Döllenme ve embriyonik gelişim

Lebriz, teyzesi Livanur'un buzdolabına mıknatısla tutturduğu ultrason çıktısına bakıyor. Gri lekelerin arasında iri bir baş, kıvrık bir gövde ve göbekten uzanan ipliksi bir bağ seçiliyor. Lebriz bağı parmağıyla izleyip yorumunu yapıyor: «Bu bir hortum. Teyzemin kanı buradan bebeğe akıyor, sonra geri dönüyor; ikisinin kanı aynı damarlarda dolaşıyor.» Livanur çayı demlerken bir soru soruyor: «Senin kan grubun ne?» Lebriz A grubu. «Annenin?» Annesi 0 grubu. Lebriz kan grupları konusundan bir kuralı hatırlıyor: 0 grubu birinin plazmasında anti-A bulunur. Kendi A antijenli alyuvarları dokuz ay boyunca annesinin damarlarında dolaşsaydı neyle karşılaşırdı? Kan bir hortumdan akıp gitmiyorsa, oksijen ve besin bebeğe hangi yoldan ulaşıyor?

• Döllenmeden tutunmaya kadar olayları yer ve sıra bakımından izler, akrozomun, mayoz II'nin ve hCG'nin bu süreçteki yerini açıklarsın.
• Ektoderm, mezoderm ve endodermden gelişen organları, tek bir organın farklı tabakalardan gelen kısımlarını da ayırarak eşleştirirsin.
• İnsanda embriyonik zarların görevlerini ve plasentadan hangi maddelerin geçip hangilerinin geçmediğini gerekçelendirirsin.
• Tek ve çift yumurta ikizlerini, korpus luteumun erken gerilemesi gibi varsayımsal durumları biyolojik nedenleriyle yorumlarsın.

Buluşma yumurta kanalında olur

«Dişi üreme sistemi ve döngü» dersi ovulasyonla bırakılan ikincil oositi yumurta kanalının saçaklı ucuna kadar izledi ve döllenmenin olağan yerini, kanalın ovaryuma yakın bölümünü, orada gösterdi. Buluşmanın kendisi ise birkaç adımlık bir zincirdir ve her adımı bir sonrakinin koşuludur.

Kanala ulaşan spermlerin her biri, «Erkek üreme sistemi» dersinde tanıdığımız akrozomu başında taşır. Yumurtanın çevresinde onu saran hücreler ve bunların altında kalın, saydam bir örtü vardır. Akrozomdan salınan enzimler bu örtüleri eriterek spermin yumurta zarına varmasını sağlar. Birçok sperm bu işe katkı verse de içeri yalnız bir tanesi girer. İlk sperm zara kaynaştığı anda yumurtanın yüzeyinde değişiklikler başlar ve öteki spermlerin girişi engellenir. Bu engelin önemi kromozom hesabında görülür: her sperm 23 kromozom taşır ve ikinci bir spermin girmesi çekirdeğe fazladan bir takım ekleyerek gelişimi bozar.

Spermin girişi, ikincil oositte yarıda kalmış olan mayoz II'yi de tamamlatır. Bölünme bitince sitoplazmanın neredeyse tamamı yumurtada kalır, küçük bir kutup hücresi ayrılır. Ardından spermden gelen haploit çekirdek ile yumurtanın haploit çekirdeği birleşir ve 46 kromozomlu, diploit zigot ortaya çıkar. Zigotun sitoplazması ve organellerinin büyük kısmı yumurtadan gelir; spermin katkısı esas olarak çekirdeğidir.

Kanal boyunca bölünmek, rahimde yerleşmek

Zigot, TYT'deki «Embriyonik gelişime giriş» dersinde adıyla tanıştığımız yarıklanmaya (segmentasyon) yumurta kanalının içindeyken başlar. Döngü dersinde ikincil oositi rahme doğru iten titrek tüyler ve kas kasılmaları, bu kez bölünen embriyoyu birkaç gün içinde rahme ulaştırır. Bu yolculukta hücre sayısı artar, ama hücreler bölünmeler arasında büyümediği için toplam hacim yaklaşık aynı kalır. Embriyo rahme vardığında morula evresini geride bırakmak üzeredir.

