Blastula on organismi ontogeneesis viljastatud munaraku (sügoodi) lõigustumisel tekkinud blastomeeride ehk lõigustusrakkude kobar; lootelise arengu üks staadiumeid.
Blastulale eelneb moorula- ja järgneb gastrulastaadium. Moorula arengut blastulaks nimetatakse blastulatsiooniks.
Gastrulatsioon ehk lootelehtede moodustumine on protsess embrüonaalses arengus, mille tagajärjel moodustub karikloode ehk gastrula. Gastrulatsioonile eelneb lõigustumine ja järgneb organogenees.
Gastrulatsiooni alguseks on embrüo saavutanud blastula staadiumi. Gastrulatsioon hõlmab blastula rakkude liikumist ja ümberpaigutamist, mille tulemuseks on lootelehtede moodustumine ja kehatelgede väljakujunemine. Gastrulatsiooni käigus moodustuvateks lootelehtedeks on ektoderm ehk välisleht, entoderm ehk siseleht ja mesoderm ehk keskleht. Kõikidel lootelehtedel on embrüo edasises arengus oma kindel saatus. Rakkude ümberpaigutumisi gastrulatsiooni staadiumis nimetatakse morfogeneetilisteks liikumisteks.
Gastrulatsiooni käigus moodustuvad kolm lootelehte – ektoderm, entoderm ja mesoderm. Ektoderm on embrüo välimine looteleht, millest arenevad aju, närvisüsteem ja naha epidermis. Entoderm on embrüo sisemine looteleht, millest arenevad söögitoru epiteel ning söögitoruga seotud organid, kaasa arvatud kopsud. Mesoderm asetseb ektodermi ja endodermi vahel ning sellest arenevad süda, neerud, sugunäärmed, luud, lihased, veri ja sidekoed.
Gastrulatsiooni käigus kujunevad embrüol välja kolm põhilist kehatelge, milleks on anterioposterioorne telg, dorsaal-ventraalne telg ja parem-vasak telg. Anterioposterioorne telg kulgeb peast sabani. Nendel organismidel, kellel puudub pea või saba, vaadeldakse anterioposterioorse telje kulgu suust kuni seedetrakti lõpuni. Anterioposterioorse teljega risti paikneb dorsaal-ventraalne telg, mis kulgeb seljast kõhuni. Parem-vasak telg paikneb samuti anterioposterioorse teljega risti ning eristab vasaku ja parema kehapoole.
Organismi gastrulatsioon hõlmab enamasti mitme morfogeneetilise liikumise täpselt koordineeritud kombinatsiooni, mis toimub samaaegselt kogu embrüos.
Kahepaiksete munaraku viljastumine toimub animaalsel poolusel ning oluline on spermi sisenemise asukoht, kuna see on aluseks kehatelgede moodustumisel. Teine oluline sündmus gastrulatsiooni toimumiseks on halli sirbi moodustumine, mis toimub tänu munaraku pindmise kihi roteerumisele sisemuse suhtes. Hall sirp on poolkuukujuline piirkond, mis moodustub spermi sisenemise vastaspoolel. Blastotsööli moodustumine animaalsel poolusel võimaldab rakkude migratsiooni gastrulatsiooni käigus. Lisaks sellele on gastrulatsiooniks oluline embrüo genoomi aktiveerimine. Gastrulatsioon algab marginaaltsoonist, kus rakud alustavad invaginatsiooni ehk sissesopistumist. Marginaaltsoon on ala, kus animaalne ja vegetatiivne poolus kohtuvad. Esmase sissesopistumise koha peale tekib blastopoori ülahuul. Neid rakke, mis alustasid invaginatsiooni, nimetatakse pudelrakkudeks, kuna nad omandavad selle protsessi käigus omapärase kuju. Pudelrakud on olulised arhenteroni ja blastopoori moodustamisel ning nende spetsiifiline kuju on vajalik gastrulatsiooni initsiatsiooniks. Pärast seda, kui blastopoori ülahuul on moodustunud, algab arhenteroni lae sisserullumine mööda blastopoori lae sisemist pinda. Sisserulluvad rakud on pärit marginaaltsoonist ning liiguvad blastotsööli lage mööda blastotsööli sisemusse, vedades enda järel ülejäänud arhenteroni. Moodustuv arhenteron paigutab blastotsööli ümber ja animaalse pooluse rakkude epiboolia katab vegetatiivse pooluse. Lõpuks tekivad blastopoori alahuul ja rebukork.
