การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและระบบสืบพันธุ์
มวนเป็นแมลงที่พบทั่วไปในทุกภาคของประเทศไทย เมื่อโตเต็มวัยจะผสมพันธุ์และวางไข่ ซึ่งไข่จะฟักเป็นตัวใหม่ต่อไป การสืบพันธุ์เป็นสมบัติของสิ่งมีชีวิตทั่วไป เพื่อดำรงเผ่าพันธุ์ไม่ให้สูญพันธุ์ไปตามการเวลา
นักเรียนเคยสงสัยหรือไม่ว่าสัตว์แต่ละชนิดมีการสืบพันธุ์เหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร จำเป็นหรือไม่ที่จะต้องมีทั้งพ่อและแม่เหมือนมนุษย์ เหตุใดเราจึงไม่เคยเห็นผู้ชาย หรือสัตว์เพศผู้ตั้งท้อง และเมื่อคลอดออกมาสัตว์เหล่านั้นสามารถเจริญเติบโตเป็นตัวเต็มวัยและเข้าสู่วัยชราได้อย่างไร นักเรียนจะได้ศึกษาในบทต่อไปนี้
การสืบพันธุ์
นักเรียนได้ทราบมาแล้วว่าสิ่งมีชีวิตแตกต่างจากสิ่งไม่มีชีวิต คือ มีความสารถในการให้กำเนิดสิ่งมีชีวิตใหม่จากสิ่งมีชีวิตเดิมซึ่งเป็นสมบัติสำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่ทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถดำรงพันธุ์ให้คงไว้ได้ การสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดแตกต่างกันออกไป นักเรียนจะได้ศึกษาจากหัวข้อต่อไปนี้
คำถามนำ
ถ้าสัตว์มีชีวิตไม่มีการสืบพันธุ์จะเกิดผลอย่างไร สิ่งมีชีวิตมีการสืบพันธุ์แตกต่างกันอย่างไร
การสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวมีการสืบพันธุ์แบบทั้งอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศ การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศส่วนใหญ่เป็น การแบ่งเซลล์เป็น 2 ส่วนเท่าๆ กัน (binary fission) เช่น อะมีบา พารามีเซียมสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวบางชนิดสืบพันธุ์โดย การแตกหน่อ (budding)เช่น ยีสต์ ดังภาพที่ 11-1
ภาพที่ 11-1 การแบ่งเซลล์เป็น 2 ส่วนเท่าๆ กัน ก.อะมีบา ข. พารามีเซียม ค. การแตกหน่อของยีสต์
บางครั้งสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวก็มีพฤติกรรมการสืบพันธุ์คล้ายการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เช่น พารามีเซียม เซลล์มี 2 นิวเคลียสคือ ไมโครนิวเคลียส(micronycleus) และ แมโครนิวเคลียส (macronucleus) พารามีเซียม 2 เซลล์จะมาจับคู่กัน (conjugation)เพื่อแรกเปลี่ยนสารพันธุกรรม จากนั้นจึงแยกกันและแบ่งเซลล์เพิ่มจะนวนตามปกติ
-การสืบพันธุ์แบบแบ่งเซลล์เป็น 2 ส่วนเท่าๆ กันต่างจากการแตกหน่ออย่างไร
การสืบพันธุ์ของสัตว์
การสืบพันธุ์ของสัตว์มีทั้งการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศ การสืบพันธุ์แบบมาอาศัยเพศในสัตว์ที่มีโครงสร้างของร่างกายไม่ซับซ้อนและมีความสามารถในการงอกใหม่ เช่น พลานาเรีย ดาวทะเล สัตว์พวกนี้สามารถสืบพันธุ์ด้วยวิธีการงอกใหม่ซึ่งเกิดขึ้นโดยส่วนของร่างกายที่ขาดออกไปหรือสูญเสียไปด้วยสาเหตุใดก็ตามสามารถเจริญเติบโตเป็นตังใหม่ได้ ทำให้มีจำนวนเพิ่มขึ้น
