WYKŁAD 5 04.11.2004

1. okres jaja płodowego - od zapłodnienia do implantacji w śluzówkę macicy

2. okres zarodkowy - od implantacji od 8 tygodnia

3. okres płodowy - od 9 tygodnia do końca ciąży

komórka jajowa

plemnik

haploidalna haploidalny

zygota

diploidalna

GASTRULA [łac. < gr.], wczesne stadium rozwojowe organizmu zwierzęcego, złożone z 2 (u niektórych zwierząt niższych, np. jamochłonów) lub 3 charakterystycznych zespołów komórek, tzw. listków zarodkowych, powstające w skomplikowanym procesie gastrulacji; u różnych grup zwierząt ma różną formę, zależną od przebiegu wcześniejszego etapu rozwoju, poprzedzającego gastrulację (bruzdkowanie), oraz od ilości żółtka w jaju, z którego organizm się rozwija; u płazów i bezczaszkowców ma postać pęcherzyka z jamą zw. gastrocelem (lub prajelitem), u gadów, ptaków i ssaków — formę płaskiej tarczki; gastrula wielu bezkręgowców jest pokryta rzęskami i swobodnie pływająca.

GASTRULA
Ektoderma	Endoderma	Mezoderma
włosy, naskórek, paznokcie, pochodne	wewnetrzna wyściółka przewodu pokarmowego i oddechowego, gruczoły: tarczyca, watroba, przytarczyce, grasica, trzustka	segmenty mezotermiczne: * mięśnie, układ wydalniczy, zewnętrzne okrywy narządów wewnętrznych
mózgowie, układ nerwowy		mesenchyma * kości, chrząstki * układ krążenia, serce, naczynia, krew * skóra właściwa
		struna grzbietowa

ENDODERMA [gr.]:

1) wewnętrzny listek zarodkowy, wewn. warstwa komórek zarodka zwierząt i człowieka w stadium gastruli; z endodermy w dalszym rozwoju tworzy się zawiązek przewodu pokarmowego, płuc i niektórych gruczołów dokrewnych;

2) wewn. warstwa ciała jamochłonów.

EKTODERMA [gr.]:

1) zewnętrzny listek zarodkowy, zewn. warstwa komórek zarodka zwierząt i człowieka w stadium gastruli; z ektodermy w dalszym rozwoju tworzy się zawiązek układu nerwowego i naskórka oraz pochodnych naskórka.

2) zewn. warstwa ciała jamochłonów.

MEZODERMA [gr.], mezoblast, środkowy listek zarodkowy, środk., leżąca między ektodermą; i endodermą, warstwa komórek zarodka w stadium gastruli; pod koniec procesu gastrulacji u kręgowców i człowieka rozdziela się na mezodermę grzbietową, z której powstają somity, i mezodermę brzuszną, która rozszczepia się następnie na blaszki: ścienną i trzewną, otaczające wtórną jamę ciała — celomę; z mezodermy tworzą się wszystkie rodzaje tkanek łącznych, tkanka mięśniowa i nabłonki surowicze.

ZARODKOWE LISTKI, płasko ułożone warstwy komórek zarodka ludzkiego i zwierząt w stadium gastruli, przekształcające się w dalszym rozwoju w tkanki i narządy (histogeneza, organogeneza); początkowo tworzą się 2 warstwy; zewnętrzny listek zarodkowy, czyli ektoderma, i wewnętrzny listek zarodkowy, czyli endoderma; następnie u większości zwierząt rozwija się między nimi trzeci — środkowy listek zarodkowy, mezoderma.