Memelilerde blastulanın karşılığı olan yapıya blastosist denir ve onu TYT'deki içi boş toptan ayıran bir iş bölümü vardır. Blastosistin dışında tek katlı bir hücre duvarı, trofoblast, yer alır. İçeride, boşluğun bir yanına toplanmış bir hücre öbeği bulunur: iç hücre kütlesi. Bebeğin bütün dokuları bu iç kütleden gelişir. Trofoblast ise bebeğe dönüşmez; rahim duvarına tutunmayı sağlar ve ileride koryonun ve plasentanın embriyoya ait bölümünün kuruluşuna katılır. Yani blastosistin her hücresi bebeğin bir parçası olmayacaktır.

Döllenmeden yaklaşık bir hafta sonra blastosist rahim iç zarına yerleşmeye başlar. Trofoblast hücreleri zarın içine sokulur ve embriyo zarın dokusuna gömülür; bu olaya tutunma (implantasyon) denir. Tutunmanın zemini, döngü boyunca östrojenin kalınlaştırdığı, ikinci yarıda da progesteronun damarlandırıp hazır tuttuğu rahim iç zarıdır.

hCG: döngüyü durduran haber

Döngü dersinde döllenme olmadığında korpus luteumun (sarı cisim) gerilediğini, progesteronun düştüğünü ve rahim iç zarının döküldüğünü gördük. Gebelikte bu dökülme olsaydı tutunan embriyo yatağıyla birlikte kaybolurdu. Bunu trofoblastın salgıladığı hCG hormonu önler. hCG kanla ovaryuma ulaşır ve korpus luteumun gerilemesini engeller; korpus luteum progesteron ve östrojen salgılamayı sürdürür, rahim iç zarı korunur ve yeni bir döngü başlamaz. Gebeliğin ilk aylarından sonra plasenta progesteron ve östrojeni kendisi yeterince üretir hâle gelir ve bu görev büyük ölçüde ona geçer.

Bu sırayı bozan varsayımsal bir durum düşünelim: korpus luteum, plasenta bu hormonları üstlenmeden önce işlevini yitiriyor. Bu durumda progesteron düşer, kalın rahim iç zarı korunamaz ve gebeliğin sürmesi tehlikeye girer. hCG burada yardım edemez, çünkü etkisini ancak çalışan bir korpus luteum üzerinden gösterir.

Üç tabakanın organ payı

Tutunmanın ardından iç hücre kütlesinde gastrulasyon gerçekleşir ve ektoderm, mezoderm, endoderm ayrılır. Tabakaların adını ve dış, orta, iç konumlarını TYT'de öğrendik; AYT soruları ise hangi organın hangi tabakadan geldiğini ayrıntıyla sorar. Ders kitabı düzeyindeki başlıca yapılar şöyledir:

Tablo tek başına ezberlenince bir tuzak açık kalır: organların çoğu tek bir tabakanın eseri değildir. Mideyi ele alalım. Asidi ve enzimleri salgılayan iç yüzey endodermden gelir. Duvarındaki düz kaslar ve onu besleyen damarlar mezodermden, duvarın içindeki sinir ağı ise ektodermden gelişir. Deri de iki kökenlidir: epidermis ektodermden, altındaki dermis mezodermden gelir. Soruda «mide» değil «midenin iç yüzeyi» ya da «mide duvarındaki kas» yazıyorsa cevap da buna göre değişir.

Tabakaların ayrılmasından sonra hücreler farklılaşarak dokuları ve organları kurar; bu sürece organogenez denir. Organların temeli ilk sekiz hafta içinde atılır ve kalp, çalışmaya en erken başlayan organlardan biridir.