สัตว์หลายชนิด เช่น ฟองน้ำ และไฮดรา สามารถสร้างสิ่งมีชีวิตตัวใหม่จากเซลล์ หรือกลุ่มเซลล์ของตัวเดิม เรียกว่า หน่อซึ่งเจริญจนกระทั่งได้เป็นสิ่งมีชีวิตตัวใหม่ที่เหมือนตัวเดิม แต่มีขนาดเล็กกว่า ต่อมาหน่อจะหลุดออกมาจากตัวเดิมแล้วเจริญเติบโตต่อไป
-มีสัตว์ชนิดใดอีกบ้างที่มารถสืบพันธุ์ด้วยวิธีการงอกใหม่
-เพราะเหตุใดสิ่งมีชีวิตตัวใหม่ที่เกิดจากการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศจึงมีลักษณะรูปร่างและสารพันธุกรรมเหมือนกับสิ่งมีชีวิตตัวเดิมทุกประการ
ภาพที่ 11-2 การแตกหน่อของไฮดรา
นักเรียนได้ทราบมาแล้วว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเกิดจากการปฏิสนธิ (fertilization) ของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้หรืออสุจิกับเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียหรือเซลล์ไข่ ซึ่งอาจจะเกิดภายในหรือภายนอกร่างกายของสัตว์เพศเมียก็ได้ เซลล์ไข่ที่ได้รับการผสมแล้วเรียกว่าไซโกต จะเจริญเติบโตเป็นเอ็มบริโอและตัวเต็มวัยที่สามรถสืบพันธุ์เพิ่มจำนวนประชากรต่อไปได้
สัตว์ส่วนใหญ่มีอวัยวะเพศแยกกันอยู่คนละตัวเป็นสัตว์เพศผู้และเพศเมีย แต่มีสัตว์บางชนิดที่มีอวัยวะเพศทั้งสองเพซอยู่ในตัวเดียวกัน เรียกว่า กะเทยhermaphrodite) เช่น ไฮดราพลานาเรีย ไส้เดือนดิน เป็นต้น
พลานาเรีย เป็นสัตว์ที่มีอวัยวะเพศทั้งสองเพศอยู่ในตัวเดียวกัน ดังภาพที่ 11-3 แต่การปฏิสนธิจะเป็นการผสมข้ามตัวโดยพลานาเรียจะจับคู่แล้วแลกเปลี่ยนอสุจิกัน อสุจิจะเคลื่อนไปตามท่อนำไข่แล้วเกิดการปฏิสนธิกับเซลล์ไข่ในท่อนำไข่
ภาพที่ 11-3 ระบบสืบพันธุ์ของพลานาเรีย
การผสมพันธุ์ของ ไส้เดือนดิน จะเกิดข้นโดยไส้เดือนดิน 2 ตัวจะมาจับคู่สลับหัวสลับหางกัน ดังภาพที่ 11-4 ช่องรับอสุจิของตัวหนึ่งจะแนบกับถุงเก็บอสุจิของอีกตัวหนึ่ง อสุจิจากอวัยวะสืบพันธุ์ของแต่ละตัวจะถูกส่งไปยังช่องรับอสุจิของอีกฝ่ายหนึ่ง จากนั้นจะถูกนำไปเก็บไว้ที่ถุงเก็บอสุจิ แล้วไส้เดือนดินก็จะแยกออกจากกัน ต่อมา 2-3 วันไส้เดือนดินจะสร้างถุงหุ้มเซลล์ไข่ขึ้นและปล่อยเซลล์ไข่ออกมาที่ถุงหุ้มเซลล์ไข่ หลังจากนั้นไส้เดือนดินจะเคลื่อนถอยหลังให้ถุงหุ้มเซลล์ไข่เคลื่อนไปข้างหน้าเพื่อไปรับอสุจิที่ถุงเก็บอสุจิถุงหุ้มเซลล์ไข่จะถูกปล่อยไว้ตามพื้นดิน เซลล์ไข่ที่ผสมกับอสุจิจะฟักอยู่ในถุงหุ้มเซลล์ไข่และเจริญเป็นตัวในระยะต่อมา
ภาพที่ 11-4 การผสมพันธุ์ของไส้เดือนดิน
รู้หรือเปล่า
ทำไมผึ้งเพศผู้ผสมพันธุ์แล้วจะตายผึ้งเป็นแมลงที่อยู่ร่วมกันเป็นสังคม ผึ่งหนึ่งรังจะมีเพศเมียตัวเดียวที่สามารถวางไข่ได้นั้นก็คือผึ้งนางพญา เมื่อผึ้งเพศผู้ผสมพันธุ์ และหลั่งอสุจิแล้วก็จะตาย เนื่องจากองคชาตยังติอยู่กับเพศเมียและดึงให้อวัยวะภายในของเพศผู้ฉีกขาดและตายในที่สุด สัตว์สังคมจำพวกมด ผึ้ง ปลวก ต่อ แตน สามารถเจริญเป็นตัวเต็มวัยได้ โดยที่เซลล์ไข่ไม่ต้องได้รับการผสมกับอสุจิ เรียก กระบวนการนี้ว่าพาร์ทิโนเจนซิส (partheogrnesis) ทำให้สัตว์เหล่านี้เป็นเพศผู้ และมีโครโมโซซมเป็นครึ่งหนึ่งของเพศเมีย
