Bật mí cách hình thành của phôi thai người

Bạn đã bao giờ tự hỏi, tại sao tay, chân hay trái tim của chúng ta lại ở đúng vị trí đó, chứ không phải ở chỗ khác?

Chúng ta đều biết về câu chuyện trứng gặp tinh trùng, được thụ tinh và trở thành một hợp tử. Các tế bào bắt đầu phân chia, rồi tập 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, khối tế bào nhỏ nhoi cũng biến thành hình dạng một sinh vật thu nhỏ.

Nhưng làm thế nào mà các tế bào biết để tạo ra một chút da ở đây, hay một ngón tay ở kia, hoặc phát triển thành một quả thận nhỏ ở đúng chỗ?

Về cơ bản, một tế bào cần được hướng dẫn để quyết định số phận của nó. Cụ thể là, các tế bào sẽ truyền tín hiệu cho nhau để thông báo thứ mà chúng sẽ trở thành.

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 hướng dẫn này không đơn giản.

Quá trình hình thành phôi thai người vẫn còn nhiều bí ẩn cần khám phá. (Ảnh: Leptospira/Shutterstock.com).

Việc xác định tế bào xảy ra nhờ các tín hiệu phân tử giữa các tế bào, nhưng nó 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 RNA có thể ảnh hưởng đến các gen biểu hiện trong mỗi tế bào.

Ví dụ, nếu một tế nào mẹ 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, hầu hết thời gian, các tế bào tiền phôi thực sự xác định số phận của nhau 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 tế bào lân cận về vị trí mà "hàng xóm" cần phải trở 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 nói đến việc hình thành các hình mẫu cụ thể để phát triển thành các bộ phận cơ thể, các tín hiệu hóa học trở nên phức tạp hơn. Các tế bào giải phóng một lượng khác nhau chất truyền tín hiệu được gọi là "morphogens". Chúng sẽ thông báo cho các gen trong nhân tế bào chuyển đổi, xác định bộ phận mà nhóm tế bào sẽ phát triển thành - là móng tay hay là một quả thận.

Điều thú vị là những kiến thức này gần đây mới được phát hiện. Trước đó, các nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu các vấn đề về việc tế bào xác định nhiệm vụ từ đầu thế kỷ 20, nhưng các gene đầu tiên gửi các loại tín hiệu hóa học chỉ được xác định bởi nhà nghiên cứu phôi Eddy De Robertis vào năm 1990, trong một phôi ếch.

Các nhà khoa học vẫn chưa biết hết được cơ chế giao tiếp hóa học phức tạp này, nhưng họ vẫn mỗi ngày khám phá được thêm một phần của vấn đề. "Trong hai thập kỷ qua, De Robertis và các nhà nghiên cứu khác đã công bố một mạng lưới các tổ chức gen cùng nhau sản xuất một loại cocktail của protein truyền tín hiệu, khuếch tán qua một phôi thai ở nồng độ khác nhau", nhà nghiên cứu Alex Riley viết trên tạp chí Naitilus.