İnsanda zarların işi

TYT'de dört embriyonik zarı daha çok kuş yumurtası üzerinden tanıdık. Plasentalı bir memeli olan insanda aynı zarlar var, ama bazılarının işi değişmiştir:

• Amniyon embriyoyu sıvı dolu bir kesenin içinde tutar. Sıvı darbeleri tamponlar, kurumayı önler, sıcaklığı dengeler ve embriyoya serbestçe hareket edebileceği bir alan bırakır. Varsayımsal olarak amniyon sıvısı olağandan çok az olursa bu tampon zayıflar ve fetüsün hareket alanı daralır.
• Koryon en dıştaki zardır ve trofoblastla birlikte gelişir. Rahim iç zarına doğru uzanan parmak gibi çıkıntıları, koryon tüyleri, plasentanın embriyoya ait bölümünü kurar.
• Allantois kuşta atıkları depolar. İnsanda küçük kalır, çünkü bebeğin atıkları plasenta yoluyla annenin kanına verilir. Damarları ise göbek kordonundaki damarların oluşumuna katılır.
• Vitellus kesesi insanda besin deposu taşımaz denecek kadar küçüktür, çünkü besin plasentadan gelir. Buna karşın ilk kan hücreleri ilk haftalarda bu kesede oluşur.

Plasenta: iki dolaşım, bir sınır

Plasenta iki taraftan kurulur. Embriyonun tarafında, içinde bebeğin kılcal damarlarını taşıyan koryon tüyleri bulunur. Annenin tarafında ise rahim iç zarının, annenin kanıyla dolan boşlukları vardır. Koryon tüyleri bu boşluklara uzanır ve annenin kanıyla yıkanır. Bebeğin kanı ile annenin kanı arasında ise ince bir hücre engeli durur.

Lebriz'in sorusunun yanıtı bu engeldedir. Gebelik boyunca annenin ve bebeğin kanı birbirine karışmaz; bebeğin alyuvarları annenin damarlarına, annenin alyuvarları da bebeğinkilere normalde geçmez. Engelden geçen, kanın içinde taşınan maddelerdir. Anneden bebeğe oksijen, glikoz, amino asitler, su, mineraller ve vitaminler geçer. Bebekten anneye karbondioksit ve üre gibi atıklar verilir. Bu geçişler «Hücre zarından madde geçişi» konusundaki difüzyon ve aktif taşıma gibi yollarla olur. Annenin bazı antikorları da bebeğe geçer; «Bağışıklık» dersinde bunu doğal pasif bağışıklık diye adlandırdık.

«Kan ve kan grupları» dersinin adıyla andığı Rh uyuşmazlığı da buraya bağlanır; onun nasıl ortaya çıktığı da kanların ayrı kalmasıyla anlaşılır. Gebelik boyunca kanlar ayrı aktığı için Rh⁻ bir annenin bağışıklık sistemi, Rh⁺ bebeğin alyuvarlarıyla çoğunlukla karşılaşmaz. Doğumda plasenta ayrılırken ise bebeğin kanından bir miktar annenin dolaşımına geçebilir ve anne anti-Rh üretmeye başlayabilir. Bir sonraki Rh⁺ gebelikte alyuvarlar yine geçmez, ama bu antikorlar plasentadan bebeğe ulaşabilir.

Plasentayı bebeğe göbek kordonu bağlar. Kordonun içinde iki atardamar ve bir toplardamar bulunur. Atardamarlar bebeğin kalbinden plasentaya karbondioksit ve atıkça zengin kanı götürür; toplardamar ise oksijen ve besince zengin kanı plasentadan bebeğe getirir. Akciğer atardamarında olduğu gibi burada da damarın adını içeriği değil, kalbe göre yönü belirler.

Plasenta bir alışveriş yüzeyi olmanın yanında bir hormon bezidir de: hCG, progesteron ve östrojen salgılar. Ancak kusursuz bir süzgeç değildir. Alkol, sigara dumanındaki bazı zararlı maddeler, bazı ilaçlar ve bazı mikroplar da engeli aşabilir. Organların temelinin atıldığı ilk haftalarda bunların etkisi en büyüktür; bu yüzden gebelikte ilaç ancak hekime danışılarak kullanılır.

Embriyodan fetüse, fetüsten doğuma

Gelişmekte olan bireye yaklaşık sekizinci haftanın sonuna kadar embriyo, organların temeli atıldıktan sonra doğuma dek fetüs denir. Fetüs döneminde organların temeli büyük ölçüde atılmıştır; bu dönemin asıl işi büyüme ve olgunlaşmadır. Gebelik yaklaşık 40 hafta, yani dokuz aya yakın bir süre sürer.

