تطوّر الجنين وأفراد النسل

تطوّر الجنين وأفراد النسل

الأهداف (في مجالَي المضمون والمهارات)

·       أن يعرف الطلاّب أنّ اللاقحة تتطوّر وتصبح جنينًا بواسطة انقسام الخلايا وتمايزها.

·       أن يفهم الطلاّب أنّ للجنين، كباقي المخلوقات الحيّة، احتياجات حياتية: الغذاء والماء والتنفّس وإفراز الفضلات والحماية.

·        أن يعرف الطلاّب أنّ تطوّر الجنين يحدث دائمًا في بيئة مائية، سواء تطوّر داخل بيضة أو في جسم الإنسان.

·       أن يقارن الطلاّب بين الطرق المختلفة لتطوّر الجنين، وأن يتعرّفوا على الملاءمات بين طرق التطوّر والبيئة الحياتية.

·       أن يتعرّف الطلاّب على جنين النبتة ومكان تطوّره.

·       أن يقوم الطلاّب بمشاهدة لبيضة دجاجة وثمار وبذور، وأن يشخّصوا أجزاءها وأن يتعرّفوا على الملاءمات بين المبنى والأداء الوظيفي.

·       أن يتعرّف الطلاّب على وسائل تكنولوجية مختلفة، يتابع الإنسان بواسطتها تطوّر الجنين البشري.

·       أن يعرف الطلاّب أنّ أفراد نسل الحيوانات تأتي إلى العالم بطرق مختلفة: الفقس، التوالد، الإنجاب، الولادة.

·       أن يفهم الطلاّب أنّ عددًا قليلاً فقط من الأجنّة وأفراد النسل تنجح في البقاء والوصول إلى البلوغ.  

·       أن يقارن الطلاّب بين استراتيجيات مختلفة للعناية بأفراد النسل (عدد قليل من أفراد النسل وبذل جهود كبيرة في العناية بها)؛ عدد كبير من أفراد النسل وعناية قليلة بها).

·       أن يفهم الطلاّب أنّ الإنسان يبذل وقتًا كبيرًا في العناية الصحيحة بأفراد نسله.

·       أن يتعرّف الطلاّب على التطوّر بطريقة التحوّر عند البرمائيات وعند الحشرات.

·       أن يخطّط الطلاّب وأن يجروا تجارب لفحص الإنبات في الشروط المختلفة.

·       أن يقرأ الطلاّب خارطة مصطلحات وأن يحلّلوها.

التجانس في عملية تطوّر الجنين في الطبيعة

في جميع المخلوقات الحيّة التي تتكاثر بالتكاثر التزاوجي (الحيوانات والنباتات على حدّ سواء)، يتطوّر جنين. هناك تشابه كبير في عملية تطوّر الجنين لدى جميع المخلوقات الحيّة، ولهذا السبب، يمكن في هذه المرحلة من دورة الحياة أن نجد أمثلة لمبدأ التجانس في عالم الحيوانات والنباتات.

على سبيل المثال، هناك تشابه في جميع المخلوقات الحيّة في العمليات الأساسية التي تشكّل الجنين: في انقسام الخلايا وفي تمايز الخلايا وفي الشروط المطلوبة لتطوّر الجنين (الغذاء والحماية والبيئة الرطبة وما شابه).

انقسام الخلايا وتمايز الخلايا

اللاقحة، التي تتكوّن في مرحلة الإخصاب، هي خلية وحيدة. تنقسم هذه الخلية إلى خليّتين، وكلّ واحدة منهما تنقسم هي الأخرى إلى خليّتين، وهكذا دواليك. وتيرة الانقسامات سريعة للغاية. على سبيل المثال، لدى الإنسان، انقسام اللاقحة يكوّن مئتَي مليون خلية في تسعة أشهر!

انقسام الخلايا في عملية تطوّر الجنين هي انقسام ميتوزا: كلّ واحدة من الخلايا الابنة التي تتكوّن عند نهاية الانقسام هي نسخة دقيقة للخلية الأصلية. كلّ واحدة منها تحوي جميع أزواج الكروموسومات التي كانت للخلية الأصلية.

لكنّ انقسام الخلايا لا يمكنه إكساب الجنين شكله الخاصّ: لو كانت الخلايا تنقسم وتعيد الانقسام فقط، لكان المخلوق كتلة ضخمة من الخلايا المتطابقة. لكي يتكوّن الشكل المعقّد للجسم، تمرّ الخلايا بعملية تسمّى تمايزًا: تنتظم الخلايا في مجموعات، وتغيّر شكلها وتكتسب الوظائف التي تميّزها هي فقط. على سبيل المثال، تتحوّل بعض خلايا الجنين إلى خلايا للعين، وخلايا أخرى "تتخصّص" وتتحوّل إلى خلايا عصبية، ويختلف شكلها ووظيفتها عن شكل ووظيفة خلايا المعدة.