HISTOGENEZA [gr.], proces powstawania tkanek w rozwoju osobniczym (ontogenezie) człowieka i zwierząt; komórki, które w pierwszych okresach rozwoju zarodka są podobne, po wyodrębnieniu się listków zarodkowych (ektoderma, endoderma, mezoderma) stopniowo różnicują się, przekształcają pod względem morfologicznym i fizjol., tworząc tkanki specyficzne dla różnych narządów; proces ten jest uwarunkowany genetycznie, zależy od regulacji aktywizacji poszczególnych genów (wyjaśnianie skomplikowanych mechanizmów procesu różnicowania się komórek stanowi obecnie przedmiot intensywnych badań genetyki i embriologii eksperymentalnej); poznano już kilkadziesiąt czynników sterujących namnażaniem się i różnicowaniem komórek i tkanek; są to peptydy o prostej budowie chem.; nazwano je czynnikami wzrostu i czynnikami różnicowania; histogeneza różnych tkanek przebiega w różnych okresach rozwoju, np. wcześniej wyróżnicowuje się tkanka nerwowa i okres jej wytwarzania kończy się w czasie życia zarodkowego, natomiast niektóre inne tkanki, jak tkanka kostna, różnicują się jeszcze po urodzeniu.

ORGANOGENEZA [gr.], tworzenie się i rozwój narządów w trakcie rozwoju zarodkowego i larwalnego; w wyniku stopniowego różnicowania się komórek i tkanek oraz skomplikowanych procesów przegrupowania i „wymieszania” tkanek powstają z listków zarodkowych ostateczne narządy dojrzałego osobnika; u kręgowców najwcześniej powstaje zawiązek układu nerwowego i narządów zmysłów; niektóre narządy funkcjonują tylko w okresie zarodkowym, następnie degenerują się, a na ich miejsce tworzą się nowe, np. u ssaków nerka w miejsce degenerującego pranercza.

SOMITY [gr.], miomery, segmentalne części mezodermy przyosiowej zarodka kręgowców i człowieka, powstające przez jej stopniowy podział w kierunku ku ogonowi na oddzielne bloki komórek, w środku których pojawia się następnie jama — miocel; w dalszym rozwoju zarodka somity przekształcają się w dermatomy, sklerotomy i miotomy oraz dają początek tkance mezenchymatycznej (mezenchyma); wg liczby s. określa się wiek zarodka.

MEZENCHYMA [gr.], tkanka mezenchymatyczna, tkanka zarodkowa pochodząca ze środk. listka zarodkowego, czyli mezodermy; zbud. z komórek gwiaździstych, łączących się wypustkami w sieć, pomiędzy nimi znajduje się galaretowata substancja międzykomórkowa; z mezenchymy rozwijają się wszystkie rodzaje tkanki łącznej oraz część tkanki mięśniowej i tkanki glejowej.

BRUZDKOWANIE, segmentacja, pierwszy etap rozwoju zarodkowego organizmu zwierzęcego, kolejne podziały zapłodnionego (lub rozwijającego się partenogenetycznie) jaja zwierząt i człowieka na coraz mniejsze komórki — blastomery; w wyniku bruzdkowania powstaje blastula. W czasie bruzdkowania ani masa, ani objętość zarodka nie wzrastają, nie zmienia on też swego zasadniczego kształtu. Typy bruzdkowania: jaja z małą ilością żółtka dzielą się całe na jednakowe blastomery — bruzdkowanie całkowite równomierne (ssaki); jaja o dużej ilości żółtka zgromadzonego na jednym biegunie dzielą się całe na małe blastomery bez żółtka i duże z żółtkiem — bruzdkowanie całkowite nierównomierne (płazy); podziałowi ulega tylko tarczka cytoplazmy na biegunie nie zawierającym żółtka — bruzdkowanie częściowe tarczkowe (ptaki, niektóre ryby); przy dużej ilości żółtka zgrupowanego w środku jaja dzieli się tylko cytoplazma na obwodzie — bruzdkowanie częściowe powierzchniowe (owady). Przebieg bruzdkowania jest charakterystyczny i stały dla danej grupy zwierząt. Termin bruzdkowanie, wprowadzony 1824 przez J.L. Prévosta i J.B.A. Dumasa, pochodzi od bruzd widocznych na powierzchni dzielącego się jaja.

BLASTULA [gr.], wczesne stadium rozwojowe zarodka zwierząt i człowieka, powstałe w wyniku podziałów zapłodnionego lub rozwijającego się partenogenetycznie jaja (bruzdkowanie); kulisty pęcherzyk, zw. celoblastulą, którego ściana u większości zwierząt — blastoderma — jest zbudowana z jednej lub kilku warstw komórek, zw. blastomerami, a wnętrze — jama blastuli, czyli blastocel lub pierwotna jama ciała — wypełnione jest galaretowatym płynem; u zwierząt, których jaja zawierają dużo żółtka, np. u ptaków, blastula ma formę tarczki leżącej na masie żółtka — tarcza zarodkowa, dyskoblastula; blastula ssaków — blastocysta.

