Embriyo

Embriyo ⓘ
Yedi haftalık bir erkek insan embriyosu veya dokuz haftalık gebelik yaşı
Anatomik terminoloji

Embriyo, çok hücreli bir organizmanın gelişiminin erken evresidir. Cinsel yolla üreyen organizmalarda embriyonik gelişim, yaşam döngüsünün dişi yumurta hücresinin erkek sperm hücresi tarafından döllenmesinden hemen sonra başlayan kısmıdır. Bu iki hücrenin birleşmesi sonucunda tek hücreli bir zigot oluşur ve bu zigot blastomer olarak bilinen hücreleri üreten birçok hücre bölünmesine uğrar. Blastomerler, morula adı verilen belirli bir boyuta ulaştığında, blastocoel adı verilen bir boşluk oluşturmak için sıvı alan katı bir top olarak düzenlenir. Bu yapı daha sonra blastula ya da memelilerde blastokist olarak adlandırılır. ⓘ

Memeli blastosisti, rahmin endometriyal astarına implante edilmeden önce yumurtadan çıkar. Embriyo implante edildikten sonra gelişimine gastrulasyon, nörulasyon ve organogenez aşamalarıyla devam eder. Gastrulasyon, vücudun tüm farklı bölümlerini oluşturacak olan üç germ tabakasının oluşumudur. Nörülasyon sinir sistemini oluşturur ve organogenez vücudun tüm çeşitli doku ve organlarının gelişimidir. ⓘ

Yeni gelişmekte olan bir insan genellikle gebe kaldıktan sonraki dokuzuncu haftaya kadar embriyo olarak adlandırılır, bu haftadan sonra fetüs olarak adlandırılır. Diğer çok hücreli organizmalarda "embriyo" kelimesi doğum veya yumurtadan çıkmadan önceki herhangi bir erken gelişim veya yaşam döngüsü aşaması için daha geniş anlamda kullanılabilir. ⓘ

Embriyolar ve bir kurbağa iribaşı (Rana rugosa). ⓘ

Zigotun, arka arkaya mitoz bölünme geçirip hücre sayısının artmasına embriyo denir. ⓘ

Embriyo, (İngilizce: Embryo Eski Yunanca: ἔμβρυον (oku. embrüon tohum) çok hücreli diploid ökaryotlarda gelişimin ilk basamaklarından biri. ⓘ

Yumurta ve sperm hücrelerinin birleşmesiyle oluşan zigot, çift sarmallı DNA moleküllerini içerir. Bitkiler, hayvanlar ve bazı protistlerde zigot mitozla bölünerek çok hücreli canlıyı oluşturur. Embriyo terimi, bu gelişimin zigotun bölündüğü zamanla, gelişim basamağının başka basamağa geçmesine kadar olan ilk zamanlarını anlatmak için kullanılır. ⓘ

İnsanlarda, ilk sekiz haftalık döneme embriyonal dönem denilir. Embriyonal dönemde 3 germ yaprağından çeşitli organ sistemleri oluşur. Hayvanlarda, zigotun bu gelişim aşamasında morula, blastula ve Gastrula evreleri görülür. Bitkilerde ise, bu gelişme safhaları standart değildir, embriyo yeni bitkiler oluşturmak üzere gelişir. ⓘ

Etimoloji

İngilizcede ilk olarak 14. yüzyılın ortalarında görülen embriyon kelimesi, Ortaçağ Latincesi embriyodan türemiştir, kendisi de Yunanca ἔμβρυον (embruon), lit. "genç olan", ἔμβρυος (embruos) kelimesinin nötr hali, lit. "içinde büyüyen", ἐν (en), "içinde" ve βρύω (bruō), "şişmek, dolmak"; Yunanca terimin uygun Latinceleştirilmiş şekli embryum olacaktır. ⓘ

Gelişim

Hayvan embriyoları

Semenderin embriyonik gelişimi, 1920'ler civarı ⓘ

Buruşuk kurbağa (Rana rugosa) embriyoları (ve bir iribaş) ⓘ

Fare ve yılan embriyoları ⓘ

Hayvanlarda döllenme, gametlerin (örn. yumurta ve sperm) birleşmesinden kaynaklanan tek bir hücre olan zigotun oluşmasıyla embriyonik gelişim sürecini başlatır. Bir zigotun çok hücreli bir embriyoya dönüşmesi, genellikle bölünme, blastula, gastrulasyon ve organogenez olarak ayrılan bir dizi tanınabilir aşama boyunca ilerler. ⓘ

