ആദിയിൽ ജീവനുണ്ടായിരുന്നു (2.1): ജീവിയുടെ ഉദയം

2.1 ചോദ്യം കോശത്തിലേക്ക് മടങ്ങുന്നു

ജീവന്റെ ആരംഭത്തെ പൊതിഞ്ഞുനിൽക്കുന്ന വൈകാരികമായ അവ്യക്തതകൾ മാറ്റിവെച്ചാൽ, പ്രധാനമായ ചോദ്യം കൂടുതൽ നിശ്ചിതമാകും: ബീജസങ്കലനം നടക്കുമ്പോൾ പ്രകൃതിയിൽ സവിശേഷമായി എന്ത് മാറ്റമാണ് സംഭവിക്കുന്നത്? തത്വചിന്താപരമായ എല്ലാ അഭിപ്രായവ്യത്യാസങ്ങളും പരിഹരിക്കാൻ ജീവശാസ്ത്രത്തിന് കഴിഞ്ഞെന്നു വരില്ല; എന്നാൽ എന്താണ് മാറുന്നതെന്നും എന്താണ് മാറാത്തതെന്നും അസാധാരണമായ വ്യക്തതയോടെ പറഞ്ഞുതരാൻ അതിന് സാധിക്കും. ഏറ്റവും സൂക്ഷ്മമായ തലത്തിൽ, പ്രകൃതി സംസാരിക്കുന്നത് അതീവ കൃത്യതയുള്ള പദങ്ങളിലാണ്.

ജൈവികമായ വികാസം എന്നത് തന്മാത്രാതലത്തിലുള്ള പ്രക്രിയകളുടെ സമാഹാരമാണ്; എന്നാൽ ഈ പ്രക്രിയകൾ ഒറ്റപ്പെട്ട ഒന്നല്ല. അവ ഒരു ഏകീകൃത ജൈവവ്യവസ്ഥയാൽ (Unified biological system) ഏകോപിപ്പിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. തുടർന്നു വരുന്ന ഭാഗങ്ങളിൽ, ‘പ്രക്രിയ’ എന്നതുകൊണ്ട് അർത്ഥമാക്കുന്നത് കാരണഫല ബന്ധങ്ങളുള്ള ഒരു തന്മാത്രാ സംഭവത്തെയാണ്—അതായത് ഒരു ജീവവ്യവസ്ഥയുടെ പ്രവർത്തനത്തിനോ നിലനിൽപ്പിനോ സഹായിക്കുന്ന ഒരു ഇടപെടലിനെ. മനുഷ്യ സൈഗോട്ട് എന്നത് കേവലം ഈ സംഭവങ്ങളുടെ ആകെത്തുകയല്ല; മറിച്ച് ഈ പ്രക്രിയകൾ നിർവ്വഹിക്കുന്ന ജീവിയാണ് അത്.

ഇതിൽ നിന്ന് നിർണ്ണായകമായ ഒരു വേർതിരിവ് ഉരുത്തിരിയുന്നു. വികാസത്തിലുടനീളം മാറ്റമില്ലാതെ നിലനിൽക്കുന്നത് ഓരോ തന്മാത്രകളുമല്ല, മറിച്ച് അവയെ നിരന്തരം പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്ന വ്യവസ്ഥയുടെ സത്താപരമായ സ്വത്വമാണ് (Identity of the system). ബീജകോശങ്ങൾക്ക് പരിമിതമായ കോശസ്വത്വമേയുള്ളൂ; അവയ്ക്ക് ഒരു ഏകീകൃത രൂപമായി സ്വയം പുതുക്കാൻ കഴിയില്ല. അവ അതീവ സവിശേഷമായ കോശങ്ങളായി തുടരുന്നു എന്നതല്ലാതെ അവ സ്വയം ജീവികളല്ല. ബീജസങ്കലനത്തിൽ പുതിയൊരു വ്യവസ്ഥ ഉദയം ചെയ്യുന്നു: ഘടകങ്ങളെ പുനഃസ്ഥാപിക്കാനും, ആന്തരികാവസ്ഥ നിയന്ത്രിക്കാനും, വിഘാതങ്ങളെ (Perturbations) പരിഹരിക്കാനും, കൃത്യമായ വികാസപാതയിലൂടെ മുന്നേറാനുമുള്ള ഇൻഫർമേഷണൽ ആർക്കിടെക്ചറും നിർവ്വഹണ സംവിധാനവും അതിൽ അന്തർലീനമാണ്. തന്മാത്രകൾ നിരന്തരം മാറുമ്പോഴും ഒരേ ജൈവ വ്യക്തിത്വമായി നിലനിൽക്കാനുള്ള ഈ ശേഷിയാണ് ഒരു പുതിയ ജീവിയുടെ തുടക്കത്തെ അടയാളപ്പെടുത്തുന്നത്.

