Gastrulasyon Nedir?

Açılış

Bir kadın, adetinin bir hafta geciktiğini fark ettiği gün gebelik testi yapar ve olumlu sonuç alır. Hemen ardından iki hafta önce bir düğünde birkaç kadeh içki içtiğini hatırlar ve endişeyle hekimine danışır. Hekim ona, döllenmeden sonraki üçüncü haftanın embriyo için çok hassas bir dönem olduğunu, bu dönemde yoğun alkolün bazı gebeliklerde yüzün orta hattını etkileyebildiğini anlatır. Aynı zamanda tek bir olayın sonucunu önceden söylemenin mümkün olmadığını ve bundan sonra alkolden uzak durmanın en önemli adım olduğunu ekler. O hafta, embriyonun o güne kadar iki katmandan oluşan diskinin üç katmana dönüştüğü haftadır. Bedenin bütün dokularının kaynağı o birkaç günde kurulur ve kadınların çoğu o sırada henüz gebe olduğunu bilmez.

İki tabakalı disk neden üç tabakaya dönüşmek zorundadır? Üçüncü tabaka nereden gelir? Ve bu adım neden gelişimin en hassas anlarından biri sayılır?

Bu derste ne olacak

Önce iki tabakalı bir diskin bedenin bütün dokularını vermeye neden yetmediğini göreceğiz. Sonra üçüncü tabakanın nereden gelebileceğini olası seçenekleri sınayarak bulacağız. Ardından hücrelerin üst tabakadan ayrılıp araya nasıl girdiğini ve bu sırada kimliklerinin nasıl değiştiğini açıklayacağız. Son olarak bu haftanın neden bu kadar hassas olduğunu ve bu dönemdeki bozuklukların hangi yapıları etkilediğini inceleyeceğiz.

Sıfır noktası

Mekanizma

İki tabaka neden yetmez

Ders 04-18'de embriyonun üst tabakası epiblast, alt tabakası hipoblast olan iki tabakalı bir disk olduğunu gördük. Bedenin dokuları kabaca üç gruba ayrılır. Bir grup bedeni dış dünyadan ayırır ve haberleşmeyi sağlar: deri ve sinir sistemi. Bir grup iç boruları döşer: sindirim ve solunum yollarının iç yüzü. Üçüncü grup ise bu ikisinin arasında durur: kemikler, kaslar, kalp, kan ve damarlar, bağ dokusu ve böbrekler.

İki tabakalı bir yapı iki yüzey verir, ama arası boştur. Bedenin büyük bölümü ise tam olarak bu arada kurulacaktır. Bu yüzden iki tabakanın arasına bir tabaka daha gerekir.

Üçüncü tabaka nereden gelir

Disk dışarıdan hazır hücre alamaz; bedenin bütün hücreleri diskin kendi hücrelerinin soyundan gelmek zorundadır. Var olan iki tabakanın kalınlaşması da çözüm değildir: kalınlaşan bir tabaka daha çok hücre verir, ama yeni bir iş vermez. Aradaki tabakanın işi, sınır olmak ya da bir boruyu döşemek değil, destek, hareket ve taşımadır.

Geriye tek bir seçenek kalır: bir tabakanın hücreleri yerinden ayrılıp araya girmelidir. Üçüncü haftanın başında, döllenmeden yaklaşık on beş gün sonra, epiblastın yüzeyinde diskin kuyruk ucundan başlayan uzun, dar bir oluk, ilkel çizgi, belirir. Çizginin ortasında bir oluk, sulcus primitivus, baş ucunda ise küçük bir kabarıklık, nodus primitivus, bulunur.

Epiblast hücreleri bu oluğa doğru hareket eder, birbirleriyle bağlantılarını gevşetir ve oluktan aşağı, iki tabakanın arasına iner. Bu hücrelerin bir bölümü hipoblastın hücrelerini yerinden iterek onların yerini alır ve iç boruları döşeyecek olan endodermi oluşturur. Bir bölümü iki tabakanın arasına yayılır ve mezodermi oluşturur. Yüzeyde kalan epiblast hücreleri ise ektoderm olur.

Taşınma kimliği değiştirir

Oluktan geçip yeni yerine yerleşen bir hücre, geçmeden önceki hücreyle aynı kalmaz. Komşuları değişir; komşularından aldığı işaretler değişir; yapacağı iş değişir. Yüzeyde bir sınır hücresi olacakken, araya yerleştiğinde kemiğe, kasa ya da kana dönüşecek bir yola girer.

