Pronükleuslar ve Zigot Oluşumu

Açılış

Bir tüp bebek laboratuvarında embriyolog, bir gece önce spermle bir araya getirilen yumurta hücrelerini sabah mikroskop altında tek tek inceler. Her hücrede baktığı şey aynıdır: hücrenin ortasında yan yana duran, her birinin içinde küçük benekler bulunan iki yuvarlak yapı. İki yapı gördüğü hücreleri not eder ve kültürde bırakır. Bir hücrede ise üç yapı görür; bu hücreyi ayırır ve rahme yerleştirilecekler arasına almaz. Başka bir hücrede yalnızca bir yapı vardır ve onu da ayrı bir kutuya yazar. Embriyologun saydığı bu yapılar, iki ebeveynden gelen kalıtım malzemesinin henüz birleşmeden önce ayrı ayrı durduğu paketlerdir ve sayıları döllenmenin doğru gerçekleşip gerçekleşmediğini gösterir.

Döllenmeden sonra iki ebeveynin kalıtım malzemesi hücrenin içinde nasıl bir araya gelir? Sperm, bilginin dışında yeni hücreye ne getirir ve neyi getirmez? Ve bu süreçteki bir sapma yatak başında nasıl karşımıza çıkar?

Bu derste ne olacak

Önce spermin sıkıştırılmış çekirdeğinin neden önce açılması gerektiğini ve kaynaşmadan sonraki saatlerde hücrede neler olduğunu göreceğiz. Sonra iki ebeveynin kalıtım malzemesinin aslında nerede bir araya geldiğini ele alacağız. Ardından iki gametin birbirinin eksiğini nasıl tamamladığını ve mitokondrilerin neden yalnızca anneden geldiğini açıklayacağız. Son olarak pronükleus sayımını, mol gebeliğini ve anneden aktarılan mitokondri hastalıklarını inceleyeceğiz.

Sıfır noktası

Mekanizma

Gelen paket önce açılmalıdır

Ders 04-07'de spermin çekirdeğinin taşınabilmek için sıkıca paketlendiğini gördük. Sıkıştırılmış bir paket taşınmaya elverişlidir, ama okunmaya elverişli değildir. Sperm çekirdeği yumurta hücresinin içine girdikten sonra paketlenmiş yapısı çözülür, şişer ve etrafında yeni bir zar oluşur; böylece babadan gelen pronükleus ortaya çıkar. Bu açma işini sperm değil, yumurta hücresinin sitoplazmasında bekleyen yapılar yapar.

Aynı saatlerde yumurta hücresi de kendi işini bitirir. Ders 04-10'da kaynaşmanın, ikinci mayoz bölünmenin ortasında duran yumurta hücresini serbest bıraktığını gördük. Bölünme tamamlanır, fazla kromozom takımı ikinci kutup cisimciğiyle dışarı atılır ve kalan takımın çevresinde anneden gelen pronükleus oluşur. Her iki pronükleus da ilk bölünmeden önce kendi kalıtım malzemesini kopyalar.

Bütün bu olaylar, yumurtalıktan, ovarium, bırakılan hücre rahim tüpünün geniş bölümünde ilerlerken ve henüz tüpün dar bölümüne, isthmus'a, ulaşmadan gerçekleşir. Yumurtalıkta ise bırakılan folikülden kalan corpus luteum, bu sırada rahmin iç yüzeyini olası bir yerleşmeye hazırlayan hormonları salgılamaktadır. Zigot rahme ulaştığında karşısında hazırlanmış bir yüzey bulur.

İki takım nerede buluşur

Yaygın anlatımda iki pronükleusun birleşip tek bir çekirdek oluşturduğu söylenir. İnsanda olan bu değildir. İki pronükleus hücrenin ortasında birbirine yaklaşır, ama içerikleri karışmaz; ardından zarları çözülür. Ortaya tek bir çekirdek çıkmaz.

Zarlar çözüldükten sonra iki takımdan gelen kromozomlar, ilk bölünmenin iğ düzeneği üzerinde aynı düzlemde yan yana dizilir. İki ebeveynin kalıtım malzemesi ilk kez bu düzlemde gerçekten bir araya gelir ve hemen ardından iki yavru hücreye paylaştırılır. İlk bölünme döllenmeden yaklaşık bir gün sonra gerçekleşir. "Zigot" adının kaynaşma anına mı, pronükleus evresine mi yoksa ilk bölünmenin başlangıcına mı verileceği, kaynaktan kaynağa değişir.

İki gamet birbirinin eksiğini tamamlar

Ders 04-08'de yumurta hücresinin bilginin yanında embriyonun ilk günlerinde kullanacağı bütün malzemeyi getirdiğini gördük. Bir şeyi ise getirmez: insanda ilk bölünmenin iğ düzeneğini kuracak sentrozomun önemli bir parçası oogenez sırasında kaybolur. Bu parçayı, kuyruğunun başlangıcında taşıdığı küçük bir yapıyla sperm getirir.

