Zigota — apaugļota šūna: embrija un organisma attīstības sākums
Zigota ir apaugļota šūna, no kuras izveidojas jauns dzīvnieks vai augs. Kad savienojas mātītes olšūna un vīrieša spermatozoīds, iegūto šūnu sauc par zigotu. Pēc tam zigota vairojas un izaug par embriju. Tātad, zigota veidojas no divu gametu savienošanās, un tā ir cilvēka organisma attīstības pirmais posms. Zigotas rodas, apaugļojoties divām haploīdām šūnām - olšūnai un spermatozoīdiem -, kas veido diploīdu šūnu. Diploīdās šūnās ir abu vecāku hromosomu un DNS kopijas. Ieņemšanas brīdī tai piemīt visas nepieciešamās īpašības, lai radītu pilnībā izveidojušos cilvēku. Dzīve līdz nāvei ir virkne dažādu attīstības posmu.
Daži dzīvnieki saglabā savā ķermenī zigotu, līdz tā kļūst par pieaugušu mazuli. Laiku starp zigotas veidošanos un mazuļa piedzimšanu sauc par grūtniecību. Citi dzīvnieki nesaglabā zigotu savā ķermenī, bet izdēj olu. Zigota aug olšūnā, līdz tā ir gatava, un no tās izšķiļas kāpurs jeb dzīvnieka mazulis.
Kā veidojas zigota: apaugļošanās process
Apaugļošanās sākas brīdī, kad spermatozoīds iekļūst olšūnā un toša procesa gaitā atbrīvo savu DNS. Procesa laikā notiek akrosomas reakcija, kas palīdz spermatozoīdam šķērsot olšūnas ārējos slāņus, un olšūnas kortikālā reakcija, kas parasti neļauj vairākām spermām iekļūt vienlaikus (tā novērš polispermu). Pēc membrānu saplūšanas veidojas atsevišķas vīrieša un sievietes pronuklejas, kas vēlāk saplūst, radot kopēju diploīdu kodolu — zigotu.
Zigotas dalīšanās un embrija attīstība
Pēc apaugļošanās zigota sāk dalīties, veidojot mazās šūnas, ko sauc par blastomērām. Šis ātrais dalīšanās periods (saucams par cleavage) noved pie morulas un pēc tam pie blastocistas (sēklinieka zonā). Dzīvniekiem, tostarp cilvēkam, šie posmi ir pirms implantācijas dzemdes sieniņā. Cilvēkam parasti:
- 1.–3. dienā pēc apaugļošanās notiek pirmās šūnu dalīšanas;
- apmēram 4.–5. dienā veidojas blastocista;
- apmēram 6.–10. dienā blastocista implantējas dzemdes gļotādā;
- 3. nedēļā sākas gastrulācija un nosaka trīs primāros slāņus (ektoderma, mezoderma, endoderma), no kuriem veidosies orgāni.
Embrionālā attīstība turpinās ar orgānu veidošanos (organogēze). Embrija periods pie cilvēka ilgst apmēram līdz 8. grūtniecības nedēļai; pēc tam sākas augļa periods, kad orgāni attīstās un aug līdz dzimšanas gatavībai.
Totipotentitāte, diferenciācija un ģenētiskā materiāla loma
Zigota un tās agrīnās blastomēras ir totipotentas — tām piemīt spēja radīt visu organisma šūnu tipus, arī atsevišķas atbalsta struktūras (piem., placenta zīdītājiem). Ar šūnu dalīšanos un diferenciāciju daļa šūnu zaudē totipotentitāti un kļūst par pluripotentām vai speciālām šūnām, kas veido konkrētus audus un organus. Zigotā atrodas kombinēta abu vecāku DNS, kas nosaka individuālās īpatnības. Jāņem vērā arī fakts, ka mitochondriju DNS cilvēkos parasti nāk no mātes puses.