Hiire blastotsüsti implantatsioon toimub 4,5 embrüonaalset päeva pärast (E4,5) munaraku viljastumist. Implanteerunud blastotsüst on vesikulaarne struktuur, mis koosneb sisemisest rakkude massist ja teda ümbritsevast trofektodermist. Trofektodermist moodustuvad ekstraembrüonaalne ektoderm ja ektoplatsentaalkoonus. Sisemine rakumass muutub juba enne blastotsüsti implantatsiooni olemuselt mosaiikseks, sisaldades kahte tüüpi rakke. Ühed rakud ekspresseerivad transkriptsioonifaktorit Nanog ja teised rakud transkriptsioonifaktorit Gata6. Sellest sõltuvalt segregeeruvad sisemise rakumassi rakud pärast implantatsiooni kaheks rakkude populatsiooniks. Need rakud, mis sisaldavad Nanogi transkriptsioonifaktorit, moodustavad epiblasti, samal ajal kui need rakud, mis ekspresseerivad Gata6 transkriptsioonifaktorit, moodustavad primitiivse endodermi ehk hüpoblasti. Primitiivsest endodermist arenevad parietaalne ja vistseraalne endoderm. Parietaalne endoderm katab trofektodermi luumenipoolse sisemuse ning vistseraalne endoderm ääristab ekstraembrüonaalse ektodermi ja epiblasti välispinna. Viiendaks arengupäevaks pärast viljastumist koosneb embrüo proksimaalsest ekstraembrüonaalsest ektodermist, sisemise rakkude massi päritolu distaalsest epiblastist ja epiteliaalsest vistseraalsest endodermist ning on võtnud iseloomuliku munasilindrilise kuju. Järgneva poole päeva jooksul omandab epiblast epiteliaalse morfoloogia ning välja kujuneb proksimaal-distaalse kehatelje moodustumiseks oluline preamniootiline õõs. Lisaks sellele spetsialiseerub vistseraalne endoderm, moodustades embrüo distaalses osas distaalse vistseraalse endodermi. Edasise arengu käigus migreerub distaalsest vistseraalsest endodermist rakkude mass embrüo anterioorsesse piirkonda ning moodustab anterioorse vistseraalse endodermi. Anterioorse vistseraalse endodermi molekulaarsed mehhanismid toovad kaasa ürgjuti moodustumise, mis tähistab gastrulatsiooni algust. Koduhiirel moodustub ürgjutt 6,5 arengupäeva pärast munaraku viljastumist (E6,5). Ürgjutt tekib tänu epiblasti rakkude ingressioonile embrüo posterioor-proksimaalsel poolusel ning pikeneb kuni embrüo distaalse tipuni. Mesoderm moodustub tänu epiblasti ingresseerumisele läbi ürgjuti, millega kaasneb uue rakukihi tekkimine epiblasti ja vistseraalse endodermi vahele. Anterioorsest ürgjutist areneb anterioorne definitiivne endoderm. Gastrulatsiooni lõpuks on erinevate kudede prekursorid paigutunud embrüos õigetele positsioonidele ning embrüo on valmis organogeneesiks.
Gastrulatsioon on teadlasi huvitanud juba pikka aega. Andmeid amfiibide embrüote arengu uurimise kohta leidub juba 19. sajandist ning sõna “gastrula” pakuti välja 1872. aastal. 19. sajandil juurdles lootelehtede teooria ja rebukorgi olemuse üle ka eestlastele tuntud loodus- ja arstiteadlane Karl Ernst von Baer.
Sügoot on viljastatud (diploidne) munarakk, mis on tekkinud emas- ja isassuguraku ehk gameedi ühinemisel.
Sügoot on hulkraksetel organismidel järglase esimene arenguetapp. Sügoodi lõigustudes areneb kobarloode ehk moorula.
Üherakuliste organismide sugulise sigimise puhul moodustuv sügoot on võimeline jagunema identseteks järglasteks.
Mülleri juha ehk paramesonefroni juha (ladina keeles ductus paramesnonephricus) on selgroogse emaslooma sisesuguelund. Mülleri juha on lootel esinev paariline juha, mis kasvab piki Wolffi juha allapoole ja lõpeb kuse-suguurkega.
Tulevasel naisel arenevad paramesonefroni juhast munajuha, emakas, emakakael, ja tupe ülaosa.
Paramesonefroni juha sai nime Saksa arsti, anatoomi ja ihtüoloogi ning herpetoloogi Johannes Peter Mülleri järgi (14. juuli 1801 – 28. aprill 1858), kes uuris paramesonefroni juha arengut (Bildungsgeschichte der Genitalien, 1830).
