1.2. Биологические механизмы половой дифференциации

Вопрос о том, почему получаются мальчики и девочки, интересовал человечество давно. При этом выдвигались разные причины. Например, Аристотель считал, что главное – как ласкают друг друга мужчина и женщина, кто более страстен во время полового акта; если более страстен мужчина, то получится мальчик, если женщина – то девочка.

Несмотря на бурное развитие биологии в XIX – первой половине XX в., тайна появления ребенка определенного пола была раскрыта лишь во второй половине XX в. с помощью генетиков.

Как известно, носителем наследственных свойств является хромосомный аппарат. В каждой клетке человека находится 23 пары хромосом – 22 пары так называемых аутосом, одинаковых у мужчин и женщин, и одна пара половых хромосом, которая у них различается. У женщин это две X-хромосомы (паттерн XX), у мужчин одна X и одна Y-хромосома (паттерн XY), т. е. мужской генетический пол является гетерогаметным, а женский – гомогаметным.

В процессе созревания каждая половая клетка утрачивает половину своего хромосомного набора (остается лишь по одной хромосоме из каждой пары). Зрелая мужская половая клетка – сперматозоид – содержит 22 аутосомы и одну половую хромосому – X или Y (поэтому есть сперматозоиды двух видов – более крупные, с круглой головкой, содержащие Y-хромосому, и менее крупные, с овальной головкой, содержащие X-хромосому). Женская половая клетка – яйцеклетка – содержит 22 аутосомы и одну половую хромосому, всегда Х. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом восстанавливается полный набор хромосом – по 22 пары аутосом и пара половых хромосом. Однако пары половых хромосом могут быть разными. Если яйцеклетка оплодотворяется X-сперматозоидом, то в зародышевой клетке – зиготе – образуется пара из двух X-хромосом, т. е. женская, и тогда в дальнейшем развитие плода идет по женскому типу. Если же яйцеклетка оплодотворяется Y-сперматозоидом, то в зиготе образуется мужская пара половых хромосом и развитие плода идет по мужскому типу.

Вообще-то зародыш изначально запрограммирован на то, чтобы развиваться в особь женского пола, о чем говорил французский биолог Альфред Жост еще до открытий генетикой Xи Y-хромосом. Однако присутствие Y-хромосомы останавливает развитие еще не дифференцированных половых органов плода (которые иначе превратились бы в яичники) и направляет их развитие по мужскому типу, превращая в яички.

Процесс половой дифференциации начинается с момента оплодотворения яйцеклетки и проходит ряд стадий, каждая из которых имеет свои специфические задачи, причем результаты развития, достигнутые на каждой стадии, становятся необратимыми (Вундер П. А., 1980; Донован Б. Т. и ван дер Верф Тен Бош Дж., 1974, и др.). Основные этапы и компоненты половой дифференциации отражены Д. Мани (Money D., 1980) в следующей схеме (рис. 1.1).

Генетический пол определяет истинный, или гонадный, пол (от греч. gone – семя), т. е. пол, обусловленный строением половой железы (яичка или яичника). Так, паттерн XY, характерный только для мужских клеток и делающий их несовместимыми с иммунологической системой женского организма, программирует за счет наличия в Y-хромосоме гена SRY превращение (на 4–8-й неделе) зачаточных гонад мужского плода в семенники, способные порождать сперматозоиды. В хромосоме X паттерна XX имеется ген DSS, направляющий развитие индифферентной половой железы в яичники, которые способны порождать яйцеклетки. Возникновение яичек или яичников обусловливает гаметный пол (от греч. gametes – супруг, gamete – супруга). Таким образом, ген DSS играет у паттерна XX такую же роль, как ген SRY у паттерна XY. В конце 3-го месяца яички начинают продуцировать мужской половой гормон тестостерон (андрогены) и ингибирующую субстанцию, которая подавляет развитие женских половых органов. Тестостерон стимулирует развитие внутренней репродуктивной системы по мужскому типу и, кроме того, как предполагают ученые, влияет на развитие мозга и нервной системы: в мозг поступает команда прекратить цикличное выделение гормонов, вследствие чего у лиц мужского пола отсутствуют менструальные циклы после наступления пубертата. Возникает гормональный пол, который у зародыша определяет дифференциацию внутренних репродуктивных органов (внутренний морфологический пол) и наружных гениталий (внешний морфологический пол), а также особых нервных механизмов – так называемых половых центров, которые в дальнейшем регулируют маскулинное или фемининное поведение человека. С наступлением полового созревания количество андрогенов у мальчиков увеличивается, так как они вырабатываются не только в коре надпочечников, как у женщин, но и в мужских половых железах. А чем больше в организме андрогенов, тем больше проявляется маскулинное поведение.

