التطور الجنيني المبكر

الإخصاب هو العملية التي تندمج فيها الأمشاج (بويضة وحيوان منوي) لتكوين لاقحة (شكل 18.8). لضمان أن النسل يمتلك مجموعة كاملة ثنائية الصيغة الصبغية من الصبغيات، يجب أن يندمج حيوان منوي واحد فقط مع بويضة واحدة. في الثدييات، تحمي البويضة طبقة تُسمى المنطقة الشفافة (zona pellucida). يوجد في طرف رأس الخلية المنوية تركيب يشبه الجسيم الحال يُسمى الجسم الطرفي، والذي يحتوي على إنزيمات. عندما يرتبط الحيوان المنوي بالمنطقة الشفافة، تحدث سلسلة من الأحداث تُسمى تفاعلات الجسم الطرفي. تسمح هذه التفاعلات، التي تتضمن إنزيمات من الجسم الطرفي، باندماج الغشاء البلازمي للحيوان المنوي مع الغشاء البلازمي للبويضة وتسمح لنواة الحيوان المنوي بالانتقال إلى البويضة. تتحلل الأغشية النووية للبويضة والحيوان المنوي وتندمج النواتان أحاديتي الصيغة الصبغية لتشكيل نواة ثنائية الصيغة الصبغية أو جينوم.

شكل 18.8 الإخصاب هو العملية التي يندمج فيها الحيوان المنوي والبويضة لتكوين لاقحة. (المصدر: بيانات مقياس الرسم من مات راسل)

لضمان النمو الناجح، يجب على الكائنات الحية التأكد من أن حيوانًا منويًا واحدًا فقط يخصب البويضة. أظهر إرنست إيفرت جاست عدة آليات تعمل بمعدلات مختلفة. تضمن التفاعل السريع ما أسماه جاست "موجة سلبية"، حيث تغير جهد الغشاء لخلية البويضة بسرعة. ثم، تضمن المنع البطيء تغيير تركيب الغشاء نفسه. تحدث تفاعلات الجسم الطرفي في موقع واحد من غشاء البويضة، وتطلق البويضة بروتينات في مواقع أخرى لمنع الحيوانات المنوية الأخرى من الاندماج مع البويضة.

يبدأ تطور الكائنات الحية متعددة الخلايا من هذه اللاقحة وحيدة الخلية، والتي تخضع لانقسام خلوي سريع، يُسمى التفلج (شكل 18.9أ)، لتشكيل كرة مجوفة من الخلايا تُسمى الأريمة (شكل 18.9ب).

شكل 18.9 (أ) خلال التفلج، تنقسم اللاقحة بسرعة إلى خلايا متعددة. (ب) تعيد الخلايا ترتيب نفسها لتشكيل كرة مجوفة تُسمى الأريمة. (المصدر أ: تعديل لعمل Gray's Anatomy؛ المصدر ب: تعديل لعمل Pearson Scott Foresman؛ تبرع لمؤسسة ويكيميديا)

في الثدييات، تشكل الأريمة الكيسة الأريمية (blastocyst) في المرحلة التالية من التطور. هنا، ترتب الخلايا في الأريمة نفسها في طبقتين: الكتلة الخلوية الداخلية (inner cell mass)، وطبقة خارجية تُسمى الأرومة الغاذية (trophoblast). ستستمر الكتلة الخلوية الداخلية في تكوين الجنين. تفرز الأرومة الغاذية إنزيمات تسمح بانغراس الكيسة الأريمية في بطانة الرحم. ستساهم الأرومة الغاذية في المشيمة وتغذي الجنين.

ثم تعيد الخلايا في الأريمة ترتيب نفسها مكانيًا لتشكيل ثلاث طبقات من الخلايا. تُسمى هذه العملية التبطين (gastrulation). خلال التبطين، تنطوي الأريمة على نفسها وتهاجر الخلايا لتشكيل الطبقات الثلاث من الخلايا (شكل 18.10) في تركيب، هو المعيدة، مع فراغ مجوف سيصبح الجهاز الهضمي. تُسمى كل طبقة من الخلايا طبقة جنينية وستتمايز إلى أجهزة عضوية مختلفة.

شكل 18.10 التبطين هو العملية التي تعيد فيها الخلايا في الأريمة ترتيب نفسها لتشكيل الطبقات الجنينية. (المصدر: تعديل لعمل أبيجيل باين)

الطبقات الجنينية الثلاث هي الأديم الباطن، والأديم الظاهر، والأديم المتوسط. تتمايز الخلايا في كل طبقة جنينية إلى أنسجة وأعضاء جنينية. ينشأ الأديم الظاهر الجهاز العصبي والبشرة، من بين أنسجة أخرى. ينشأ الأديم المتوسط الخلايا العضلية والنسيج الضام في الجسم. ينشأ الأديم الباطن الأمعاء والعديد من الأعضاء الداخلية.