भ्रूणविज्ञान

भ्रूणाच्या विकासातील प्राथमिक अवस्थांचा अभ्यास या विज्ञानाच्या कक्षेत येतो. या क्रियेची सुरुवात एका जटिल (गुंतागुंतीची रचना असलेल्या) कोशिकेपासून (पेशीपासून) होते, या कोशिकेस अंडे म्हणतात. ठोकळमानाने प्राण्याचा प्रौढावस्थेपर्यंत होणारा विकास म्हणजे भ्रूणविज्ञान असे मानले, तरी सर्वसाधारणपणे जरायुज (जिवंत पिलांना जन्म देणाऱ्या) प्राण्यात भ्रूणाचा जन्म होईपर्यंत किंवा अंडज (अंडी घालणाऱ्या) प्राण्यात भ्रूण अंड्यातून बाहेर पडेपर्यंत भ्रूणविज्ञानाची मर्यादा समजली जाते. काही प्राण्यांत अंड्यातून भ्रूण बाहेर पडल्यावर त्याच्या रूपांतरणाचा अभ्यासही भ्रूणविज्ञानाच्या कक्षेत धरला जातो. प्रस्तुत नोंदीत प्रथमतः भ्रूणविज्ञानातील मूलभूत क्रिया, निरनिराळ्या प्रणिवर्गांतील (वा संघांतील) भ्रूणविकासाची वैशिष्ट्ये, प्रयोगिक भ्रूणविज्ञान, रासयनिक भ्रूणविज्ञान व शेवटी मानवी भ्रूणविज्ञान अशी विषयाची मांडणी केली आहे.

प्राण्यात अंड्याचे निषेचन (फलन) झाले की, त्याच्या विकासास सुरुवात होते. निषेचनक्रियेत शुक्राणूच्या (पुं-जनन कोशिकेच्या) स्पर्शाने अंडे उत्तेजित होते व नंतर शुक्राणू अंड्यात शिरल्यावर दोहोंच्या पूर्वकेंद्रकांचा (निषेचनक्रियेत संयोग पावून युग्मजाचा केंद्रक-कोशिकेच्या कार्यावर नियंत्रण ठेवणारा गोलसर पुंज-तयार करणाऱ्याच युग्मकी केंद्रकांचा) संयोग होतो. यामुळे दोन्ही जनकांची गुणसूत्रे [आनुवंशीक लक्षणे एका पिढीतून पुढील पिढीत नेणारे सुतासारखे सूक्ष्म घटक; ⟶ गुणसूत्र] व त्याबरोबरच दोन्ही जनकांचे आनुवंशिक गुणधर्मही एकत्र आणले जातात. पूर्वकेंद्रकांचा संयोग होऊन जी कोशिका तयार होते, तिला युग्मज असे म्हणतात. त्या युग्मजाचे विभाजन होऊन त्यापासून बहुकोशिक (अनेक कोशिकांनी बनलेली) एकभित्तिका बनते. या एकभित्तिकेतील कोशिकांची पुनर्मांडणी होऊन भ्रूणास जो आकार मिळतो, त्यास आद्यभ्रूण असे म्हणतात. या स्थितीतूनच पुढे तीन भ्रूणीय स्तरांची निर्मिती होते. हे तीन स्तर बाह्यस्तर, मध्यस्तर व अंतःस्तर या नावांनी ओळखले जातात. यानंतर भ्रूणाची वाढ झापाट्याने होते.

ही वाढ होत असतानाच कोशिकांचे विभेदन (कार्य विभागणीनुसार होणारे रूपांतर), ऊतकांची (समान रचना व कार्य असलेल्या कोशिकांच्या समूहांची) रचना, अल्पविकसित अवयवांचा उगम या क्रिया चालूच असतात. विभेदनामुळे वैशिष्ट्यपूर्ण कार्य करणाऱ्या कोशिका (उदा., चर्मकोशिका, यकृतकोशिका, स्नायुकोशिका इ.) तयार होतात. यांच्या समूहांचीच पुढे ऊतके होतात व त्यांतूनच अवयवांचा विकास होतो. या सर्व क्रिया प्रत्येक कोशिकेच्या केंद्रकात असलेल्या जीनांच्या (गुणसूत्रातील आनुवंशिक घटकांच्या एककांच्या) नियंत्रणाखाली होत असतात. भ्रूणात विकास पावत असलेले तंत्रिका तंत्र (मज्जांसंख्या) व हॉर्मोन (वाहिनीविहीन ग्रंथींतून स्रवणाऱ्या उत्तेजक स्रावांची) यंत्रणा यांचेही भ्रूणविकासावर नियंत्रण असते.