BLASTOCYSTA [gr.], anat. wczesne stadium rozwojowe (blastula) zarodka ssaków i człowieka; ma postać pęcherzyka, którego ścianę tworzy jedna warstwa komórek — trofoblast; do obszernej jamy blastocysty zwiesza się tzw. węzeł zarodkowy (embrioblast), grupa komórek, z których rozwija się właściwy zarodek.

MORULA [łac.], biol. wczesne stadium rozwojowe zarodka człowieka i wielu zwierząt (m.in. płazów, ssaków); kulista bryłka złożona z kilkunastu komórek; poprzedza stadium blastuli.

BLASTOCEL [gr.], jama blastuli, pierwotna jama ciała, jama w blastuli wypełniona płynem wydzielanym przez blastomery.

ROZMNAŻANIE

Rozmnażanie (zwane również rozrodem) jest procesem wytwarzania potomstwa przez organizmy rodzicielskie. Stanowi jeden z dwóch podstawowych — obok przemiany materii — atrybutów życia. Przemiana materii pozwala na podtrzymanie życia jednostki, a rozmnażanie na przekazywanie życia z pokolenia na pokolenie w obrębie gatunku. Bez przemiany materii niemożliwe byłoby życie na Ziemi, ale bez rozmnażania nie trwałoby ono w czasie. Istnieją dwa typy rozmnażania: bezpłciowe — bez wytwarzania komórek rozrodczych (gamet) i płciowe — z wytwarzaniem gamet.

ROZMNAŻANIE SSAKÓW — SPERMATOGENEZA

Równowaga hormonalna w obrębie jądra jest niezbędna do prawidłowego wytworzenia się plemników w czasie spermatogenezy. Dwa podstawowe typy komórek somatycznych (tzn. nie będących komórkami rozrodczymi) wchodzą w skład jąder. Są to komórki Sertoliego i komórki Leydiga. Dzięki ich skoordynowanym funkcjom pierwotne spermatocyty przechodzą proces spermatogenezy i różnicują się w spermatozoidy przechodzące proces mejozy. W trakcie spermatogenezy następuje utrata większości cytoplazmy gamet męskich, a DNA ich jąder komórkowych przechodzi proces ścisłego upakowania zbliżonego do krystalizacji. Wytwarza się również witka, dzięki której przyszły plemnik będzie mógł się przemieszczać w drogach rodnych samicy. Mejoza męska charakteryzuje się wytworzeniem czterech komórek potomnych spermatocytów z jednego spermatogonium. Po opuszczeniu jąder plemniki nie są jeszcze w stanie zapłodnić komórki jajowej. Przechodzą one proces dojrzewania w najądrzu. Nieprawidłowości w procesie spermatogenezy i dojrzewania plemników w najądrzach są częstym powodem bezpłodności męskiej. Ingerując farmakologicznie w przebieg tych procesów można wywoływać czasową bezpłodność, co wykorzystuje się w antykoncepcji męskiej.

ROZMNAŻANIE SSAKÓW — OOGENEZA

Podstawową funkcją jajników jest oogeneza, czyli produkcja dojrzałych komórek rozrodczych żeńskich — oocytów. Pierwotne oocyty zwiększają stopniowo swoje rozmiary gromadząc materiały odżywcze, głównie w postaci białek i lipidów. Gromadzony jest też zapas kwasów rybonukleinowych: mRNA — zwierających informację genetyczną niezbędną do rozwoju przyszłego zarodka i rRNA — zaangażowanych w syntezę białek. Równolegle ze wzrostem samych oocytów ewoluuje również pęcherzyk jajnikowy otaczający każdy oocyt. Kiedy oocyt osiągnie krytyczne rozmiary, a jego pęcherzyk jajnikowy zakończy swoje dojrzewanie następuje proces dojrzewania mejotycznego oocytu. Procesy te są regulowane hormonalnie. Oocyty przechodzą pierwszy podział mejotyczny, w trakcie którego następuje wyrzucenie maleńkiego ciałka kierunkowego. W ten sposób podział mejotyczny nie zmniejsza ilości materiałów odżywczych zgromadzonych w trakcie wzrostu oocytu. Oocyt zostaje zablokowany w stadium metafazy drugiego podziału mejotycznego. Dzieje się tak na skutek zadziałania wewnątrzkomórkowego mechanizmu stabilizującego stan metafazowy oocytu. W tym stadium następuje owulacja, czyli usunięcie oocytu z pęcherzyka jajnikowego, a zarazem z samego jajnika do światła jajowodu wypełnionego płynem jajowodowym.

