دستگاه تولیدمثل و رشد جنین (زیست ۲)

گفتار ۱: دستگاه تولیدمثل در مرد

بیضه زامه (اسپرم) و تستوسترون می‌سازد؛ برخاگ (اپیدیدیم) زامه را ذخیره و بالغ می‌کند و مجرای زامه‌بر آن را به میزراه می‌برد؛ کیسهٔ منی مایع غنی از فروکتوز (انرژی زامه)، پروستات مایع شیریِ قلیایی برای خنثی‌کردن اسید مسیر، و غدهٔ پیازی میزراهی مایع روان‌کنندهٔ قلیایی می‌دهد؛ میزراه مسیر مشترک زامه و ادرار است.

این سه غده که زامه نمی‌سازند اندام‌های ضمیمه نام دارند؛ مایع منی = ترشحات آن‌ها + زامه‌ها.

چرا بیضه بیرون از بدن است؟ دمای کیسهٔ بیضه حدود ۳ درجه پایین‌تر از دمای بدن است و این دمای پایین برای تمایز درست زامه لازم است؛ شبکه‌ای از رگ‌های کوچک آن را تنظیم می‌کند و گرمای طولانی زامه‌سازی را مختل می‌کند.

زامه‌سازی و ساختار زامه

زامه‌زا (دولادی) با رشتمان تکثیر می‌شود؛ یاختهٔ مام اولیه با کاستمان ۱ به یاختهٔ مام ثانویه و سپس با کاستمان ۲ به زام‌یاختک (هر دو تک‌لادی) می‌رسد و زام‌یاختک با تمایز زامه می‌شود. از هر یاختهٔ مام اولیه و با تقسیم سیتوپلاسمی مساوی ۴ زامه حاصل می‌شود. یاخته‌های سرتولی در دیوارهٔ لوله‌های زامه‌ساز تغذیه و پشتیبانی می‌کنند و یاخته‌های بینابینی تستوسترون می‌سازند.

زامه سه بخش دارد: سر با هستهٔ فشرده و آکروزوم (کیسهٔ آنزیمی که لایه‌های تخمک را هضم می‌کند)، تنه پر از راکیزه برای انرژی، و دم یا همان تاژک.

مسیر زامه: لولهٔ زامه‌ساز ← برخاگ ← مجرای زامه‌بر ← میزراه؛ توانایی حرکت در برخاگ به دست می‌آید.

تنظیم هورمونی در مرد

هیپوتالاموس با هورمون آزادکننده، هیپوفیز پیشین را به ترشح $FSH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی وامی‌دارد. $FSH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی روی یاخته‌های سرتولی اثر می‌گذارد و تمایز زامه را آسان می‌کند؛ $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی یاخته‌های بینابینی را به ترشح تستوسترون وامی‌دارد. تستوسترون زامه‌سازی و صفات ثانویهٔ جنسی را تحریک می‌کند و با بازخورد منفی $FSH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی را کم می‌کند.

گفتار ۲: دستگاه تولیدمثل در زن

تخمدان تخمک و هورمون‌های استروژن و پروژسترون می‌سازد؛ لولهٔ رحم تخمک را جابه‌جا می‌کند و محل لقاح است؛ رحم جای رشد جنین، گردن رحم رابط رحم و واژن؛ و واژن محل ورود زامه، خروج خون قاعدگی و جنین است.

انتهای لولهٔ رحم شیپورمانند است و پوشش مژک‌دارش تخمک را به سمت رحم می‌راند. در هر تخمدان نوزاد دختر حدود یک میلیون یاختهٔ مام هست که هرکدام میان یاخته‌های تغذیه‌کننده انبانک (فولیکول) را می‌سازد؛ شمار انبانک‌ها پس از تولد هرگز زیاد نمی‌شود، فقط کم می‌شود.

تخمک‌زایی

مامه‌زا (دولادی) با رشتمان به یاختهٔ مام اولیه می‌رسد؛ کاستمان ۱ در دوران جنینی آغاز و در فاز ۱ متوقف می‌شود. با بلوغ، در هر دوره یک انبانک بالغ می‌شود و کاستمان ادامه می‌یابد و یاختهٔ مام ثانویه + جسم قطبی اول پدید می‌آید. آنچه در تخمک‌گذاری از تخمدان خارج می‌شود همین یاختهٔ مام ثانویه است، نه تخمک.

