Od kiedy zaczyna się życie, czyli wszystko, co musisz wiedzieć o zapłodnieniu

17-12-2015

Pamiętacie mój niedawny wpis o in vitro? Napisałam w nim, że pytanie o to, od kiedy zaczyna się życie, nie jest domeną żadnej z biologicznych nauk, a odpowiedzi na niej poszukiwać mogą raczej filozofowie, a nie przyrodnicy. I tak sobie pomyślałam, że dobrze byłoby rozwinąć tę myśl. W dyskusjach o wszystkich tych kontrowersyjnych sprawach związanych z aborcją, antykoncepcją, in vitro i generalnie zawsze wtedy, kiedy chcemy zaglądać komuś w majtki, pojawiają się te same, ogólnikowe i – technicznie rzecz biorąc – nic nie znaczące określenia: moment poczęcia, rozpoczęcie życia, chwila zapłodnienia i tak dalej. Wszystkie one są mętne niczym woda w stawie. Dlaczego? No właśnie. Chodźcie, pogadamy sobie dzisiaj o pszczółkach i kwiatkach!

Pierwsza i najważniejsza rzecz jest taka:

Zapłodnienie to nie moment. To względnie długi i skomplikowany proces. 

Kiedy uczono nas o nim w szkole i generalnie kiedy wyobrażamy sobie zapłodnienie, nasze mózgi myślą raczej w kategorii ułamków sekund. Ot, przychodzą do siebie plemnik i jajeczko, łączą się i bum! Nagle mamy już zygotę. W rzeczywistości zapłodnienie składa się z wielu następujących po sobie etapów i nie zachodzi w ciągu ułamka sekundy.

Dobra, to zaczynamy. 

Wyścig plemników

IMG_2940

Pierwszy i chyba najbardziej popularny błąd w myśleniu o zapłodnieniu to ten o plemnikach ścigających się na drodze do oocytu. Zawsze wyobrażamy sobie, że bezpośrednio po stosunku, w drogach rodnych kobiety dochodzi do jakiegoś morderczego wyścigu, a plemnikom zależy tylko na tym, by dostać się do oocytu jak najszybciej. Cóż… Jak to z każdym uproszczeniem bywa, jest w nim i trochę prawdy, i trochę kłamstwa. Wszystko za sprawą zjawiska, które zwie się… 

Kapacytacja

Kapacytacja to trwający kilka ładnych godzin proces biochemicznych zmian, przez które musi przejść każdy plemnik, który ma stać się zdolny do zapłodnienia. Aby poddać się kapacytacji, plemniki zakotwiczają się w ścianie dróg rodnych samicy i umożliwiają odpowiednim enzymom, białkom i lipoproteinom zmodyfikowanie niektórych części swojej błony akrosomowej (czyli tej części błony, która okrywa ich akrosom – pęcherzyk zawierający substancje konieczne do przegryzienia się przez błonę oocytu). Zaraz po wejściu do dróg rodnych samicy, tylko uszkodzone plemniki rzucają się więc na poszukiwanie oocytu. Reszta urządza sobie kilkugodzinny fajrant, w czasie którego nabywa zdolności do zapłodnienia. Udowodniono, że pierwsze plemniki pojawiają się w okolicy żeńskiej gamety już po kilkudziesięciu minutach od stosunku. Do zapłodnienia może natomiast dojść i w kilkadziesiąt godzin po stosunku, co dowodzi temu, że w przypadku plemników zasada kto pierwszy, ten lepszy sprawdza się tylko po części. 

Plemnik vs obstawa oocytu

Okej. Załóżmy, że nasz plemnik przeszedł kapacytację pomyślnie, udał się w podróż wgłąb dróg rodnych i w końcu dostał się do odpowiedniego miejsca w jajowodzie. Widzi oocyt. Co teraz? Tak sobie po prostu do niego… wchodzi? Czy to jest już owy magiczny moment zapłodnienia?

Jak się pewnie spodziewacie – nie. Przed plemnikiem jeszcze długa droga, ponieważ oocyt nie jest wcale taki głupi i ma obstawę. Nie dość, że sam wyprodukował tzw. otoczkę przejrzystą, to jeszcze na zewnątrz ochrania go ekipa komórek zwana wieńcem promienistym. Komórki folikularne (czyli te, które tworzą wieniec promienisty) zlepione są ze sobą substancją bogatą w kwas hialuronowy (tak, tak, w organizmie nie służy on jedynie do wypełniania zmarszczek). Nic to jednak dla plemnika, ponieważ ma on zdolność do wydzielania enzymu hialuronidazy, którym wytrawia sobie drogę pomiędzy komórkami.