ROZMNAŻANIE PŁCIOWE — KOMÓRKI ROZRODCZE I PRZEMIANA POKOLEŃ

Większość organizmów wielokomórkowych wytworzyła specjalne typy komórek, zwanych komórkami rozrodczymi lub gametami. Spełniają one zarówno funkcję przekazywania informacji genetycznej z pokolenia na pokolenia, jak i przetasowania informacji genetycznej. Rozmnażanie płciowe zachodzi dzięki połączeniu dwóch gamet w procesie zapłodnienia, w trakcie którego tworzy się nowy organizm. W wyniku tego procesu spełnia się podstawowy wymóg rozmnażania, czyli zwiększenie ilości osobników; zwykle oba osobniki rodzicielskie dostarczające gamety kontynuują swój cykl życiowy. W przeciwieństwie do rozmnażania bezpłciowego, rozmnażanie płciowe prowadzi do wytworzenia osobnika różniącego się genetycznie od obu organizmów rodzicielskich. Właśnie to zjawisko stanowi sedno procesu rozmnażania płciowego i decyduje o jego przewadze nad rozmnażaniem bezpłciowym w trakcie ewolucji życia na Ziemi.

Komórki somatyczne osobników danego gatunku zawierają podwójny zestaw chromosomów, z których połowa pochodzi od ojca, a połowa od matki. Przemieszanie się chromosomów ojcowskich i matczynych następuje w momencie zapłodnienia. W trakcie rozmnażania niezbędne jest zapewnienie stałości liczby genów u wszystkich osobników potomnych danego gatunku. Dlatego wytworzenie gamet poprzedzone jest procesem redukcji, o połowę ilości materiału genetycznego rodziców, stając się komórką haploidalną. Dochodzi do tego podczas mejozy. W trakcie mejozy, poza redukcją ilości DNA, następuje również przetasowanie informacji genetycznej zawartej w komórkach danego osobnika. Proces ten polega na wymianie homologicznych fragmentów DNA i nosi nazwę rekombinacji genetycznej (ang. crossing-over). Zjawisko to zachodzi we wczesnych fazach mejozy. Ten cykl jest podstawą rozmnażania płciowego zwierząt.

Rośliny przechodzą bardziej skomplikowany cykl rozwojowy zwany przemianą pokoleń. Osobniki zbudowane z komórek halopidalnych (gametofit) rozmnażają się płciowo, tworząc po zapłodnieniu diploidalny zarodek. Rozwija się on w diploidalny organizm (sporofit) rozmnażający się bezpłciowo. Komórki sporofitu przechodząc mejozę tworzą haploidalne zarodniki, czyli spory. A więc u roślin, w przeciwieństwie do zwierząt, wytworzenie gamet nie jest bezpośrednio poprzedzone mejozą.