Esmasneerutoruke ehk eelneerujuha ehk Wolffi juha (ductys mesonephricus; ductus Wolffi) on selgroogse isaslooma sisesuguelund. Wolffi juha on looteeas esinev, eelneeru (pronephros) ja jämesoole lõpposa (cloaca) vaheline paariline juha. Isasel kasvavad Wolffi juhad piki Mülleri juha allapoole ja lõpevad kuse-suguurkega.
Emastel esineb rudimendina.
Tulevastel meestel arenevad neist hiljem munandimanus (epididymis), seemnejuha (ductus deferens) ja selle laiend (ampulla) ning seemnepõiekesed.
Eelneerujuha nimetati Saksa arsti Caspar Friedrich Wolffi (18. jaanuar 1735 – 22. veebruar 1794) järgi, keda peetakse ka embrüoloogia üheks rajajaks.
Tsöloom ehk teisene kehaõõs (ka teiskehaõõs) on vedelikuga täidetud kehaõõs, mis moodustub loote arengu käigus mesodermi (keskmise lootelehe) sisse.
Tsöloomi erijuhuks on pseudotsöloom, kus see on arenenud endodermi ja mesodermi vahele; esineb näiteks keriloomadel. Loomi, kellel tsöloom puudub, nimetatakse atsöloomseteks.
Loomariigis arenes tsöloom kolme lootelehega (triploblastsetel) organismidel, kuid hilisemas fülogeneesis see teatud harudel kadus. Enamasti on tsöloomi kadumine korrelatsioonis mingi organismi kehamõõtmete vähenemisega.
Embrüogenees ehk organismi looteline areng on ontogeneesi esimene staadium. See algab munaraku viljastumisest ja lõpeb munast koorumisega (lindudel ja enamikul muudel loomadel), sünnimomendiga (imetajatel ja muudel elussünnitajatel loomadel) või idu moodustumisega seemnes (taimedel). Embrüogeneesi võib jaotada varaseks ja hiliseks embrüogeneesiks. Inimese puhul lõpeb varajane embrüogenees siis, kui embrüo on arenenud looteks.
Eri liikide loodete omavaheline võrdlus näitab, et imetaja embrüo sarnaneb algselt kala lootega, seejärel kahepaikse ja roomaja omaga ning alles lõpuks omandab imetajale omased tunnused. Seega läbitakse ontogeneesi alguses (embrüogeneesis) liigi evolutsioonilise arengu ehk fülogeneesi etapid.
Munarakk on asümmeetriline, tal on animaalne poolus (tulevane ektoderm ja mesoderm) ja vegetatiivne poolus (tulevane endoderm). Munarakk on kaetud teda kaitsvate kihtidega. Esimene kiht on vitelliinmembraan (imetajatel zona pellucida), mis on seotud munaraku rakumembraaniga ja koosneb glükoproteiinidest. Erinevates taksonites esinevad erinevad rakulised ja mitterakulised kihid, mis ümbritsevad vitelliinmembraani.
Viljastumine on isas- ja emasgenoomi konjugatsioon kahe gameedi liitumise tagajärjel. Tänu kahe gameedi liitumisele taastatakse keharakkudele omane diploidne kromosoomistik ning aktiveeritakse munarakk arenema. Loomadel toimub protsessi käigus spermatosoidi ühinemine munarakuga, mis viib embrüo arenema. Sõltuvalt loomaliigist võib viljastumine toimuda kas kehasiseselt või kehaväliselt. Viljastatud munarakku nimetatakse sügoodiks.
Lõigustumine on loomade (sh ka inimese) viljastunud munaraku ehk sügoodi kiire mitootiline jagunemine, ilma et tütarrakud vahepeal kasvaksid. Lõigustumine lõpeb kobarloote ehk moorula moodustumisega. Lõigustumise eesmärgiks on organismi hulkraksuse taastamine ja rakutuuma-tsütoplasma suhte normaliseerumine. Kui keharakkude tuuma-tsütoplasma suhe on tavaliselt 1:10, siis spermil on see suhe 1:1, munaraku puhul aga kaldub tugevasti tsütoplasma kasuks, 1:1000 või veelgi rohkem. Lõigustumine on jagunemine ilma kasvamiseta, mis on vajalik tuuma-tsütoplasma suhte normaliseerimiseks väga tsütoplasmarikka munaraku baasil. Lõigustumisel moodustuvaid tütarrakke nimetatakse blastomeerideks. Lõigustumine võib olla sünkroonne või asünkroonne, st blastomeerid võivad jaguneda kas üheaegselt või teevad seda eri ajal. Enamikul loomarühmadel on lõigustumise algul sünkroonse lõigustumise periood, mis on mõõdetav 4–14 rakutsükliga ning läheb seejärel üle asünkroonseks perioodiks. Ainult imetajatel ei ole sünkroonset lõigustumist ja esimesed kaks blastomeeri alustavad kohe lõigustumist asünkroonselt. Intensiivne paljunemine, ajal nagu see viljastatud munaraku moorulaks kujunemine on, toimub nendesamade geenide abil, mis vähkkasvaja rakkude vohamist põhjustavad.
