Zgodnje obdobje razvoja organizmov, znano kot zarodek ali embrij, je ključno obdobje, ki postavlja temelje za nadaljnje življenje. Ta faza se razlikuje med vrstami, vendar osnovni procesi in načela delovanja ostajajo podobni. Razumevanje, kaj je zarodek, kako se razvija in kako se razlikuje od kasnejših razvojnih stopenj, je bistveno za razumevanje biologije živih bitij.
Kaj je Zarodek?
Zarodek ali embrij (grško έμβρυο) je človeški organizem v zgodnji fazi razvoja, in sicer do vključno osmega tedna razvoja v maternici. Po tem obdobju se posamezni organi že izoblikujejo in govorimo o plodu. Ta definicija je pomembna, saj ločuje zgodnje, še ne popolnoma diferencirane celice od kasnejšega, bolj razvitega organizma. V Sloveniji in večini držav so raziskave s človeškimi zarodki dovoljene do vključno 14. dne razvoja. Trenutno sprejeta definicija namreč pravi, da do 14. dne razvoja ne moremo govoriti o individuumu, ker še primitivna proga v osrednjem živčevju ni oblikovana. Ta sodba predstavlja mejnik na področju varovanja človeškega življenja v Evropi. Nemško vrhovno sodišče (Bundesgerichtshof) je pozvalo Sodišče EU, da razloži pojem človeški zarodek, saj le ta ni opredeljen v Direktivi 98/44/ES o pravnem varstvu biotehnoloških izumov. Natančneje, Sodišče EU je moralo odgovoriti na vprašanje, če se prepoved patentiranja človeškega zarodka nanaša na vse stopnje njegovega razvoja, in sicer od oploditve jajčne celice dalje, ali morajo biti izpolnjeni še kakšni drugi pogoji. Sodišče je podalo jasen in nedvoumen odgovor, da je človeški zarodek organizem, ki je sposoben začeti proces razvoja.
Razvoj Človeškega Zarodka: Ključne Stopnje
Razvoj novega bitja se začne v trenutku, ko se jajčece spoji s semenčico. Ta proces, znan kot oploditev, običajno poteka v jajcevodu.
- 1.-4. teden: Po 5 do 7 dneh po oploditvi se blastula ugnezdi na maternični sluznici, vzpostavijo se popkovne povezave med zarodkom in materjo. V tem zgodnjem obdobju se celice začnejo diferencirati in oblikovati osnovne strukture.
- 5.-6. teden: Kemijske spojine, ki jih proizvaja zarodek, zaustavijo menstrualni cikel nosečnice. Razvija se živčevje; v 6. tednu je opazna aktivnost električnih valov v predelu možganov. Hkrati začne biti srce, pojavijo se zametki okončin. To je obdobje hitrega oblikovanja ključnih organov in sistemov.
- 7.-8. teden: Zaznavna je zarodkova krvna skupina. Razvoj mišičja in živčevja je že na tej stopnji, da se zarodek lahko premika. Začnejo se razvijati oči. Organogeneza in rast se nadaljujeta. Ob koncu 8. tedna je zarodek že precej razvit, čeprav še vedno majhen.
Embriologija: od oploditve do gastrulacije, animacija
V telesu se od spolne zrelosti dalje razvijajo in dozorevajo spolne celice. Dozorevajo v semenčnikih na milijone semenčic, v jajčnikih pa dozori vsake štiri tedne po eno jajčece. Če se je jajčece v jajcevodu oplodilo, zdrsi v poseben organ, maternico, in se vgnezdi v njeno sluznico. V maternici se razvija zarodek do rojstva. Zarodek človeka se razvija podobno kot zarodki drugih vretenčarjev. Oplojena jajčna celica se hitro zaporedoma deli. Iz prvotno ene celice nastaneta dve celici, iz dveh štiri, iz štirih osem itd. Sprva so si zarodki vretenčarjev zelo podobni. Šele po drugem mesecu dobi zarodek človeka značilno človeško obliko.
Prehranjevanje in Rast Zarodka
Sprva dobiva zarodek hrano iz maternične sluznice, ki se je močno odebelila pod vplivom hormonov. Pozneje pa se razvije poseben organ, ki ga imenujemo posteljica ali placenta, značilen za vse bolj razvite sesalce. V posteljici se stikajo krvne žilice zarodka s krvnimi žilami matere. Po tej poti dobi zarodek vse potrebne snovi za rast in tudi kisik. V materino kri pa oddaja razkrojnine. Da se razvije zdrav, normalen otrok, mora imeti hrana nosečnice vse snovi, ki so potrebne za rast novega bitja. Zarodek dozori v maternici v 40 tednih. Močni krči gladkih mišic maternice iztisnejo ob porodu otroka iz maternice. Če se rodi prej, pravimo, da je nedonošenec. Med nosečnostjo se zaradi učinkovanja hormonov povečajo mlečne žleze; konec nosečnosti pa se pojavi mleko, ki je prva hrana mlademu bitju. Po rojstvu ga imenujemo do konca drugega tedna rojenec, vse prvo leto pa mu rečemo dojenec.
