Az emberi élet csodája a megtermékenyítéssel kezdődik, amikor egyetlen sejt, a zigóta, magában hordozza a jövendő ember teljes genetikai tervét. Ez a kezdeti egység expontenciális osztódásba kezd, és elindul azon a lenyűgöző úton, amely során egy komplex, működő emberi lény fejlődik ki. A fejlődéstan, vagy fejlődésbiológia, az élő szervezetek növekedésével és fejlődésével foglalkozó tudományág, amely az embriológiából nőtte ki magát. Napjainkban a sejtnövekedés, a sejtdifferenciáció és a morfogenezis genetikai kontrollját vizsgálja, és az anatómia, a sejtbiológia, a molekuláris biológia és a genetika eredményeit hasznosítja.
A megtermékenyítést követő első két hét a preembriónikus időszak, amely a sejtek osztódásával és a korai struktúrák kialakulásával telik. A gametogenezis, vagyis az ivarsejtképződés, mindkét nemben azonos lépéssel kezdődik: az első, normál mitotikus osztódás eredménye a sejtproliferáció. A petesejt és a hímivarsejt találkozása során a spermium belép a petesejtbe, és megtermékenyíti azt, ami a második érési osztódás lezajlását követi. Ezt követi a barázdálódás, a gyors, egymást követő osztódások sorozata, mely során a zigóta nem növekszik, de kialakul egy új üreg, a blasztocöl. A negyedik napra a sejtcsoport egy szederhez hasonló tömeggé, morulává válik. Ötödik nap körül a morula üregessé válik, kialakul a blasztociszta, és hatodik naptól kezdve a méhbe érkezve megkezdi a beágyazódást (implantációt) a méh nyálkahártyájába. A trofoblaszt sejtek aktívan részt vesznek a beágyazódásban, speciális enzimeket termelve segítik a blasztociszta behatolását az anyai szövetekbe.
Az embrionális időszak, amely a harmadik héttől a nyolcadik hét végéig tart, a legintenzívebb és legkritikusabb fejlődési fázis. Ez az az időszak, amikor a főbb szervek és teststruktúrák kialakulnak, amit organogenezisnek nevezünk. A harmadik hét a biológiai csoda hete, amikor az embriócsomó átalakul egy háromrétegű koronggá, amelynek minden rétege egy-egy fő szervrendszert fog képezni. Ezt a folyamatot gasztrulációnak hívjuk.
- Ektoderma (külső réteg): Ebből fejlődik ki az idegrendszer (agy, gerincvelő), az érzékszervek (szem, fül, orr), a bőr és a haj.
- Mezoderma (középső réteg): Ez a réteg adja a vázat és a mozgást. Kialakítja a korda dorzális, a garattasakok és a dorzális csőidegrendszer alapjait. A mezoderma horizontálisan tagolódik epimerre, mezomerre és hipomerre, amelyekből a szomiták, a dermatoma, a miotoma, a szklerotoma, a kiválasztó és szaporító szervek, valamint a testüregek fejlődnek.
- Endoderma (belső réteg): Felelős a belső bélésekért és a mirigyekért. Ebből alakul ki a bélcső, a tüdő, a máj és a hasnyálmirigy.
A negyedik hét drámai változásokat hoz: az embrió „hajtogatása” során a lapos korong hengeres formát ölt, kialakulnak a testüregek, a fej és a farok. Elindul a keringési rendszer, és a szív, amely kezdetben egy egyszerű cső, megkezdi a ritmikus összehúzódásokat. Ebben a szakaszban jelennek meg a végtagok kezdeményei, a végtagbimbók. Az ötödik héten a testtájak már jól elkülönülnek, a fej gyors növekedésnek indul az agyvelő fejlődése miatt. A hatodik héttől felgyorsul a fejlődés, megkezdődik a csontrendszer kialakulása. A hetedik-nyolcadik héten az embrió már ember formájú, a hossza kb. 3 cm, és az összes alapvető szerv és teststruktúra kialakult. A nyolcadik hét végére az embrió hivatalosan is magzattá (fétussá) válik.