Lõigustumise tüüp sõltub rebu hulgast. Lõigustumine võib olla täielik ehk totaalne või osaline ehk partsiaalne.
Gastrulatsiooni käigus paigutuvad lõigustumisel tekkinud rakud ümber oma õigetele kohtadele, pannakse paika mitmekihilise organismi kehaplaan ja toimub tüvirakkude determinatsioon ehk programmeerimine. Morfoloogiliselt iseloomustab gastrulatsiooni loote- ehk idulehtede moodustumine.
Lootelehti on kolm: ektoderm ehk välisleht, entoderm ehk siseleht ja mesoderm ehk keskleht. Hüdralaadsetel on vaid ekto- ja endoderm.
Gastrulatsioon toimub pärast lõigustumist ning blastula ja ürgjuti moodustumist. Gastrulatsioonile järgneb organogenees, mille käigus arenevad lootelehtedest elundid ehk organid.
Kõikidel loomaliikidel moodustuvad samadest lootelehtedest samad elundid ja elundkonnad. Need muutused toimuvad järk-järgult embrüonaalse induktsiooni alusel. Kuna rakud vahetavad informatsiooni teiste ümbritsevate rakkudega, siis ühtede rakkude diferentseerumine viib ka vastavalt teiste rakkude diferentseerumiseni. Näiteks närvitoru moodustumine mõjutab mesodermi teket. Viimane omakorda soodustab närvitoru arenemist kesknärvisüsteemiks (pea-ja seljaajuks). Seega määrab ühtede kudede või elundite teke teiste kudede ja elundite tekke.
Gastrulatsiooni molekulaarne mehhanism ja ajastus on organismiti varieeruv, kuid triploblastiliste organismide hulgas esinevad mõned üleüldised sarnasused:
Närvisüsteem on esimene elundkond, mis hakkab arenema pärast gastrulatsiooni. Blastotsööli sisserullunud kordomesoderm indutseerib enda kohal ektodermis neuraalplaadi. Neuraalplaat süveneb esialgu neuraalvaoks ja sulgub seejärel neuraaltoruks. Närvitoru morfogeneesis on tähtis osa nii sisemistel (rakusisestel) kui ka välistel teguritel. Sisemisteks teguriteks, mis kujundavad närvitoru, on mikrotorukeste ja mikrofilamentide lokaalsed iseärasused. Esimeseks tõukeks närvivao kujunemisel on muutused ventraalsetes mediaansetes rakkudes, mis on kontaktis seljakeelikuga. Need rakud moodustavad närvivao mediaanse hinge (analoogia aknahingega). Sealsed rakud pikenevad esialgu mikrotorukeste paralleelsete kimpude koondumise abil ja seejärel omandavad nad kiilu kuju tipmiste rõngasjalt paiknevate mikrofilamentide kontraktsiooni tulemusel. Järgmine etapp närvitoru kujunemisel on lateraalsetes hingedes kiilukujuliste rakkude moodustumine. Kogu kesknärvisüsteemi edasine arenemine on seotud rakkude lokaalse vohamisega ja valikulise hukkumisega. Selle tulemusena moodustub närvitoru eesosas esialgu kolm ja seejärel viis ajupõiekest. Kolme ajupõiekese staadiumis on eristatavad eesaju (prosencephalon), keskaju (mesencephalon) ja rombaju (rhombencephalon). Eesaju jaguneb edaspidi kaheks: otsajuks (telencephalon) ja vaheajuks (diencephalon). Rombaju jaguneb omakorda tagaajuks (metencephalon) ja piklikajuks (myelencephalon s. medulla oblongata).
Neuraalplaadi piirkonnad, mis lähevad üle ektodermiks, on tulevase neuraalharja allikaks. Neuraalhari on selgroogsetel niivõrd tähtis, et teda nimetatakse neljandaks looteleheks. Neuraalharjast pärineb hulk rakutüüpe. Neuraalharja võib jagada neljaks piirkonnaks:
Neuraalharja rakud rändavad oma kohtadele mööda dorsaalset ja ventraalset trajektoori. Dorsaalne tee läheb läbi somiitide anterioorse osa, mis on kindlaks tehtud mitmesuguste markeritega. Need rakud annavad sensoorsed ja sümpaatilised neuronid, neerupealise säsi ja Schwanni rakud.