U mszaków wielokomórkowe osobniki haploidalne dominują nad formą dipoidalną. Sporofit mszaków wyrasta na szczycie ulistnionego gametofitu i przybiera formę szczecinki, na której tworzy się zarodnia produkująca spory. U paprotników gametofit jest również organizmem wielokomórkowym, lecz osiągającym bardzo małe rozmiary. Są to przedrośla produkujące gamety. Sporofit natomiast, to roślina, którą znamy z lasu jako paproć. U roślin wyższych, nagozalążkowych i okrytozalążkowych, gametofit żeński jest ograniczony do niewielkiej ilości komórek umieszczonych zwykle w kwiatach na szczycie sporofitu, czyli organizmu będącego znaną nam sosną, sitowiem czy kapustą. Tylko jedna komórka gametofitu żeńskiego w obrębie kwiatu zostanie komórką jajową. Pozostałe tworzą rodnie (nagozalążkowe) lub aparat jajowy (okrytozalążkowe). Ich zadaniem jest odżywianie komórki jajowej. Gametofitem męskim jest natomiast kilka komórek łagiewki pyłkowej, na końcu której znajduje się jądro plemnikowe. Jego zadanie polega na połączeniu się z komórką jajową i utworzeniu zarodka, czyli nowego sporofitu. Zarodki znajdujące się w nasionach są rozsiewane na różne sposoby, np. wraz z wiatrem, wodą lub przenoszone przez zwierzęta czy człowieka.

ROZMNAŻANIE SSAKÓW — AKT PŁCIOWY I ZAPŁODNIENIE

Aby doszło do połączenia oocytu z plemnikiem musi nastąpić akt płciowy, czyli kopulacja. W akcie płciowym człowieka szczególnie znaczenie mają czynniki psychiczne i kulturowe. Każdy gatunek wykazuje inny typ zachowania seksualnego poprzedzającego akt płciowy. Zachowania te są również regulowane hormonalnie. Biorą w tym udział głównie hormony sterydowe i wydzielane na zewnątrz organizmu feromony wywołujące stan podniecenia u partnera. W praktyce hodowlanej wykorzystuje się wyizolowane lub uzyskane na drodze syntezy feromony do wywoływania kopulacji lub do pobierania nasienia.

W trakcie kopulacji członek samca zostaje wprowadzony do pochwy samicy. W wyniku neurohormonalnej stymulacji następuje wytrysk nasienia. U ssaków zapłodnienie następuje w jajowodzie. Plemniki pokonują znaczną odległość poruszając się w pochwie, macicy i wędrując w jajowodzie dzięki ruchom witek, jak również dzięki rytmicznym skurczom jajowodów. Oocyt znajdujący się w płynie jajowodu po owulacji otoczony jest błoną zwaną osłonką przejrzystą i kilkoma warstwami komórek zwanych komórkami pęcherzykowymi. Przed dotarciem do oocytu plemnik musi pokonać te bariery. W tym celu wydziela liczne enzymy rozpuszczające połączenia międzykomórkowe torując sobie drogę poprzez warstwy komórek pęcherzykowych. W momencie kontaktu z osłonką przejrzystą następuje reakcja akrosomalna, czyli uwolnienie pęcherzyków błonowych znajdujących się na główce plemnika. Pozwala ona na wytrawienie otworu w osłonce przejrzystej. Po przeniknięciu plemnika przez osłonkę przejrzystą dochodzi do połączenia obu gamet na drodze fuzji ich błon komórkowych. Wniknięcie plemnika do oocytu pobudza go do rozwoju. Dzieje się to między innymi dzięki gwałtownemu podniesieniu stężenia jonów wapnia w cytoplazmie oocytu i wprowadzeniu do niego substancji aktywujących, zawartych w cytoplazmie plemnika. Oocyt kończy drugi podział dojrzewania mejotycznego, następuje wyrzucenie drugiego ciałka kierunkowego i utworzenie się dwóch przedjądrzy: męskiego — z chromatyny główki plemnika, i żeńskiego — z materiału genetycznego zgromadzonego w oocycie. W ten sposób powstaje diploidalna zygota. U ssaków ostateczne pozbycie się nadmiaru chromosomów w oocycie następuje już po zapłodnieniu. Oocyt w momencie zapłodnienia zawiera podwójna liczbę chromatyd każdego chromosomu matczynego. Dopiero wniknięcie plemnika wywołuje zakończenie drugiego podziału mejotycznego oocytu. Z tych powodów, u ssaków trudno wyróżnić stadium „komórki jajowej”; w momencie zapłodnienia mamy ciągle do czynienia z oocytem, który jest w trakcie mejozy, a tuż po wniknięciu plemnika i zakończeniu mejozy można już mówić o zygocie zawierającej materiał genetyczny oocytu i plemnika. U innych gatunków, np. u jeżowców, oocyt kończy mejozę i wytwarza przedjądrze żeńskie przed owulacją i zapłodnieniem. Plemnik dociera więc do gamety żeńskiej, która zakończyła proces mejozy. U takich gatunków można mówić o zapłodnieniu „komórki jajowej”.