Гипоталамус, где расположены половые центры, не только дифференцируется под влиянием зародышевых гормонов, но и сам является психоэндокринным органом; его пренатальная программа, ориентированная на мужское и женское поведение, определяет характер его реакции на половые гормоны пубертатного периода, а эта реакция, в свою очередь, вызывает соответствующее полодиморфическое поведение.

В период полового созревания выделяется большое количество гормонов, окончательно определяющих биологические различия по полу. За этот период у мальчиков уровень тестостерона увеличивается в 18 раз, а у девочек уровень эстрадиола – в 8 раз (Biro F. et al., 1995).

При отсутствии или недостатке в соответствующий критический период зародышевых андрогенов половая дифференциация автоматически, независимо от хромосомного пола, происходит по женскому типу (Либерман Л. Л., 1966; Розен В. Б. с соавт., 1991). Примером может служить развитие ребенка в тех случаях, когда в силу патологического влияния экологии (интоксикация, радиация) не формируются половые железы (состояние агонадизма). С другой стороны, если мать в период беременности принимает препараты, стимулирующие появление мужского гормона (тестостерона), то женский эмбрион может «дефеминизироваться», что впоследствии проявится в маскулинизации женского поведения (Collaer M., Hines M., 1995). Такие девочки предпочитают общество мальчиков и игры, свойственные мальчикам, самоуверенны и независимы. Все это доказывает значительно большую роль для внутриутробной дифференцировки полов андрогенов, чем эстрогенов.

Установлено, что вероятность рождения мальчика тем выше, чем моложе родители (Stern C., 1960). Так, у матерей 18–20 лет отношение родившихся мальчиков к девочкам было 120:100, а у матерей 38–40 лет – 90:100. Имеет значение и то, какая по счету беременность: у первородящих мальчики рождаются чаще; чем выше порядковый номер родов, тем ниже вероятность рождения сына. Кроме того, если к моменту овуляции сперматозоид уже находится в половых путях женщины, больше вероятность рождения девочки, если же он попадает туда после овуляции, возрастает вероятность рождения мальчика (Бауст Э., 1872). Уже в XIX в. было замечено, что беременность мальчиком продолжается на неделю дольше, чем беременность девочкой.

Можно ли этому верить?

Французские медики разработали диету для будущих родителей. Врачи утверждают, что соблюдение ее перед зачатием позволяет с достоверностью до 80 % планировать пол будущего ребенка. Вот эти диеты.

Рекомендуемые продукты питания, чтобы родилась девочка: шоколад, какао, кальциевые минеральные воды; мясо в ограниченном количестве; яйца, молоко, сливочные сырки, творог; хлеб и печенье без соли, выпечка без соли и дрожжей; рис, манка; картофель в ограниченном количестве; баклажаны, свекла, морковь, огурцы, зеленые бобы, горошек, перец стручковый, лук; яблоки, груши, клубника, малина, лимоны, грейпфруты; сухофрукты, несоленый миндаль, фундук, арахис; сахар, варенье, желе, сметана, перец, пряности.

Рекомендуемые продукты питания, чтобы родился мальчик: сок фруктовый, минеральная вода с содой; колбасы, копчености; яичный белок; печенье, бисквиты; картофель, грибы, чечевица, сушеный горох; бананы, финики, абрикосы, апельсины, черешня; чернослив, шоколад.

