Прежде всего нужно вспомнить, что это вообще такое — половое размножение.
Внешний облик и внутренне строение живого существа, а также его физиология и поведение, определяются набором генов.
Сами гены «упакованы» в особые структуры — хромосомы.
Можно представить себе, что геном (набор генов) — это огромная книга, в чем-то сродни очень большой и подробной инструкции. Книга содержит готовые рецепты (их сотни тысяч), которые называются генами. А для «удобства чтения» рецепты сгруппированы в главы — хромосомы.
При этом следует помнить, что книги разных видов (геномы) различаются — иначе их представители не были бы разными видами. В том числе различаются и набором глав — хромосом. Именно генетические различия не позволяют скрещиваться (давать потомство) представителям разных видов.
Хотя такое бывает не всегда — у видов-родственников (членов одной семьи) генетический материал довольно сильно совпадает. Это явление часто возникает тогда, когда видам в одной семьи не нужно изолироваться друг от друга жесткими генетическими запретами — как правило, их «разводит» и изолирует сама среда обитания. Иногда географически (т. е.они живут в разных местах, иногда — на разных континентах). Тогда барьеры на уровни генов не такие строгие — у таких видов может быть гибридное потомство.
Но об этом чуть ниже. Пока вернемся к самому процессу полового размножения.
Геном — это очень умная книга. Она умеет читать сама себя и при ряде условий — даже сама себя копирует. Такое копирование называется репликацией.
Каждая клетка живого организма содержит в себе копию книги — геном, упакованный в хромосомы. Все клетки без исключения. Но содержат по-разному: в большинстве клеток тела копия книги полная (все хромосомы) — они называются соматическими; но часть клеток несут в себе ровно половину хромосом — их называют половыми. Последние и только последние участвуют в размножении.
Как они вообще получаются такими?
Вспомним — клетки размножаются делением. А при формировании многоклеточного организма делится им приходится много. Само деление происходит так:
В первой фазе хромосомы, содержащиеся в ядре клетки и до этого существовавшие отдельно, сближаются и соединяются попарно; слившись, они обмениваются участками (генным материалом), а затем — уже с новыми участками генов — расходятся. Ядро делится пополам — в каждой «половинке» уже не полный набор хромосом, а половина.
Во второй фазе происходит репликация — копирование, и число хромосом восстанавливается до нормального. Формируется два полноценных ядра и клетка разделяется на две — точные копии себя самой.
Природа «остановила» процесс деления в половых клетках на первой фазе: хромосомы «встречаются», обмениваются участками и расходятся, а вот удвоения не происходит.
Поделив книгу-геном в половых клетках, природа поступила мудро. Так обеспечивается передача потомству части признаков женского организма и части — мужского. Возникает новое сочетание — достигается генетическое разнообразие.
Новый организм зарождается при слиянии половых клеток отца и матери. Когда их клетки встречаются, сливаются их ядра, несущие в себе половинный набор хромосом. Полный геном восстанавливается: книга живого готова снова воспроизвести себя — в новом существе.
Теперь, представляя себе весь процесс, нетрудно понять — чтобы появилось потомство, должны встретится половые клетки. Они дадут новому организму ровно половину хромосом отца и половину хромосом матери. Чтобы эта самая половина образовалась, набору хромосом в клетках матери и отца нужно образовать пары, обменяться частями и разойтись.
Ясно, что сделать это правильно можно лишь в том случае, если число хромосом — четное.
Иначе слиться попарно просто не выйдет, а без этого образование половых клеток не произойдёт. Процесс «застопорится» в самом начале: он либо не пойдет дальше, либо не сможет дать что-то жизнеспособное — потомство не возникнет.
А теперь вернемся к мулам.
Мул — это гибрид лошади и осла.
Это два вида одного семейства — лошадиные. Они генетические родственники. Собственно, это видно «невооружённым взглядом». Очень похожи.
Так сложилось, что именно как виды они сформировались очень далеко друг от друга. Родиной осла является Африка и Передняя Азия, родиной лошади — Северная Америка. Получается, что изолировало эти два вида друг от друга огромное расстояние. Оно не позволило предкам ослов и предкам лошадей скрещиваться, в связи с чем различия между ними закрепились и дали начало новым видам.
У таких видов-родственников генетические барьеры слабее. Это позволяет им давать общее потомство.
К слову: таких гибридов имеется два — мул и лошак.
Мул — гибрид кобылы и осла. По размерам — почти лошадь, отличается лишь форма головы, бедер и копыт. От матери наследует окраску шерсти, а от отца — голос.
Лошак — гибрид ослицы и жеребца. Телосложением, хвостом и голосом — почти лошадь, но размерами поменьше. Уши же — длинные.
Родственники — родственниками, но лошадь и осел — виды все-таки разные. Набор хромосом — глав книги-генома — у них также разный: у лошади их 64, а осла — 62.
И мул, и лошак берут 32 хромосомы от лошади и 31 — от осла. Получается, что у гибрида хромосом 63.
Это число нечетное. Такому набору хромосом невозможно правильно разделиться попарно, чтобы «запустить» процесс размножения. Как ни старайся, а нормальных пар и нормального обмена частями генома не получится.
У мула и лошака и не получается: из-за нечетного количества хромосом в клетках процесс деления и образования половых клеток «стопорится». Поэтому и мул, и лошак — стерильны.
