devenind un om
Ca de la o celulă simplă primește una dintre cele mai complexe organisme de pe Pământ
De mii de ani, omenirea a considerat nașterea copilului lui Dumnezeu în zadar. Procesul de concepție și dezvoltare a organismelor tinere, a fost mult timp cunoscut, și din cauza că au existat uimitor teorie, cum ar fi prezența unei copii mici de sperma umane la barbati.
Abia în secolul al XIX-lea, oamenii de știință au fost capabili să descrie natura reală a acestui proces - modul în care fiecare dintre noi cresc dintr-o singură celulă la organism multi-funcțional, urmând aceeași cale.
Timp de decenii biologul german Ernst Haeckel a schițat embrioni umani în diferite stadii de dezvoltare. În 1868 a publicat aceste ilustrații într-o carte intitulată „Istoria“, care este un mare succes și retipărită în 1870. Ideea de bază a noului, așa-numitul Teoria biogenetica a fost faptul că embrionul uman în dezvoltarea sa merge tot drumul de la cel mai simplu organism unicelular, repetând marea evoluția speciilor. Imaginile de la diferite etape într-adevăr ar putea vedea ceva de genul asta la pasărea, apoi o șopârlă. Cu toate acestea, modul în care o singură celulă formată prin diferitele funcții ale celulelor și modul în care acestea formează un singur corp, în viitor, având fiecare dintre ele, locul ei a ramas necunoscut pentru mai mult de un secol. Pentru a răspunde la întrebarea de ce dezvoltarea nu se oprește în orice stadiu, oamenii de stiinta au putut doar în secolul XXI.
Embriologie ca știință, există aproximativ o sută de ani, dar cea mai mare parte a descoperirii a fost făcută în ultimii 15 ani, datorită dezvoltării de microscopie electronica, precum si descoperirea de proteine fluorescente și începutul utilizării lor, ca instrumente moleculare. O inspecție vizuală simplă a celulei și procesul de diferențiere sale nu poate da o idee despre mecanismul specializării sale, astfel încât o varietate de manipulare genetică, cum ar fi o restricție sau expresie de oprire (program) al genei, sau în mod alternativ, excesul expresiei sale, a condus la un progres în înțelegerea mecanisme de a determina soarta celulelor.
Acesta ar trebui să înceapă cu faptul că toată această cale de dezvoltare este numit embriogenezei. Pe parcursul celor 40 de săptămâni ale celulei trece printr-o serie de transformări, înainte de a deveni în cele din urmă un om. Toate celulele corpului, în ciuda diferențelor în structura și responsabilitățile, singurul lucru în comun - un cod genetic unic, care este stocată în nucleul fiecărei celule. O excepție este așa-numitele structuri postkletochnye care nu sunt tipice ale celulelor organismului: de exemplu, părți ale mușchilor scheletici au mai multe nuclee, și celule sanguine roșii mature nu au nuclee.
Există două tipuri de celule: somatice (de soma greacă - corp) și sexul. Celulele somatică au un set dublu de cromozomi - 44 de autozomi si doi cromozomi sexuali care determină o persoană care aparține unui anumit sex. Pentru codul genetic al celulei nu overflow și combinate cu codul altor persoane, se produce meioză - două diviziunii celulare consecutive, rezultând în formarea de patru celule germinale care contin 22 autozomi si un cromozom sexual. Este distribuția materialului genetic permite fuziunea de spermatozoizi si ovule pentru a da naștere unui nou organism cu un set unic de caracteristici. Deci, ce se întâmplă la începutul formării unui nou organism uman?
În primul rând, ca urmare a actului sexual două celule sexuale sexuale - de sex masculin și feminin - sunt unite într-una singură. Aceasta fertilizare devine un factor declanșator al diviziunii. Dar mecanismul de începutul diviziunii zigotul nu este încă stabilită în mod fiabil. Conform uneia dintre ipoteze, semnalul servește pentru a împărți reducerea concentrației proteinei Whi5, grupul a descoperit de oamenii de știință din Stanford. Conform versiunii lor, Whi5 se leaga de un regulator de proteine, blocarea de replicare (dublare) a ADN-ului pentru noua celulă. Într-o altă versiune, semnalul servește pentru a diviza reacția corticală - interacțiunea cu sperma de coaja oului cap: contactul dintre cele două cochilii există o activare a diviziunii celulare. În cazul în care condițiile in vitro provoca o reacție corticală, care nu permite spermatozoizilor să penetreze ovulul, ovulul începe să se împartă, dar dacă pune în aplicare nucleul spermatozoizilor direct in citoplasma, ocolind membrana celulară, celula format dual-core - synkaryon - începe să se împartă. Un fapt interesant este faptul că formarea este inhibată în etapa de ou a doua divizie meiotice, iar formarea sa este completă numai după penetrarea spermei.
Prima diviziune a zigotului are loc în decurs de 30 de ore după fertilizare, și mai departe crește numărul de celule trece peste cursa sa lungă și complicată a trompei uterine, unde celulele germinale gasite in cavitatea uterină. Divizarea zigotului se numește fragmentare, deoarece numărul de celule germinale este crescut, dar greutatea lor totală, iar suma nu depășește dimensiunea originală a zigotului. Embryo crește rapid numărul de celule care alcătuiesc corpul său, dar nu crește în dimensiune. Celulele embrionului, numite blastomeres divizate la momente diferite și la intervale diferite. Blastomeres sunt în diviziunea constantă în termen de trei zile din momentul fertilizării și, prin urmare, etapa morula de dezvoltare este format din celule 12-16. În această etapă, toate celulele sunt totipotent, adică ele pot fi formate din orice altă celulă. Celulele morula fine incepe in scurt timp rearanjare și formează blastula - minge de un strat de celule cu o cavitate; despre a patra zi migrația blastomeres individuale începe cu formarea a două straturi - exterior numit trofoblast și intern - embryoblast.