В общем, для зачатия девочки надо больше кальция, а для зачатия мальчика – больше калия.

Различия в быстроте развития мужского и женского организма видны уже на стадии эмбриона. У девочек развитие скелета идет быстрее. После рождения они на 1–2 недели опережают мальчиков в формировании костей. В то же время по длине и весу мальчики при рождении больше девочек на 2–3 % (Tanner J., 1978).

Нарушение развития пола. В ряде случаев в период внутриутробного развития происходит отклонение от описанной выше программы полового развития вследствие недостатка или избытка мужского полового гормона, из-за чего возникает мужской или женский псевдогермафродитизм.

Женский псевдогермафродитизм выражается в омужествлении наружных половых органов (увеличение клитора). Повышенное содержание в организме девочки андрогенов приводит к формированию мужского соматотипа, который характеризуется увеличением роста (за счет нижних конечностей) и увеличением ширины плеч при уменьшении ширины таза, а также уменьшением жировой массы тела и увеличением мышечной массы. Задерживается половое созревание (в 14 лет отсутствуют грудные железы и менструации).

Мужской псевдогермафродитизм связан с недостатком мужских половых гормонов в период развития мальчиков. Вследствие этого мальчики приобретают некоторые морфологические и поведенческие черты, свойственные женщинам.

1.3. Кого рождается больше – мальчиков или девочек?

Еще в 1661 г. стало известно, что в мире мальчиков рождается на 6 % больше, чем девочек (очевидно, в связи с тем, что в составе спермы преобладают Y-сперматозоиды, обеспечивающие при оплодотворении яйцеклетки развитие зародыша по мужскому типу развития; в среднем Y-сперматозоидов 150–170: 100 X-сперматозоидов). Однако этот громадный перевес мужских гонад не приводит к такому же перевесу рождающихся мальчиков над девочками, так как большая гибель мужских особей начинается уже в период беременности. Известно, что общее число ранних выкидышей составляет до 25–30 % всех зачатий. При этом оказывается, что на 100 выкидышей плодов женского пола, случающихся в 3 первых месяца беременности, приходится 160–170 выкидышей плодов мужского пола (Новосельский С. А., 1958). Часто гибель будущего мальчика происходит раньше, чем женщина узнает, что она беременна. В результате мальчиков рождается лишь немногим больше, чем девочек. В среднем для всех рас это соотношение равно 105,5: 100, а в СССР в 1970 г. оно было 104: 100. Правда, следует иметь в виду, что в странах Востока искусственно (путем абортов) снижается число родившихся девочек, что вызвано как религиозными предрассудками (девочки во многих семьях считаются нежелательными), так и демографическими условиями (перенаселенностью). Поэтому, например, в Южной Корее мальчиков рождается на 14 % больше, чем девочек, а в Китае – даже на 18 % в результате умерщвления 76 млн плодов и новорожденных женского пола (Kristof, 1993; Klasen, 1993).

В связи с этим различают три вида соотношения полов: первичное (соотношение мужских и женских зигот, или половых клеток), вторичное (соотношение пола новорожденных) и третичное (соотношение представителей мужского и женского пола в зрелой популяции среди способного к воспроизведению населения).

Небольшой остров Дзинодзи в Японии называют «островом мальчиков». Здесь уже многие годы мальчиков рождается в 3,5 раза больше, чем девочек. Японские ученые видят причину этого в питьевой воде – она имеет много щелочных веществ.

Б. Ц. Урланис (1969) привел данные, согласно которым в СССР в 1967 г. появилось на свет 2 098 000 мальчиков и 1 995 000 девочек. Из них до одного года не дожили: 29 на 1000 мальчиков и 23 на 1000 девочек. Эта тенденция сохранилась и в последующие годы (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Младенческая смертность, 1980–1998 гг. (Зуйкова, Ерусланова, 2001)

Интересен факт, что во время войн и после них резко возрастает число рождающихся мальчиков (рис. 1.2), так что вторичное соотношение между лицами мужского пола в эти годы увеличивается и вследствие этого нормальное соотношение, утерянное в годы войны, вновь восстанавливается.

