Gastrulasyon

Gastrulasyon bir embriyonun üç ana dokusunu oluşturur: ektoderm, mezoderm, ve endoderm. Bu gelişimsel süreç, insanlarda iki hücre yaprağından oluşan düz bir “bilaminar diski” üç katmanlı bir yapıya dönüştüren bir dizi karmaşık hücresel harekete dayanır. Ortaya çıkan embriyoda, en alt tabakada endoderm yer alır ve endodermin doğrudan üzerinde yığılmış mezoderm tabakası ve daha sonra üst ektoderm tabakası yer alır. Bu üç tabaka sırasıyla gastrointestinal, kas iskelet ve sinir sistemi yapılarını oluştururlar.

Türler Arasında Gastrulasyonun Karşılaştırılması

Türe bağlı olarak, gastrulasyon farklı şekillerde görülebilir. Örneğin, erken fare embriyoları benzersiz bir şekle sahiptir ve düz diskler yerine “huniler” olarak görünür. Gastrulasyon böylece içte bir ektoder tabakası, dışta endoderm tabakası ve bunların arasına sıkışmış bir mezoderm içeren koni şeklinde (dondurma külahı tabakalarına benzer şekilde) bir embriyo ile sonuçlanır. Farelerin bu farklı morfolojik özelliği nedeniyle, bazı araştırmacılar insan gelişimi hakkında bilgi edinmek için tavşan veya tavuk gibi diğer modelleri incelerler ki bunların her ikisi de düz yapılar olarak gelişir.

Primitif Çizgi ve Düğüm

Kuş ve memelilerdeki gastrolasyonun ana morfolojik özelliklerinden biri primitif çizgidir ve embriyonun merkezinde vertikal olarak uzanan bu çizgi mesoderm ve endoderm tabakalarını oluşturmak için hücrelerin göçünde kullanılır. Çizginin ucunda konik bir girinti olarak görünen düğüm olarak adlandırılan başka bir önemli yapı yer alır. Düğümden göç eden hücreler baş kasları ve bağ dokunun oluşumuna katkı sağlarken, aynı zamanda notokord (gelecekteki omurilik) adı verilen geçici bir mezodermal yapı oluşturur ve bazı nöronların gelişimini yönlendirmede önemli bir rol oynar. Buna ek olarak, düğüm ürettiği sinyaller üzerinden embriyonun gelişimi “organize” eder. Örneğin, düğümden yayılan kordin ve noggin proteinleri yakındaki ektodermin nöral doku oluşturmak üzere yönlendirilmesine yardımcı olur. Eğer bir fare embriyosundaki düğüm yapısı alınarak başka bir fare embriyosuna nakledilirse, nöral katlantılar ile tamamlanmış ikinci bir nöral aksın oluşumuna sebep olmaktadır.

Hücre Hareketlerinin ve Kaderlerinin Haritalanması

Gastrulasyon üç doku tabakasının üretimi için karmaşık hücre hareketleri gerektirdiğinden, bu migrasyon süreçleri embriyo kültürlerine model organizma hücreleri ve boyalarının enjeksiyonu ile incelenmiştir. Bu teknikler zaman atlamalı mikroskopi ile birlikte kullanılarak, tavuk embriyolarında epiblast hücrelerinin sirküler hareketler ile primitif çizgiye göç ettiği ve ayrıca tavşanlarda da benzer migrasyon paternlerinin olduğu görülmüştür. Bu teknikler genişletilerek sadece gastrulasyon sırasındaki hücre hareketleri incelenmemiş, aynı zamanda hangi hücrelerin hangi dokuyu oluşturacağı incelenmiş ve erken embriyolar için detaylı “kader haritaları” oluşturulmuştur.