до вылупления личинки.
Дополнительно размер яйца может увеличиваться за счёт запаса
воды (в яйцах сухопутных животных) или за счёт каких-то включений,
93

которые, например, повышают плавучесть яйца в воде или делают яйцо
невкусным для хищников. Правда, эти вещества обычно находятся не
в самой яйцеклетке, а в её оболочках — но мы уже договорились оцени-
вать размер всего яйца.
Важно, что производство яиц — очень энергозатратный процесс.
Поэтому те животные, которые имеют крупные яйца с большим количе-
ством «еды» для потомства, обычно производят их не слишком много,
а те, у кого яйца мелкие и содержат мало питательных веществ, могут
позволить себе производить их гораздо больше по количеству. Это не
относится к млекопитающим, которые всё равно тратят много энергии
на вынашивание детёнышей.
Рыбы, производящие мелкие икринки, часто производят их в аст-
рономических количествах. Подавляющее большинство молодняка в
таких кладках погибает в детстве. Но рыбы, так же как и птицы,
должны запасти довольно много питательных веществ в икре. Мел-
кая рыбья икра всё же крупнее яиц млекопитающих. Этих запасов
должно хватить зародышу до момента вылупления. Разные виды
по-разному пытаются решить проблему распределения своих энерге-
тических ресурсов между потомством. Одни, как колюшка и морские
коньки, начинают охранять свою икру, что позволяет откладывать
меньше икринок и, соответственно, больше питательных веществ вкла-
дывать в каждого зародыша. А другие, как лосось, вкладывают все свои
ресурсы в одну огромную кладку с богатой питательными веществами
икрой и после этого погибают.