Autorka książki “Pierwsza zagadka. Nasze życie przed przyjściem na świat” – Katharina Vestre – zaprasza czytelnika w niesamowitą podróż od komórki do człowieka.


Pierwsza zagadkaNa początku jesteś tylko maleńką komórką. Następnie dzieli się ona na pół. Z dwóch komórek robią się cztery. Osiem. Szesnaście. Wkrótce pojawiają się pierwsze zarysy człowieka. Rdzeń kręgowy. Pulsujące delikatnie serce. Kolejne są płuca, oczy, usta. Mózg.

Przez kilka magicznych miesięcy ze zbitki komórek powstaje oddychający, odżywiający się, myślący organizm.

Ale jak to właściwie możliwe?

Od czasu odkrycia cząsteczki DNA biologia rozwinęła się w błyskawicznym tempie. Obecnie umiemy znaleźć odpowiedzi na pytania, które niegdyś były wielką zagadką.

Skąd komórka wie, że ma stać się częścią serca, a nie dłoni lub ucha? Jak to możliwe, że jednojajowe bliźnięta mają ten sam zestaw genów, ale różne odciski palców? I co tak właściwie łączy nas z muszką owocową?

Katharina Vestre
Pierwsza zagadka. Nasze życie przed przyjściem na świat
Przekład: Małgorzata Rost
Wydawnictwo Zysk i S-ka
Premiera: 13 maja 2019
 
 

Pierwsza zagadka


WSTĘP

Kiedy miałam sześć lat, kolekcjonowałam hotelowe mydełka, bawiłam się lalkami Barbie i nosiłam trampki z migającymi podeszwami. Mój niezbyt oryginalny gust filmowy w tamtym czasie można było krótko podsumować jako „cokolwiek z księżniczkami”. Za to moja ulubiona książka? Ciąża i poród — praktyczny poradnik dla przyszłych rodziców. Wraz z siostrą chętnie zdejmowałyśmy ją z regału, kartkowałyśmy rozdziały dotyczące porad żywieniowych i zatrzymywałyśmy się na stronie siedemdziesiątej z grafiką zatytułowaną „Rosnący płód”. Zafascynowane przyglądałyśmy się szkicom stopniowo rosnącej maleńkiej istoty i myślałyśmy o naszym braciszku, który rozwijał się w brzuchu mamy. Mogłyśmy się przekonać, w jaki sposób przekształca się z małego, dziwnego prehistorycznego zwierzątka z ogonem w pulchnego dzidziusia, który z trudem znajduje miejsce na ręce i nogi. Jak to w ogóle możliwe?
Minęło blisko siedemnaście lat, zanim ponownie zadałam sobie to pytanie. Pisałam właśnie licencjat z biochemii na Uniwersytecie w Oslo. Pewnego wieczoru siedziałam w bibliotece, czytając o biologii komórek. Moją uwagę przykuła zamieszczona pod koniec jednego z rozdziałów seria ilustracji pokazujących, w jaki sposób powstaje dłoń. Początkowo przypomina ona raczej kaczą płetwę. Z czasem widoczne stają się palce. Z podpisu pod zdjęciem dowiedziałam się, że przemiana ta następuje na drodze zbiorowego samobójstwa komórek. Dawno temu komórki między moimi palcami umarły jak na komendę, dzięki czemu teraz mam dłonie, za pomocą których mogę pisać.
Tej informacji, stwierdziłam, nie uwzględniono w mojej ukochanej książce na stronie z grafiką „Rosnący płód”. Ilustracje, które oglądałam jako sześciolatka, pokazywały jedynie część całej historii. Bo w jaki sposób tak naprawdę powstaje ta mała istotka? Co dzieje się z komórkami i cząsteczkami DNA? Skąd dłoń wie, że ma się stać dłonią, a nie stopą lub uchem?
W poszukiwaniu odpowiedzi zaczęłam zagrzebywać się w podręcznikach i artykułach naukowych. Wkrótce temat ten pochłonął mnie bez reszty. Latem 2015 roku wypożyczyłam z biblioteki w szpitalu Rikshospitalet trzy opasłe tomy dotyczące embriologii i zabrałam je ze sobą na wakacje do Włoch. Historia wyszukiwania mojej przeglądarki internetowej szybko zapełniła się zapytaniami o komórki jajowe i płody. Google najwyraźniej wyciągnął z tego daleko idące wnioski, bo zaczęły mi się wyświetlać reklamy różnych maści dla dzieci. Ciekawe, co pomyślał sobie ich algorytm, kiedy nagle zaczęłam szukać informacji o muszkach owocowych, rozwoju płciowym pierścienic morskich oraz rybich nerkach. Tak czy inaczej efektem tych badań jest książka, którą trzymasz w rękach. Jest to opowieść o dalekich krewnych, nieznanych bliźniakach, śmiertelnie niebezpiecznych łożyskach i osobliwych muszkach owocowych. Nie zdradzając zbyt wiele, mogę powiedzieć, że to ty będziesz jej głównym bohaterem. Pozwól, że opowiem ci o początkach twojego życia.

