Et embryo er det første stadiet av utviklingen av en flercellet organisme . Hos seksuelt reproduserende organismer er embryonal utvikling den delen av livssyklusen som begynner like etter befruktning av det kvinnelige egget av den mannlige sædcellen . Den resulterende fusjonen av disse to cellene produserer en encellet zygote som gjennomgår mange celledelinger som produserer celler kjent som blastomerer . Blastomerene er arrangert som en solid ball som, når de når en viss størrelse, kalt en morula , tar inn væske for å lage et hulrom kalt en blastocelle . Strukturen kalles da blastula , eller blastocyst hos pattedyr .
I det spesifikke tilfellet med mennesket , brukes begrepet til den åttende uken fra unnfangelsen ( befruktning ). Fra den niende uken, [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] kalles embryoet et foster . Hos organismer som formerer seg seksuelt , resulterer sammensmeltingen av sæd og egg i en prosess som kalles befruktning i dannelsen av en zygote , som inneholder en kombinasjon av DNA fra begge foreldrene.
Etter befruktning begynner zygoten en delingsprosess, som forårsaker en økning i antall celler, som kalles blastomerer . Deretter starter en celledifferensieringsprosess som vil bestemme dannelsen av de forskjellige organer og vev i henhold til et etablert mønster for å gi opphav til en endelig organisme.
I løpet av denne celledifferensieringsprosessen kan vi skille mellom tre stadier: blastulering , gastrulering og organogenese . På slutten av embryonal utvikling kalles den resulterende organismen fosteret og vil fullføre utviklingen til leveringsøyeblikket . [ 4 ]
Fem ukers menneskelig embryo
ni ukers menneskelig embryo
Tverrsnitt av et musembryo sett under et mikroskop
ti ukers menneskefoster. terapeutisk avbrutt
Diagram av et kyllingembryo på dets niende dag, inne i den organiske beholderen kjent som et egg .
Hos dyr starter befruktning prosessen med embryonal utvikling med dannelsen av en zygote, en enkelt celle som er et resultat av fusjon av kjønnsceller (f.eks. egg og sæd). [ 5 ] Utviklingen av en zygote til et flercellet embryo går gjennom en rekke gjenkjennelige stadier, ofte delt inn i spaltning, blastula, gastrulasjon og organogenese. [ 6 ]
Spaltning er perioden med rask mitotisk celledeling som oppstår etter befruktning. Under spalting endres ikke den totale størrelsen på embryoet, men størrelsen på individuelle celler avtar raskt når de deler seg for å øke det totale antallet celler. [ 7 ] Spaltning resulterer i en blastula. [ 6 ]
Avhengig av arten, kan et blastula- eller blastocyststadium -embryo vises som en ball av celler på eggeplommen, eller som en hul kule av celler som omgir et midthule . [ 8 ] Embryocellene fortsetter å dele seg og øke i antall, mens molekyler inne i cellene, som RNA og proteiner, aktivt fremmer nøkkelutviklingsprosesser som genuttrykk, celleskjebnespesifikasjon og celledannelse.polaritet. [ 9 ] Før implantasjon i livmorveggen er embryoet noen ganger kjent som et preimplantasjonsembryo eller et preimplantasjonskonsept . [ 10 ] Noen ganger kalles et pre- embryo et begrep som brukes for å skille det fra et egentlig embryo i forbindelse med diskusjoner om embryonale stamceller. [ 11 ]
Gastrulasjon er neste fase av embryonal utvikling og involverer utvikling av to eller flere lag med celler (kimlag). Dyr som danner to lag (som Cnidarians ) kalles diploblastiske, og de som danner tre (de fleste andre dyr, fra flatormer til mennesker) kalles triploblastiske. Under gastrulering av triploblastiske dyr kalles de tre kimlagene som dannes ektoderm , mesoderm og endoderm . [ 8 ] Alt vev og organer til et modent dyr kan spore sin opprinnelse til et av disse lagene. [ 12 ] Ektodermen vil for eksempel gi opphav til epidermis i huden og nervesystemet, [ 13 ] mesodermen vil gi opphav til karsystemet, muskler, bein og bindevev, [ 14 ] og endodermen vil gi opphav til organene i fordøyelsessystemet og epitelet i fordøyelsessystemet og luftveiene. [ 15 ] [ 16 ] Mange synlige endringer i embryonal struktur skjer gjennom gastrulasjonen, ettersom cellene som utgjør de forskjellige kimlagene migrerer og får det tidligere runde embryoet til å folde seg eller invaginerer. [ 8 ]
Etter gastrulering fortsetter embryoet å utvikle seg til en moden flercellet organisme, og danner de strukturene som er nødvendige for liv utenfor livmoren eller egget. Som navnet antyder, er organogenese fasen av embryonal utvikling der organer dannes. Under organogenese driver molekylære og cellulære interaksjoner visse populasjoner av celler fra de forskjellige kimlagene til å differensiere til organspesifikke celletyper. [ 17 ] For eksempel, i nevrogenese, skiller en underpopulasjon av ektodermceller seg fra andre celler og spesialiserer seg videre til å bli hjernen, ryggmargen eller perifere nerver. [ 18 ]
