Gebe kalma bir an değildir. Bu, saatler ve günler boyunca ortaya çıkan, her adımın kesin moleküler zamanlamaya bağlı olduğu bir olaylar dizisidir. Süreç, her biri bir insanı oluşturmak için gereken genetik materyalin yarısını taşıyan iki hücreyle (bir sperm ve bir yumurta) başlıyor. Buluşmaları, döllenmiş tek bir hücreyi, bir hafta içinde rahim duvarına yerleşmeye ve annenin vücuduna kimyasal sinyaller göndermeye başlayan bir yapıya dönüştüren bir çağlayanı başlatır.
Spermin yolculuğu: döllenmeden önce seçilim
Boşalma sırasında biriken 100 ila 300 milyon spermden yalnızca birkaç yüz tanesi fallop tüpünün ampullasındaki döllenme bölgesine ulaşır. Geri kalanlar ise vajinal asit, servikal mukus ve dişi üreme sisteminde devriye gezen bağışıklık hücreleri tarafından yok edilir. Rahim ağzı ilk filtre görevi görür. Verimli pencerenin dışında servikal mukus, spermin nüfuz edemeyeceği yoğun bir ağ oluşturur. Yumurtlama sırasında östrojen mukus yapısını değiştirir; sulu hale gelir ve spermi yukarıya doğru yönlendiren mikroskobik kanallar halinde düzenlenir.
Rahim ağzından geçen spermler, proteinleri ve kolesterolü sperm baş zarından ayıran biyokimyasal bir süreç olan kapasitasyona uğrar. Kapasitasyon yaklaşık 6 ila 8 saat sürer. Bu olmadan sperm yumurtanın dış katmanlarına nüfuz edemez. Bu süreç aynı zamanda spermi akrozom reaksiyonu (yumurtanın koruyucu kaplamasını sindiren enzimlerin salınması) için de hazırlar.
Yumurtanın hazırlanışı: bekleyen bir hücre
Yumurta veya oosit, insan vücudundaki en büyük hücredir; çapı yaklaşık 0,1 milimetredir ve çıplak gözle görülebilmektedir. Doğumdan bu yana sürdürdüğü askıya alınmış bir bölünme durumu olan mayoz bölünmenin II. metafazında tutuklanır. Yumurta iki bariyerle çevrilidir: besleyici hücrelerden oluşan bir bulut olan cumulus oophorus ve sert bir glikoprotein kabuğu olan zona pellucida.
Yumurtlama sırasında, fallop tüpünün saçakları yumurtayı içeri doğru sürükler. Tüpü kaplayan kirpikler, yumurtayı rahme doğru hareket ettiren hafif bir akım oluşturur. Yumurta yaklaşık 12 ila 24 saat boyunca canlı kalır. Döllenmenin bu pencere içinde gerçekleşmesi gerekir.
Döllenme: kaynaşma anı
Sperm yumurtaya ulaştığında ilk olarak kümülüs hücreleriyle karşılaşır. Sperm akrozomundan salınan hiyalüronidaz enzimleri, bu hücreleri bir arada tutan matrisi çözer. Sperm içeri girerek zona pellusidaya ulaşır. Bir sperm temas kurar. Akrozomu tamamen parçalanır ve zona boyunca bir yol oluşturan enzimleri serbest bırakır. Sperm başı yumurta zarıyla birleşir.
Füzyon iki ani değişikliği tetikler. İlk olarak yumurta, kromozomlarının yarısını küçük bir kutup gövdesine atarak mayoz II'yi tamamlar. İkincisi, yumurtanın içindeki kortikal granüller, içeriklerini zar ile zona arasındaki boşluğa salar. Bu, ilave spermin zona reaksiyonuna girmesini engeller. Polispermi veya birden fazla spermle döllenme, anormal sayıda kromozoma sahip, yaşayamayan bir embriyo üretir.
Yumurtanın içinde sperm kuyruğu çözülür. Sperm çekirdeği şişer. Artık pronükleus olarak adlandırılan her iki çekirdek de birbirine doğru göç eder. Zarları parçalanır. Anne ve baba kromozomları karışır. Bu eş anlamlılıktır, yani zigotun oluşumu. Olay sperm girişinden sonra yaklaşık 18 ila 24 saat sürer. Hücre artık yeni ve benzersiz bir kombinasyonla 46 kromozom içeriyor. Yarısı anneden, yarısı babadan. Genetik plan oluşturuldu.
