Изучение процесса формирования и оплодотворения куриного яйца является необходимой предпосылкой для выработки правильного представления об эмбриогенезе цыпленка.
Это тем более понятно, что большая часть развития цыпленка до его выклева из яйцевой скорлупы происходит вне непосредственной связи с материнским организмом, осуществляясь за счет тех веществ, которые окажутся включенными в состав отложенного курицей яйца.
Можно назвать большое количество работ, авторы которых изучали различные стороны процесса оогенеза, овуляции и оплодотворения куриного яйца. Наряду с ними имеются исследования и по изучению дробления яйца курицы и по ранним стадиям развития зародыша, протекающих до начала инкубации. Однако подавляющее большинство литературных данных по этим важным разделам раннего онтогенеза кур представлено в виде узкоспециальных исследований, причем выводы авторов по отдельным вопросам иногда носят противоречивый характер. Сколько-нибудь удовлетворительных сводок на русском языке по указанным проблемам нет.
Исходя из этого, нам представляется целесообразным кратко резюмировать ранее полученные данные по каждому из затронутых разделов и отметить те спорные положения среди них, которые еще ждут своего разрешения.
Оогенез. В оогенезе птиц, как и в оогенезе других животных, различают три периода: период размножения яйцевых клеток, период их роста, подразделяемый в свою очередь на период малого и большого роста, и период их созревания. Период размножения оогоний, происходит еще в яичнике зародыша (Де Голандер — D’Hollander, 1905, Венцке — Venzke, 1954). Яйцевые клетки в этом периоде относительно малы. Их диаметр не превышает 0,016 мм (Свифт — Swift, 1914). Период размножения половых клеток, темп деления которых велик, заканчивается ко времени вылупления цыпленка из яйцевых оболочек.
В период малого роста половые клетки или ооциты начинают увеличиваться в размере за счет образования и накопления в них первичного желтка. К этому времени они окружаются однослойным фолликулярным эпителием яичника. По данным Брэмбел (Brambell, 1926), клетки фолликулярного эпителия выделяют в цитоплазму ооцита тельца Гольджи, которые в дальнейшем становятся центрами образования желтка.
В период большого роста в плазме яйца, в результате постепенно усложняющейся секреторной деятельности фолликулярного эпителия яичника (Мазунин, 1955), начинает накапливаться вторичный желток. Процесс развития ооцитов сравнительно длителен. В нем различают три следующие друг за другом фазы желткообразования, определяемые как свойством входящего в их состав желтка, так и количеством последнего в ооците (Романов, 1931; Мырза В. и Мырза Е. — Marza Е. a. Marza Е. 1935; Далмане, 1955).
В начальной фазе желткообразования, совпадающей с одновременным ростом ооцита за счет увеличения в нем цитоплазмы, в последней происходит накопление резервных веществ, состоящих из капель нейтрального жира и липоидов. Накопление желтка в ооците цыпленка начинается на 10 день его развития до вылупления из яйцевых оболочек (Гольдсмит — Goldsmith, 1928). В результате этого ооциты увеличиваются в размере. Их диаметры в среднем возрастают от 20 до 700 мк. Клеточное ядро находится в это время в центре ооцита.
Вторая фаза желткообразования характеризуется появлением в резервном веществе ооцита желточных вакуолей (Конопацка — Konopacka, 1933; Далмане, 1955). Она заканчивается формированием первичного желтка более светлого цвета. Отложение первичного желтка начинается в центре ооцита, там, где в дальнейшем образуется латебра яйца. Клеточное ядро вскоре после этого перемещается к периферии ооцита. Оттягивая за собой часть светлого желтка, оно образует при этом шейку латебры. Обычно диаметры ооцитов в это время равны 1,0 мм, тогда как к концу второй фазы желткообразования они в среднем достигают 3,0 мм.
Второй фазой желткообразования заканчивается период малого роста ооцита.
Третья фаза желткообразования, характеризующаяся появлением в ооците вторичного желтка, связана с перестройкой секретирующей деятельности фолликулярного эпителия яичника и, в частности, с проявлением у него способности пропускать в ооцит жиры, растворяющие красители. В связи с этим окраска желтка яйца меняется от светло-желтых тонов до интенсивно оранжевого цвета в зависимости от характера получаемой несушкой пищи.