แมลง เป็นสัตว์แยกเพศ มีการปฏิสนธิภายใน โดยแมลงเพเศผู้จะผลิตอสุจิจากอัณฑะออกมาเก็บไว้ที่ถุงอสุจิ เมื่อมีการผสมพันธุ์กับแมลงเพศเมียจะมีการหลั่งอสุจิออกทาง องคชาต (penis)เข้าสู่ระบบสืบพันธุ์ของเพศเมีย อสุจิที่หลั่งออกมาจะผ่าน ช่องคลอด (vagina) ของเพศเมีย ไปผสมกับเซลล์ไข่ที่ผลิตจาก รังไข่ (ovary)ตรงบริเวณ ท่อนำไข่ (ovidoct) แมลงเพศเมียบางชนิดจะมี สเปอร์มาทีกา (spermatheca) เพื่อเก็บสะสมอสุจิไวผสมกับเซลล์ไข่เมื่อเซลล์ไข่เจริญเต็มที่พร้อมกับการผสมพันธุ์ ดังภาพที่ 11-5
ภาพที่ 11-5 ระบบสืบพันธุ์ของผึ้ง ก. ผึ้งเพศผู้ ข. ผึ้งเพศเมีย
กิจกรรมที่ 11.1 การสืบพันธุ์ของสัตว์
1.ให้นักเรียนศึกษากระบวนการสืบพันธุ์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่นักเรียนสนใจโดยรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับเรื่องต่อไปนี้
-จำนวนลูกที่เกิดในแต่ละรุ่น
-วัฏจักรชีวิตของสัตว์
-โครงสร้างของระบบสืบพันธุ์
-อายุขัยของสิ่งมีชีวิต และช่วยอายุที่เป็นวัยเจริญพันธุ์
-พฤติกรรมเลือดคู่
-ข้อดีและข้อเสียของรูปแบบการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต
2.นำเสนอข้อมูลในชั้นเรียน และเปรียบเทียบกับการสืบพันธุ์ของสัตว์ชนิดอื่นๆพร้อมทั้งนำข้อมูลที่ได้ไปจัดป้ายมิเทศ
จากกิจกรรมที่ 11.1 จะเห็นว่าสัตว์มีกระดูกสันหลังจะมีอวัยวะเพศแยกกันอยู่คนละตัว สัตว์มีกระดูกสันหลังที่อาศัยเพศอยู่ในน้ำเช่น ปลา ส่วนใหญ่เมื่อสร้างเซลล์ไข่และอสุจิแล้วจะส่งออกมาทางท่อสืบพันธุ์มาผสมนอกลำตัว สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกมีวิวัฒนาการที่จะข้นมาอาศัยอยู่บนบก แต่ยังต้องผสมพันธุ์ในน้ำ และวางไข่ในน้ำหรือในที่ชื้นแชะ มีการผสมนอกลำตัว เพราะเพศยังไม่มีอวัยวะที่จะถ่ายอสุจิไปให้เพศเมีย ส่วนสัตว์เลื่อนคลานและนกเป็นสัตว์ที่มีวิวัฒนาการขึ้นมาอยู่บนบก การปฏิสนธิไม่จำเป็นต้องอาศัยน้ำเพราะมีการพัฒนาอวัยวะที่จะถ่ายอสุจิให้เพศเมีย จึงมีการปฏิสนธิภายในลำตัวและวางไข่บนบก ไข่มีการห่อหุ้มเพื่อป้องกันเอ็มบริโอและภายในไข่ยังมีของเหลวล้อมลอบเอ็มบริโออยู่ด้วย
-สัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายในและภายนอก มีการดำรงชีวิตในสิ่งแวดล้อมที่เหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร
-เมื่อเปรียบเทียบสัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายในกับสัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายนอก จำนวนการวางไข่หรือตกไข่มีจำนวนแตกต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด
การสืบพันธุ์ของคน