Den embryonale perioden varierer fra en art til en annen. I menneskelig utvikling brukes begrepet foster i stedet for embryo etter den niende uken etter unnfangelsen, [ 19 ] mens hos sebrafisk regnes embryonal utvikling som fullført når et bein kalt cleithrum blir synlig. [ 20 ] Hos dyr som klekkes fra et egg, for eksempel fugler, kalles et ungt dyr ofte ikke lenger et embryo når det først har klekket ut. Hos viviparøse dyr (dyr hvis unger bruker minst litt tid på å utvikle seg inne i foreldrenes kropp), kalles ungene ofte et embryo mens de er inne i forelderen, og regnes ikke lenger som et embryo etter fødsel eller avgang fra forelderen. Imidlertid varierer graden av utvikling og vekst som oppnås mens man er inne i et egg eller en forelder betydelig fra art til art, i den grad at prosessene som finner sted etter klekking eller fødsel i en art de kan finne sted lenge før disse hendelsene i en annen. I følge en lærebok er det derfor vanlig at forskere tolker embryologifeltet bredt som studiet av dyreutvikling. [ 8 ]
Blomstrende planter ( angiospermer ) lager embryoer ved befruktning av et haploid egg med pollen . DNA fra eggløsningen og pollenet kombineres for å danne en encellet diploid zygote som vil utvikle seg til et embryo. [ 21 ] Zygoten, som vil dele seg flere ganger etter hvert som den utvikler seg gjennom embryonal utvikling, er en del av et frø . Andre komponenter i frøet er endospermen , som er et næringsrikt vev som vil hjelpe til med å støtte det voksende planteembryoet, og frøskallet, som er et beskyttende ytre dekke. Den første celledelingen til en zygote er asymmetrisk, noe som resulterer i et embryo med en liten celle (den apikale cellen) og en stor celle (basalcellen). [ 22 ] Den lille apikale cellen vil etter hvert gi opphav til de fleste strukturene til den modne planten, som stilk, blader og røtter. [ 23 ] Den største basalcellen vil gi opphav til suspensoren, som kobler embryoet til endospermen slik at næringsstoffer kan passere mellom dem. [ 22 ] Cellene til planteembryoet fortsetter å dele seg og utvikle seg gjennom utviklingsstadier som er navngitt etter deres generelle utseende: kuleformet, hjerte og torpedo. I kulestadiet kan tre grunnleggende vevstyper gjenkjennes (dermal, terrestrisk og vaskulær). [ 22 ] Dermalt vev vil gi opphav til epidermis eller ytre dekke av en plante, [ 24 ] Grunnvev vil gi opphav til indre plantemateriale som fungerer i fotosyntese , ressurslagring og fysisk støtte, [ 25 ] og vaskulært vev vil gi opphav til bindevev som xylem og floem som transporterer væsker, næringsstoffer og mineraler gjennom hele planten. [ 26 ] På hjertestadiet vil det dannes en eller to cotyledoner (embryonale blader). Meristemer (sentre for stamcelleaktivitet ) utvikles i løpet av torpedostadiet, og vil til slutt produsere mange av de modne vevet til den voksne planten gjennom hele livet. [ 22 ] Ved slutten av embryonal vekst er frøet vanligvis i dvale til spiring. [ 27 ] Når embryoet begynner å spire (vokse fra frø) og danner sitt første ekte blad, kalles det en frøplante eller frøplante. [ 28 ]
Planter som produserer sporer i stedet for frø, som moser og bregner , produserer også embryoer. Hos disse plantene begynner embryoet sin eksistens festet til det indre av archegonium i en parental gametofytt som eggløsningen ble generert fra. [ 29 ] Den indre veggen av archegonium er i nær kontakt med "foten" til det utviklende embryoet; denne "foten" består av en bulbous masse av celler ved bunnen av embryoet som kan motta næring fra dens stamgametofytt. [ 30 ] Strukturen og utviklingen til resten av embryoet varierer etter plantegruppe. [ 31 ]
Siden alle landplanter lager embryoer, er de samlet kjent som embryofytter (eller ved deres vitenskapelige navn, Embryophyta). Dette, sammen med andre egenskaper, skiller landplanter fra andre typer planter, for eksempel alger , som ikke produserer embryoer. [ 32 ]
Noen embryoer overlever ikke utviklingsprosessen. Når dette skjer av naturlige årsaker, kalles det spontanabort . [ 33 ] Det er mange grunner til at dette kan oppstå, men de fleste spontanaborter oppstår på grunn av kromosomavvik hos dyr. Hos arter der flere embryoer produseres samtidig, tillater spontan abort av noen embryoer større bruk av mors ressurser for de gjenværende embryoene. Denne prosessen kan imidlertid også skade de gjenværende embryoene.
Indusert abort er bevisst fjerning av ett eller flere embryoer ved medikamenter eller kirurgiske prosedyrer. [ 34 ]