Phôi thai con người được hình thành như thế nào?

Không ít người trong chúng ta hiểu vấn đề này như sau: trứng gặp tinh trùng, được thụ tinh và trở thành một hợp tử. Các tế bào bắt đầu phân chia, rồi tổng hợp lại, kết thành khổi, cho đến khi tại một số điểm bắt đầu hình thành nên các cơ quan và các bộ phận cơ thể người. Cuối cùng, những tế bào tí hon cũng biến thành hình dạng một bào thai nho nhỏ. Vấn đề ở đây là làm thế nào mà các tế bào gần như giống nhau có thể tạo ra những bộ phận sinh học khác nhau của cơ thể người? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu.

Về cơ bản, các tế bào luôn cần một sự chỉ dẫn rõ ràng để quyết định vai trò và số phận của nó. Hiểu ngắn gọn là để biến thành da, ngón tay hay một quả thận đúng vị trí thì cần có một thông tin di truyền về cấu trúc của bộ phận mà các tế bào sẽ hợp thành, tín hiện này sẽ được lan truyền giữa các tế bào với nhau. Khi đã được xác định, các tế bào tiếp tục phân hóa thành các tế bào thần kinh, tế bào da... Tuy nhiên, bản chất của những chỉ dẫn tự nhiên này không chỉ đơn giản là vậy.

Thông thường, việc xác định vai trò của tế bào xảy ra nhờ hoạt động trao đổi tín hiệu phân tử giữa các tế bào với nhau, nhưng đôi khi quá trình xác định này cũng có thể xảy ra do sự phân bố của các phân tử nhất định trong một tế bào trước khi phân chia. Những phân tử này thường là protein hoặc mảnh ARN có thể ảnh hưởng đến các gen biểu hiện trong mỗi tế bào. Ví dụ, nếu một tế bào gốc có nhiều yếu tố quyết định phân tử "tế bào thần kinh" nằm rải rác ở bên trái thì sau khi phân bào, chỉ có tế bào con bên trái sẽ trở thành tế bào thần kinh, bởi vì nó mang những yếu tố quyết định cần thiết.

Tuy nhiên trong hầu hết thời gian phân chia, thông tin chỉ dẫn tổng hợp của các tế bào trong giai đoạn tiền phôi sẽ được truyền đi giữ chúng thông qua một hệ thống gọi là quy nạp truyền tín hiệu. Các tế bào đẩy ra một số protein lên bề mặt của chúng, lần lượt thông báo cho các "hàng xóm" của mình về vị trí của bộ phận hoặc cơ quan chúng cần tổng hợp thành. Điều này có thể xảy ra thông qua tiếp xúc trực tiếp hoặc tín hiệu cũng có thể được gửi thông qua không gian trống giữa các tế bào.

Khi bắt đầu quá trình tổng hợp thành bộ phận nào đó, các tín hiệu hóa học trở nên phức tạp hơn. Lúc này, các tế bào sẽ giải phóng một chất truyền tín hiệu có tên là "morphogens". Chất truyền tin này sẽ thông báo cho các gen trong nhân tế bào chuyển đổi, xác định bộ phận mà nhóm tế bào sẽ cùng nhau phát triển thành - là móng tay hay là một quả thận.

Thực tế, những kiến thức này cũng chỉ mới được phát hiện trong thời gian gần đây. Trước đó, các nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu làm thế nào mà các tế bào có thể hình thành những bộ phận cơ thể từ đầu thế kỷ 20. Mãi đến năm 1990, nhà nghiên cứu phôi Eddy De Robertis mới phát hiện các loại tín hiểu hóa học được gửi đi bởi những loại gen nhất định trong khi nghiên cứu một mẫu phôi ếch. Hiện tại, các nhà khoa học vẫn chưa tìm hiểu hết hết được cơ chế giao tiếp hóa học phức tạp này, nhưng họ đang dần dần vén tấm màn bí mật của sự sống.

Tham khảo ScienceAlert