Рис. 1.2. Динамика вторичного соотношения полов (Германия 1908–1928 гг.)

Например, в Москве в 1911–1916 гг. соотношение было равно 104,7:100, в 1917 г. – 106,9:100, а в 1922–1924 гг., когда закончились Первая мировая и Гражданская войны, соотношение выросло до 107,4:100 (Новосельский С. А., 1958).

Механизмы этой природной саморегуляции соотношения полов не ясны. В. А. Геодакян (1965) выдвинул в качестве регулирующего фактора интенсивность половой деятельности, которая возрастает тем больше, чем меньше остается после различных катаклизмов (например, войн) мужчин (при относительном росте числа молодых и слабых здоровьем, которых на войну не берут). Свою точку зрения он подкрепляет тем, что у животных половое истощение или физическая слабость производителя (самца) ведет к преобладанию в потомстве самцов. Таким образом, в экстремальных условиях самцов гибнет больше, но и больше рождается. С таким объяснением не согласны Д. В. Колесов и Н. В. Сельверова (1978), которые считают, что половая активность представителей мужского пола далеко не определяется их относительной численностью. Активность действительно может быть и ни при чем, но состояние здоровья как не воевавших, так и воевавших, скорее всего, играет свою роль.

Глава 2. Морфофункциональные половые различия

2.1. Морфологические различия между лицами мужского и женского пола

В первые 3 года жизни существенных различий по длине и массе тела, а также по окружности грудной клетки нет. Мальчики немного превосходят девочек в длине тела – до 10 лет, а в массе – примерно до 8,5 лет. Однако в связи с более ранним (на 1–1,5 года) началом полового созревания девочки начинают превосходить мальчиков в длине тела (с 10 до 13 лет) и в массе (с 9 до 14 лет). После 12 лет у девочек снижаются темпы увеличения роста, а с 14 лет – и темпы увеличения массы тела. У мальчиков же в этот период физическое развитие протекает весьма интенсивно. В результате, в 17 лет масса тела юношей превышает таковую девушек на 12 %, а рост и окружность грудной клетки – на 9 %. Мужчины в среднем выше женщин на 10 см. Формируются мужские пропорции тела: широкие плечи и спина, таз существенно уже, чем плечи, сравнительно длинные конечности, центр тяжести находится выше пояса, тогда как у женщин – ниже.

Дж. Таннер (1968) отмечает, что девочки уже с рождения опережают мальчиков по оссификации (замещение в скелете хрящевой ткани костной) приблизительно на 20 %. Оссификация скелета у девочек в возрасте 10–12 лет на 2–3 года опережает таковую у мальчиков. Однако женщины обладают более хрупким скелетом.

М. В. Антропова (1983) приводит данные темпов изменения антропометрических показателей у детей по отношению к данным взрослых (дефинитивным показателям), из которых следует, что в каждый возрастной период детства девочки морфологически развиваются большими темпами, чем мальчики (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Суммарные приросты основных соматометрических показателей ребенка в отдельные возрастные периоды его развития (средние величины, процент)*

* Примечание: за 100 % приняты абсолютные величины соматометрических показателей взрослого условного человека, приведенные в книге: «Человек. Медико-биологические данные». М., 1977.

Согласно данным Дж. Таннер (1968), темпы развития конечностей выше у девочек. Уже с рождения по пропорциям тела девочки ближе к дефинитивному (окончательному) состоянию по сравнению с мальчиками. Это видно на рис. 2.1, где представлены градиенты созревания (степень приближения в данный момент к дефинитивным размерам, принятым за 100 %) верхних конечностей у девочек и мальчиков.

Рис. 2.1. Градиенты созревания верхних конечностей: 1 – кисти рук, 2 – предплечье, 3 – плечо

Большие темпы роста и созревания девочек по сравнению с мальчиками можно объяснить тем, что в крови первых имеется большая концентрация гормона роста – соматотропина, чем в крови вторых (рис. 2.2).