تقسیم سیتوپلاسم اینجا نامساوی است تا بیشترین سیتوپلاسم و اندامک به تخمک برسد؛ جسم قطبی اول هم می‌تواند تقسیم شود، پس از هر یاختهٔ مام اولیه ۱ تخمک و ۳ جسم قطبی می‌ماند.

چرخهٔ جنسی

دو چرخهٔ به‌هم‌وابسته با هم پیش می‌روند. در چرخهٔ تخمدانی، روزهای ۱ تا ۱۴ انبانک زیر اثر $FSH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی رشد می‌کند و استروژن می‌سازد؛ حدود روز ۱۴ جهش $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی تخمک‌گذاری را رقم می‌زند؛ باقیماندهٔ انبانک جسم زرد می‌شود و تا روز ۲۸ استروژن و پروژسترون می‌سازد، و بدون لقاح تحلیل می‌رود و جسم سفید می‌شود. در چرخهٔ رحمی، روزهای ۱ تا ۷ قاعدگی است، سپس دیوارهٔ رحم رشد و تا روز ۲۸ برای لانه‌گزینی آماده می‌شود و در نبود لقاح می‌ریزد.

تنظیم هورمونی: هیپوتالاموس ← هیپوفیز پیشین ($FSH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی) ← تخمدان (استروژن و پروژسترون) ← رحم. این دو هورمون با بازخورد منفی $FSH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی را کم و از بالغ‌شدن انبانک تازه جلوگیری می‌کنند. اما پیش از تخمک‌گذاری الگو وارونه می‌شود: استروژن بالا $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی را بیشتر می‌کند و $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی بیشتر استروژن بیشتری می‌سازد — یک بازخورد مثبت که تا نقطهٔ پایانش، تخمک‌گذاری، ادامه می‌یابد.

یائسگی معمولاً بین ۴۵ تا ۵۰ سالگی با از کارافتادن تخمدان‌ها رخ می‌دهد؛ دورهٔ باروری حدود ۳۰ تا ۳۵ سال است.

گفتار ۳: رشد و نمو جنین

لقاح

از میان میلیون‌ها زامه فقط تعداد کمی به لولهٔ رحم می‌رسند. زامه باید از دو لایهٔ اطراف یاختهٔ مام ثانویه بگذرد — لایهٔ بیرونیِ یاخته‌های انبانکی و لایهٔ درونیِ ژله‌ای — که هر دو با آنزیم‌های آکروزوم هضم می‌شوند. سپس غشای زامه با غشای یاختهٔ مام ادغام و هسته‌اش وارد سیتوپلاسم می‌شود، جدار لقاحی مانع ورود زامهٔ دیگر می‌شود، کاستمان ۲ کامل و دو هسته ادغام می‌شود و تخم ($2n = 46$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی) پدید می‌آید — همهٔ این‌ها در لولهٔ رحم، نه در رحم.

از تخم تا لانه‌گزینی

تخم با رشتمان به مورولا (تودهٔ توپر، هم‌اندازهٔ تخم) و سپس بلاستوسیست (تودهٔ توخالی با حفرهٔ مایع) تبدیل می‌شود. لایهٔ بیرونی آن یا تروفوبلاست شامه‌زه و جفت را می‌سازد و تودهٔ درونی که یاخته‌های بنیادی‌اند، خودِ جنین را. در لانه‌گزینی، حدود روز ۲۰ تا ۲۱ پس از لقاح، بلاستوسیست با ترشح آنزیم دیوارهٔ رحم را می‌خورد و در حفرهٔ حاصل جا می‌گیرد.

پرده‌های محافظ و جفت

کیسه‌زه (آمنیون) پردهٔ درونی است و جنین را در مایع آمنیوتیک از ضربه حفظ می‌کند؛ شامه‌زه (کوریون) پردهٔ بیرونی است که جفت را می‌سازد و $HCG$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی ترشح می‌کند. $HCG$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی جسم زرد را فعال نگه می‌دارد، جسم زرد پروژسترون می‌سازد و پروژسترون دیوارهٔ رحم را حفظ می‌کند، پس قاعدگی رخ نمی‌دهد؛ تشخیص همین هورمون اساس تست بارداری است.

جفت از هفتهٔ دوم تا دهم تمایز می‌یابد و جنین را با بند ناف به مادر وصل می‌کند، اما خون مادر و جنین مخلوط نمی‌شود. اکسیژن، مواد مغذی و پادتن مادر (ایمنی غیرفعال نوزاد) به جنین و $CO_2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و مواد دفعی به مادر می‌رود. جفت فیلتر نیست: نیکوتین، الکل، عوامل بیماری‌زا و برخی داروها هم می‌گذرند.