Zanim zaczniemy, kilka informacji o ramach czasowych i wielkościach

Podczas prac nad książką odkryłam, że w przypadku podawania wieku płodu często powstaje zamieszanie. Istnieje wiele sposobów jego obliczania i czasem dochodzi do pomyłek. Lekarze i położne najczęściej podają tydzień ciąży obliczany od ostatniej menstruacji ciężarnej kobiety. Co mylące, do zapłodnienia dochodzi najczęściej około dwóch tygodni później, więc kobieta tak naprawdę staje się ciężarną dopiero w trzecim tygodniu ciąży. Dlatego też wiek płodu wynosi dwa tygodnie mniej, niż wskazuje na to tydzień ciąży: pod koniec 12. tygodnia płód jest dziesięciotygodniowy, a pod koniec 14. tygodnia dwunastotygodniowy i tak dalej.
Na potrzeby książki postanowiłam liczyć tygodnie od momentu zapłodnienia, tak aby ramy czasowe odzwierciedlały rzeczywisty wiek płodu. Kiedy piszę o miesiącach, mam na myśli cztery pełne tygodnie. Pierwszy miesiąc ciąży trwa zatem od pierwszego do czwartego tygodnia, drugi miesiąc od piątego do ósmego i tak dalej. Jeśli chcesz wiedzieć, który tydzień ciąży mam na myśli, dodaj po prostu w myślach dwa tygodnie.
Wielkość zarodka, a później płodu obliczałam, stosując pomiar od czubka głowy do pośladków (ang. CRL, czyli długość ciemieniowo-siedzeniowa). Taka jednostka miary jest powszechnie stosowana, ponieważ płód najczęściej podwija nogi i trudno jest określić jego pełną długość. Poza tym warto pamiętać, że wszystkie ramy czasowe i wielkości opierają się na średnich wartościach, bo każdy płód rozwija się w innym tempie. Teraz, kiedy już wyjaśniłam te kwestie, możemy zaczynać.