Sperm sitoplazmasının çoğunu atmış, ama yeni hücrenin bölünebilmesi için gereken bu parçayı korumuştur. Yumurta hücresi malzemeyi, sperm ise bu düzeneği getirir. İki gamet de tek başına eksiktir ve bütünlük, eksiklerin birbirini tamamlamasıyla sağlanır.

Mitokondriler yalnızca anneden gelir

Spermin kuyruğunun orta parçasında, hareket için gereken enerjiyi üreten mitokondriler bulunur ve bunlar da yumurta hücresinin içine girer. Ama yeni hücrede kalmazlar: döllenmeden sonraki ilk günlerde işaretlenir ve ortadan kaldırılırlar. Embriyonun ve sonra bedenin bütün mitokondrileri, yumurta hücresinin sitoplazmasında bulunanlardan çoğalır.

Mitokondriler kendi küçük kalıtım malzemelerini taşır. Bu yüzden mitokondri kalıtım malzemesindeki bir değişiklik yalnızca anneden çocuklara aktarılır; babadan aktarılmaz. Başlangıç malzemesini tek taraf getirdiği için, o malzemeye bağlı olan her şey de tek taraftan aktarılır.

Klinik bağ: pronükleus sayımı, mol gebelik ve mitokondri hastalıkları

Tüp bebek laboratuvarlarında embriyologlar döllenmeden yaklaşık on altı on sekiz saat sonra pronükleusları sayar. İki pronükleus, bir anneden bir babadan gelen takımla olağan döllenmeyi gösterir. Üç pronükleus genellikle iki spermin girdiğini ya da ikinci kutup cisimciğinin atılamadığını gösterir; bu hücreler üç takım kromozom taşır ve olağan gelişemeyeceği için rahme yerleştirilmez.

Benzer bir sapma kadının bedeninde de olabilir. İki spermin girdiği bir yumurta hücresinden gelişen gebelikte plasenta dokusu anormal biçimde büyür ve buna kısmi mol gebelik denir. Kromozomlarının tamamı babadan gelen, anneden hiç takım içermeyen bir gebelikte ise embriyo hiç gelişmez ve rahmi, uterus, üzüm salkımını andıran şişkin keseciklerden oluşan bir doku doldurur; buna tam mol gebelik denir. Bu iki durum, anneden ve babadan gelen takımların gelişimde farklı işler gördüğünü gösterir: anneden gelen takım daha çok embriyonun, babadan gelen takım daha çok plasentanın gelişimini yönlendirir.

Amerikalı genetikçi Douglas Wallace ve arkadaşları 1988'de, genç yetişkinlerde ani görme kaybına yol açan ve yalnızca anne tarafından aktarılan bir hastalığın, Leber kalıtsal optik nöropatisinin, mitokondri kalıtım malzemesindeki bir değişiklikten kaynaklandığını gösterdiler. Hastalıkta görme sinirinin, nervus opticus, lifleri bozulur; hastalığı taşıyan bir annenin bütün çocukları değişikliği taşır, hasta bir babanın çocukları taşımaz. İngiltere'de 2015'te yasal düzenlemeyle izin verilen mitokondri bağışı yönteminde, hasta annenin çekirdek kalıtım malzemesi sağlıklı mitokondrileri olan bir bağışçı yumurta hücresine aktarılır.

Kendin dene

Toparlayalım

• Spermin sıkıştırılmış çekirdeği yumurta hücresinin içinde açılır ve babadan gelen pronükleusu oluşturur; açma işini yumurta hücresinin sitoplazması yapar.
• Yumurta hücresi ikinci mayozunu tamamlar, ikinci kutup cisimciğini atar ve anneden gelen pronükleusu oluşturur; iki pronükleus da kalıtım malzemesini kopyalar.
• İki pronükleus birleşip tek çekirdek oluşturmaz; zarları çözülür ve kromozomlar ilk bölünmenin düzleminde bir araya gelir.
• Yumurta hücresi malzemeyi, sperm ilk bölünmenin iğ düzeneği için gereken sentrozom parçasını getirir.
• Spermin mitokondrileri ortadan kaldırılır; mitokondri hastalıkları yalnızca anneden aktarılır.
• Embriyologlar pronükleusları sayar; üç pronükleuslu hücreler rahme yerleştirilmez; uterus'u dolduran mol gebelikte takımların dengesi bozulmuştur.
• Wallace ve arkadaşları 1988'de nervus opticus'u etkileyen Leber hastalığının mitokondri kökenli olduğunu gösterdi.

Bu derste döllenmenin hücre içindeki son aşamalarını gördük. Bir sonraki derste döllenme zincirindeki her adımı onu taşıyan yapıya bağlayacağız: zincirin bir halkası tamamlanmadığında anatominin "ne oldu" ya da "ne yapılmalı" sorusunu değil, bakılacak yerin adresini verdiğini ve bu konunun nasıl bir dille anlatılması gerektiğini göreceğiz. Fertilizasyon Bozukluklarına Anatomik Bakış.