مراحل التكوين الجنيني المبكر

مراحل التكوين الجنيني المبكر

تتكون أجسامنا من أكثر من 30 تريليون خلية، لكننا وجميع الحيوانات بدأنا كخلية واحدة وهي البويضة المخصبة، أو زيجوت الذي يمر بعدة مراحل الهدف منها هو تكوين جسم أكثر تفصيلًا حتى يعمل الجسم بشكل صحيح.

كما يحتاج الجسم أيضًا إلى مجموعة محددة من الأعضاء متعددة الخلايا والهياكل الأخرى، موضوعة في النقاط الصحيحة على طول المحاور ومتصلة ببعضها البعض بالطرق الصحيحة، وتسمى تلك المراحل بمراحل التكوين الجنيني المبكر.

وتشمل مراحل التكوين الجنيني المبكر:

• الإخصاب: ويتم فيه تكوين الزيجوت وهو عبارة عن بويضة ملقحة بحيوان منوي.
• الانقسام: يمر الزيجوت بعد ذلك بالعديد من مراحل الانقسام، وخلال تلك المرحلة لا يزيد الحجم الكلي. للجنين، وفي المرحلة الأولى تنقسم لخليتين خلال عملية انقسام متساوي خيطي، في المرحلة التالية تنقسم ل 16 خلية.
• البلاستيولا : بعد مرحلة ال16 خلية تنقسم الخلتين المتماثلتين مجموعة انقسامات لتكون طبقة واحدة من الخلايا وتسمى بلاستيولا، وتكون عبارة عن كرة ممتلئة بالسائل من الداخل.
• الجاسترولا: تنقسم البلاستولا في مرحلة انقسام متساوي وتكون ما يسمى جاسترولا، وهي عبارة طبقتين من الخلايا تتخللهم طبقة وسطى.

الإخصاب (تكوين الزيجوت)

الإخصاب هو العملية التي يلتقي فيها حيوان منوي واحد مع البويضة لتكوين الزيجوت، وتمتلك خلايا البويضات والحيوانات المنوية ميزات محددة تجعل عملية الإخصاب ممكنة:

البويضة

البويضة هي أكبر خلية تنتج في معظم أنواع الحيوانات، وتكون خلية البويضة البشرية أكبر بنحو 16 مرة من خلية الحيوانات المنوية البشرية.

بينما تحتوي بويضات الأنواع المختلفة على كميات متفاوتة من صفار البيض والمغذيات لدعم نمو الجنين النامي.

وتكون البويضة محاطة بطبقة هلامية، تتكون من بروتينات سكرية (بروتينات تلتصق بها السكريات)، والتي تطلق عوامل كيميائية خاصة بالأنواع (تسمى عوامل جذب كيميائية)، وهي مسئولة عن توجيه الحيوانات المنوية إلى البويضة.

وفي الثدييات تسمى هذه الطبقة المنطقة الشفافة، أما في الثدييات المشيمية ،فتحيط طبقة من الخلايا الجرابية بالمنطقة الشفافة.

ويتم فصل طبقة المنطقة الشفافة أو الهلام عن البويضة بواسطة غشاء يسمى الغلاف الزجاجي الموجود خارج غشاء البلازما للخلية.

توجد حبيبات قشرية تحت الغشاء البلازمي للبويضة، وهي عبارة عن حويصلات تحتوي على إنزيمات تعمل على تحلل البروتينات التي تحافظ على الغلاف الزجاجي حول غشاء البلازما عند حدوث الإخصاب.

الحيوانات المنوية

أما الحيوانات المنوية فهي واحدة من أصغر الخلايا التي تنتج في معظم الأنواع الحيوانية.

يتكون الحيوان المنوي من رأس يحتوي على حمض نووي مضغوط بإحكام، وذيل سوطي حتى يتمكن من السباحة ويحتوي أيضًا على العديد من الميتوكوندريا لتوفير القوة اللازمة لحركة الحيوانات المنوية.

ويحتوي الغشاء البلازمي للحيوان المنوي على بروتينات تسمى بندين، وهي بروتينات خاصة ببعض الأنواع وظيفها التعرف على المستقبلات الموجودة على غشاء بلازما البيضة وترتبط بها.

وبالإضافة إلى النواة يحتوي رأس الحيوان المنوي أيضًا على عضية تسمى الأكروسوم، والتي تحتوي على إنزيمات هضمية تعمل على تحلل طبقة الهلام للسماح للحيوانات المنوية بالوصول إلى غشاء بلازما البويضة.

تنجذب الحيوانات المنوية إلى طبقة الهلام وتتصل بها.

تؤدي التفاعلات بين المستقبلات الموجودة في خلية الحيوانات المنوية والبروتينات السكرية على خلية البويضة إلى بدء تفاعل الأكروسوم.