مدت بارداری و پایش جنین

مدت بارداری دو جور گزارش می‌شود؛ از لقاح حدود ۲۷۰ روز و از شروع آخرین قاعدگی حدود ۲۸۴ روز؛ اختلافشان همان ۱۴ روزِ فاصلهٔ قاعدگی تا تخمک‌گذاری است.

سونوگرافی با امواج صوتی پربسامد کار می‌کند، نه اشعهٔ ایکس، و برای جنین کم‌خطرتر است؛ با آن سن و اندازهٔ جنین، جنسیت، ساختار اندام‌ها و کار قلب دیده می‌شود.

در ماه اول اندام‌های اصلی شکل می‌گیرند و ضربان قلب آغاز می‌شود؛ در ماه دوم دست و پا و همهٔ اندام‌ها، و در سه ماه اول اندام‌های جنسی مشخص می‌شوند؛ سه ماه دوم و سوم دورهٔ رشد سریع است. در ماه‌های پایانی ترشح سورفاکتانت به حبابک‌های ریه آغاز می‌شود و در اولین نفس نوزاد از بسته‌ماندن حبابک‌ها جلوگیری می‌کند.

زایمان، شیردهی و دوقلوزایی

فشار سر جنین کیسه‌زه را پاره می‌کند و اکسی‌توسین از هیپوفیز پسین ماهیچهٔ رحم را منقبض می‌کند. انقباض بیشتر، فشار بیشتر و اکسی‌توسین بیشتری می‌سازد: بازخورد مثبت، تا خروج نوزاد و سپس جفت. همین هورمون با انقباض ماهیچهٔ صاف غدد شیری شیر را خارج می‌کند و مکیدن نوزاد باز با بازخورد مثبت آن را بالا می‌برد.

دوقلوهای همسان از جدایی تودهٔ درونی بلاستوسیست یا تقسیم تخم اولیه‌اند و ژنتیک و جنسیت یکسان دارند؛ ناهمسان‌ها از لقاح دو تخمک با دو زامه‌اند و جنسیتشان می‌تواند متفاوت باشد. نکتهٔ ظریف: زمان جدایی تعیین می‌کند همسان‌ها جفت مشترک داشته باشند یا جدا — جدایی زودهنگام یعنی جفت مستقل، دیرهنگام یعنی مشترک.

گفتار ۴: تولیدمثل در جانوران

لقاح خارجی در آب انجام می‌شود (ماهی و دوزیست)، اندام تخصصی نمی‌خواهد و چون احتمال برخورد گامت‌ها کم است تعداد گامت بسیار زیاد است. لقاح داخلی درون بدن ماده رخ می‌دهد (خزنده، پرنده، پستاندار)، اندام تخصصی می‌خواهد و گامت کمتر اما حفاظت بیشتری دارد.

روش‌های حفاظت از جنین: تخم با زردهٔ ذخیره و پوستهٔ محافظ (ماهی، خزنده، پرنده)، تخم در مایع ژله‌ای (دوزیستان)، ماندن تخم در بدن مادر تا تفریخ (برخی مارها)، کیسهٔ مادری برای جنین نارس (کانگورو) و رحم با جفت (پستانداران جفت‌دار). پرندگان لقاح داخلی دارند اما تخم‌گذارند.

بکرزایی (پارتنوژنز): رشد تخمک بدون لقاح. زنبور عسل نر از بکرزایی و هاپلوئید ($n$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی) است، پس میوز ندارد و زامه‌هایش را با میتوز می‌سازد؛ ملکه و کارگرها از لقاح و دولادی‌اند. شته‌ها در فصل گرم و برخی مارها و سوسمارها در نبود نر هم بکرزا می‌شوند.

نرماده‌بودن (هرمافرودیتیسم): برخلاف بکرزایی، اینجا لقاح انجام می‌شود ولی هر فرد هم‌زمان هر دو دستگاه تولیدمثلی را دارد و هر دو گامت را می‌سازد، مانند کرم خاکی و کرم کبد. این جانوران معمولاً به‌جای خودلقاحی لقاح متقابل می‌کنند و زامه‌شان را مبادله می‌کنند؛ نتیجه حفظ تنوع ژنتیکی است.

سه بازخورد مثبت این فصل — جهش $LH$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی پیش از تخمک‌گذاری، انقباض رحم در زایمان و افزایش شیر با مکیدن نوزاد — از نمونه‌های کمیاب این الگو در فیزیولوژی‌اند.