ROZMNAŻANIE SSAKÓW — ROZWÓJ ZARODKOWY (na przykładzie człowieka)

Po zapłodnieniu przedjądrza przemieszczają się w obrębie zygoty i spotykają się w jej centrum. Tu następuje utworzenie chromosomów, a w jego konsekwencji pierwszy podział bruzdkowania zarodka. Zarodek osiąga stadium dwukomórkowe. Kolejne podziały komórkowe prowadzą do wytworzenia kilkukomórkowej moruli, a następnie pęcherzykowatego tworu o nazwie blastocysta. W tym czasie zarodek przemieszcza się w jajowodzie w kierunku macicy. Blastocysta opuszcza osłonkę przejrzystą w świetle macicy i następuje proces zagnieżdżania się zarodka w ściankach macicy, czyli implantacja. W wyniku dalszych podziałów komórkowych przybywa komórek, zarodek rośnie, a materiały odżywcze docierają do niego poprzez komórki macicy. Po 11 dniach od zapłodnienia zarodek ludzki osiąga stadium cylindra zarodkowego. Następują wówczas pierwsze procesy różnicowania i przemieszczania się komórek zarodka — proces zwany gastrulacją. Tworzą się trzy podstawowe warstwy komórek zwane listkami zarodkowymi: ektoderma, mezoderma i endoderma. W wyniku dalszego wzrostu i przemieszczania się komórek zarodka inicjowany jest proces organogenezy, czyli początek wytwarzania się zarodkowych organów wewnętrznych. Równocześnie zarodek wytwarza dodatkowe struktury zewnętrzne tworzące wraz z tkankami macicy łożysko. Bogato ukrwione łożysko dostarcza rosnącemu zarodkowi wraz z krwią zarówno materiałów odżywczych jak i tlenu, a odprowadza do organizmu matki produkty przemiany materii zarodka i dwutlenek węgla. W ten sposób wytwarza się jajo płodowe zawierające płód otoczony trzema błonami płodowymi: kosmówką, omocznią i owodnią. Wody płodowe zapewniają płynne środowisko życia i ochronę płodu.

Cztery tygodnie po zapłodnieniu następuje tworzenie się układu nerwowego — proces neurulacji i zaczynają się rytmiczne skurcze serca. W piątym tygodniu pojawiają się zawiązki kończyn, najpierw przednich, a następnie tylnych. W tym czasie można mówić o pierwotnym uformowaniu się zawiązków większości narządów zarodka ludzkiego.

ROZMNAŻANIE SSAKÓW — CIĄŻA I PORÓD

W okresie ciąży, tj. od implantacji zarodka w ściankach macicy do porodu, organizm matki przechodzi wiele zmian fizjologicznych. Zmienia się regulacja hormonalna kobiety. W wyniku tych zmian zahamowane są między innymi kolejne cykle owulacyjne. Łożysko odgrywa bardzo ważną funkcję wydzielniczą produkując duże ilości progesteronu i estrogenów, gonadotropinę kosmówkową — hCG (poziom właśnie tego hormonu jest używany w medycynie jako wskaźnik implantacji, czyli zajścia w ciążę) i hormonów laktogennych. Zmiany poziomu i długość okresu sekrecji poszczególnych hormonów łożyskowych różnią się bardzo w zależności od gatunku ssaka.

Szczególnym problemem biologicznym łożyskowców jest ochrona zarodka przed atakiem systemu odpornościowego matki i ochrona organizmu matki przed wpływem antygenów płodu. Zaburzenia kontroli działania systemu immunologicznego matki i dziecka są częstym powodem poronień. Szczególną rolę ochronną odgrywa zabezpieczenie przed mieszaniem się krwi matki i płodu w łożysku. W warunkach fizjologicznych krwioobiegi obu organizmów nigdy nie łączą się ze sobą. Jednak okazuje się, że w krwi matki można stwierdzić obecność DNA zarodka. Przenika ono w bardzo małych ilościach przez barierę łożyskową. Wykorzystuje się to zjawisko do diagnostyki prenatalnej pozwalającej na wykrycie pewnych chorób dziedzicznych u zarodków. Obecność DNA płodu we krwi matki pozwala na wykonanie takiego badania bez pobierania do analizy tkanek płodu, czy wód płodowych. Wystarcza analiza DNA znajdującego się w krwi obwodowej matki.