การสืบพันธุ์ของคนก็เหมือนกับสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆคือ มีการรวมตัวของอสุจิกับเซลล์ไข่ในร่างกายของเพศหญิงเกิดเป็ยไซโกต จากนั้นไซโกตจึงเริ่มแบ่งเซลล์และเจริญเติบโตเป็นเอ็มบริโอ เอ็มบริโอที่มีอายุเข้าสู่เดือนที่ 3 ของการตั้งครรภ์ เรียกว่า ฟีตัส (fetus) และเมื่อครบ 9 เดือนจะคลอดออกมาเป็นทารก นักเรียนทราบหรือไม่ว่าระบบสืบพันธุ์เพศชายและระบบสืบพันธุ์เพศหญิงมรการสร้างเซลล์อสุจิและเซลล์ไข่อย่างไรโครงสร้างระบบสืบพันธุ์เพศชาย
ภาพที่ 11-6 ระบบสืบพันธุ์เพศชาย
ระบบสืบพันธุ์ของเพศชายประกอบด้วยอวัยวะหลายอย่างที่ทำงานสัมพันธ์กัน ได้แก่
อัณฑะ ห่อหุ้มด้วย ถุงอัณฑะ (scrotum) อยู่นอกช่องท้องมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิปกติของร่างกายประมาณ 3 องศาเซลเซียสซึ่งเหมาะสมกับการเจริญอสุจิ อัณฑะมีหน้าที่สร่างอสุจิและฮอร์โมนเพศชาย
-คนที่อัณฑะไม่เคลื่อนลงมาอยู่ในถุงอัณฑะทั้ง 2 ข้าง กับคนที่มีอัณฑะเคลื่อนลงมาในถุงอัณฑะเพียงข้าง เดียวจะมีผลอย่างไร
รู้หรือเปล่า
ในเพศชายเมื่ออย่างเข้าสู่วัยหนุ่ม สเปอร์มาโทโกเนียมแบ่งเซลล์เพิ่มจำนวนได้ตลอดวัยเจริญพันธุ์ ส่วนหนึ่งของสเปอร์มาโทโกเนียมนี้เจริญเปลี่ยนแปลงเป้นอสุจิ ดังนั้นเพศชายจึงสามารถสร้างอสุจิได้ตลอดอายุ ถ้าร่างกายยังสมบูรณ์
ภายในอัณฑะประกอบด้วย หลอดสร้างอสุจิ (swminiferoustubule) ซึ่งเป็นท่อยาวขดไปมา ดังภาพที่ 11-7 ภายในหลอดนี้จะมี กระบวนการสร้างอสุจิ (spermatogenesis) โดยมีเซลล์กลุ่มหนึ่งที่บริเวณผนังหลอด เรียกว่า สเปอร์มาโทโกเนียม (spermatogonium)เป็น เซลล์ดิพลอยด์ (2n)
เมื่อย่างเข้าสู่วัยหนุ่มเซลล์สเปอร์มาโทโกเนียม จะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสทำให่ได้สเปอร์มาโทโกเนียมจำนวนมากสเปอร์มาโทโกเนียมบางเซลล์จะพัฒนาให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเรียกว่า สเปอร์มาโทไซต์ระยะแรก (primary spermatosyte) เป็นเซลล์ดิพลอยด์ สเปอมาโทไซด์ระยะแรก 1 เซลล์จะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ครั้งที่ 1 ได้เป็น สเปอร์มาโทไซต์ระยะที่สอง (secondary spermatocyte) 2 เซลล์เป็นเซลล์แฮพลอยด์ (n) และเมื่อแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสครั้งที่ 2 จะได้ สเปอร์มาทิด (spermatid)4 เซลล์ สเปอร์มาทิดเหล่านี้จะมีการเปลี่ยนแปลงและเจริญเป็นอสุจิ โดยสลัดไซโทพลาซึมส่วนใหญ่ทิ้งไป ส่วนหัวเป็นที่อยู่ของนัวเคลียส ส่วนปลายสุดของส่วนหัวมี ถุงอะโครโซม (acrosomalcap) ภายในมีเอนไซม์สำหรับเจาะเยื่อหุ้มเซลล์ไข่เพื่อการปฏิสนธิส่วนลำตัวมีออร์แกแนลล์ที่สำคัญ คือ ไมโทคอนเดรีย และส่วนหางคือ แฟลเจลลัมซึ่งช่วยในการเคลื่อนที่ดังภาพที่ 11-7
ภาพที่ 11-7 กระบวนการสร้างอสุจิ
-สเปอร์ไมโทไซด์ระยะแรก และสเปอร์มาโทไซด์ระยะที่สองของคนมีจำนวนโครโมโซมแตกต่างกันหรือมาช่อย่างไร
-ถ้ามีสเปอร์มาโทโซต์ระยะแรกจำนวน 400 เซลล์จะสร้างอสุจิได้กี่เซลล์
-เพราะเหตุใด ในกระบวนการสร้างอสุจิจึงต้องมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส
เชื่องโยงกับฟิสิกส์
การที่อสุจิมีหัวกลมหรือรีและมีหางที่ช่วยในการโบกพัดได้มีความเหมาะสมกับหน้าที่ของอสุจิ คือ ทำให้อสุจิเคลื่อนที่ในของเหลวได้ดี