सस्तन प्राण्यांत व तर काही पृष्ठवंशी (पाठीचा कणा असलेल्या) प्राण्यांत विकास होणाऱ्या अंड्यास सर्व अल्पविकसित अवयव प्राप्त झाल्यावर ‘गर्भ’ असे म्हणतात. मानवाच्या भ्रूणास गर्भ ही संज्ञा प्राप्त होण्यास सु. दोन महिने लागतात.

काही उभयचर (पाण्यात व जमिनीवर राहणाऱ्या) व अपृष्ठवंशी (पाठीचा कणा नसणाऱ्या) प्राण्यांत भ्रूण पूर्ण विकास होण्यापूर्वीच अंड्याचे कवच फोडून बाहेर येतो व स्वावलंबी जीवन जगू लागतो. या अवस्थेत डिंभ असे म्हणतात. काही कालाने या डिंभाचे प्रौढात रूपांतरण होते. भैकेराचे बेडकात व सुरवंटाचे फुलपाखरात होणारे रूपांतरण ही या प्रकारची दोन उत्कृष्ठ उदाहरणे आहेत. [⟶ डिंभ].

मधमाशीसारख्या काही कीटकांत शुक्राणूशिवाय अंड्याचा विकास होऊ शकतो. या प्रकारास नैसर्गिक अनिषेकजनन म्हणतात. अशा अंड्यापासून नर निर्माण होतात. जर अंड्यांचे निषेचन झाले, तर त्यांपासून माद्या निर्माण होतात. यांपैकी थोड्या माश्या राणी माश्या म्हणून तर बहुसंख्य माश्या कामकरी माश्या म्हणून जगतात.

काही वेळा बेडकाच्या अंड्याचा विकास शुक्राणूशिवाय करता येतो. या अंड्यास सुईने टोचले वा तर काही रसायनाने उद्दीपित केले, तर त्याचा विकास सुरू होतो. या क्रियेस कृत्रिम अनिषेकजनन म्हणतात. यावरून असे अनुमान निघते की, भ्रूणविकासाच्या क्रियेस अंड्याच्या व शुक्रणूच्या पूर्वकेंद्रकांच्या संयोगाची आवश्यकता नाही. दोन जनकांमुळे होणाऱ्या प्रजोत्पादनास मात्र आनुवंशिकतेच्या दृष्टीने असा संयोग होणे आवश्यक आहे.