في بداية التطوّر الجنيني، قبل بدء التمايز، تكون الخلايا متشابهة، وتسمّى خلايا جذعية. تنقسم الخلايا الجذعية بوتيرة سريعة، وتستطيع كلّ واحدة منها التمايز في المستقبل إلى أيّ خلية كانت: خلية كبد، خلية عصبية، خلية جلد وغير ذلك. في مرحلة لاحقة من تطوّر الجنين، تتباطأ وتيرة انقسام الخلايا، وتبدأ في التمايز. بسبب قدرة الخلايا الجذعية على التمايز إلى جميع أنواع خلايا وأنسجة الجسم، يحاول العلماء استغلالها لعلاج الأفراد الذين يحتاجون إلى زرع خلايا أو أنسجة. الهدف هو أن يؤدّي العلماء بالخلايا الجذعية إلى التمايز في المختبر إلى الأنسجة المطلوبة، وعندئذ زرعها في جسم المرضى. على سبيل المثال، إذا نجح العلماء في توجيه الخلايا الجذعية إلى التمايز إلى أنسجة جلد، فإنّ بإمكانهم تنمية مثل هذا النسيج في المختبر وزرعه في جسم المرضى المصابين بالحروق.

كما أسلفنا، العمليتان الأساسيتان اللتان تشكّلان الجنين- انقسام الخلايا والتمايز- متشابهتان في جميع المخلوقات الحيّة.

تطوّر الجنين داخل البيضة

تتطوّر معظم أجنّة الحيوانات داخل البيض: لدى المخلوقات التي تتكاثر بالإخصاب الخارجي (في الماء)، يبقى البيض المخصب في الماء، خارج جسم الأنثى، ويتطوّر الجنين فيه، (الأسماك والبرمائيات مثلاً). لدى معظم المخلوقات التي تتكاثر بالإخصاب الداخلي (على اليابسة)، تضع الإناث البيض المخصب، بحيث يتطوّر الجنين لديها أيضًا خارج جسم الأنثى، داخل البيضة (على سبيل المثال، الحشرات والزواحف والطيور). المجموعة الوحيدة التي يتطوّر فيها الجنين داخل جسم الأمّ وليس داخل البيضة، هي مجموعة الثدييات.

     

كيف يزوّد البيض للأجنّة التي داخله الشروط المطلوبة لتطوّرها؟

1.    تحتاج الأجنّة التي تتطوّر داخل البيض إلى مخزون غذائي كبير يكفيها طوال فترة تطوّرها. وبالفعل، البيض الذي تضعه الأنثى يحوي غذاءً: صفارًا غنيًّا بالزلاليات وبالدهنيات، وزلالاً يحوي زلاليات وماءً. 

2.    تحتاج الأجنّة إلى بيئة مائية لتطوّرها، وتزوّد البيضة هذه الحاجة أيضًا. في هذا السياق تبرز الملاءمة بين مبنى البيضة والشروط البيئية التي توضع فيها. البيض الذي تمّ وضعه في الماء (على سبيل المثال، بيض الأسماك والبرمائيات)، بسيط نسبيًا، ومغلّف بغشاء دقيق. مقابل ذلك البيض الذي تمّ وضعه على اليابسة (على سبيل المثال، بيض الزواحف والطيور) يحوي داخله منظومة أغشية تغلّف الجنين، وتحوي الأغشية داخلها سائلاً. بذلك ورغم أنّ بيضة الزاحف أو الطير قد وُضعت على اليابسة، إلاّ أنّ الجنين يتطوّر داخلها في بيئة مائية. الغشاء الذي يغلّف الجنين يسمّى السّلى، والسائل الذي يملأ الفراغ الذي بينه وبين الجنين يسمّى ماء السّلى. ماء السّلى يحمي الجنين من الجفاف وكذلك يمتصّ الاهتزازات والأضرار التي قد تتسبّب للجنين. عادةً يكون هذا البيض محاطًا بقشرة صلبة تزوّد حماية أخرى من الجفاف ومن الإصابات.

3.    عن طريق الأغشية التي داخل بيض الزواحف والطيور، تتمّ أيضًا عملية تنفّس الجنين (تبادل الغازات- الأوكسجين وثاني أكسيد الكربون)، وكذلك عملية التخلّص من إفرازاته.