Bölünme: ilk bölünmeler
Döllenmeden yaklaşık 24 saat sonra zigot ilk kez bölünür. Bu bölünmedir; hücre büyümesi olmayan mitoz. Bir hücre önce iki, sonra dört, sonra sekiz olur. Blastomer adı verilen her bir yavru hücre, ebeveyn hücreden daha küçüktür. Embriyo, zigotla aynı genel boyutta kalır ve hala zona pellucida içinde yer alır.
8 hücreli aşamada, yani 3. gün civarında, kritik bir değişiklik meydana gelir: sıkışma. Blastomerler birbirine yaslanarak sıkı bağlantılar oluşturur. Embriyo, Latince "dut" anlamına gelen bir morulaya dönüşür. Dış taraftaki hücreler daha sonra plasentayı oluşturacaktır. İçerideki hücreler embriyoya dönüşecek. Bu, insan gelişimindeki ilk farklılaşma olayıdır; hangi hücrelerin vücudu oluşturacağına ve hangisinin onu destekleyeceğine ilişkin ilk karardır.
Blastosist: amacı olan bir yapı
5. günde morula içinde sıvı birikmeye başlar. Hücreler blastosist adı verilen içi boş bir top halinde düzenlenir. İki hücre popülasyonu içerir:
- Trofektoderm. Dış kabuğu oluşturan tek hücre katmanı. Plasenta ve fetal zarların oluşmasına neden olacaktır.
- İç hücre kütlesi. Boşluğun bir tarafına bağlı bir hücre kümesi. Bunlar insan vücudundaki herhangi bir dokuyu oluşturabilen pluripotent kök hücrelerdir. Embriyoyu ve sonunda tüm organizmayı oluşturacaklar.
Zona pellusida incelir ve yırtılır. Blastosist yumurtadan çıkar. Artık luteal faz sırasında progesteron tarafından hazırlanan uterus astarı olan endometriyum ile doğrudan etkileşime girmek serbesttir. Yumurtadan çıkma 6. gün civarında gerçekleşir. İmplantasyon ise 24 ila 48 saat içinde gerçekleşir.
İmplantasyon: embriyo kendi kendine yerleşir
İmplantasyon aktif ve invaziv bir süreçtir. Blastosist pasif olarak rahim duvarına doğru yüzmez. Trofektoderm hücreleri, endometrial yüzeyi kavrayan çıkıntıları uzatır. Hücre dışı matrisi çözen ve dokuya yerleşen enzimler salgılarlar. Embriyo kelimenin tam anlamıyla kendini içeri sokar. 9. günde tamamen endometriyal yüzeyin altına gömülür.
"İnsan gelişiminin ilk yedi günü, incelenmesi en zor biyolojik süreçlerden biri olmaya devam ediyor; bilinemediği için değil, araştırmacıların gözlemlemek istedikleri şeyi bozmadan kolayca erişemeyecekleri bir yerde gerçekleştiği için." — Magdalena Zernicka-Goetz, gelişimsel biyolog, Cambridge Üniversitesi
Trofektoderm hücreleri bir kez gömüldükten sonra sinsityotrofoblasta farklılaşır; bu, endometriyumun daha derinlerine inen ve annenin kılcal damarlarını kıran çok çekirdekli bir kitledir. Bu damarlardan gelen kan, embriyonik dokuyu yıkayarak lakuna adı verilen boşlukları doldurur. Bu plasental dolaşımın başlangıcıdır. Sinsityotrofoblast ayrıca hamilelik testleriyle tespit edilen hormon olan insan koryonik gonadotropini (hCG) de üretir. hCG, yumurtalıktaki korpus luteum'a progesteron üretmeye devam etmesi için sinyal göndererek menstruasyonun önlenmesini sağlar. Bu, embriyo ile anne arasındaki ilk kimyasal konuşmadır.
Gastrulasyon: vücut planı ortaya çıkıyor
14. gün civarında, iç hücre kütlesi, erken embriyogenezi tanımlayan olay olan gastrulasyona uğrar. Hücreler üç germ katmanına göç eder ve organize olur:
- Ektoderm. Dış katman. Deriyi, saçları, tırnakları ve tüm sinir sistemini (beyin, omurilik, sinirler) oluşturacak.