Шары желтого желтка значительно больше шаров белого желтка. Это в свое время было отмечено еще Бальфуром (Balfour, 1881), который считал, что диаметр первых бывает в пределах от 25 до 100, а вторых от 4 до 75 мк.
Подробно морфологические особенности элементов желтка куриного яйца породы белый леггорн изучены Кнорре (1955). Автор использовал для этой цели морфологические и гистохимические методы исследования с применением фазово-контрастной, ультрафиолетовой и люминесцентной микроскопии. По его данным, желтые желточные шары могут быть мелкозернистыми и грубозернистыми. Их диаметры варьируют от 20 до 60 мк. Так называемые белые желточные шары более мелкие, чем желтые и структура их гомогенна. Их диаметры не превышают 7—20 мк. Автор описывает также ряд промежуточных форм желточных шаров. И белые, и желтые шары, по его данным, содержат нейтральный жир. В желтых шарах жир пропитывает всю его основу, а в белых содержится только по их периферии.
Данные Кнорре совпадают с выводами Датковны (Datkowna, 1949), которая нашла, что к началу инкубации куриного яйца желток представляет собой эмульсию жировых капель, диспергированных в жидкости коллоидного фосфоропротеина.
Третья фаза желткообразования, совпадающая с периодом большого роста ооцита, особенно интенсивно протекает во время яйцекладки. Желток откладывается или непосредственно под фолликулярным эпителием, или под образовавшейся в последней фазе роста ооцита на его поверхности бесклеточной оболочкой или zona radiata.
На более ранние слои желтка наслаиваются последующие его отложения, что может придать сформированному ооциту слоистый вид. Скорость образования желтка нарастает с увеличением поверхности ооцита и является производной роста фолликулярного эпителия. За несколько дней до овуляции темп отложения желтка снижается. По данным Борковской (1954), на образование вторичного желтка затрачивается от 6 до 9 суток и лишь изредка на это требуется до 20 дней.
Zona radiata, окружающая ооцит до его овуляции, представляет собой продукт жизнедеятельности внутреннего слоя клеток фолликулярного эпителия. Таким образом, она по своему происхождению относится к вторичным яйцевым оболочкам. На более поздних стадиях zona radiata сливается с первичной оболочкой яйца, выделяемой цитоплазмой яйцеклетки. После этого оба образования не могут быть разделены.
Zona radiata имеет отверстия в виде многочисленных тонких канальцев, через которые проникают тончайшие отростки протоплазмы клеток фолликулярного эпителия, достигающие своими концами до цитоплазмы ооцита. Этим путем происходит поступление из крови матери в ооцит веществ, используемых на формирование желтка.
К сожалению, среди исследователей нет достаточной ясности в вопросе о том, какое образование в курином яйце следует называть желточной оболочкой. Обычно желточной оболочкой называют zona radiata, плп то более сложное по своему происхождению образование, которое появилось после дополнительного присоединения к ее первоначальной структуре сети муциновых волокон, выделенных из первой порции белковой оболочки и отложившейся на ее поверхности после овуляции яйца и попадания его в воронку яйцевода (Нидхэм и Смит — Needham a. Smith, 1931; Ганзен — Hansen, 1934; Конрад и Филлипс — Conrad a. Phillips, 1938; Нидхэм, 1942 и др.).
Таким образом, в состав того образования, которое обычно принято называть желточной оболочкой яйца, оказываются включенными: первичная или собственно желточная оболочка — продукт цитоплазмы яйцеклетки; вторичная оболочка, или производная клеток фолликулярного эпителия, zona radiata, и незначительная часть третичной оболочки, или халазовая оболочка яйца. Последняя может быть так названа, так как при дальнейшем формировании третичных оболочек из отходящих от нее волокон муцина с двух противоположных концов желточного шара образуются закрученные тяжи, или халазы, одна из которых направлена к тупому, а другая к острому концам яйцевой скорлупы.
В дальнейшем термином «желточная оболочка» нами будет обозначаться общепринятое для этого понятия образование.