Doğumda rahim kasları güçlü ve ritmik biçimde kasılır. Bebeğin başı rahim ağzını gerdikçe arka hipofizden oksitosin salınımı artar, artan oksitosin kasılmaları güçlendirir ve güçlenen kasılma gerilmeyi daha da artırır. «Hipotalamus ve hipofiz» dersinde bu döngünün pozitif geri bildirim olduğunu gördük; bebek doğup gerilme kalkınca döngü durur. Bebeğin ardından plasenta da rahimden ayrılarak dışarı atılır.

İki ikiz, iki ayrı öykü

TYT'de iki ikiz türünü tanıdık; AYT bu bilgiyi döllenme ayrıntısıyla birleştirir. Tek yumurta ikizleri tek bir yumurtanın tek bir spermle döllenmesinden doğan zigottan gelir; erken embriyo ikiye ayrılır ve her parça ayrı bir bireye gelişir. İkisi mitozla aynı hücreden türediği için genetik yapıları aynıdır: eşeyleri ve kan grupları her zaman aynıdır. Çift yumurta ikizleri ise aynı dönemde atılan iki yumurtanın iki ayrı spermle döllenmesinden gelişir. Genetik olarak birbirlerine ayrı zamanlarda doğmuş kardeşler kadar benzerler; biri kız biri erkek olabilir. Buradan kesin bir çıkarım doğar: kız ve erkek ikizler mutlaka çift yumurta ikizidir. Aynı eşeyden ikizlerin hangi türden olduğu ise yalnız eşeye bakarak söylenemez.

Modülün tek takvimi

Bu modülün dört dersi aslında tek bir takvimin üstüne oturuyor. «Üreme sistemi soru kampı»nda bir soru spermatositlerin ve oositlerin kaç kromozom taşıdığıyla açılıp bir döngü grafiğine geçebilir: yatay eksende günler, dikey eksende hormon düzeyleri verilir ve yumurtlamadan kısa süre sonra döllenme olduğu eklenir. O noktadan sonra progesteron eğrisinin neden inmediğini açıklamak, oogenezin hangi bölünmesinin döllenmeyle bittiğini, hCG'nin korpus luteuma etkisini, embriyonun hangi tabakasından hangi organın çıkacağını ve plasentanın neyi geçirip neyi tutacağını birlikte kullanmayı gerektirir. Kampta sınanacak olan, gamet, hormon, tabaka ve plasenta bilgisini bir gebeliğin zaman çizgisine doğru sırayla yerleştirebilmektir.

Örnek 1 — Mayoz II'nin bittiği an

Soru: İnsanda ovaryumdan atılan hücrenin mayozun ikinci bölünmesini tamamlaması hangi olayla tetiklenir?

• A) Folikülün olgunlaşmasıyla
• B) Rahim iç zarına tutunmayla
• C) Gastrulasyonun başlamasıyla
• D) Bir spermin yumurtaya girmesiyle
• E) hCG salgısının başlamasıyla

Çözüm: Ovulasyonda bırakılan ikincil oosit ikinci bölünmeyi yarıda bırakmıştır ve onu ancak bir sperm içeri girdiğinde bitirir; bu sırada küçük bir kutup hücresi ayrılır, ardından iki haploit çekirdek birleşerek zigotu kurar. Folikül olgunlaşması yumurtlamadan önce olur. Tutunma, gastrulasyon ve hCG ise zigot oluştuktan günler sonra gelen olaylardır; döllenmeden sonraki bir olay mayozu tamamlatamaz. Cevap: D.

Örnek 2 — Bir organ, üç tabaka

Soru: Midenin iç yüzeyini döşeyen hücreler, mide duvarındaki düz kaslar ve mide duvarındaki sinir ağı sırasıyla hangi tabakalardan gelişir?

• A) Ektoderm, mezoderm, endoderm
• B) Endoderm, mezoderm, ektoderm
• C) Endoderm, endoderm, endoderm
• D) Mezoderm, endoderm, ektoderm
• E) Mezoderm, mezoderm, ektoderm

Çözüm: Sindirim kanalının iç yüzeyi endodermden gelir. Kasların hemen hepsi, düz kas da dahil, mezodermden gelişir. Sinir hücreleri ve sinirler ise, bir organın duvarındaki sinir ağı da dahil, ektoderm kökenlidir. C seçeneği organın tamamını tek tabakaya bağlamanın, A ise iç ile dış tabakayı ters çevirmenin sonucudur. Cevap: B.