อสุจิที่สร้างขึ้นจากหลอดสร้างอสุจิจะเคลื่อนที่มายังหลอดเก็บอสุจิ (apididymis) และพัฒนาต่อจนเจริญเต็มที่ ต่อจากนั้นอสุจิจะเคลื่อนต่อไปยัง หลอกนำอสุจิ (vas deferens) ซึ่งวกขึ้นไปเหนือขอบกระดูกเชิงกรานและมีปลายเปิดเข้าสู่ ท่อปัสสาวะ (urethra)
ระหว่างทางเดินของอสุจิจะมีต่อมสร้างสารหลายต่อมแต่ละต่อมจะผลิตของเหลวไปรวมกับอสุจิ เรียกว่า น้ำอสุจิ (semen) ซึ่งจะถูกหลั่งออกทางปลายเปิดของท่อปัสสาวะที่ปลายองคชาด ต่อมเหล่านี้ ได้แก่ ต่อมสร้างน้ำเลี้ยงอสุจิ (seminal vasicle) ซึ่งทำหน้าที่หลั่งของเหลวมีสีเหลืองอ่อนประกอบด้วยเมือก กรดอะมิโนและน้ำตาบฟรักโทสซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของอสุจิ ต่อมลูกหมาก (prostate gland) หลั่งของเหลวที่มีสมบัติเป็นเบส เพื่อทำให้ช่องคลอดของเพศหญิงซึ่งมีสภาพเป็นกรดเปลี่ยนสภาพเป็นกลาง เมื่ออสุจิเข้าสู่ช่องคลอดก็จะสามารถเคลื่อนที่และมีชีวิตรอดได้ ส่วน ต่อมคาวเปอร์ (Cowper’s gland) ทำหน้าที่หลั่งของเหลวเพื่อหล่อลื่นท่อปัสสาวะโดยเฉลี่ยแล้วผู้ชายจะหลั่งน้ำอสุจิครั้งละประมาณ 3 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีอสุจิประมาณ 300-500 ล้านตัว
โครงสร้างระบบสืบพันธุ์เพศหญิง
ระบบสืบพันธุ์เพศหญิงประกอบด้วย รังไข่อยู่ทางด้านล่างของช่องท้องลึกเข้าไปในอุ้งเชิงกรานอยู่ 2 ข้างของมดลูก รังไข่มีหน้าที่ผลิตเซลล์ไข่และฮอร์โมนเพศหญิง มดลูกอยู่ด้านหลังของกระเพาะปัสสาวะ มดลูกตอนล่างที่ติดต่อกับช่องคลอดจะแคบเข้าหากันเป็นปากมดลูก (cervix)
ภาพที่ 11-8 ระบบสืบพันธุ์เพศหญิง
รู้หรือเปล่า
ในผู้หญิงจะมีโอโอไซต์ระยะแรกอยู่ในรังไขตั้งแต่เกิดประมาณ 400,000เซลล์ โอโอไซต์ระยะแรกนี้จะคงอยู่ในสภาพเดิมจนกระทั้งเข้าสู้วัยสาว โอโอไซต์ระยะแรกจะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเมื่ออสุจิเจาะที่ผิวเซลล์ได้ก็จะเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ไข่ รังไข่แต่ละข้างมีการตกไข่ไม่พร้อมกัน เมื่อเซลล์ไข่ตกจากรังไข่ข้างหนึ่งแล้ว ครั้งต่อไปนี้การตกไข่จากรังไข่อีกข้างหนึ่งสลับกับไป ปกติจะมีเซลล์ไข่ตกครั้งละ 1 เซลล์
ภายในรังไข่จะมี กระบวนการสร้างเซลล์ไข่ (oogenesis) โดยเริ่มขณะที่เป็นทารกในครรภ์จะมี เซลล์โอโอโกเนียม (oogonium)เป็นเซลล์ดิพลอยด์ ซี่งสามารถแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ทำให้ได้เซลล์โอโอโกเนียมจำนวนมาก แต่เมื่อทารกคลอดออกมา โอโอโกเนียมจะพัฒนาเป็น โอโอไซต์ระยะแรก (primary oocyte)ซึ่งเป็นเซลล์ดิพลอยด์โอโอไซต์ระยะแรกแต่ละเซลล์จะถูกล้อมรอบด้วย เซลล์ฟอลลิเคิล (follicular cell)เรียกรวมกันว่า ฟอลลิเคิล (follicle)