WYŚCIG

Kilka godzin przed zapłodnieniem. Początek szaleńczego wyścigu. W towarzystwie setek milionów konkurentów plemnik wypływa w daleką podróż. Przemieszcza się gorączkowo przed siebie niczym maleńka kijanka. Pod prąd, na nieznanym terenie, ma przebyć odległość przekraczającą ponad tysiąckrotnie jego długość. Reguły są proste: dotrzesz pierwszy do celu albo umrzesz.
Otoczenie, w jakim znalazł się plemnik, jest dla niego nieznajome i nieprzyjazne. Przypomina raczej zarośnięty las pełen dzikich chaszczy i ślepych zaułków. Podczas podróży plemnikowi grozi, że zostanie wchłonięty przez komórki odpornościowe lub zniszczony na skutek działania kwasów. Niewykluczone jest też, że utknie w jednym z zagłębień w ściankach szyjki macicy. W krótkim czasie większość konkurentów zostaje wyeliminowana. Na szczęście skurcze mięśni kobiety popychają go naprzód. Wkrótce plemnik dociera do wnętrza macicy, ale wciąż jest daleki od zwycięstwa. Jeśli chce wygrać wyścig, musi wybrać właściwą drogę. W prawo czy w lewo? Macica połączona jest z dwoma wąskimi kanalikami, jajowodami, i dopiero na ich końcu znajduje się linia mety. Ścianki jajowodów pokryte są włoskami, które spychają płyn z powrotem w kierunku macicy, ale plemnik nie poddaje się. Walcząc z prądem, kontynuuje swoją podróż. Gdzieś tam między głębokimi wąwozami i wysokimi wierzchołkami błony śluzowej okrągła komórka jajowa oczekuje na zwycięzcę wyścigu.
Komórka jajowa od dawna czekała na to, co ma się za moment wydarzyć. Kiedy twoja matka sama była jeszcze malutkim płodem, wyprodukowała zalążki przyszłych jajeczek, które z czasem, krok po kroku, zaczęły przekształcać się w dojrzałe. Komórka jajowa, która teraz przemieszcza się w dół jajowodu twojej matki, jest jedną ze szczęśliwych wybranych. Każdego miesiąca dojrzewa ich wiele, ale tylko jedna z nich ma szansę przemieścić się do jajowodu. Pozostałe czeka pewna śmierć.
W procesie powstawania dojrzałej komórki jajowej jej zalążek przekształca się w szczególny sposób, kiedy pary chromosomów pochodzące od twojej babki i dziadka zostają rozdzielone. Chromosom numer jeden babki przechodzi do jednej komórki, a chromosom numer jeden dziadka do drugiej, i tak dalej. W efekcie dojrzałe jajeczko wyposażone jest w połowę zestawu chromosomów przygotowanych na znalezienie nowego partnera. W procesie dojrzewania komórka jajowa musi zadbać o zapewnienie sobie odpowiedniej ilości składników odżywczych, przez co staje się prawdziwym gigantem w porównaniu z innymi komórkami w ciele. Przy średnicy rzędu około dziesiątej części milimetra jest wręcz widoczna gołym okiem.
Plemnik jest jedną z najmniejszych komórek w ludzkim organizmie, stanowiąc wyraźne przeciwieństwo majestatycznej komórki jajowej. To zaaferowany pływak wyposażony w głowę i wijący się ogon. Ma niewiele miejsca na pożywienie, bo cała jego główka zapełniona jest materiałem DNA twojego ojca. Spośród wielu milionów komórek nasienia tylko jedna zawiera połowę właśnie twoich genów. Gdyby inny plemnik płynął choć odrobinę szybciej, na świecie nie byłoby teraz ciebie. Prawdopodobieństwo występowania dwóch identycznych plemników jest znikome. Podczas powstawania komórki nasienia oraz jajowej chromosomy pochodzące od twoich dziadków są ze sobą ściśle połączone. Zanim pary te rozłączą się na zawsze, udaje im się wymienić drobnymi cząstkami DNA. Zatem chromosom pochodzący pierwotnie od twojej babki w chwili przejścia do komórki nasienia może zawierać pojedyncze geny twojego dziadka. Liczba kombinacji jest nieskończona, więc musimy uważać, żeby kibicować właściwemu plemnikowi.
W tym miejscu pragnę cię jednak pocieszyć, że ta żywiołowa kijanka została stworzona właśnie do tego celu. Jest może ślepa i głucha, ale wcale nie przeszkadza jej to w odnalezieniu właściwej drogi w zupełnie nieznanym otoczeniu. Poza tym potrafi odczuwać nawet najdrobniejsze zmiany temperatury. Jako że cel, do którego się przemieszcza, jest około dwóch stopni cieplejszy, plemnik wyraźnie wyczuwa, kiedy zbliża się do mety. Dodatkowo został on wyposażony w swego rodzaju prosty zmysł zapachu. Podobnie jak komórki w twoim nosie, plemnik ma na swojej powierzchni receptory węchowe. Każdy z nich jest wyspecjalizowany w rozpoznawaniu określonych cząsteczek. Kiedy wciągasz powietrze do nosa, cząsteczki zapachowe łączą się z różnymi receptorami, tworząc sygnał elektryczny, przesyłany dalej do mózgu. W przypadku plemników receptory węchowe wyłapują cząsteczki wytwarzane przez komórkę jajową i dają im sygnał, że są na dobrej drodze.
Im bliżej mety, tym mniej uczestników wyścigu. Sygnały chemiczne wysyłane przez komórkę jajową przyciągają plemniki, które płyną coraz szybciej. Wkrótce jajeczko otoczone jest przez maleńkie kijanki. Ich ogonki uderzają żywiołowo, podczas gdy główki wwiercają się w galaretowatą błonkę ochronną, która otacza komórkę. Plemniki wytryskują z główek swoją broń chemiczną, czyli enzymy, dzięki którym możliwe jest pokonanie bariery i zagrzebanie się coraz głębiej.
Tylko jeden z nich może wygrać. Zwycięzca pozbywa się ogonka, scala się z komórką jajową i uwalnia swój drogocenny ładunek w postaci dwudziestu trzech chromosomów pochodzących od twojego ojca. Jednocześnie jajo wytwarza cząsteczki, które umożliwiają powstanie wokół komórki twardej, nieprzenikalnej powłoki, dzięki czemu pozostałe plemniki nie mogą przedostać się do środka. Nie ma chwili do stracenia, bo gdyby jednak do tego doszło, konsekwencje mogłyby okazać się katastrofalne. Jeśli do jaja przedostaną się jednocześnie dwa plemniki, powstaje komórka o sześćdziesięciu dziewięciu chromosomach zamiast czterdziestu sześciu. Choć jajeczko robi wszystko, żeby tego uniknąć, nie zawsze mu się to udaje. Kiedy grupa naukowców zbadała zapłodnione w próbówce jaja, odkryli, że 10 procent z nich zostało zapłodnionych przez więcej niż jeden plemnik. Takie komórki nie mogą normalnie się rozwijać i, jak wkrótce się dowiemy, są skazane na śmierć. Ale tymczasem możesz odetchnąć — tym razem był tylko jeden zwycięzca. Chromosomy matki oraz ojca łączą się w pary i pojawia się pierwsza komórka, z której powstaniesz właśnie ty. Wyścig dobiegł końca. Możemy zacząć opowieść.