Embriyonik gelişime giriş

Köylerde kuluçkaya yatan bir tavuğun yumurtaları, birkaç gün sonra karanlık bir odada güçlü bir ışığın önüne tutulur. Işık kabuğun içini aydınlattığında bazı yumurtalarda hiçbir şey görülmez; bunlar döllenmemiştir. Döllenmiş olanlarda ise ortada koyu bir leke ve o lekeden her yöne yayılan ince, kırmızı damarlar seçilir. Bir hafta sonra aynı yumurtada leke büyümüş ve kıpırdamaya başlamıştır. Yaklaşık üç hafta sonra kabuğu gagasıyla kıran bir civciv çıkar; tüyleri, gözleri, kalbi ve iskeleti tamdır. Bütün bu yapılar, ilk gün tek bir hücreden başka bir şey olmayan bir başlangıçtan oluşmuştur. Bu derste önce bu tek hücrenin nasıl çok hücreli bir topa dönüştüğüne, ardından bu topun hücrelerinin nasıl katmanlara ayrılıp birbirinden farklı dokulara ve organlara dönüştüğüne bakıyoruz.

• Bölünme (segmentasyon), morula, blastula ve gastrula evrelerini sıralar, her evrenin özelliğini açıklarsın.
• Ektoderm, mezoderm ve endodermden gelişen yapılara örnek verirsin.
• Farklılaşmanın, aynı kalıtım bilgisini taşıyan hücrelerden farklı hücrelerin nasıl oluştuğunu açıkladığını kavrarsın.
• Kara omurgalılarındaki embriyonik zarların görevlerini ve gelişimi etkileyen dış etkenleri açıklarsın.

Zigottan embriyoya

Döllenmeyle oluşan zigot, yeni bir bireyin bütün kalıtım bilgisini taşır; ama tek bir hücredir. Bu tek hücreden, milyarlarca hücreden oluşan, her biri belirli bir işe uzmanlaşmış dokuları ve organları olan bir canlıya ulaşılmasına embriyonik gelişim denir. Gelişim birbirini izleyen evrelerle gerçekleşir. Bu evreler türden türe ayrıntıda değişse de genel çizgisi hayvanların çoğunda benzerdir.

Bölünme (segmentasyon) ve morula

Zigot, döllenmeden kısa süre sonra mitozla bölünmeye başlar. Bu ilk bölünmelerin dikkat çekici bir özelliği vardır: hücreler iki bölünme arasında büyümez. Bu yüzden hücre sayısı artarken her hücrenin büyüklüğü giderek küçülür, ama embriyonun toplam büyüklüğü başlangıçtaki zigottan pek farklı olmaz. Bu evrede oluşan hücrelere blastomer denir. Bölünmeler sürdükçe, birbirine sıkıca tutunmuş küçük hücrelerden oluşan, dışarıdan bakıldığında bir dut tanesine benzeyen içi dolu bir top ortaya çıkar; buna morula denir. Morula evresine kadar hücreler birbirine çok benzer.

Blastula

Morulanın hücreleri bölünmeye devam ederken topun ortasında sıvı dolu bir boşluk oluşur. Hücreler bu boşluğun çevresinde tek ya da birkaç katlı bir duvar halinde dizilir. Ortası boş, top biçimli bu yapıya blastula, içindeki boşluğa ise blastula boşluğu denir. Blastula, embriyonun ilk kez içi ve dışı ayırt edilebilen bir düzen kazandığı evredir.

Gastrula: üç temel katman

Blastulanın bir bölgesindeki hücreler içeri doğru göç eder ve kıvrılır; bu hareket, bir lastik topun bir yanına parmakla bastırıp içeri göçürmeye benzetilebilir. Bu hücre hareketlerine gastrulasyon, oluşan yapıya gastrula denir. Gastrulasyon sonunda embriyoda üç hücre katmanı ayırt edilir; bunlara temel doku katmanları denir:

• Ektoderm (dış katman): Derinin dış tabakası, saç, tırnak, sinir sistemi, yani beyin ve omurilik, ve göz merceği gibi duyu organlarının bölümleri bu katmandan gelişir.
• Mezoderm (orta katman): Kaslar, iskelet, kalp, kan ve damarlar, böbrekler, üreme organları ve derinin iç tabakası bu katmandan gelişir.
• Endoderm (iç katman): Sindirim kanalının iç yüzeyi, karaciğer, pankreas ve solunum yollarının iç yüzeyiyle akciğerlerin hava keselerini döşeyen hücreler bu katmandan gelişir.

Gastrulasyon sırasında içeri göçen hücreler, ilkel bir sindirim boşluğunun da temelini atar. Bu boşluk ileride sindirim kanalına dönüşür.

Farklılaşma ve organ oluşumu

Gastruladan sonra hücreler giderek uzmanlaşır. Bir hücrenin belirli bir yapı ve işleve sahip hücreye, örneğin bir sinir, kas ya da kan hücresine dönüşmesine farklılaşma denir. Burada önemli bir soru ortaya çıkar: bütün bu hücreler aynı zigottan mitozla oluştuğuna göre, hepsi aynı kalıtım bilgisini taşır. O halde bir kas hücresi ile bir sinir hücresi neden bu kadar farklıdır? Cevap, hücrelerin taşıdığı genlerin farklı olmasında değil, hangi genlerin etkin olduğunda yatar. Her hücre tipinde genlerin farklı bir bölümü açılır, ötekiler kapalı kalır. Kas hücresinde kasılma proteinlerinin genleri, alyuvar öncülerinde hemoglobin geni etkindir.