4.     تحتاج أجنّة الطيور إلى درجة حرارة ثابتة لتتطوّر (حرارة جسم الطيور البالغة ثابتة أيضًا). في درجات حرارة أعلى أو أوطأ، تموت الأجنّة. ترقد الطيور على بيضها، وهذا الرقود يزوّد الأجنّة درجة الحرارة الملائمة لتطوّرها، وكذلك يوفّر حماية من الإصابات ومن المفترِسات.

التفريخ الاصطناعي

للحصول على عدد كبير من الأفراخ في آن واحد، تمّ تطوير جهاز يسمّى آلة التفريخ، يُدخِلون فيه البيض المخصب. توفّر آلة التفريخ للأجنّة التي داخل البيض الشروط المثلى لتطوّرها: درجة الحرارة والرطوبة والتهوية الملائمة، وبذلك تستبدل الدجاجة الأمّ.

ملاحظة بالنسبة للبيض الذي نأكله: من الجدير أن تشرحوا للطلاّب أنّ البيض الذي نشتريه للأكل ليس مخصبًا، أي لا يحوي أجنّة. في أقفاص الدجاج لا توجد ديوك، ولذلك لا يحدث إخصاب. فقط عندما يرغبون في تنمية جيل جديد من الدجاج، يربّون الإناث في أقفاص تكاثرية خاصّة مع الذكور (بنسبة ذكر واحد لكلّ عشر إناث). البيض المخصب يبقى في آلة التفريخ إلى أن تفقس الأفراخ منه.

وضع البيض والتوالد

معظم الحشرات والأسماك والبرمائيات والزواحف والطيور، تضع البيض، والأجنّة تفقس منها. لكنّ هناك أنواعًا من الأسماك والبرمائيات والزواحف لا تضع البيض: تتطوّر الأجنّة داخل البيض، والبيض يبقى داخل جسم الأمّ. عندما يحين وقتها، تفقس أفراد النسل من البيض داخل جسم الأمّ، ومن ثمّ تتوالد إلى خارج الجسم. أمثلة لأنواع متوالدة: أسماك الجمبوزيا، السلمندرا الحمراء (برمائيات)، الأفعى الخانقة والأفعى المخطّطة (زواحف).

الأجنّة داخل جسم الإنسان

تتطوّر أجنّة الثدييات داخل جسم الأمّ. انقسامات الخلايا الأولى للّاقحة تتمّ خلال تحرّكها من قناة فالوب (حيث يتمّ الإخصاب) إلى الرحم. عندما يصل الجنين إلى الرحم، يتمّ استيعابه داخل الطبقة المخاطية، في عملية تسمّى التجذير. منذ هذه اللحظة يبدأ الحمل. الرحم هو البيئة التي يتطوّر فيها الجنين، ويزوّد الجنين بكلّ احتياجاته: الغذاء والأوكسجين للتنفّس والبيئة المائية والتخلّص من الإفرازات والحماية.

© مطاح

ماء السّلى

المشيمة

الحبل السّريّ

الرحم

العضو الذي يحصل الجنين عن طريقه على احتياجاته يسمّى المشيمة. المشيمة هي عضو مؤقّت، يتكوّن في بداية الحمل، ويرتبط الجنين به بواسطة الحبل السّريّ. المشيمة غنيّة بالأوعية الدموية، قسم منها في جهة الجنين والقسم الآخر في جهة الأمّ. تنتقل موادّ مختلفة من الدم الذي في جهة الأمّ للمشيمة إلى الدم الذي في جهة الجنين وبالعكس: يتنقل الأوكسجين والغذاء من الأمّ إلى الجنين، وينتقل ثاني أكسيد الكربون والفضلات من الجنين إلى الأمّ. لا تمرّ كلّ الأشياء عن طريق المشيمة: الغذاء والغازات (وموادّ أخرى كالأجسام المضادّة) يمكنها أن تمرّ عن طريقها، لكنّ معظم البكتيريا والڤيروسات لا يمكنها المرور عن طريقها.

كما هي حال أجنّة الزواحف والطيور، التي تتطوّر داخل البيض، تكون أجنّة الثدييات مغلّفة بأغشية داخل جسم الأمّ. يوجد للثدييات أيضًا غشاء سلى، يغلّف الجنين ويحصر السائل داخله. يسمّى هذا السائل ماء السّلى، ويوفّر للجنين البيئة المائية التي يحتاجها، ويحميه من الإصابات ومن الجفاف.