W warunkach fizjologicznych poród następuje w momencie pełnego zakończenia rozwoju prenatalnego płodu. Nie w pełni jasne są czynniki wywołujące proces porodu. Wiadomo, że w jego wywoływaniu biorą udział liczne hormony, jak np. prostaglandyny, oksytocyna i relaksyna. Powodują one między innymi rytmiczne skurcze mięśniówki macicy, które pozwalają na przesuwanie się płodu ku ujściu dróg rodnych.

Czynniki zewnętrzne mogą również modyfikować czas porodu. Wykazano, że statystycznie najwięcej porodów u kobiet występuje w godzinach nocnych i nad ranem. U myszy i królic poród następuje również zwykle w nocy, podczas gdy u szczurzyc i kóz zwykle w ciągu dnia. Fotoperiod odgrywa więc znaczną rolę w wyznaczaniu czasu porodu. Wydaje się, że u wszystkich gatunków głównym regulatorem tego zjawiska jest hormon melatonina.

Czynnikiem wpływającym na czas i przebieg porodu jest stres. Dlatego niezwykle ważne jest, aby poród dokonał się w jak najbardziej sprzyjających warunkach, tzn. aby kobieta miała świadomość dobrej opieki lekarskiej. Z tych powodów ważne jest, by poród odbywał się w obecności bliskich osób i w dobrych warunkach lokalowych i sanitarnych.

ROZMNAŻANIE — PODSUMOWANIE

Przedstawiony tu zarys sygnalizuje najważniejsze aspekty i problemy biologiczne związane z procesem rozmnażania. Rozmnażanie jest to proces wspólny dla wszystkich organizmów żywych, a stopień jego komplikacji i specjalizacji zależy od stadium zaawansowania w rozwoju ewolucyjnym poszczególnych grup organizmów, stopnia komplikacji ich budowy, ich trybu życia i siedliska.

Na szczególne podkreślenie zasługuje cykliczny charakter procesu rozmnażania: osobniki rodzicielskie dają życie nowym pokoleniom, te przechodzą proces rozwoju zarodkowego i postnatalnego, uzyskują dojrzałość płciową i znów dają początek kolejnej generacji osobników tego samego gatunku. Szczególną formę przyjął cykl rozwojowy roślin, gdzie występują na przemian fazy osobników haploidalnych i diploidalnych. Przemiana pokoleń u roślin jest bardzo ciekawym zjawiskiem, gdyż ilustruje możliwości rozwojowe osobników zawierających pojedynczy i podwójny zestawu genów. Paradoksalnie, u mszaków, haploidalny, pojedynczy zestaw genów tworzy dominującą formę organizmu, odżywiającego się autotroficznie poprzez fotosyntezę, podczas gdy organizm diploidalny tworzy jedynie drobną szczecinkę i zarodnię pasożytującą na gametoficie. U bardziej zaawansowanych ewolucyjnie roślin obserwuje się albo względną równowagę obu form, albo przewagę formy diploidalnej — sporofitu. Nie wiemy, w jaki sposób odbywa się regulacja genów tej samej rośliny prowadząca do wytworzenia zupełnie różnych osobników haploidalnych i diploidalnych.

Również rozmnażanie zwierząt, a w tym i człowieka, kryje jeszcze wiele zagadek. Nie znamy wszystkich funkcji i sposobów działania hormonów. Nie wiemy dokładnie jak wywoływany jest poród. Nie umiemy określić, co decyduje o doborze naszych partnerów seksualnych. Poznawanie tych procesów przyczynia się do coraz skuteczniejszej kontroli urodzeń, pozwala zapobiegać komplikacjom w trakcie ciąży i porodu, i przyczynia się do usuwania przesądów wokół osób, które cierpią z powodu nieprawidłowo wykształconych cech płciowych.