เมื่อเข้าสู่วัยสาวในแต่ละรอบเดือนโอโอไซต์ระยะแรกบางเซลล์จะถูกกระตุ้นด้วยฮอร์โมน FSH จากต่อมใต้สมองทำให้เริ่มแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสครั้งที่ 1 ได้เป็น โอโอไซต์ระยะที่สอง (secondary oocyte) 1 เซลล์และ โพลาร์บอดี (poler body) ซึ่งเป็นเซลล์ขนาดเล็ก 1 เซลล์ การพัฒนาของเซลล์ไข่จะเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของรังไข่และฟอลลิเคิล เมื่อฟอลลิเคิลเจริญเติบโตเต็มที่จะมีการผลิตฮอร์โมนอีสโทรเจนไปกระต้นต่อมใต้สมองให้หลั่งฮอร์โมน LH มากระตุ้นให้ผนังฟอลลิเคิลแตกออกพร้อมกับปล่อยโอโอไซต์ระยะที่สองเข้าสู่ท่อนำไข่ เรียกว่า การตกไข่ (ovulation)ส่วนฟอลลิเคิลเดิมก็จะกลายเป็นเนื้อเยื่อสีเหลืองเรียกว่า คอร์ปัสลูเทียม (corpus luteum) ทำหน้าที่สร้างฮอร์โมนโพรเจสเทอโรน ดังที่นักเรียนได้เรียนมาแล้ว
ภาพที่ 11-9 การสร้างเซลล์ไข่ และการเปลี่ยนแปลงภายในรังไข่
เชื่องโยงกับคณิตศาสตร์
โดยปกติผู้หญิงในช่วงวัยเจริญพันธุ์ จะสร้างเซลล์ไข่ได้ครั้งละ 1 เซลล์ต่อเดือน ถ้าผู้หญิงเริ่มมีประจำเดือนครั้งแรกเมื่ออายุ 12 ปีและหมดประจำเดือนเมื่ออายุ 50 ปี ผู้หญิงจะสร้างเซลล์ไข่และตกไข่ทั้งหมดประมาณกี่เซลล์
การปฏิสนธิ
เซลล์ไข่ที่อยู่ในระยะโอโอไซต์ระยะที่สองจะหลุดออกจากฟอลลิเคิลเข้าสู่ท่อนำไข่ทางปลายเปิดซึ่งมีลักษณะคล้ายปากแตรโดยอาศัยการพัดโบกของซิเลียที่เซลล์เยื่อบุผิวของท่อนำไข่
ถ้าโอโอไชต์ระยะที่สองที่อยู่ในท่อนำไข่ได้รับการกระตุ้นโดยการเจาะอสุจิที่ผิวเซลล์ โอโอไซต์ระยะที่สองจะแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสครั้งที่ 2 ได้เป็นเซลล์ไข่ 1 เซลล์ และโพลาร์บอดี1 เซลล์ เซลล์ที่ได้นี้ก็ต่างเป็นเซลล์แฮพลอยด์ จากนั้นจึงมีการรวมตัวระหว่างนิวเคลียสของอสุจิกับนิวเคลียสของเซลล์ไข่เกิดเป็นไซต์โกตซึ่งจะมีการแบ่งเซลล์เพิ่มจำนวนและเคลื่อนที่ไปฝังตัวที่ผนังมดลูกดังภาพที่ 11-11 ถ้าเซลล์ไข่ไม่ได้รับการผสมภายใน 24 ชั่งโมงเซลล์ไข่ก็จะสลายตัว
-ผู้หญิงมีเซลล์โอโอไซต์ระยะแรก 400,000 เซลล์ควรจะสร้างเซลล์ไข่ได้กี่เซลล์ และโอโอไซต์ระยะแรกจะมีสารพันธุกรรมเหมือนกันหรือไม่ เพราะเหตุ ใด
-ปกติผู้หญิงจะสร้างเซลล์ไข่ได้เดือนละ 1 เซลล์ ตั้งแต่เริ่มวัยสาวจนถึงระยะหมดประจำเดือน นักเรียนคิดว่าโอโอไซต์ระยะแรกที่เหลือหายไปไหน
-เซลล์สืบพันธุ์ของเพศหญิงของเพศชายเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร และจำนวนเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงกับเพศชายที่สร้างในแต่ละครั้งมีจำนวนแตกต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด
กิจกรรมที่ 11.2 โครงสร้างภายในรังไข่และอัณฑะของหนู
วัสดุอุปกรณ์
1.กล้องจุลทรรศน์
2.สไลด์ถาวรภาคตัดขวางของรังไข่และอัณฑะของหนู
วิธีการทดลอง
1.นำสไลด์ถาวรภาคตัดขวางรังไข่และอัณฑะของหนูมาส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์
2.บันทึกผลภาพ สังเกตการพัฒนาและระบุชื่อส่วนประกอบต่างๆที่สำคัญของรังไขและอัณฑะ
-บริเวณที่พบสเปอร์มาโทโกเนียมและอสุจิต่างกันหรือไม่ อย่างไร
-จะทราบได้อย่างไรว่าเซลล์ใดเป็นเซลล์ไข่ที่สมบูรณ์พร้อมจะตกไข่