भ्रूणविकासाची मूलभूत वैशिष्ट्ये

निषेचित अंड्याचा विकास होत असतान ज्या निरनिराळ्या अवस्था आढळतात, त्या पुष्कळ प्राण्यांत सर्वसाधारणपणे सारख्या असतात. ज्या प्राण्यांत लैंगिक जननपद्धती अस्तित्वात आहे त्या प्राण्यांच्या मादीत ⇨अंडकोश व नरात  वृषण या ग्रंथी असतात. यांपासूनच पुढे अनुक्रमे अंडे व शुक्राणू तयार होतात. या ग्रंथींतील कोशिका द्विगुणित (गुणसूत्रांची संख्या दुप्पट असलेल्या) असतात. शरीरातील इतर कोशिकांप्रमाणे यांच्या केंद्रकांत प्रत्येक गुणसूत्राची एक जोडी असते. या जोडीतील गुणसूत्रांस समजात (ज्यांच्यावरील जीनांचा अनुक्रम एकसारखा असतो अशी) गुणसूत्रे म्हणतात. या कोशिकांची वाढ लिंग ग्रंथीत समविभाजन पद्धतीने [जिच्यात प्रत्येक संतति-कोशिकोला जनक-कोशिकेत असलेल्या गुणसूत्रांच्या संचासारखाच संच मिळतो अशा विभाजन पद्धतीने; ⟶ कोशिका] होते. यामुळे प्रत्येक कोशिकेत डीएनएच्या [डोऑक्सिरिबोन्यूक्लिइक अम्लाच्या; ⟶न्यूक्लिइक अम्ले] रूपात समजात गुणसूत्रांची एक जोडी असते. यांपैकी काही कोशिकांचे परिवतन अंडजनक आणि शुक्रकोशिकाजनक या विशिष्ट प्रकारच्या कोशिकांत होते. समविभाजनानेच अंडजनकापासून अपक्वांड (अपक्व अंडे) व शुक्रकोशिकाजनकापासून शुक्रकोशिका तयार होतात. यानंतर लागोपाठ दोनदा अर्धसूत्रण विभाजन [ज्यात गुणसूत्रांची मूळची द्विगुणित संख्या कमी होऊन निम्मी होते असे विभाजन; ⟶ कोशिका] होते; पण हे होत असताना गुणसूत्राचे विभाजन मात्र एकदाच होते. पर्यायी निर्माण होणाऱ्या कोशिकांत गुणसूत्रांच्या जोड्या न आढळता फक्त एकच संच आढळतो. याचाच अर्थ द्विगुणित कोशिकांचे एकगुणित (गुणसूत्रांचा एकच संच किंवा द्विगुणितापेक्षा निम्मी संख्या असलेल्या) कोशिकांत रूपांतर होते. अपक्वांडाच्या पहिल्या अर्धसूत्रण विभाजनास जास्त अवधी लागतो. या काळात पुढे भ्रूणास उपयुक्त ठरणारी पीतक (निर्जीव पोषक द्रव्य), पीतक कण अशी द्रव्ये अंड्यात तयार होतात व यामुळे त्याचे आकारमानही मोठे होते. याच वेळी कोशिकाद्रव्यात (केंद्रकाव्यतिरिक्त कोशिकेतील जीवद्रव्यात म्हणजे जिवंत द्रव्यात) पुढे विकासास लागणारी जटिल यंत्रणा निर्माण होते. पहिल्या अर्धसूत्रण विभाजनात मूळ गुणसूत्रांचे विभाजन होते; पण ही अर्धगुणसूत्रे एकमेकांपासून विलग होत नाहीत. फक्त गुणसूत्रांच्या जोड्यांचे विभाजन होते व पहिल्या अर्धसूत्रण विभाजनानंतर तयार झालेल्या दोन कोशिकांत प्रत्येकी एक संच जातो. या संचातील गुणसूत्रे अर्धगुणसूत्रांत विभागली गेलेली असल्यामुळे दुसऱ्या विभाजनानंतर तयार होणाऱ्या. प्रत्येक कोशिकेत वर वर्णन केल्याप्रमाणे गुणसूत्रांची एकगुणित स्थिती आढळते.

या अर्धसूत्रण विभाजनांमुळे एका अपक्वांडापासून फक्त एक अंडे व तीन त्यक्त कोशिका (अपक्वांडापासून अलग होणाऱ्या लहान कोशिका) तर एका शुत्रकोशिकेपासून चार शुक्राणुजनक-कोशिका निर्माण होतात. यांचे रूपांतर पुढे शुक्राणूंत होते. अर्धसूत्रण विभाजन पूर्ण झाल्यावर जे अंडे तयार होते, त्यातील आणि शुक्राणूतील केंद्रकास पूर्वकेंद्रक असे म्हणतात.