ആ നിമിഷം മുതൽ, ഈ വ്യവസ്ഥ ജൈവികമായ അർത്ഥത്തിൽ സ്വയംഭരണാധികാരമുള്ളതാണ്. അത് പരിധികളുള്ളതും, സ്വയം നിലനിൽക്കുന്നതും, ഹോമിയോസ്റ്റാറ്റിക്കലായി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നതും, വികാസത്തിലേക്ക് നയിക്കപ്പെടുന്നതുമാണ്. ഈ വ്യവസ്ഥയാണ് മനുഷ്യജീവി. അതിനെ ‘സൈഗോട്ട്’ എന്നോ ‘ഭ്രൂണം’ എന്നോ വിളിക്കുന്നത്, അല്ലെങ്കിൽ സാമൂഹിക ശാസ്ത്രപരമായ ഭാഷയിൽ ഒരു ‘ബയോ-ഒബ്ജക്റ്റ്’ എന്ന് പുനർനാമകരണം ചെയ്യുന്നത് അതിന്റെ സത്താപരമായ അവസ്ഥയെ മാറ്റുന്നില്ല. ബീജസങ്കലനത്തിൽ രൂപം കൊള്ളുന്ന ഈ സത്ത, സവിശേഷമായ ജനിതക സ്വത്വവും ജൈവ വ്യക്തിത്വം നിർവ്വചിക്കുന്ന സംയോജിത നിയന്ത്രണ സംവിധാനവുമുള്ള ഒരു മനുഷ്യജീവിയാണ്.

ബീജസങ്കലനം എന്നത് ഒരു രൂപകമല്ല. അത് സമയബന്ധിതവും അളക്കാവുന്നതും ആവർത്തിക്കാവുന്നതുമായ ഒരു ഭൗതിക സംഭവമാണ്. മൈക്രോസ്കോപ്പിലൂടെ നോക്കുമ്പോൾ അത് ലളിതമായി തോന്നാം: രണ്ട് സവിശേഷ കോശങ്ങൾ അടുക്കുന്നു, പ്രതികരിക്കുന്നു, ഒന്നിനും തനിയെ ആകാൻ കഴിയാത്ത മറ്റൊന്നായി പുനഃസംഘടിക്കപ്പെടുന്നു. ആ നിമിഷത്തിന് ശേഷം വ്യവസ്ഥ വ്യത്യസ്തമായാണ് പെരുമാറുന്നത്; അത് പുതിയ നിയമങ്ങളാൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു.

ഈ അധ്യായത്തിന്റെ ഈ ഭാഗത്തെ തുടർന്നുള്ള വിവരണങ്ങൾ വായനക്കാരനെ ഈ മൈക്രോസ്കോപ്പിക് കാഴ്ചകളിലേക്ക് നയിക്കാനുള്ള ശ്രമമാണ്. ഈ ജൈവിക ചരിത്രം ആരംഭിക്കുന്നത് രണ്ട് കോശങ്ങളിലൂടെയാണ്; അവയുടെ സംയോഗമാണ് പുതിയൊരു വികാസപാതയ്ക്ക് തുടക്കം കുറിക്കുന്നത്.

2.2 ഘടകങ്ങൾ: ബീജകോശങ്ങളുടെ പ്രകൃതം

മനുഷ്യ പ്രത്യുത്പാദനം ആരംഭിക്കുന്നത് ജീവനുള്ളതും എന്നാൽ സ്വന്തം വംശാവലിയിൽ അവസാനിക്കുന്നതുമായ രണ്ട് കോശങ്ങളിലൂടെയാണ്. അവ വിഭജിക്കപ്പെടുന്നില്ല, സ്വയം പുതുക്കപ്പെടുന്നില്ല, സ്വന്തം ഭാഗങ്ങളെ പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ അവയ്ക്ക് ശേഷിയുമില്ല. ഓരോന്നും അതിന്റെ വികാസ പാതയുടെ അന്തിമഘട്ടത്തിലാണ് നിൽക്കുന്നത്; എങ്കിലും അവ രണ്ടും കൂടി പുതിയ ഒന്നിലേക്ക് വഴിതുറക്കുന്നു.

2.2.1 ഓസൈറ്റ് (The Oocyte)

ഓസൈറ്റ് എന്നത് മുൻകൂട്ടി തയ്യാറാക്കപ്പെട്ട ഒരു കോശമാണ്. നഗ്നനേത്രങ്ങൾ കൊണ്ട് കാണാൻ കഴിയുന്നത്ര വലുപ്പമുള്ള ഇതിൽ മാസങ്ങളോളം അണ്ഡാശയത്തിൽ സംഭരിച്ച വിഭവങ്ങളുണ്ട്. ഇതിലെ ക്രോമസോമുകൾ മിയോസിസിലൂടെ 23 എണ്ണമായി ചുരുക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു; അണ്ഡോത്പാദന സമയത്ത് ഇത് വിഭജനത്തിന്റെ മധ്യഘട്ടത്തിൽ നിശ്ചലമാക്കപ്പെടുന്നു. തനിയെ പൂർത്തിയാക്കാൻ കഴിയാത്ത ഒന്ന് പൂർത്തീകരിക്കാനായി ഒരു ബാഹ്യ സിഗ്നലിനായി കാത്തിരിക്കുന്ന അവസ്ഥയിലാണത്.