Bölünme, döllenmeden sonra meydana gelen hızlı mitotik hücre bölünmeleri dönemidir. Bölünme sırasında embriyonun genel boyutu değişmez, ancak tek tek hücrelerin boyutu, toplam hücre sayısını artırmak için bölündükçe hızla azalır. Bölünme bir blastula ile sonuçlanır. ⓘ

Türlere bağlı olarak, blastula veya blastosist aşamasındaki bir embriyo, yumurta sarısının üzerinde bir hücre topu veya bir orta boşluğu çevreleyen içi boş bir hücre küresi olarak görünebilir. Embriyonun hücreleri bölünmeye ve sayıca artmaya devam ederken, hücreler içindeki RNA'lar ve proteinler gibi moleküller gen ifadesi, hücre kaderi belirleme ve polarite gibi temel gelişimsel süreçleri aktif olarak destekler. Uterus duvarına implante olmadan önce embriyo bazen implantasyon öncesi embriyo veya implantasyon öncesi konseptus olarak bilinir. Bazen embriyonik kök hücre söylemleriyle ilişkili olarak embriyodan ayırt etmek için kullanılan bir terim olarak embriyo öncesi olarak adlandırılır. ⓘ

Gastrulasyon embriyonik gelişimin bir sonraki aşamasıdır ve iki ya da daha fazla hücre katmanının (germinal katmanlar) gelişimini içerir. İki katman oluşturan hayvanlar (Knidliler gibi) diploblastik, üç katman oluşturanlar ise (yassı solucanlardan insanlara kadar diğer hayvanların çoğu) triploblastik olarak adlandırılır. Triploblastik hayvanların gastrulasyonu sırasında oluşan üç germinal katman ektoderm, mezoderm ve endoderm olarak adlandırılır. Olgun bir hayvanın tüm doku ve organlarının kökeni bu katmanlardan birine dayanır. Örneğin, ektoderm deri epidermisi ve sinir sistemini, mezoderm damar sistemi, kaslar, kemik ve bağ dokularını, endoderm ise sindirim sistemi organları ile sindirim sistemi ve solunum sistemi epitelini meydana getirir. Farklı germ katmanlarını oluşturan hücreler göç ettikçe ve daha önce yuvarlak olan embriyonun katlanmasına veya fincan benzeri bir görünüme dönüşmesine neden oldukça, gastrulasyon boyunca embriyonik yapıda birçok gözle görülür değişiklik meydana gelir. ⓘ

Gastrulasyonu geçen bir embriyo, rahim veya yumurta dışında yaşam için gerekli yapıları oluşturarak olgun bir çok hücreli organizmaya dönüşmeye devam eder. Adından da anlaşılacağı gibi organogenez, organların oluştuğu embriyonik gelişim aşamasıdır. Organogenez sırasında moleküler ve hücresel etkileşimler, farklı germ katmanlarından belirli hücre popülasyonlarını organa özgü hücre tiplerine farklılaşmaya sevk eder. Örneğin, nörogenezde, ektodermden gelen bir hücre alt popülasyonu diğer hücrelerden ayrılır ve beyin, omurilik veya periferik sinirler haline gelmek için daha da uzmanlaşır. ⓘ

Embriyonik dönem türden türe değişiklik gösterir. İnsan gelişiminde, gebe kaldıktan sonraki dokuzuncu haftadan sonra embriyo yerine fetüs terimi kullanılırken, zebra balığında kleitrum adı verilen bir kemik görünür hale geldiğinde embriyonik gelişimin tamamlandığı kabul edilir. Kuşlar gibi yumurtadan çıkan hayvanlarda, genç bir hayvan yumurtadan çıktıktan sonra genellikle artık embriyo olarak adlandırılmaz. Canlı doğuran hayvanlarda (yavruları en azından bir süreyi ebeveynin vücudunda gelişerek geçiren hayvanlar), yavru genellikle ebeveynin içindeyken embriyo olarak adlandırılır ve doğumdan veya ebeveynden çıktıktan sonra artık embriyo olarak kabul edilmez. Bununla birlikte, bir yumurtanın veya ebeveynin içindeyken gerçekleştirilen gelişme ve büyümenin kapsamı türden türe önemli ölçüde değişir, öyle ki bir türde yumurtadan çıktıktan veya doğumdan sonra gerçekleşen süreçler başka bir türde bu olaylardan çok önce gerçekleşebilir. Bu nedenle, bir ders kitabına göre, bilim insanlarının embriyolojinin kapsamını geniş bir şekilde hayvanların gelişiminin incelenmesi olarak yorumlamaları yaygındır. ⓘ