- Mesoderm. Orta katman. Kas, kemik, kan, böbrek, yumurtalık ve kardiyovasküler sistemi oluşturur.
- Endoderm. İç katman. Bağırsak, akciğer, karaciğer, pankreas ve tiroidin astarı haline gelir.
Bu aşamada, ilkel çizgi adı verilen bir yapı ortaya çıkar; bu, gelecekteki vücudun baştan kuyruğa eksenini tanımlayan bir hücre dizisidir. Gastrulasyon üçüncü haftanın sonunda tamamlanır. Embriyo şu anda yaklaşık 2 milimetre uzunluğunda ancak yaşam boyu varlığını sürdürecek temel eksenlere göre organize olmuş durumda.
Embriyodan fetüse: organogenez
3 ila 8. haftalar, her organ sisteminin oluştuğu embriyonik dönemi oluşturur. Bu, gelişimin en savunmasız aşamasıdır. 22. günde bir hücre tüpü kalbe doğru katlanmaya başlar ve kendiliğinden kasılmalar başlar. 28. günde, beyin ve omuriliğin öncüsü olan nöral tüp kapanır. Kapanma başarısızlığı spina bifida gibi nöral tüp defektlerine neden olur. Bu nedenle hamileliğin ilk haftalarında, genellikle kişi hamile olduğunu bilmeden önce folik asit takviyesi kritik öneme sahiptir.
6. haftaya gelindiğinde uzuv tomurcukları ortaya çıkar. 8. haftaya gelindiğinde tüm ana organlar gelişmemiş halde mevcuttur. Embriyo yaklaşık 3 santimetre uzunluğundadır. 10. haftadan sonra dönem embriyodan fetüse değişir. Bu ayrım organogenezin sonunu işaret ediyor. Gebeliğin geri kalanı (yaklaşık 30 hafta) büyümeye, organ fonksiyonlarının iyileştirilmesine ve yağ dokusunun birikmesine ayrılır.
İlk 28 günün zaman çizelgesi
İnsan yaşamının ilk aşamaları nadiren belirli terimlerle tartışılır, ancak embriyoloji ders kitaplarının onlarca yıldır belgelediği tekrarlanabilir bir sırayı takip ederler. Aşağıdaki zaman çizelgesi döllenmeden hamileliğin oluşmasına kadar geçen süreci özetlemektedir:
- 0. Gün. Döllenme. Sperm yumurtayla birleşir. Pronukleus formu.
- 1. Gün. İlk dekolte. Zigot iki hücreye bölünür.
- 3. Gün. Morula aşaması. 8-16 hücre. Sıkıştırma başlar.
- 5. Gün. Blastosist oluşur. İç hücre kütlesi ve trofektoderm farklıdır.
- 6-7. Gün. Kuluçka ve implantasyon başlar.
- 9-10. Gün. İmplantasyon tamamlanır. hCG anne kanına geçer.
- 14. Gün. İlkel çizgi beliriyor. Gastrulasyon başlar.
- 21. Gün. Kalp atmaya başlar.
- 28. Gün. Nöral tüp kapanır. Temel vücut planı oluşturuldu.
Yaşayan her insan bu süreçten geçmiştir. Bu süreç çok eskidir ve yalnızca küçük değişikliklerle memeliler arasında paylaşılmaktadır. Bunu yönlendiren moleküller (vücut eksenini şekillendiren genler, hücre göçünü yönlendiren proteinler) evrim boyunca büyük ölçüde korunur. Fare embriyosu ile insan embriyosu gastrulasyon sırasında neredeyse aynı görünüyor ve bu da genetik koda yazılan ortak mirası ortaya çıkarıyor.
Gelişme kendini ortaya çıkarmayı durdurmaz. Her yıl embriyoloji laboratuvarlarından ve in vitro fertilizasyon prosedürlerinin hızlandırılmış görüntülemesinden yeni veriler geliyor. Ne kadar çok gözlemlersek, yaşamın başlangıcının tek bir olay değil, bir ilerleme olduğu, yani beyni ve planı olmayan, yalnızca milyarlarca yıllık evrimle şekillenen kimya ve fizikten yoksun hücrelerin verdiği, dikkatle zamanlanmış bir dizi karar olduğu daha açık hale geliyor.