Ders 04-13'te ilk iş bölümünün bir emirle değil, hücrenin bulunduğu yerle başladığını gördük. Gastrulasyonda bu ilke en güçlü biçimini alır: hücre önce değişip sonra taşınmaz, taşındığı için değişir. Üç germ yaprağının üçü de aynı kaynaktan, epiblasttan gelir.

Disk bu sırada tamamen üç katlı olmaz. Baş ucunda ağzın açılacağı yerde, membrana buccopharyngealis, ve kuyruk ucunda makatın açılacağı yerde, membrana cloacalis, ektoderm ile endoderm arasına mezoderm girmez ve iki tabaka birbirine yapışık kalır. Bu iki küçük alan, sindirim borusunun iki ucunun ileride açılacağı yerlerdir.

Klinik bağ: hassas hafta

Ders 04-03'te birbirine bağlı adımlardan oluşan bir zincirde erken bir halkadaki sapmanın sonraki bütün halkalara geçtiğini gördük. Gastrulasyon bedenin bütün dokularının kaynağını kurduğu için bu zincirin en başındaki halkalardan biridir. Britanyalı gelişim biyoloğu Lewis Wolpert'in sık aktarılan sözüne göre, hayatın en önemli anı doğum, evlilik ya da ölüm değil, gastrulasyondur.

Bu haftada embriyoyu etkileyen etkenler, henüz hiçbir organ kurulmamışken organların kaynağını etkiler. Gastrulasyon sırasında yüksek dozda alkolün, hayvan deneylerinde diskin baş ucunun orta hattındaki hücrelere zarar verdiği gösterilmiştir. İnsanda gebeliğin bu döneminde yoğun alkol kullanımı, beynin iki yarısının tam ayrılamadığı ve yüzün orta hattının etkilendiği bozukluklarla ilişkilendirilmiştir; anne karnında alkole bağlı yüz bulgularının bir bölümü de bu döneme dayanır.

Diskin kuyruk ucundaki hücre göçü yetersiz kalırsa, gövdenin alt bölümünü oluşturacak mezoderm az üretilir. Sonuçta bacakların, alt omurganın, böbreklerin ve dış genital organların gelişimi etkilenebilir; bu tabloya kuyruk ucu gelişim bozukluğu denir ve annesi şeker hastası olan bebeklerde daha sık görülür. Bu hafta, kadınların çoğu gebe olduğunu bilmeden geçtiği için, gebelik planlayan kadınlara alkolden ve zararlı ilaçlardan gebelik öncesinde uzak durmaları önerilir.

Kendin dene

Toparlayalım

• İki tabakalı bir disk iki yüzey verir ama arası boştur; bedenin kemik, kas, kan ve damarları bu arada kurulacaktır.
• Disk dışarıdan hücre alamaz ve kalınlaşma yeni bir iş üretmez; üçüncü tabaka ancak hücrelerin yer değiştirmesiyle kurulur.
• Üçüncü haftada epiblastın yüzeyinde ilkel çizgi belirir; sulcus primitivus ve nodus primitivus onun bölümleridir.
• Çizgiden geçen hücreler hipoblastın yerini alarak endodermi, araya yayılarak mezodermi oluşturur; yüzeyde kalanlar ektoderm olur.
• Hücre taşındığı için değişir; üç germ yaprağının üçü de epiblast kökenlidir.
• Membrana buccopharyngealis ve membrana cloacalis'te mezoderm yoktur; ağız ve makat buralarda açılacaktır.
• Gastrulasyon haftası çok hassastır; yoğun alkol orta hat bozukluklarıyla, kuyruk ucunda yetersiz göç alt gövde bozukluklarıyla ilişkilidir.

Bu derste üç tabakalı diskin nasıl kurulduğunu gördük. Bir sonraki derste hücrelerin içeri geçtiği geçide yakından bakacağız: bu geçidin neden bir nokta ya da halka değil bir çizgi olduğunu, çizginin belirmesiyle bedenin sağ ve sol yarısının nasıl tanımlandığını ve çizginin ucundaki düğümün neden ayrı bir adla anıldığını göreceğiz. Primitif Çizgi ve Primitif Düğüm.