A fejlődés során a kezdetben egymással laza kapcsolatban lévő, osztódó embrionális sejtek genetikai programjuknak megfelelően differenciálódnak és szövetekké szerveződnek. Az ektodermából a neuroektoderma válik el, amiből az idegszövet és az idegrendszer fejlődik, valamint a felületi ektoderma, amiből a kültakaró hámborítása, az epidermisz. A mezoderma rendkívül sok irányba differenciálódik: a sclerotóm részéből csontszövet (csigolyák), a dermatómából a bőr kötőszövetes része (dermisz), a miotóm területéről pedig harántcsíkolt izomszövet alakul ki. Az intermedier mezodermából a kiválasztó- és szaporítószervek, a peritóneum sejtjeiből pedig a viszcerális szervek simaizomzata, a hashártyát borító hám (mezotélium) és az ereket borító hám (endotélium) fejlődik.
A méhlepény (placenta) a terhesség 2-3. hónapjára alakul ki, és a 18-20. hétre nyeri el végleges formáját. Ez a szerv biztosítja a magzat táplálását és oxigénellátását, valamint eltávolítja a salakanyagokat. A méhlepény számos hormont termel, amelyek fenntartják a terhességet. A magzatot a méhlepénnyel összekötő köldökzsinórban futó erek biztosítják a tápanyagok és gázok cseréjét az anya és a magzat között, anélkül, hogy vérük keveredne.
Embriológia: a megtermékenyítéstől a gasztrulációig, animáció
A magzatburok, amely két rétegből áll (külső a korion, belső az amnion), védi a magzatot. A belső magzatburok termeli a magzatvizet, amely mechanikai védelmet nyújt, segít a hőmérséklet-szabályozásban, és lehetővé teszi a magzat szabad mozgását. A magzatvíz vizsgálata fontos információkat nyújthat a magzat esetleges kóros fejlődéséről.
A 9. héttől a 12. hét végéig tartó első trimeszterben a magzat ugrásszerű növekedésen megy keresztül. A fej arányai közelednek a normális felnőtt arányokhoz, megjelennek a körmök, és a magzat aktívan mozog. A 12. hét végére a nemi szervek külső jegyei is kialakulnak. A magzat ekkor már körülbelül 6-8 cm hosszú.
A második trimeszter (13-27. hét) a terhesség „aranykora”. A magzat növekedésre, érésre és funkciók gyakorlására összpontosít. A csontosodás folyamata megkezdődik, a magzat nyelni kezd, és a vesék termelnek vizeletet. A 16. és 20. hét között az anya először érzi a magzat mozgását, az úgynevezett quickeninget. Kialakul a vernix caseosa, egy védőréteg a magzat bőrén. A 24. hét körül a magzat súlya kb. 500-700 gramm, és a tüdőben megkezdődik a szurfaktáns termelése, amely elengedhetetlen a születés utáni légzéshez.
A harmadik trimeszter (28-40. hét) a befejezés és a felkészülés ideje. A magzat gyorsan hízik, és a barna zsírszövet felhalmozódása kritikus a születés utáni hőszabályozáshoz. A magzat szemei nyitva vannak, és képesek reagálni a fényre. A 36. hét körül a magzat alvási és ébrenléti ciklusai egyre jobban hasonlítanak az újszülöttekére. A 37. héttől a magzatot már érettnek tekintjük. A 40. hétre a magzat átlagosan 3-3,5 kg súlyú és 50-52 cm hosszú, minden szervrendszer készen áll a méhen kívül életre.
Az emberi embrió fejlődése a megtermékenyüléstől a születésig tartó bonyolult és csodálatos folyamat, amely során egyetlen sejtből egy teljes, működő emberi lény fejlődik ki. A genetikai program, a sejtek differenciálódása és a környezeti tényezők együttesen határozzák meg ezt a lenyűgöző utazást.
| Csíralemez | Embrionális származék | Felnőtt származék |
|---|---|---|
| Ektoderma | Neuroektoderma, felületi ektoderma | Idegrendszer, bőr hámrétege (epidermisz), érzékszervek |
| Mezoderma | Epimer (szomiták: dermatoma, miotoma, szklerotoma), mezomer, hipomer | Kötő- és támasztószövetek, izomszövetek (váz- és zsigeri), keringési rendszer, kiválasztó- és szaporítószervek, testüregek (cöloma) |
| Endoderma | Bélcső, máj, tüdő, hasnyálmirigy kezdeményei | Emésztőrendszer hámrétege, légzőszervrendszer hámja, máj, hasnyálmirigy |