युग्मके

पुष्कळशा प्राण्यांच्या शुक्रणूंत सारखेपणा आढळतो. पोरिफेरा (स्पंज) हा प्राणिसंघ सोडून इतर सर्व प्राण्यांत शुक्राणूंची उत्पत्ती वृषणात होते. वर वर्णन केल्याप्रमाणे अर्धसूत्रण विभाजन झाल्यावर शुक्रांणूच्या पूर्वकेंद्रकात एकगुणित गुणसूत्रे शिल्लक राहतात. शुक्राणूच्या रचनेत लंबवर्तुळाकार डोके व लांब शेपटी असते. अशी रचना साधारणपणे सर्व प्राण्यांत आढळते. माणसाच्या शुक्राणूची लांबी ०.०६ मिमी. असून त्याचे डोके ०.००५ मिमी. इतके असते. शुक्राणूत कोशिकाद्रव्य फार थोडे असते. या द्रव्याच्या साहाय्याने शेपटीची हालचाल व निषेचनाच्या वेळी अंड्यास चिकटणे या क्रिया शुक्राणूस करता येतात. शुक्राणूची निर्मिती फार मोठ्या प्रमाणात होते. एका स्खलनात कोट्यवधी शुक्राणू बाहेर पडतात. [⟶ शुक्राणु].

अंडकोशात अंड्यांची निर्मिती होते. निरनिराळ्या प्राण्यांत अंड्यांचे आकारमान निरनिराळे असते. प्राण्याचे अडे त्याच्या शरीराच्या इतर कोशिकांपेक्षा आकारमानाने मोठे असते. याचे कारण त्यात पीतक व इतर अन्नद्रव्यांचा संचय केलेला असतो. अंड्याच्या अर्धसूत्रण विभाजानानंतर ते निपेचनास योग्य होते. दोनदा अर्धसूत्रण विभाजन झाल्यावर तीन त्यक्त कोशिका अलग होतात. अंडे साधारणतः गोलाकार असते. काही प्राण्यांत ते लंबवर्तुळाकारही असते. अंडे जरी बाहेरून गोलाकार दिसले, तरी त्याच्या आतील संरचनेत ध्रुवता (एका निश्चित अक्षाचे अस्तित्व) आढळते. केंद्रक अंडकोशिकेच्या मध्यावर नसते म्हणजेच त्याची स्थिती असममध्य असते. पीतकाचा साठा केंद्रकाच्या विरुद्ध टोकाच्या भागात असतो. यामुळे अंड्यात केंद्रकानजीकच्या सक्रिय (अथवा प्राणिज) ध्रुवापासून (भ्रूणाचा डोक्याकडील भाग तयार करणाऱ्या टोकापासून) विरुद्ध टोकाच्या पीतकयुक्त अल्पवर्धी (किवा शाकीय अथवा पोषण) ध्रुवास जोडणारा एक अक्ष तयार होतो. अशा संरचनेचा कमी पीतक असलेल्या अंड्यांचा अभ्यास करण्यास उपयोग होतो. पक्षी व सरीसृप (सरपटणाऱ्या) प्राण्यांच्या अंड्यात पीतकाचे प्रमाण पुष्कळ असते. ह्या अंड्यांचा अभ्यास करण्यास वरील संरचनेचा उपयोग होत नाही. [⟶ अंडे].

पुष्कळ प्राण्यांत भ्रूणाचे लिंग त्याच्या गुणसूत्रांवर अवलंबून असते. गुणसूत्रांची एक जोडो समजात नसते. ज्या लिंगात अशी असमजात जोडी असेल ते लिंग विषमयुग्मक व दुसरे समयुग्मक असते. समजात गुणसूत्रास XX असे संबोधिले, तर विषमगुणसूत्र जोडीस XY असे संबोधावे लागेल. ज्या प्राण्यात मादी XX असेल, त्यात तिच्यापासून होणारी सर्व अंडी X गुणसूत्र असणारी म्हणजे सारखी असतील. याच जातीच्या XY नरापासून निर्माण होणारे शुक्राणू अर्धे X गुणसूत्राचे, तर अर्धे Y गुणसूत्राचे असतील. यामुळे फलनानंतर अर्धी प्रजा XX गुणसूत्राची म्हणजे माद्या व अर्धी XY गुणसूत्राची म्हणजे नर असण्याची संभाव्यता आहे. असा लिंगनिर्मितीचा प्रकार इतर पुष्कळ प्राण्यांबरोबर मानवातही आढळतो. पक्षी, फुलपाखरे व तर काही प्राण्यांत याविरुद्ध परिस्थिती आढळते. यात मादी XY तर नर XX असतो. बाकीची क्रिया वरीलप्रमाणेच घडते. [⟶ लिंग].

 

स्त्रोत: मराठी विश्वकोश