Bitki embriyoları

Embriyoyu gösteren bir Ginkgo tohumunun içi ⓘ

Çiçekli bitkiler (angiospermler) haploid bir ovülün polen tarafından döllenmesinden sonra embriyo oluştururlar. Ovül ve polenden gelen DNA birleşerek embriyoya dönüşecek diploid, tek hücreli bir zigot oluşturur. Embriyonik gelişim boyunca ilerledikçe birçok kez bölünecek olan zigot, tohumun bir parçasıdır. Diğer tohum bileşenleri arasında, büyüyen bitki embriyosunu desteklemeye yardımcı olacak besinler açısından zengin bir doku olan endosperm ve koruyucu bir dış kaplama olan tohum kabuğu bulunur. Bir zigotun ilk hücre bölünmesi asimetriktir ve bir küçük hücreli (apikal hücre) ve bir büyük hücreli (bazal hücre) bir embriyo ile sonuçlanır. Küçük, apikal hücre sonunda olgun bitkinin gövde, yapraklar ve kökler gibi yapılarının çoğunu meydana getirecektir. Daha büyük olan bazal hücre ise embriyoyu endosperme bağlayarak besin maddelerinin aralarında geçişini sağlayan süspensörü meydana getirecektir. Bitki embriyo hücreleri bölünmeye devam eder ve genel görünümlerine göre adlandırılan gelişim aşamalarında ilerler: küresel, kalp ve torpido. Küresel aşamada, üç temel doku tipi (dermal, zemin ve vasküler) tanınabilir. Dermal doku epidermisi veya bitkinin dış örtüsünü, toprak dokusu fotosentez, kaynak depolama ve fiziksel destek işlevlerini gören iç bitki materyalini ve vasküler doku da bitki boyunca sıvı, besin ve mineralleri taşıyan ksilem ve floem gibi bağ dokularını meydana getirir. Kalp aşamasında, bir veya iki kotiledon (embriyonik yaprak) oluşacaktır. Meristemler (kök hücre aktivitesi merkezleri) torpido aşamasında gelişir ve sonunda yaşamı boyunca yetişkin bitkinin olgun dokularının çoğunu üretir. Embriyonik büyümenin sonunda, tohum genellikle çimlenene kadar uykuda kalacaktır. Embriyo çimlenmeye (tohumdan çıkmaya) başladığında ve ilk gerçek yaprağını oluşturduğunda, buna fide veya fidan denir. ⓘ

Bryofitler ve eğrelti otları gibi tohum yerine spor üreten bitkiler de embriyo üretir. Bu bitkilerde embriyo, yumurta hücresinin üretildiği ebeveyn gametofit üzerindeki arkegoniumun iç kısmına bağlı olarak varlığına başlar. Archegonium'un iç duvarı gelişmekte olan embriyonun "ayağı" ile yakın temas halindedir; bu "ayak" embriyonun tabanında yer alan ve ana gametofitten beslenebilen soğanımsı bir hücre kütlesinden oluşur. Embriyonun geri kalanının yapısı ve gelişimi bitki gruplarına göre değişir. ⓘ

Tüm kara bitkileri embriyo oluşturduğundan, toplu olarak embriyofit (veya bilimsel adıyla Embriyofita) olarak adlandırılırlar. Bu, diğer özelliklerle birlikte kara bitkilerini, embriyo üretmeyen algler gibi diğer bitki türlerinden ayırır. ⓘ