Największym osiągnięciem naukowym ostatnich lat w dziedzinie rozmnażania było sklonowanie ssaka przy zastosowaniu przeszczepienia jądra komórki somatycznej do oocytu pobudzonego następnie w sztuczny sposób do rozwoju. Klonowanie jest zabiegiem pozwalającym na rozmnażanie bezpłciowe ssaków, przy użyciu komórki jajowej, do której wprowadza się jądro komórki somatycznej. Ten zabieg pozwala na uzyskiwanie cennych okazów zwierząt hodowlanych, powielanie osobników zmodyfikowanych genetycznie i produkujących ważne z punktu widzenia handlowego substancje biologicznie czynne. Ma również pozwolić na powielanie osobników gatunków zagrożonych wymarciem. Ten ostatni cel klonowania nie jest jednak zbyt przekonywujący. Powielanie osobników danego gatunku przez klonowanie z ominięciem procesu zmienności genetycznej nie doprowadzi do prawdziwej restauracji gatunku, a jedynie pozwoli na krótko przedłużyć jego istnienie. W ostateczności populacja tak uzyskanych osobników będzie bowiem jednolita genetycznie, a tym samym niezdolna do normalnego rozrodu w warunkach naturalnych.

Zastosowanie tego rodzaju technik sztucznego rozmnażania w stosunku do ludzi budzi sprzeciw ze względów etycznych. Bezpłciowe rozmnażanie ludzi, a raczej powielanie ich przez klonowanie, nie jest bowiem ewolucyjnie przydatne dla naszego gatunku. Organizmy ssaków wytworzyły mechanizmy zabezpieczające przed tego typu rozrodem. Jednym z nich jest zjawisko zwane piętnowaniem genów. Polega ono na epigenetycznym, czyli nie zmieniającym zapisu genetycznego w postaci sekwencji nukleotydów genomu, modyfikowaniu genów pochodzących od ojca i od matki. Wydaje się, że piętnowanie genów odbywa się na drodze metylacji nukleotydów w trakcie spermatogenezy i oogenezy. Tego typu zmiany dotyczą bardzo niewielu genów. Jednak ich prawidłowe napiętnowanie odgrywa bardzo ważną funkcję u łożyskowców, gdyż wpływa na ekspresje tych genów w trakcie rozwoju zarodkowego. Konsekwencją tego procesu jest fakt, że genomy komórek przechodzących przez linię płciową męską (zawarte w plemnikach) i żeńską (zawarte w oocytach) nie są równowartościowe. Przy braku zróżnicowania ekspresji napiętnowanych genów, np. u eksperymentalnie uzyskanych zarodków posiadających dwa przedjądrza męskie lub żeńskie, nie dochodzi do prawidłowego rozwoju zarodkowego. W procesie klonowania efekt imprintingu jest omijany w nieznany jeszcze sposób. Stąd bardzo niska wydajność procesu klonowania u ssaków i liczne deformacje rozwojowe klonowanych zarodków. Te ograniczenia powinny być przestrogą dla naukowców i lekarzy, którzy próbują pomagać bezpłodnym parom w uzyskaniu potomstwa drogą klonowania.

Ostatnim zjawiskiem, na które warto zwrócić uwagę są próby genetycznego poprawiania gatunku ludzkiego. Właśnie techniki używane do klonowania wraz z metodami inżynierii genetycznej, a w szczególności odczytanie zapisu całego genomu człowieka, pozwalają na manipulacje genomem ludzkim. Wybieranie takich, a nie innych genów dla naszych dzieci i trwałe zmienianie składu naszych genomów jest zabiegiem bardzo ryzykownym dla ludzkości. Nie możemy bowiem przewidzieć wszystkich skutków tak przyśpieszonej w sztuczny sposób ewolucji naszego gatunku. Poza tym, kto będzie decydował, które geny są dla nas dobre, a które niepożądane? Na progu XXI w. ludzkość uzyskuje bardzo niebezpieczne narzędzia pozwalające na ingerencję w ewolucję naszego gatunku. Czy potrafimy oprzeć się pokusie sterowania naszą własną przyszłością?

1

---