În mai multe organisme complexe între morphogens nu este limitat. În procesul de zdrobire, așa cum sa menționat mai sus, mărimea zigotul rămâne neschimbată, dar celula devine mai lung. Membrană lor celulară mai strâns contact unul cu celălalt, iar acest lucru duce la o redistribuire a proteinelor specifice în citoplasmă celulelor. Acest tip de distribuție se numește condiționată. În ciclul următor, unele celule de fisiune primi unele proteine si alte celule - altele. Astfel începe următoarea fază a distribuției celulare, prin care celulele primesc un semnal ce corespunde unei distribuții în trofoblast sau în embryoblast. Ultima - este copilul nenăscut, iar trophoblast va juca un rol-cheie în hrana sa.
În timpul deplasării embrionului în cavitatea uterină este acoperită cu un strat lucios. Cu greu embrion ceea ce privește peretele uterin, shell-ul este distrus, iar embrionul este atasat la mucoasa sa, care, înainte de formarea placentei va furniza substante nutritive pentru a embrionului. Trophoblast formează de asemenea corionică shell vilozități amnionic fetale, coajă apoasă, în care embrionul este menținut într-o stare suspendată, și placenta, care va furniza substante nutritive pentru a embrionului în timpul dezvoltării. Când trofoblast implantare, începe să sintetizeze gonadotropină corionică, care este utilizat în practica medicală ca un marker al sarcinii, precum și un „semnal“ care indică dezvoltarea procesului tumoral (detalii pot fi găsite în textul nostru despre markeri tumorali). După atașarea embryoblast embrionul este divizat pentru a forma un strat sau germeni trei straturi: un strat exterior adiacent trofoblast numit ectoderm cavitate interioară unui convertit - endoderm, mezoderm, între care există.
procesele de diferențiere tisulară începe și organogeneză. Celulele în acest stadiu nu sunt destul de independente, dar poate oferi începuturile oricăror organisme ale cărui frunze, astfel încât acestea sunt numite multipotente. Motivul pentru aceasta este ADN multipontentnosti gene mai degraba specifice - HOX genelor. Ele reglementează activitatea lecturii sau alte informații pentru restul ADN-ului, și, prin urmare - și sinteza proteinelor. Genele de activare HOX-dependente de ARN mesager și proteinele conținute în citoplasmă celulară, adică din informațiile moștenit de la mamă la făt.
Ectoderm - frunza exterioară - dă naștere la organele de simț și sistemul nervos. În a treia săptămână a plăcii neuronale formată din neuroepiteliul, format ca rezultat al proceselor de diferențiere a țesuturilor. Apoi, în timpul săptămânii placa neurală pliază spre interior gastrula cavitate pentru a forma tubul neural și cauzând embrionul asemenea, să ia forma unui tub. La capătul dinspre cap al tubului este format din cinci vezicule cerebrale, în jurul cărora părți ale creierului și simț organele vor fi formate mai târziu.
Mesoderm constituie baza pentru formarea sistemului cardiovascular și a sistemului musculo-scheletice. În cursul dezvoltării somites dorsale mezoderm este împărțit în segmente, iar restul splanchnotome forme mezoderm. În dezvoltarea fiecărui somite diferențiază în myotome, sclerotome si dermatita care sunt formate, respectiv, musculaturii scheletice striat, os și cartilaj schelet (pește și aripioare) și țesutul conjunctiv al pielii cu derivații acesteia. O parte din forma somite în timpul nefrogonadotomy diferențiere - baza pentru sistemul genito-urinar. Splanchnotome formeaza rudimentele organelor interne și straturile exterioare lor: membrane seroase, mușchii netezi, vasele sanguine. Din celule splanchnotome evacuati mezenchimul forma un țesutului conjunctiv, sânge și vase limfatice, celule limfatice si sanguine, măruntaie țesutului muscular neted.
Endoderm, frunza embrionar interior, dă naștere la nivelul mucoasei tractului gastro-intestinal, glandele digestive si plamani. La început, tubul digestiv este aranjat destul de simplu, dar în viitor, în tubul format excrescențe transformându-se în tubulii rețea ramificată. Deci, bucla intestin dobândește și se dezvoltă în arborele bronhic plămânilor, care servește ca bază formată din trahee tubului intestinal.
În plus față de dezvoltarea internă, modificările și imaginea externă a fătului. Pe cincea săptămână sunt începuturile brațelor și picioarelor și apoi, pe 6, acestea sunt împărțite în secțiuni principale, pe 7 sunt începuturile degetelor. La vârsta de 8 săptămâni, embrionul dobândește caracteristicile morfologice de bază ale omului în formă exterioară și organizarea internă. lungimea sa (de la coroana la târtiță) 4 cm, greutate: 4-5 Până la sfârșitul săptămânii a 8 se termină fila organe embrionare. De la 9 săptămâni embrionul a numit cu mândrie fructul, și din acel moment începe creștere și creșterea în greutate accelerată: timp de 20 de săptămâni, în greutate a crescut cu 3-4 grame până la 900-1100 grame (!). Înainte de nașterea unui om este nimic.
Studiind embriogenezei nostru - nu doar inactiv interes. Cunoașterea mecanismelor de reglementare a diferențierii celulare vor înțelege cu exactitate caracteristicile dobândite în tulburări fetale utero. In plus, caracteristicile celulelor embrionare deschid o mulțime de oportunități pentru terapia celulară cu celule stem. Și în ultimii 15 de ani, medicii au abordat această problemă ca niciodată înainte.