Endoderm moodustab seedetrakti epiteliaalse voodri. Sooltoru jaguneb kolmeks osaks: ees-, kesk- ja tagasooleks. Eessool areneb kõige kiiremini ja moodustab oma lateraalses osas neelu- ehk lõpustaskud, millest imetajatel on selgelt eristatavad neli ja lindudel viis paari. Esimesest paarist lõpustaskutest kujunevad kuulmetõrved, teine paar lõpustaskuid kasvab kinni, täitub lümfaatilise koega ja moodustab kurgumandlid. Kolmanda ja neljanda lõpustasku dorsaalsed osad arenevad tüümuseks ja ventraalsed osad neljaks kõrvalkilpnäärme sagaraks. Viimased liituvad kilpnäärmega, mille alge sopistub välja kolmanda ja neljanda neelutasku paari vahel. Eessoole tagaosast sopistub bronhiaaljätke, millest arenevad kopsud. Kesksool jääb lindudel ja imetajatel ühendusse rebukotiga. Maks areneb kesksoolest ühe jätke kujul ventraalselt ja pankreas kahe jätke kujul nii kõhtmisest kui ka selgmisest piirkonnast. Tagasoolest sopistub välja allantois ja lindudel veel kloakaal- ehk Fabriciuse paun. Viimane on lümfaatiline elund. Imetajatel on homoloogiline kude hajutatud piki jämesoole seinu. Suu- ja anaalpiirkonnas puutub ektoderm kokku endodermiga, millest arenevad vastavalt suu- ja anaalava. Hüdra näitel on leitud, et tegelikult jääb ekto- ja endodermi vahele ühekihiline eriline rakkude populatsioon, mis suuava avanemisel venituvad ilma ühegi raku purunemiseta. Suuavast tungib ektoderm dorsaalselt Rathke tasku näol vaheaju ja endodermi vahele ja sellest piirkonnast areneb hüpofüüsi eessagar.
Neurula staadiumis jaguneb mesoderm viieks regiooniks:
Paraksiaalne mesoderm segmenteerub somiitideks. Somiit jaguneb edasises arenemises kolmeks osaks: selgmiseks dermatoomiks ja kõhtmisteks sklerotoomiks ja müotoomiks. Dermatoomist areneb pärisnahk, sklerotoomist aksiaaltoes ja müotoomist seljalihased. Vahelmisest mesodermist arenevad neerude üksikud põlvkonnad. Inimesel 22.-st ja hiirel kaheksandast arengupäevast pärast viljastumist areneb esimeste somiitide kõrval vahelmisest mesodermist pronefrose juha, millest imetajatel kujunevad umbsed pronefrose torukesed. Alamatel selgroogsetel avanevad pronefrose torukesed tsöloomi. Nende läheduses tsöloomi seinas areneb tihe veresoonevõrgustik kompaktseks päsmaks. Nendest veresoontest surutakse välja vereplasma ilma valkudeta ja pronefrose torukestes imendub enamik vereplasmat tagasi. Lämmastiku ainevahetuse lõpp-produktid, üleliigsed soolad ja vesi väljutatakse pronefrose juha kaudu. Pronefrose juha jaguneb posterioorselt kaheks: mesonefrose ehk Wolffi juhaks ja paramesonefrose ehk Mülleri juhaks. Mesonefrose torukesed paiknevad üksikutes segmentides sümmeetriliselt ja on seotud individuaalsete veresoonte päsmakestega. Isastel loomadel säilib osa mesonefrose torukestest ja moodustavad munandi somaatilise karkassi, munandimanuse, Wolffi juhast kujuneb seemnejuha. Emastel mesonefrose torukesed ja Wolffi juha taandarenevad ning Mülleri juhast arenevad munajuhad ja emakas. Amniootide püsineer on metanefros, mis areneb mesonefrosest kaudaalsemalt. Wolffi juhast sopistub kusejuha pung, mis hargneb tugevasti mesodermis (“ureeter-puu”) ja indutseerib seal neerutorukeste morfogeneesi. Neerutorukesed lõpevad umbsete kihnudena, mis ümbritsevad veresoonte päsmakesi ja koos moodustavad neerukehakesed. Kusejuha pungast areneb neeruvaagen. Kogu metanefrose arengus on tähtis koht neuraalharja rakkudel ja adhesioonimolekulidest sündekaanil.
Baeri seadused ehk Baeri reeglid on organismide arengu üldised seaduspärad, mis sõnastati baltisaksa loodusteadlase Karl Ernst von Baeri poolt aastal 1828:
