اندامزایی: رقص سلولها برای ساختن بدن
لایههای جنینی: نقشهٔ اولیهٔ بدن
قبل از شروع اندامزایی، سلولهای جنین در قالب سه لایهٔ مجتمع سازماندهی میشوند. هر یک از این لایهها مسئول تشکیل گروه خاصی از اندامها و بافتهای بدن هستند. تصور کنید این سه لایه مانند سه گروه مختلف از کارگران یک ساختمانسازی هستند که هر گروه مسئول بخش خاصی از ساختمان است.
| نام لایه | موقعیت | اندامها و بافتهای حاصل از آن |
|---|---|---|
| برونپوست5 | بیرونیترین لایه | پوست، مو، ناخن، سیستم عصبی (مغز و نخاع)، عدسی چشم |
| میانپوست6 | لایهٔ میانی | قلب، خون، استخوانها، عضلات، کلیهها، دستگاه تناسلی |
| درونپوست7 | داخلیترین لایه | پوشش داخلی دستگاه گوارش، ریهها، کبد، لوزالمعده |
مکالمات سلولی: زبان رمز القا
سلولها در طول اندامزایی با یکدیگر صحبت میکنند! این "صحبت کردن" از طریق فرآیندی به نام القا انجام میشود. در این فرآیند، یک گروه از سلولها (القاکننده) سیگنالهای شیمیایی خاصی را به گروه دیگری از سلولها (پاسخدهنده) ارسال میکند و سرنوشت آنها را برای تبدیل شدن به یک اندام خاص تغییر میدهد. این سیگنالها میتوانند مولکولهای پروتئینی باشند.
یک مثال کلاسیک، تشکیل عدسی چشم در مهرهداران است. برونپوست سر، در ابتدا فقط یک لایهٔ ساده است. اما با نزدیک شدن کیسهٔ بینایی (که از مغز اولیه منشأ گرفته) به این لایه، سلولهای کیسهٔ بینایی سیگنالهایی را به برونپوست ارسال میکنند و به آن دستور میدهند که به سمت تشکیل عدسی چشم تمایز پیدا کند. اگر این مکالمه رخ ندهد، عدسی چشم تشکیل نخواهد شد.
از سلول عمومی تا متخصص: فرآیند تمایز
تمایز سلولی به این معناست که یک سلول عمومی و غیرتخصصی (مانند سلول بنیادی) به یک سلول تخصصی با عملکرد خاص تبدیل شود. این تغییر با روشن و خاموش شدن ژنهای خاصی در DNA سلول اتفاق میافتد. یک سلول عضلانی، ژنهای مربوط به پروتئینهای انقباضی را روشن میکند در حالی که یک سلول عصبی، ژنهای مربوط به تولید انتقالدهندههای عصبی را فعال میسازد.
این فرآیند را میتوان با دانشآموزان یک کلاس مقایسه کرد. در ابتدای سال، همهٔ دانشآموزان شبیه به هم و با دانش عمومی هستند (سلولهای عمومی). اما با گذشت زمان، هر دانشآموز بر اساس استعداد و علاقهاش در یک رشته (مثلاً ریاضی، هنر یا ادبیات) تخصص پیدا میکند (سلولهای تخصصی). سلول عضلانی، سلول عصبی و سلول خونی، همگی از یک اجداد مشترک هستند اما با فعال کردن مجموعههای مختلفی از ژنها، مسیرهای متفاوتی را در پیش گرفتهاند.
ساختن یک قلب: نمونهای عملی از اندامزایی
تشکیل قلب، نمایشی خارقالعاده از اندامزایی است. قلب از میانپوست و در ناحیهای خاص به نام "مزانشیم" منشأ میگیرد. سلولهای مزانشیمی شروع به تجمع و تشکیل یک لولهٔ سادهٔ قلبی میکنند. این لوله، با وجود سادگی، قادر به تپش است و خون اولیه را به سرتاسر جنین پمپاژ میکند.
سپس، با ادامهٔ رشد، این لوله پیچ و تاب خورده و با تقسیماتصال سلولی و تشکیل دیوارههای داخلی (سپتوم)، به یک قلب چهارحفرهای کامل (دو دهلیز و دو بطن) تبدیل میشود. تمام این مراحل توسط سیگنالهای القایی دقیق و برنامهریزی ژنتیکی کنترل میشوند. نقص در هر یک از این مراحل میتواند منجر به ناهنجاریهای مادرزادی قلب شود.
| مرحله | شرح | زمان تقریبی در انسان |
|---|---|---|
| تشکیل لولهٔ قلبی | تجمع سلولهای میانپوستی و تشکیل یک لولهٔ تپنده | هفتهٔ 3 بارداری |
| پیچخوردگی قلب | لولهٔ قلبی به شکل S درمیآید تا موقعیت نهایی حفرهها را پیدا کند | هفتهٔ 4 بارداری |
| تشکیل سپتوم و حفرهها | دیوارههای داخلی (سپتوم) برای جدا کردن دهلیزها و بطنها تشکیل میشوند | هفتههای 5-7 بارداری |
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
خیر. این یک اشتباه رایج است. بسیاری از اندامهای پیچیده از ترکیب دو یا حتی سه لایهٔ جنینی تشکیل میشوند. برای مثال، دهان و مری دارای پوششی از درونپوست هستند اما عضلات اطراف آنها از میانپوست منشأ گرفتهاند.
اگرچه همهٔ سلولهای یک فرد، DNA یکسانی دارند، اما هر سلول فقط بخش کوچک و خاصی از این دستورالعمل بزرگ را اجرا میکند. فرآیندهای القا و سایر سیگنالها مشخص میکنند که کدام بخش از ژنها در یک سلول "روشن" و کدامها "خاموش" شوند. این انتخاب است که سرنوشت نهایی سلول را تعیین میکند.
به طور کلی، تشکیل اندامهای اصلی در دورهٔ جنینی کامل میشود. اما فرآیندهای مرتبط با ترمیم و بازسازی برخی بافتها در بزرگسالی نیز از اصول مشابهی پیروی میکنند. برای مثال، ترمیم استخوان شکسته، نیازمند فعالسازی دوبارهٔ سلولها برای تقسیم و تمایز است.
پاورقی
1 Organogenesis - فرآیند تشکیل اندامها در طول رشد جنینی.
2 Germ Layers - سه لایهٔ سلولی اولیه در جنین (برونپوست، میانپوست، درونپوست) که همهٔ بافتها و اندامهای بدن از آنها مشتق میشوند.
3 Induction - فرآیندی که در آن یک گروه سلول (القاکننده)، سرنوشت گروه دیگری از سلولها (پاسخدهنده) را از طریق سیگنالهای شیمیایی تغییر میدهد.
4 Differentiation - فرآیندی که طی آن یک سلول غیرتخصصی به یک نوع سلول تخصصی تبدیل میشود.
5 Ectoderm
6 Mesoderm
7 Endoderm