IMG_2939

Teraz jest już bliżej oocytu:

IMG_2938

Do pokonania wciąż jest jednak osłonka przejrzysta. To dość gruba glikoproteinowa otoczka, która składa się z różnych elementów. Jej najważniejszym komponentem jest glikoproteina ZP3, która wiąże się z plemnikiem i indukuje w nim zajście reakcji akrosomowej. Wydzielona z pęcherzyka akrosomowego akrozyna prawdopodobnie przegryza się przez osłonkę przejrzystą oraz błonę oocytu, choć cały ten proces kryje jeszcze w sobie wiele tajemnic. Ostatecznie, nie wdając się w szczegóły, plemnik może wejść do oocytu. Sukces!

Okej, czyli to jest już to zapłodnienie?

Well… No niezbyt. Teraz, po wniknięciu plemnika na teren żeńskiej gamety, oocyt musi dokończyć mejozę (która, tak btw, rozpoczęła się jeszcze, kiedy jego właścicielka była płodem w brzuchu swojej mamy. Fakt ten nieprzerwanie, od wielu lat, miażdży mi mózg). Plemnik musi więc chwilę zaczekać. Wygląda to mniej więcej tak:

IMG_2941

Na skutek kaskady reakcji wywołanej obecnością plemnika w cytoplazmie, oocyt dokańcza drugi podział mejotyczny, uwalniając przy tym tzw. drugie ciałko kierunkowe. Od tego momentu można mówić już o komórce jajowej. 

Fuzja!

Dobra, to już mamy to zapłodnienie?

Spokojnie. Póki co mamy po prostu plemnik w cytoplazmie jajeczka. Aby cały męski materiał genetyczny mógł zmieścić się w strukturze tak niewielkiej jak plemnik, musiał wcześniej skondensować i zostać upakowany o wiele ciaśniej niż w zwyczajnym jądrze komórki somatycznej. Białka odpowiedzialne za kondensację materiału genetycznego w plemniku, muszą zostać więc wymienione na histony (o których pisałam tutaj). Dzieje się to zazwyczaj wtedy, kiedy oocyt kończy podział mejotyczny. W momencie, kiedy obydwa materiały genetyczne – zarówno ten od mamy, jak i ten od taty – są już gotowe do fuzji, nazywamy je przedjądrzami. Przedjądrza migrują w stronę centrum oocytu i tam ostatecznie mieszają się – chromosomy odnajdują swoje homologiczne pary, wszystko zostaje uporządkowane i ostatecznie skopiowane tak, aby zygota mogła się podzielić.

Czyli teraz mamy już na pewno zapłodnienie, to jest ten moment, od którego zaczęło się nowe życie, hurraaaaa!

Chwila, chwila. Jest jeszcze jeden niuans. Już ostatni, obiecuję. 

Aktywacja genomu zarodka

Otóż nowo powstały zarodek przez kilka pierwszych podziałów nie funkcjonuje w oparciu o własny genom. Cała komórkowa maszyneria metaboliczno-regulacyjno-transkrypcyjno-replikacyjna bazuje na zgromadzonym w czasie powstawania jajeczka matczynym materiale genetycznym. U człowieka aktywacja genomu zarodka zachodzi gdzieś pomiędzy stadium 4, a 8 komórek. Z technicznego punktu widzenia, w ciągu pierwszych godzin od zapłodnienia, zarodek jest więc niczym innym jak tylko przedłużeniem organizmu matki, w którym akurat znajduje się jakiś połowicznie obcy DNA. Bez matczynego materiału genetycznego zarodek nie byłby w stanie dzielić się ani przeżyć. Ta mała grudka komórek – owszem – zawiera w sobie DNA z informacją o tym, jak zbudować nowego człowieka, jednak genom ten jest zupełnie nieaktywny, niezdolny do transkrypcji jakichkolwiek genów ani podtrzymania życia.

IMG_2942

Po aktywacji własnego genomu zarodek i tak ma przed sobą jeszcze sporą drogę do przebycia. W ciągu kilku dni musi zaimplantować się w macicy, a to także skomplikowany proces, na który składa się mnóstwo czynników. Wiele zarodków nie przejdzie go pomyślnie i obumrze. No a potem jeszcze rozwój błon płodowych i całe 9 miesięcy pozostawania zależnym od substancji odżywczych w ciele mamy.

A zatem – od kiedy zaczyna się życie, w której dokładnie nanosekundzie mówimy o momencie zapłodnienia i czym nazwać zarodek, którego być albo nie być zależy tylko i wyłącznie od poprawnego działania materiału genetycznego jego matki? Nie mnie rozstrzygać. Obawiam się także, że nie ma na tym świecie nikogo, kto mógłby bez zająknięcia i najmniejszej wątpliwości osądzić, od kiedy – z naukowego punktu widzenia – zaczyna się życie.

Takie rzeczy wie chyba tylko Pan Jeżu.

Buzi!