การตั้งครรภ์
ผนังมดลูกประกอบด้วยเนื้อเยื่อ 3 ชั้น เอนโดมีเทรียม(endomwtrium) เป็นเนื้อเยื่อชั้นในที่มีความสำคัญมาก มีลักษณะคล้ายฟองน้ำและมีหลอดเลือดมาหล่อเลี้ยง ระหว่างตั้งครรภ์เนื้อเยื่อชั้นนี้จะพัฒนาร่วมกับเนื้อเยื่อของเอ็มบริโอแล้วเจริญไปเป็นรกเพื่อเป็นแหล่งแลกเปลี่ยนแก็สและส่งอาหารให้เอ็มบริโอเนื้อเยื่อถัดออกมา เป็นชั้นกล้ามเนื้อทำหน้าที่บีบตัวในระหว่างการคลอด นอกจากนี้ยังมีเนื้อเยื่อบางๆ หุ้มชั้นกล้ามเนื้อเอาไว้อีกชั้นหนึ่ง หากเซลล์ไข่ไม่ได้รับการปฏิสนธิผนังมดลูกชั้นเอนโดมีเทรียมในส่วนที่เจริญสำหรับการเตรียมพร้อมรับการฝังตัวของเอ็มบริโอจะสลายหลุดออกเป็นประจำเดือน
ภาพที่ 11-10 ผนังของมดลูก
เมื่อนิวเคลียสของเซลล์ไข่รวมตัวกับนิวเคลียสของอสุจิที่บริเวณท่อนำไข่จะได้ไซโกต จากนั้นไซโกตจะเริ่มแบ่งตัวเพิ่มจำนวนเซลล์จนได้เป็นเอ็มบริโอและเคลื่อนที่ไปฝังตัวอยู่ที่ผนังมดลูกขณะเดียวกันคอร์ปัสลูเทียมจะสร้างฮอร์โมนโพรเจสเทอโรน ซึ่งจะทำงานร่วมกันกับฮอร์โมนอีสโทรเจนที่สร้างขึ้นจากฟอลลิเคิล(อีสโทรเจนสร้างจากคอร์ปัสลูเทียมเช่นกันแต่มีปริมาณน้อย)ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเยื่อบุผนังมดลูกชั้นในให้หนาขึ้น และมีหลอดเลือดฝอยมากขึ้นพร้อมกับการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอต่อไปจนเป็นทารก
ภาพที่ 11-11 การปฏิสนธิและการเคลื่อนที่ของเอ็มบริโอไปฝังตัวที่ผนังมดลูก
รู้หรือเปล่า
เพราะเหตุ อสุจิเพียง 1เซลล์เท่านั้นที่จะเข้าผสมกับเซลล์ไข่ 1 เซลล์ เมื่ออสุจิเซลล์แรกเคลื่อนที่ไปถึงเยื่อหุ้นเซลล์ไข่ ซึ่งมีสารหุ้มเซลล์ไข่ที่สร้างมาจากเซลล์ฟอลลิเคิลห่อหุ่มป้องกันอันตรายให้แก่เซลล์ไข่ อสุจิจะปล่อยแอนไซม์จากถุงอะโครโซมมาย่อยสารหุ้มเซลล์ไข่แล้วเคลื่อนที่ต่อไปจนถึงเยื่อหุ้มเซลล์ไข่ ซึ่งมี 2ชั้นชั้นนอกเรียกว่า เยื่อวิเทลลีน(vitelline membrane) ชั้นในคือ เยื่อหุ้มเซลล์ไข่ปล่อยสารออกมาแทรกอยู่ระหว่างเยื่อ 2 ชั้นทำให้เยื่อวิเทลลีนแยกห่างจากเยื่อหุ้มเซลล์มากขึ้นและเกิดเป็น fertilization membrane กั้นไม่ให้อสุจิเซลล์อื่นๆ เข้าไปผสมกับเซลล์ไข่
-นักเรียนคิดว่ามีโอกาสที่อสุจิจะเข้าผสมกับเซลล์ไข่ได้มากกว่า 1 เซลล์หรือไม่ เพราะเหตุใด
ภาวการณ์มีบุตรยาก
โดยทั่วไปหากระบบสืบพันธุ์ไม่มีความผิดปกติใดๆ อสุจิและเซลล์ไข่ก็จะรวมกันเกิดการปฏิสนธิได้ไซโกต แล้วเจริญเติบโตต่อจนกระทั่งเป็นทารก แต่ในความเป็นจริงพบว่ามีคู่แต่งงานหลายคู่ที่ไม่สามรถมีบุตรได้ ซึ่งอาจมีสาเหตุจากความผิดปกติของเพศชายและเพศหญิงดังนี้
ความผิดปกติของชาย
1. ความผิดปกติที่อสุจิหรือจำนวนอสุจิ เช่น การมีอสุจิที่ผิดปกติ จำนวนอสุจิน้อย ไม่มีอสุจิ หรือมีความผิดปกติเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของอสุจิ โดยปกติการหลั่งน้ำอสุจิแต่ละครั้งจะได้น้ำอสุจิประมาณ 3 ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งจะมีอสุจิประมาณ300 – 500 ล้านเซลล์ ถ้าในน้ำอสุจิมีอสุจิน้อยกว่า 30 ล้านเซลล์ต่อลูกบาศก์เซนติเมตร หรือมีอสุจิที่มีรูปร่างผิดปกติมากอาจจะทำให้มีบุตรได้ยาก