حيث يتم إطلاق الإنزيمات الهاضمة من الأكروسوم، لتدمر طبقة الهلام والمنطقة الشفافة مما يخلق مسارًا للحيوانات المنوية للاقتراب من البويضة.

تصل الحيوانات المنوية إلى غشاء بلازما البويضة وتندمج أغشية بلازما الحيوانات المنوية والبويضة.

يتم التوسط في هذا التفاعل عن طريق بروتينات الحيوانات المنوية التي ترتبط ببروتينات مستقبلات bindin على غشاء بلازما البيضة، وهذا التفاعل يتم بشكل عام في بعض الأنواع، مع وجود إصدارات مختلفة قليلاً من بروتين بندين وبروتينات مستقبلات بندين في كل حيوان من الأنواع المختلفة.

يبدأ اندماج الحيوانات المنوية وأغشية البويضات في بدء استقطاب كهربائي لغشاء بلازما البويضة بالكامل، بشكل مؤقت (لمدة 10-20 ثانية) مما يمنع أي حيوان منوي آخر من الاندماج مع غشاء بلازما البيض، وهذا الاستقطاب الكهربي في الغشاء يتم بوساطة تدفق أيونات الصوديوم وهو الذي يمنع تعدد التلقيح.

يؤدي الاستقطاب في الغشاء إلى بدء عبور موجة الكالسيوم المنبعثة عبر غشاء البلازما، وتبدأ موجة الكالسيوم في التفاعل القشري في البويضة وفيها تندمج الحبيبات القشرية مع غشاء بلازما البويضة، وتطلق إنزيمات هضمية تعمل على تحطيم بروتينات مستقبلات بندين التي تعمل كمواقع لرسو الحيوانات المنوية، والبروتينات التي تحافظ على الطبقة الزجاجية ضد غشاء البلازما.

ينتج عن التفاعل القشري رفع الطبقة الزجاجية بعيدًا عن غشاء بلازما البيضة لإنشاء غلاف الإخصاب، وغلاف الإخصاب هو حاجز يمنع وصول الحيوانات المنوية الإضافية إلى البويضة، وفي تلك المرحلة تبلغ هذه الأحداث ذروتها في تنشيط البويضة، مما يجعل البويضة تدرك أن الإخصاب قد حدث وأدى إلى بدء النمو.

البلاستيولا

بعد أن ينشط الإخصاب البويضة بنجاح ، تبدأ البويضة في سلسلة من الانقسامات الخلوية السريعة تسمى الانقسام الخيطي المتساوي،  ويحدث الانقسام الخلوي “النموذجي” كل 18-24 ساعة ، ولكن يمكن أن يحدث الانقسام الخلوي الانقسام بشكل متكرر كل 10 دقائق.

أثناء الانقسام ، تنقسم الخلايا دون زيادة في الحجم (بدون نمو) ؛ لذلك تنقسم البيضة الملقحة الكبيرة وحيدة الخلية إلى خلايا أصغر وأصغر تسمى blastomeres بعد أن ينتج الانقسام أكثر من 100 بلاستومير ، يطلق على الجنين اسم بلاستولا.

وعادة ما تكون بلاستيولا عبارة عن طبقة كروية من البلاستوميرز المتفجرة التي تعتبر أول نسيج جنيني، وتسمى الأديم المتفجر blastoderm.

ويحيط الأديم المتفجر بتجويف مملوء بالسوائل أو صفار البيض  يسمى الأريمة blastocoel، وهي ضروري للغاية للخطوة التالية من التطور ، وهي مرحلة الجاسترولا.

والمرحلتين السابقتين تتشابهان تقريبًا في معظم الحيوانات، لكنها قد تختلف قليلًا في الثدييات.

الجاسترولا

أثناء مرحلة تكوين الجاسترولا، تؤدي انقسمات الخلايا إلى إعادة تنظيم ضخمة للجنين من كرة خلايا كروية بسيطة، وهي الأريمة إلى كائن متعدد الطبقات.

فأثناء عملية تكوين الجاسترولا ، تنتقل العديد من الخلايا الموجودة على سطح الجنين أو بالقرب منه إلى موقع جديد داخلي أكثر.

وخلال تلك العملية تتشكل طبقات الجراثيم الأولية (الأديم الباطن ، والأديم المتوسط ​​، والأديم الظاهر) وتنظيمها في مواقعها المناسبة أثناء التكوُّن المعدي.

• الأديم الباطن وهو الطبقة الجرثومية الداخلية يشكل كل من بطانة الأمعاء والأعضاء الداخلية الأخرى.
• أما الأديم الظاهر فهي الطبقة الجرثومية الخارجية، تشكل الجلد والدماغ والجهاز العصبي والأنسجة الخارجية الأخرى.
• بينما الأديم المتوسط ​​هو الطبقة الجرثومية الوسطى، تشكل العضلات والجهاز الهيكلي والدورة الدموية.