Araştırma ve teknoloji

Biyolojik süreçler

Çok sayıda bitki ve hayvan türüne ait embriyolar, kök hücreler, evrim ve gelişim, hücre bölünmesi ve gen ifadesi gibi konular hakkında bilgi edinmek için dünyanın dört bir yanındaki biyolojik araştırma laboratuvarlarında incelenmektedir. Embriyolar üzerinde çalışırken yapılan ve Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görülen bilimsel keşiflere örnek olarak, ilk olarak amfibi embriyolarında keşfedilen ve nöral dokulara yol açan bir grup hücre olan Spemann-Mangold düzenleyicisi ve Christiane Nüsslein-Volhard ve Eric Wieschaus tarafından Drosophila sinek embriyolarında keşfedilen vücut segmentlerine yol açan genler verilebilir. ⓘ

Yardımlı üreme teknolojisi

Yardımcı üreme teknolojisi (YÜT) yoluyla embriyoların oluşturulması ve/veya manipüle edilmesi, insanlarda ve diğer hayvanlarda doğurganlık sorunlarının giderilmesi ve tarımsal türlerde seçici ıslah için kullanılmaktadır. 1987 ve 2015 yılları arasında, in vitro fertilizasyon (IVF) dahil olmak üzere ART teknikleri sadece Amerika Birleşik Devletleri'nde tahmini 1 milyon insan doğumundan sorumlu olmuştur. Diğer klinik teknolojiler arasında, IVF'de kullanılmak üzere embriyoları seçmeden önce anöploidi gibi bazı ciddi genetik anormallikleri belirleyebilen preimplantasyon genetik tanı (PGD) yer almaktadır. Bazıları hastalıkları önlemek için potansiyel bir yol olarak CRISPR-Cas9 yoluyla insan embriyolarının genetik düzenlemesini önermiş (hatta denemiş - bkz. He Jiankui olayı); ancak bu, bilim camiasında yaygın bir kınama ile karşılanmıştır. ⓘ

ART teknikleri aynı zamanda inek ve domuz gibi tarımsal hayvan türlerinin karlılığını artırmak için, istenen özellikler için seçici ıslahı mümkün kılarak ve/veya yavru sayısını artırmak için de kullanılmaktadır. Örneğin, doğal olarak üremelerine izin verildiğinde, inekler tipik olarak yılda bir buzağı üretirken, IVF yavru verimini yılda 9-12 buzağıya çıkarır. IVF ve türler arası somatik hücre nükleer transferi (iSCNT) yoluyla klonlama da dahil olmak üzere diğer ART teknikleri, Kuzey beyaz gergedanları, çitalar ve mersin balıkları gibi nesli tükenmekte olan veya savunmasız türlerin sayısını artırma girişimlerinde de kullanılmaktadır. ⓘ

Bitki ve hayvan biyoçeşitliliğinin kriyokonservasyonu

Genetik kaynakların kriyokonservasyonu, hayvan veya bitki türlerinden embriyo, tohum veya gamet gibi üreme materyallerinin toplanması ve gelecekte kullanılmak üzere muhafaza edilmesi amacıyla düşük sıcaklıklarda saklanmasını içerir. Bazı büyük ölçekli hayvan türlerinin kriyokonservasyonu çalışmaları arasında Birleşik Krallık'taki Frozen Ark, Birleşik Arap Emirlikleri'ndeki Tehlike Altındaki Arap Yaban Hayatı Yetiştirme Merkezi (BCEAW) ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki San Diego Hayvanat Bahçesi Koruma Enstitüsü de dahil olmak üzere dünyanın çeşitli yerlerindeki "dondurulmuş hayvanat bahçeleri" bulunmaktadır. 2018 yılı itibariyle, özellikle kitlesel yok oluş veya diğer küresel acil durumlarda bitki biyoçeşitliliğini depolamak ve korumak için kullanılan yaklaşık 1.700 tohum bankası bulunmaktadır. Norveç'teki Svalbard Küresel Tohum Kasası, -18 °C'de (0 °F) saklanan bir milyondan fazla örnekle en büyük bitki üreme dokusu koleksiyonunu muhafaza etmektedir. ⓘ

Fosilleşmiş embriyolar

Fosilleşmiş hayvan embriyoları Prekambriyen'den beri bilinmektedir ve Kambriyen döneminde çok sayıda bulunmuştur. Fosilleşmiş dinozor embriyoları bile keşfedilmiştir. ⓘ