2. ความผิดปกติเกี่ยวกับทางผ่านของอสุจิ เช่น ท่อทางผ่านของอสุจิตีบตันทำให้อสุจิไม่สามารถออกสู่ภายนอกร่างกายได้
3. ความผิดปกติในน้ำอสุจิ เช่น ความเป็นกรด – เบสของน้ำอสุจิผิดปกติ การขาดน้ำตาลฟรักโทสหรือมีการติดเชื้อทำให้อสุจิตาย
ความผิดปกติของหญิง
1 มีอวัยวะเพศพิการมาตั้งแต่กำเนิด เช่น ไม่มีช่อคลอด
2. ช่อคลอดหรือท่อน้ำไข่ตีบตัน มีผนังกั้น หรือมีก้อนเนื้องอก หรือเป็นแผล
3. เกิดการอักเสบนอกจากติดเชื้อ เช่น พยาธิ รา แบคทีเรียไวรัส เป็นต้น ทำให้มีความเปลี่ยนแปลงของภาวะกรด – เบสของช่องคลอด หรือปากมดลูกทำให้อสุจิตายได้
4. เยื่อบุผนังมดลูกผิดปกติ หรือเกิดเนื้องอกที่กล้ามเนื้อผนังมดลูกทำให้เกิดการแท้ง
5. การขาดฮอร์โมนโดยเฉพาะโพรเจสเทอโรน ทำให้เยื่อบุผนังมดลูกเจริญเติบโตผิดปกติไม่เหมาะที่จะให้เอ็มบริโอฝังตัว
วิธีการรักษาภาวะมีบุตรยาก
นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามช่วยเหลือคู่สามีภรรยาที่ต้องการจะมีบุตร ด้วยการศึกษาทดลองโดยใช้เทคโนโลยีที่ก้าวหน้า วิธีการหนึ่งที่ประสบความสำเร็จก็คือ การสร้างทารกในหลอดแก้ว (in vitrofertilization:IVF) จากการนำเซลล์ไข่ที่สุกเต็มที่ของแม่มาผสมกับอสุจิของพ่อในหลอดทดลองเพื่อให้เกิดการปฏิสนธิ หลังจากปฏิสนธิแล้วจะเลี้ยงเอ็มบริโอในน้ำยา และสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมระยะหนึ่งก่อนที่จะนำเอ็มบริโอเข้าสู่มดลูกเพื่อให้ฝังตัวและเจริญเติบโตตามธรรมชาติต่อไป ปัจจุบันการผสมเทียมในหลอดแก้วก้าวหน้ามากขึ้นถึงขั้นนำอสุจิเพียงเซลล์เดียวมาฉีดเข้าไปในเซลล์ไข่ได้แล้ว กระบวนการนี้เรียกว่า อิกซี่ (ICSI:Intracytoplasmic Sperm Injection) ซึ่งทำให้สามารถแน่ใจได้ว่าอสุจิเข้าไปผสมกับเซลล์ไข่แน่นอน นอกจากนี้ การทำกิ๊ฟ (GIFT: Grmete Intra fallopian Transfer) ก็เป็นอีกทางหนึ่งที่ช่วยแก้ปัญหาการมีบุตรยาก โดยการนำอสุจิและเซลล์ไข่ใส่เข้าไปในท่อนำไข่ทำให้เกิดการผสมตามธรรมชาติ
ภาพที่ 11-12 การผสมอสุจิเพียงเซลล์เดียวกับเซลล์ไข่ ซึ่งเป็นขั้นตอนหนึ่งของการทำอิ๊กซี่
กิจกรรมที่ 11.3 วิธีการแก้ไขภาวะมีบุตรยาก
1.ให้นักเรียนศึกษา ค้นคว้า รวบรวมข้อมูลในเรื่อยต่อไปนี้
-การถ่ายฝายตัวอ่อน (Embryo Transfer)
-การผสมเทียม (Arificial Insemination)
-การทำกิ๊ฟ(GIFT หรือ Gamete Intra Fallopian Transfer)
-การทำซิ๊ฟ (ZIFT หรือ Zygote Intra Fallopian Transfer)
-การโคลน (Cloning)
2.นำข้อมูลที่ได้มาเขียนรายงานในหัวข้อวิธีการทำ รวมทั้งข้อดีและข้อเสีย
3.นำข้อมูลมาอภิปรายในชั้นเรียนและร่วมกันอภิปรายถึงข้อดีและข้อเสียของแต่ละวิธี
โครงสร้างระบบสืบพันธุ์เพศหญิง
กิจกรรมที่ 11.2 โครงสร้างภายในรังไข่และอัณฑะของหนู
การตั้งครรภ์
ความผิดปกติของหญิง
อ้างอิง