О том, что желточная оболочка не представляет собой гомогенной массы, свидетельствуют данные ряда исследователей, изучавших ее структуру. Так, при помощи люминисцентного микроскопа Шалумовичу (1955) удалось различить в ней пять слоев. Однако этот же автор на основе гистологического исследования и ультрафиолетовой микроскопии выявил ъ ней только три слоя. Три слоя в желточной оболочке куриного яйца обнаружили Моран и Холл (Moran a. Hall, 1936) и Мак Нелли (McNally, 1943), которые показали, что ее внутренний слой толщиной от 3 до 6 мк состоит из муцина, средний толщиной от 6 до 10 мк — из кератина и внешний толщиной от 3 до 6 мк, так же как и первый, — из муцина. В поверхностном слое желточной оболочки ими была выявлена отчетливо выраженная волокнистость. Окончательно сформированная желточная оболочка не имеет пор или отверстий, она состоит из переплетающихся волокон кератина и муцина. Вода легко проходит из наружной среды через желточную оболочку в желток.
Процесс созревания куриного яйца подробно описан Олсен (Olsen, 1942, 1951); Олсен и Франс (Olsen a. Fraps, 1944, 1950). По их данным, начало созревания яйца происходит до его овуляции; оно связано с процессом перемещения ядра в ооците из центрального местоположения в нем к периферии. По мере миграции ядра происходит изменение его формы, которая постепенно из шаровидной становится чечевицеобразной. В результате этого процесса на анимальном полюсе яйца из ядра и небольшого количества протоплазмы образуется диск, диаметр которого равен 3,5 мм.
По предположению Борковской (1954), нахождение ядра и протоплазмы на поверхности желточного шара указывает на их связь с фолликулярным эпителием, так как последний, по ее данным, теряет в этом месте способность выделять желток.
Примерно за сутки до момента овуляции в ядре куриного яйца происходит распад ядерной оболочки, т. е. наступает подготовка ядра к делению, в результате которого образуется первое направительное тельце. Первое направительное тельце выделяется из яйцевой клетки примерно за час до овуляции, оставаясь лежать после этого под zona radiata. Веретено второго деления созревания появляется в яйце незадолго до овуляции, однако выделение второго направительного тельца происходит уже после разрыва фолликула, попадания яйца в воронку яйцевода и проникновения в яйцо спермия.
Овуляция и оплодотворение. После достижения яйцевой клеткой максимального размера, вследствие накопления в ее цитоплазме желтка, происходит овуляция. Фолликулярный эпителий в. том месте фолликула, которое носит название стигмы, или рубца, под влиянием мышечного сокращения стенки фолликула, наступающего незадолго до овуляции, постепенно утоньчается, а затем разрывается. Яйцо выпадает из фолликула в просвет воронки яйцевода, охватывающего в это время яичник (Кёртис — Curtis, 1910). Фолликулярный эпителий, плотно сращенный по краю рубца со стенкой яичника и соединенный с ним с внутренней стороны специальной сосудистой ножкой, после выпадения яйца из фолликула остается на месте.
Что вызывает сокращение мышц стенки фолликула, приводящего к разрыву рубца, остается спорным. Предположение Зоненбродт (Sonnenbrodt, 1908) и Паттерсона (Patterson, 1910) о том, что в этом процессе принимают участие мускульные сокращения, производимые воронкой яйцевода, охватывающей фолликул перед его разрывом, не подтвердилось экспериментальной работой Пирль и Кёртиса (Pearl a. Curtis, 1914), удалявших яйцев од и наблюдавших при этом нормальный процесс овуляции. Бартельмец (Bartelmez, 1912) на основании изучения оогенеза у голубя сделал вывод о том, что разрыв рубца происходит в результате механического давления со стороны увеличившегося в объеме желтка на клетки фолликулярного эпителия. Это давление стимулирует фолликулярный эпителий к выделению новых порций желтка, пока увеличение яйца не достигнет такого масштаба, что наступит разрыв рубца в фолликуле.
Очень вероятно, что этот механизм, коррелируемый гормональной «системой курицы, в какой-то мере способствует своевременному процессу овуляции.
Особый интерес представляет вопрос о том, с каким интервалом происходит овуляция у кур в период интенсивной яйцекладки, так как это помогает уточнять истинный возраст зародыша. По данным Филлипс и Уоррен (Phillips a. Warren, 1937), между интервалом в откладке яиц и овуляцией имеется положительная корреляция. При исследовании 84 кур породы белый леггорн, они обнаружили, что в среднем интервал между откладкой следующих друг за другом яиц равен 26,3 часа, с вариациями в пределах от 24,3 до 28,7 час. Интервал между откладкой яйца и новой овуляцией в среднем оказался равным 32,2 мин. с вариациями от 7 до 74 мин. Результаты, близкие к этим данным, были несколько ранее получены Мак Нелли и Байерли (Me Nally a. Byerly, 1935) и Уорреш и Скотт (Warren a. Scott, 1935), что указывает на достоверность наблюдаемого явления.