Atšķirības starp sugām un attīstības risinājumi
Dzīvnieki izmanto dažādus reprodukcijas veidus. Ir:
- vivipārie — zigota attīstās mātes ķermenī (piem., cilvēks, lielākā daļa zīdītāju);
- ovipārie — zigota attīstās olā ārpus mātes ķermeņa (piem., putni, daudzi rāpuļi, daudz kukaiņu);
- ovovivipārie — olas attīstās mātes iekšienē, bet bez tiešas placentas apgādes (piem., daži zivju un rāpuļu veidi).
Augiem zigota veidojas sēklā vai auglī un attīstās par sēklu embriju; angiospermu (ziedaugu) gadījumā ir raksturīga dubultapaugļošanās — viens spermatozoīds apaugļo olšūnu (veido zigotu), bet otrs saplūst ar divām polarajām kodolām, veidojot endospermu (barības audu).
Klīniskie un praktiskie aspekti
Mūsdienu medicīnā zigotas rašanās var notikt arī ārpus ķermeņa, kā to izmanto in vitro fertilizācija (IVF). Šādos gadījumos apaugļotā šūna (zigota) var tikt kultivēta laboratorijā līdz noteiktam attīstības posmam un pēc tam ievietota dzemdē. Ir pieejamas arī diagnostikas metodes, piemēram, preimplantācijas ģenētiskā testēšana, kas var palīdzēt atklāt hromosomu anomālijas pirms implantācijas. Tomēr jāņem vērā ētiskie un juridiskie aspekti attiecībā uz embriju izmantošanu un aizsardzību.
Biežākās problēmas un ietekme uz attīstību
Apaugļošanās un agrīnā attīstība var neietilpt perfekti — iespējamās problēmas ietver hromosomu skaita novirzes (aneuploidijas), ģenētiskus defektus un ārējos vides faktorus, kas var traucēt normālu attīstību un izraisīt spontānu abortu vai iedzimtas anomālijas. Savukārt embrija dalīšanās agrīnajā stadijā var radīt identiskus dvīņus, ja zigota sadalās divās neatkarīgās daļās.
Kopsavilkums: zigota ir pirmais, diploīdais attīstības posms pēc gamētu saplūšanas. No zigotas sākas šūnu dalīšanās, diferenciācija un visu organisma struktūru—embrija un vēlāk pieauguša indivīda—veidošanās. Attīstības gaita un piemērotie atbalsta mehānismi atšķiras starp sugām, bet zigotas nozīme kā jaunas dzīvības sākumpunkta ir universāla.
Jautājumi un atbildes
Jautājums: Kas ir zigota?
A: Pigota ir apaugļota šūna, no kuras izaug jauns dzīvnieks vai augs.
J: Kā veidojas zigota?
A: Zigota veidojas, savienojoties divām gametām - sievietes olšūnai un vīrieša spermatozoīdam.
J: Kas ir embrijs?
A: Embrijs ir produkts, kas radies, vairojoties un augot zigotai, un tas ir attīstības stadija, kas seko uzreiz pēc zigotas stadijas.
J: Kas ir diploīda šūna?
A: Diploīda šūna ir šūna, kurai ir abu vecāku hromosomu un DNS kopijas.
J: Kas ir grūtniecība?
A: Grūtniecība ir laiks starp zigotas veidošanos un bērna piedzimšanu, kura laikā zigota aug un attīstās sievietes ķermenī.
J: Ar ko atšķiras dzīvnieki, kas izdēj olas, no dzīvniekiem, kas patur zigotu savā ķermenī?
A: Dzīvnieki, kas izdēj olas, izdēj olu, kurā zigota aug, līdz tā ir gatava izšķilties, bet dzīvnieki, kas zigotu tur savā ķermenī, nodrošina zigotai labvēlīgu vidi, kurā tā aug, līdz tā kļūst par pilnībā attīstītu mazuli.
Jautājums: Vai zigotai piemīt visas nepieciešamās īpašības, lai radītu pilnīgi attīstītu cilvēku?
A: Jā, ieņemšanas brīdī zigotai piemīt visas nepieciešamās īpašības, lai radītu pilnīgi attīstītu cilvēku.