Farklılaşan hücreler bir araya gelerek dokuları, dokular da organları oluşturur; bu sürece organ oluşumu denir. Omurgalılarda ilk oluşan organ sistemlerinden biri sinir sistemidir: ektodermin sırt tarafındaki bir şerit kıvrılarak bir boru oluşturur; bu sinir borusu daha sonra beyin ve omuriliğe dönüşür. Kuluçkadaki yumurtada ilk günlerde görülen damarlar ve atmaya başlayan kalp ise mezodermden gelişen dolaşım sisteminin ilk işaretleridir.

Embriyonik zarlar

Sürüngen, kuş ve memeli embriyolarını, embriyonun kendi hücrelerinden gelişen dört zar sarar:

• Amniyon: Embriyoyu sıvı dolu bir kese içinde tutar; onu kurumaya ve darbelere karşı korur.
• Koryon: En dışta yer alır ve gaz alışverişine katılır; memelilerde plasentanın oluşumunda görev alır.
• Allantois: Embriyonun boşaltım atıklarını depolar; kuş yumurtasında koryonla birlikte gaz alışverişine de katılır.
• Vitellus kesesi: Besin deposunu sarar ve besinin embriyoya taşınmasını sağlar. Kuş ve sürüngenlerde büyüktür; besinini plasentadan alan memeli embriyosunda ise küçüktür.

Amniyon sıvısı, kara omurgalılarının embriyolarına suda gelişiyormuş gibi bir ortam sağlar.

İnsanda gelişim ve dış etkenler

İnsanda gebelik yaklaşık dokuz ay sürer. İlk sekiz haftada organların temeli atılır ve gelişmekte olan bireye embriyo denir; bu dönemden sonra doğuma kadar ise fetüs adı kullanılır. Organların oluştuğu ilk aylar, dış etkenlere karşı en hassas dönemdir. Alkol, sigara, bazı ilaçlar, yüksek doz ışınım ve kızamıkçık gibi bazı enfeksiyonlar bu dönemde gelişimi bozabilir. Bu yüzden gebelikte bu etkenlerden uzak durulması ve hekim denetiminde olunması önerilir. Annenin dengeli beslenmesi de gelişimi destekler; örneğin gebelik öncesinde ve erken döneminde yeterli folik asit alınması, sinir borusunun kapanmasıyla ilgili bozuklukların riskini azaltır.

Erken embriyo, ilk bölünmeler sırasında kendiliğinden ikiye ayrılırsa her parça ayrı bir bireye gelişebilir. Böylece oluşan tek yumurta ikizleri aynı zigottan geldikleri için kalıtsal olarak özdeştir. Çift yumurta ikizleri ise aynı dönemde döllenen iki ayrı yumurtadan gelişir ve birbirine iki ayrı kardeş kadar benzer.

Bu dersle hücre bölünmeleri ve üreme modülünün konuları tamamlanıyor: hücre döngüsü, mitoz, eşeysiz üreme, mayoz, eşeyli üreme ve embriyonik gelişimin ilk evreleri.

Örnek 1 — Evre sırası

Soru: Embriyonik gelişimin ilk evreleri hangi sırayla gerçekleşir?

• A) Blastula, morula, zigot, gastrula
• B) Gastrula, blastula, morula, zigot
• C) Zigot, morula, blastula, gastrula
• D) Morula, zigot, gastrula, blastula
• E) Zigot, gastrula, morula, blastula

Çözüm: Bölünmeler önce içi dolu morulayı, sonra içi boşluklu blastulayı, ardından katmanlı gastrulayı oluşturur. Cevap: C.

Örnek 2 — Katman

Soru: Beyin ve omurilik hangi temel doku katmanından gelişir?

• A) Mezoderm
• B) Endoderm
• C) Ektoderm
• D) Amniyon
• E) Vitellus kesesi

Çözüm: Sinir sistemi, ektodermin sırt tarafındaki şeridin kıvrılıp sinir borusu oluşturmasıyla gelişir. Cevap: C.

Örnek 3 — Farklılaşma

Soru: Aynı zigottan gelen bir kas hücresi ile bir sinir hücresinin farklı olmasının nedeni nedir?

• A) Farklı genlerin etkin olması
• B) Farklı sayıda kromozom taşımaları
• C) Birinin mayozla oluşması
• D) Farklı zigotlardan gelmeleri
• E) Birinin DNA taşımaması

Çözüm: İki hücre de aynı genleri taşır; farkı hangi genlerin açık olduğu belirler. Cevap: A.

Örnek 4 — Embriyonik zar

Soru: Embriyoyu sıvı dolu bir kese içinde tutarak kurumaya ve darbelere karşı koruyan zar hangisidir?

• A) Koryon
• B) Allantois
• C) Vitellus kesesi
• D) Hücre zarı
• E) Amniyon

Çözüm: Amniyon sıvısı embriyoya korunaklı, sulu bir ortam sağlar. Cevap: E.

• Bölünme evresinde embriyonun büyüdüğünü sanmak. Hücre sayısı artar, hücreler küçülür, toplam büyüklük pek değişmez.
• Morula ile blastulayı karıştırmak. Morula içi dolu, blastula içi boşluklu bir toptur.
• Farklılaşmada hücrelerin farklı genler taşıdığını sanmak. Genler aynıdır; etkin olan genler farklıdır.
• Akciğerin mezodermden geliştiğini sanmak. Solunum yollarının iç yüzeyi ve hava keseleri endodermden gelişir.
• Tek yumurta ile çift yumurta ikizlerini karıştırmak. Tek yumurta ikizleri özdeştir; çift yumurta ikizleri sıradan kardeşler kadar farklıdır.