Чтобы иметь возможность установить возраст зародыша до начала инкубации, определяемый временем нахождения оплодотворенного яйца в половых путях курицы, необходимо предварительно достаточно точно знать, где, т. е. в каком участке яйцевода, происходит процесс оплодотворения.
Проследить проникновение спермиев в яйцеклетку и изучить последующее слияние женского и мужского пронуклеусов в курином яйце оказалось технически трудной задачей, вследствие накопления в плазме яйцеклетки птиц большого количества желтка. Вероятно, этим объясняется получение противоречивых данных по этому вопросу в работах разных исследователей. Иванов (1924) и Войтишкова (Vojtiskova, 1955) считают, что оплодотворение яйца курицы наступает еще до овуляции, т. е. непосредственно в яичнике. Другие авторы: Петтерсон (Patterson, 1910), Уолтон и Уисхем (Walton a. Whetham, 1933) полагают, что оплодотворение куриного яйца наступает в верхних отделах яйцевода, непосредственно вслед за его попаданием туда. Вместе с тем Колъбруге (1913) наблюдал, что сперматозоиды не поднимаются по яйцеводу выше перешейка и на этом основании приходит к выводу, что оплодотворение куриного яйца не может происходить сразу же вслед за овуляцией.
Пересадкой зрелых яйцеклеток от искусственно осемененной курицы в воронку яйцевода другой стерильной курицы Олсен и Нир (Olsen а. Neher, 1948) доказали, что оплодотворение яйца происходит сразу же после его овуляции.
Изучая оплодотворение у кур Бехтина (1955, 1958) установила, что этот процесс происходит в воронке яйцевода и наступает по прошествии 10—30 мин. после овуляции. По ее данным, яйцо к этому времени находится на стадии второго деления созревания.
Подведя итог всем упомянутым работам по выяснению сроков овуляции и оплодотворения куриного яйца, легко обнаружить могущую возникать изменчивость этого процесса. В частности, она может быть продемонстрирована следующим, чисто теоретическим, подсчетом. Предположим, что в некотором стаде куры откладывают яйца с интервалом, изменяющимся от 24 час. 18 мин. до 28 час. 42 мин. Промежутки между откладкой яйца и овуляцией у этих кур будут варьировать в пределах от 7 мин. до одного часа 14 мин. Принимая во внимание, что интенсивность овуляции непосредственно скоррелирована с интенсивностью кладки, будем считать, что у курицы, кладущей яйцо с интервалом в 24 час. 18 мин., овуляция наступит через 7 мин. после откладки предыдущего яйца, а у курицы, кладущей яйца с интервалом в 28 час. 42 мин., овуляция наступит через один час 14 мин. Зная, что оплодотворение яйца происходит в промежутке кежду 10 и 30 мин. после овуляции, можно принять, что в среднем она наступит в обоих случаях через 20 мин. Тогда оплодотворение нового яйца у первой курицы наступит после откладки ею предыдущего яйца через 27 мин., а у второй курицы через час 34 мин. У первой курицы развитие зародыша до откладки яйца будет длиться 23 час. 51 мин. (24 час. 18 мин. минус 27 мин.), а у второй курицы на это пойдет 27 час. 8 мин. (28 час. 42 мин. минус час 34 мин.). Таким образом, зародыш от второй курицы будет ко времени откладки яйца старше зародыша первой курицы на 3 час. 17 мин. (27 час. 8 мин. минус 23 час. 51 мин.). Эти вычисления показывают, что даже от такого в общем однотипного куриного стада предел вариации возрастов зародышей в только что отложенных яйцах составляет более трех часов. Если принять во внимание, что для промышленной инкубации яйца берутся от кур, откладка яиц у которых происходит с значительно отличающихся друг от друга интервалами во времени, то станет понятным, что различия в возрасте зародышей ко времени откладки яиц могут быть более значительными.
В промышленную инкубацию могут попасть яйца с разными сроками хранения после откладки. Как показали исследования Шишкиной (1949), длительное хранение яиц замедляет последующий рост и дифференцировку зародышей. Исходя из указанного выше, всегда следует иметь в виду, что при изучении строения зародышей, взятых из яиц, одновременно заложенных в инкубатор, исследователю заведомо приходится иметь дело с разновозрастными зародышами.