Örnek 3 — Farklı kan grubu, ayrı kanlar

Soru: 0 grubu bir anne, gebeliği boyunca A grubu bir bebek taşıyor. Bebeğin A antijenli alyuvarlarının, gebelik boyunca annenin anti-A taşıyan kanıyla aynı damarlarda dolaşmamasını sağlayan özellik hangisidir?

• A) Bebeğin alyuvarları A antijenini doğumdan sonra kazanır.
• B) Anne gebelik boyunca anti-A üretmeyi bırakır.
• C) Plasentada iki kan arasında bir hücre engeli vardır ve bebeğin alyuvarları annenin dolaşımına geçmez.
• D) Göbek kordonundaki toplardamar annenin antikorlarını süzer.
• E) Amniyon sıvısı anti-A antikorlarını yıkar.

Çözüm: Plasentada bebeğin kılcalları koryon tüylerinin içinde kalır ve annenin kanıyla ancak ince bir engel üzerinden komşudur. Gazlar ve besinler bu engeli aşar, alyuvarlar ise aşamaz; bu yüzden bebeğin alyuvarları annenin damarlarına karışmaz ve iki dolaşım ayrı kalır. A ve B kan grubu bilgisini çarpıtıyor, D ve E zarlara ve damarlara olmayan işlevler yüklüyor. Cevap: C.

Örnek 4 — Doğumdaki döngü

Soru: Doğum sırasında bebeğin başı rahim ağzını gerdikçe oksitosin salınımı artar ve kasılmalar güçlenir. Bu düzenleme için hangisi doğrudur?

• A) Etki uyarıyı büyüttüğü için pozitif geri bildirimdir ve bebek doğunca sona erer.
• B) Negatif geri bildirimdir; oksitosin arttıkça salınımı azalır.
• C) Oksitosin ön hipofizde üretilip salınır.
• D) Kasılmaları başlatan hormon prolaktindir.
• E) Kasılmalar plasentanın salgıladığı hCG ile güçlenir.

Çözüm: Gerilme oksitosini, oksitosin kasılmayı, kasılma daha çok gerilmeyi artırır; zincir kendi başlangıcını besleyen yönde döndüğünden pozitif geri bildirim sınıfına girer ve gerilme ortadan kalkınca kendiliğinden söner. Oksitosin hipotalamusta yapılır, arka hipofizden salınır. Prolaktin süt üretimiyle ilgilidir, hCG ise korpus luteumu destekler. Cevap: A.

• Plasentada anne ve bebek kanının karıştığını sanmak. İki kanı ince bir hücre engeli ayırır; geçen, kanın taşıdığı oksijen, besin, atık ve bazı antikorlardır. Alyuvarlar normalde geçmez.
• Organı tek tabakaya bağlamak. Midenin iç yüzeyi endodermden, kası mezodermden gelir; derinin epidermisi ektodermden, dermisi mezodermden gelişir. Soru organın hangi kısmını anıyorsa tabakayı ona göre seç.
• Göbek kordonundaki atardamarın oksijenli kan taşıdığını sanmak. Kordondaki iki atardamar bebeğin kalbinden plasentaya karbondioksitçe zengin kan götürür; oksijenli kanı getiren tek toplardamardır.
• Blastosistin bütün hücrelerinin bebeğe dönüştüğünü sanmak. Bebek iç hücre kütlesinden gelişir; trofoblast tutunmaya ve koryonla plasentanın kuruluşuna katılır.
• Aynı eşeyden ikizleri kesin tek yumurta ikizi saymak. Kız ve erkek ikizler kesin çift yumurta ikizidir, ama iki kız ya da iki erkek ikiz her iki türden de olabilir.
• hCG'yi korpus luteumun yerine geçen hormon sanmak. hCG progesteron salgılamaz; korpus luteumun gerilemesini önleyerek onun salgısını sürdürür.