ഓസൈറ്റിന് ചുറ്റും രണ്ട് പാളികളുണ്ട്. പുറത്തെ കൊറോണ റേഡിയേറ്റ (Corona radiata) അണ്ഡാശയത്തിൽ അതിനെ പൊതിഞ്ഞുനിന്ന കോശങ്ങളാണ്. അകത്തെ സോണ പെല്ലൂസിഡ (Zona pellucida) നാല് ഗ്ലൈക്കോപ്രോട്ടീനുകളാൽ നിർമ്മിതമായ സുതാര്യമായ കവചമാണ്. ഈ തന്മാത്രകൾ യാദൃച്ഛികമല്ല; മറ്റ് സസ്തനികളിൽ നിന്ന് മനുഷ്യ ഓസൈറ്റിനെ തിരിച്ചറിയാൻ ബീജത്തെ ഇവ സഹായിക്കുന്നു. അതീവ സംവേദനക്ഷമതയുള്ള ഒരു തന്മാത്രാ ഗേറ്റായി സോണ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

ഉള്ളിൽ, ഓസൈറ്റ് നിഷ്ക്രിയമല്ല. ആദ്യത്തെ രണ്ട് മൂന്ന് ദിവസത്തേക്ക് ഭ്രൂണത്തിന് ആവശ്യമായ സന്ദേശവാഹക ആർ.എൻ.എ (Messenger RNAs), പ്രോട്ടീനുകൾ, എൻസൈമുകൾ എന്നിവ ഇതിൽ ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ബീജസങ്കലനം നടക്കുമോ എന്ന് ഓസൈറ്റിന് അറിയില്ല, എങ്കിലും, ‘ബീജസങ്കലനം നടക്കുകയാണെങ്കിൽ സജ്ജമായിരിക്കുക ‘ എന്ന നിബന്ധന പരിണാമം അതിൽ എഴുതിച്ചേർത്തിട്ടുണ്ട്.

2.2.2 ബീജം (The Spermatozoon)

ഓസൈറ്റ് ഒരു സംഭരണശാലയാണെങ്കിൽ ബീജം ഒരു അമ്പുപോലെയാണ്. ഓസൈറ്റിൽ എത്തിച്ചേരാൻ പാകത്തിലാണ് അതിന്റെ ഓരോ ഭാഗവും രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. പ്രോട്ടാമൈനുകളാൽ (Protamines) അതീവ സാന്ദ്രതയോടെ പാക്ക് ചെയ്യപ്പെട്ട ഹപ്ലോയിഡ് ന്യൂക്ലിയസ് ഇതിലുണ്ട്. ഈ തന്മാത്രാ സാന്ദ്രത പിതൃ-ഡി.എൻ.എയെ ഓക്സിഡേറ്റീവ് നാശത്തിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നു. ന്യൂക്ലിയസിനെ പൊതിഞ്ഞ് അക്രോസോം (Acrosome) എന്ന എൻസൈം ക്യാപ്പുണ്ട്; ഇത് പിന്നീട് അണ്ഡത്തിന്റെ പുറംകവചം ലയിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. മധ്യഭാഗത്തുള്ള മൈറ്റോകോൺഡ്രിയൽ സ്‌പൈറലുകൾ ഊർജ്ജം നൽകുന്നു. മൈക്രോട്യൂബ്യൂളുകളാൽ നിർമ്മിതമായ നീളമുള്ള വാലിന് തരംഗരൂപത്തിൽ നീങ്ങാൻ സാധിക്കും. ന്യൂക്ലിയസിന്റെ അടിഭാഗത്തായി ഭ്രൂണത്തിന്റെ ആദ്യ വിഭജനത്തെ (Mitotic spindle) ക്രമീകരിക്കുന്ന സെൻട്രിയോൾ (Centriole) സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. ഒരു ബീജകോശത്തിനും തനിയെ മുന്നോട്ട് പോകാൻ കഴിയില്ല. സ്ത്രീശരീരത്തിന് പുറത്ത് ബീജം ഏതാനും മണിക്കൂറുകൾ മാത്രമേ അതിജീവിക്കൂ. ബീജസങ്കലനം നടന്നില്ലെങ്കിൽ ഓസൈറ്റ് വൈകാതെ നശിച്ചുപോകുന്നു. കണ്ടുമുട്ടിയില്ലെങ്കിൽ ഇവ രണ്ടും ഇല്ലാതാകാൻ വിധിക്കപ്പെട്ടവയാണ്.