Razmnoževanje v Življenjskem Ciklu
Kako se živa bitja razmnožujejo? Vsi doslej opisani organi služijo temu, da se organizem posameznika ohrani živ. Vsako živo bitje, tako rastlinsko kot živalsko, pa se mora tudi razmnoževati. To pomeni, da mora imeti sebi enake potomce. S tem se vrsta živega bitja ohrani in življenje se tako venomer obnavlja.
Nespolno Razmnoževanje
Enocelične rastline in živali se množijo zelo preprosto. Njihovo telo, to je celica, se razdeli v dve novi, mladi celici, to je v dva nova organizma. Tudi nekatere niže razvite mnogocelične živali in rastline se razmnožujejo tako, da se delijo ali pa brstijo (na primer hidra, morske vetrnice, alge itd.). Mnoge, celo više razvite rastline se razmnožujejo tako, da se iz kateregakoli njihovega telesnega dela razvijejo novi, mladi organizmi (na primer rdeči jagodnjak, krompir, pomladni zvonček itd.). Take načine razmnoževanja imenujemo nespolno razmnoževanje.
Spolno Razmnoževanje
Večina rastlin in vse više razvite živali ter tudi človek se razmnožujejo spolno. To pomeni, da se nov osebek razvije iz posebnih celic, ki jih imenujemo spolne celice.
Spolne Celice in Oploditev
Spolne celice so dvojne: semenčice ali moške spolne celice in jajčeca ali ženske spolne celice. V rastlinskem cvetu so prašniki in pestič tisti deli, v katerih nastajajo spolne celice. V večini primerov ima cvet prašnike in pestič, torej je obojespolen.
V živalskem telesu so prav tako posebni organi, ki proizvajajo spolne celice. Bistven del teh organov so spolne žleze. Moška spolna žleza je semenčnik (modo), ženska pa jajčnik (ovarij). Spolne žleze imajo posebna izvodila, in sicer semenčnik semenovod, jajčnik pa jajcevod. Večina živalskih vrst ima dvojne osebke, to je samce s spolnimi žlezami, ki proizvajajo semenčice, in samice s spolnimi žlezami, ki proizvajajo jajčeca. Pravimo, da so osebki enospolni. Le nekatere živali, na primer vrtni polž, so obojespolniki, ker ima vsak osebek obojne spolne žleze. Le pri nekaterih živalskih vrstah se po drugotnih spolnih znakih razlikujejo samci od samic.
Semenčice so med najmanjšimi celicami v telesu. Imajo značilno obliko. Na njih razločujemo glavo in tanki, gibčni nitki podoben rep, ki ga z glavo veže vrat. Jajčeca so kroglaste oblike in so največje celice v telesu. Jajčeca mnogih živali vsebujejo veliko hraniva in so z ovoji vred jajca. V jajcu se razvija tudi zarodek takih živali.
Da se začne razvijati nov, mlad organizem, je potrebno, da se jajčece in semenčica spojita. Ta pojav imenujemo oploditev.
Če se zrelo jajčece na poti skozi jajcevod ni oplodilo, odmre in propade. Tedaj se odlušči od stene maternice tudi vrhnji del sluznice. Pri tem se raztrgajo krvne žilice, kri se ulije v maternično votlino, odtod pa izteka iz telesa. To povzroči 3 do 5 dnevno krvavitev žene, ki jo imenujemo menstruacija.
Rastline in Njihov Začetek Življenja
Spomladi številne nove rastline vzklijejo iz semen in začnejo rasti. Seme je zgrajeno iz kalčka in semenske lupine. Kalček je nova mlada rastlina, ki počaka na ugodne razmere v semenu, kjer je zavarovana. V kalčku so razvite zasnove za korenino, steblo in list, ki ob ugodnih razmerah začnejo rasti. Začetno obdobje rasti kalčka imenujemo kalitev.
Z rastjo se v rastlini povečuje število celic, ki se delijo, rastejo in spreminjajo. Novonastale celice rastejo, nato se lahko spet delijo ali pa začnejo spreminjati obliko in opravljati različne naloge. Čeprav imajo rastline običajno veliko semen, le redkim uspe vzkliti v nove rastline. Veliko semen pojejo živali ali pristanejo v neprimernem okolju za kalitev. Semena lahko nekaj časa mirujejo, da se izognejo mrazu ali suši. V kalčkih je veliko vitaminov in mineralov, zato so se uveljavili pri pripravi solat, namazov, prilog. Najpogosteje se uporabljajo kalčki gorčice, stročnic, redkve, vrtne kreše, sojini kalčki.
Osnovna Biološka Načela: Celice, Tkiva in Organi
Rastline in druga živa bitja so zgrajeni iz celic. Celice lahko opravljajo različne naloge v organizmu, zato se razlikujejo v zgradbi in so tudi različnih oblik. Celice z enakimi nalogami se združujejo v skupine celic ali tkiva. Več tkiv se povezuje v organ, na primer list rastline ali srce živali. Rastline, kakršni sta koruza in fižol, razvijejo podobne rastlinske organe. Trije osnovni rastlinski organi so korenine, steblo in listi, poleg njih pa so organi še cvetovi in plodovi. Ta osnovna organizacija omogoča rastlinam in živalim opravljanje vseh življenjsko pomembnih funkcij, od pridobivanja hranil do razmnoževanja.