Sviluppo embrionale
Lo sviluppo embrionale è il processo attraverso il quale l’embrione si forma e si sviluppa. Dura fino alla 9 – 12 settimana e termina con la formazione del feto.
La fecondazione
La fecondazione è definita come un processo in cui i gameti (un uovo e uno spermatozoo) si uniscono per formare uno zigote completo. Sia lo sperma che l’uovo contengono un singolo set di 23 cromosomi, che si uniscono per formare 46 nello zigote finale. Per assicurarsi che l’embrione risultante finisca con un solo set di 46 cromosomi, solo uno spermatozoo deve unirsi con un singolo uovo.
Nel contesto dei mammiferi, la cellula uovo è preservata da una matrice extracellulare, costituita principalmente da un gruppo di glicoproteine chiamate ‘zona pellucida’. Una volta che uno spermatozoo è in grado di legarsi allo strato della zona pellucida, si verifica una cascata di eventi biochimici: le reazioni acrosomiali.
Nel contesto dei mammiferi placentati, l’acrosoma è costituito da enzimi digestivi che vengono utilizzati per avviare la scomposizione della matrice extracellulare che circonda l’uovo, consentendo così alla membrana cellulare dello sperma di fondersi con l’uovo. L’unione di queste due membrane cellulari forma un’apertura in cui il nucleo dello spermatozoo può essere trasferito nel centro dell’ovulo, dove le membrane del nucleo di entrambi gli spermatozoi e le cellule uovo iniziano a degradarsi, con i due genomi aploidi che si uniscono per formare un singolare genoma diploide.
La fase di scollatura e blastula
Le fasi iniziali di crescita degli organismi multicellulari iniziano con una cellula zigote, che poi subisce una rapida divisione cellulare per formare il gruppo cellulare iniziale, o ;blastula;. Questa rapida divisione delle cellule è nota come processo di ‘scissione’. Una volta che il processo di scissione ha prodotto ben oltre 100 cellule, l’embrione in via di sviluppo viene chiamato blastula.
Questa blastula è tipicamente uno strato sferico di cellule, altrimenti noto come blastoderma, che circonda una cavità piena di liquido: il blastocele. Gli embrioni di mammifero formano una nuova struttura chiamata blastocisti in questa fase, che può essere caratterizzata da una massa all’interno delle cellule che è ovviamente distinta dalla regione esterna della blastula.
Durante il rapido processo di scissione, è stato scoperto che le cellule si dividono senza aumentare la massa totale, il che significa che questo processo è semplicemente un grande zigote unicellulare che si divide in diverse cellule più piccole. Ognuna di queste cellule all’interno della blastula può essere chiamata blastomero.
La fase di specializzazione della scissione
Il tipo di scissione che si verifica all’interno dell’embrione in via di sviluppo dipende dal volume di ;tuorlo; che si forma all’interno dell’uovo stesso. Nei mammiferi placentati, che includono gli esseri umani, dove il nutrimento è fornito esclusivamente dal corpo e dall’apporto di sangue della madre, le uova hanno solo un volume molto piccolo di tuorlo, e quindi subiscono un tipo di scissione chiamata ;scissione oloblastica;.
Altre specie di animali subiscono un processo chiamato scissione meroblastica, ad esempio gli uccelli, che hanno più tuorlo all’interno del sacco delle uova che viene utilizzato per nutrire l’embrione in via di sviluppo.
Negli embrioni di mammifero, la blastula si sviluppa ulteriormente per formare una blastocisti nella fase successiva del suo sviluppo iniziale. In questa fase, le cellule all’interno della blastula iniziano a disporsi in due strati separati: uno strato esterno chiamato trofoblasto e una massa cellulare interna.
La massa cellulare interna può anche essere conosciuta come ;embrioblasto;, con questa massa di cellule che continua a svilupparsi e formare l’embrione completo. In questa fase del processo di sviluppo, si è scoperto che la massa cellulare interna è costituita dalle cellule staminali embrionali che presto arriveranno a differenziarsi nei diversi tipi cellulari necessari all’organismo per funzionare.
Le fasi di gastrulazione e somitogenesi
La fase successiva dello sviluppo degli embrioni è la gastrulazione. In questa fase le cellule all’interno della struttura della blastula si riorganizzano per formare infine tre strati distinti di cellule in un processo noto come ;gastrulazione;.
Durante questa fase, la blastula procede a ripiegarsi su se stessa per formare quei tre strati distinti di cellule embrionali. Ciascuno di questi nuovi strati è chiamato strato germinale, con ogni strato germinale che si differenzia in un diverso sistema di organi all’interno del corpo.
I tre strati germinali sono chiamati mesoderma, endoderma ed ectoderma. L’ectoderma avvia la formazione del sistema nervoso e degli strati della pelle. Lo strato germinale del mesoderma attiva la formazione di cellule muscolari e tessuto connettivo all’interno del corpo. Infine, lo strato dell’endoderma avvia la formazione di cellule colonnari che si trovano all’interno dell’apparato digerente, così come molti altri organi interni.
Organogenesi
Una volta che questi tre strati si sono completamente stabiliti e iniziano a svilupparsi separatamente, il corpo inizia a formarsi e l’embrione diventa un feto. Ci sono molti geni strutturali utilizzati in questo processo di specializzazione, dove se ci sono mutazioni, parti del corpo possono crescere nel posto sbagliato (ad esempio, organi che crescono fuori dal corpo invece che sotto la pelle), o può causare aborto spontaneo dell’embrione.