2.3 ബീജസങ്കലനം: അനേകത്തിൽ നിന്ന് ഏകത്തിലേക്ക്

ബീജം ഓസൈറ്റിലേക്കെത്തുന്ന വഴി പലപ്പോഴും ദശലക്ഷങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള ഒരു മത്സരയോട്ടമായിട്ടാണ് വിവരിക്കപ്പെടാറുള്ളത്. ആ ചിത്രം ലളിതമാണെങ്കിലും തെറ്റാണ്. യാഥാർത്ഥ്യം കൂടുതൽ ഏകോപിപ്പിക്കപ്പെട്ട ഒന്നാണ്.

2.3.1 യാത്ര: ബീജം ഓസൈറ്റിനെ കണ്ടെത്തുന്നത്

യോനിയിലെത്തുന്ന ബീജം രാസപരമായും ഭൗതികമായും വ്യത്യസ്തമായ ഒരു ലോകത്തേക്കാണ് പ്രവേശിക്കുന്നത്. മിനിറ്റുകൾക്കുള്ളിൽ സെമിനൽ ദ്രാവകം അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നു. അവശേഷിക്കുന്ന ബീജങ്ങൾ ഗർഭാശയത്തിലൂടെയും ഗർഭാശയ ഗളത്തിലൂടെയും മുകളിലേക്ക് സഞ്ചരിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. ദശലക്ഷങ്ങളിൽ ഏതാനും നൂറുകൾ മാത്രമേ ഫാലോപ്പിയൻ ട്യൂബിൽ എത്താറുള്ളൂ.

അവയുടെ സഞ്ചാരം യാദൃച്ഛികമല്ല. പ്രത്യുത്പാദന വ്യവസ്ഥ നൽകുന്ന സൂചനകളോട് ബീജം പ്രതികരിക്കുന്നു. ആദ്യമായി, ദ്രാവക പ്രവാഹത്തിന് വിപരീതമായി നീന്താനുള്ള ബീജത്തിന്റെ പ്രവണതയാണ് (Rheotaxis). ഇത് ബോധപൂർവ്വമായ നീക്കമല്ല, മറിച്ച് വാലും ദ്രാവകവും തമ്മിലുള്ള ഭൗതികമായ ഇടപെടലാണ്. രണ്ടാമതായി, ഓസൈറ്റിനടുത്തുള്ള നേരിയ താപവ്യതിയാനം (Thermotaxis) തിരിച്ചറിഞ്ഞ് അങ്ങോട്ട് നീങ്ങാനുള്ള ശേഷി ബീജത്തിനുണ്ട്. മൂന്നാമതായി, ഓസൈറ്റിന് ചുറ്റുമുള്ള കോശങ്ങൾ പുറത്തുവിടുന്ന രാസസന്ദേശങ്ങൾ (Chemotaxis). ഈ തന്മാത്രകൾ ബീജത്തിന്റെ വാലിലെ കാൽസ്യം ചാനലുകളെ (CatSper) നിയന്ത്രിക്കുന്നു. ഇത് ബീജത്തിന്റെ ചലനം കൂടുതൽ ശക്തമാക്കുന്നു. ഈ ഘടകങ്ങൾ എല്ലാം ചേർന്ന് ബീജത്തിന്റെ പാത കൃത്യമായി നിശ്ചയിക്കുന്നു.

2.3.2 ബീജത്തിന്റെ ഉപാപചയവും പ്രതിരോധവും

ഇതുവരെ ബീജത്തിന്റെ ചലനത്തെ നാം നിരീക്ഷിച്ചത് കേവലം പാത കണ്ടെത്തൽ എന്ന നിലയിലാണ്: ദ്രാവക പ്രവാഹങ്ങളും താപനിലയും രാസപരമായ ചരിവുകളും ഉപയോഗിച്ച് യോനിയിൽ നിന്ന് ആംപുല്ലയിലേക്ക് (Ampulla) എങ്ങനെ നീങ്ങുന്നു എന്നത്. എന്നാൽ ഒരു കോശം ജ്യാമിതീയമായ ദൂരങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ മാത്രമല്ല സഞ്ചരിക്കുന്നത്. സ്ത്രീശരീരത്തിനുള്ളിലെ മൂന്നോ നാലോ ദിവസത്തെ വാസത്തിനിടയിൽ ബീജം ഒരേസമയം രണ്ട് പ്രശ്നങ്ങളെ നേരിടേണ്ടതുണ്ട്: സ്വയം ഊർജ്ജം കണ്ടെത്തുക എന്നതും നശിപ്പിക്കപ്പെടാതെ അതിജീവിക്കുക എന്നതും. മെറ്റബോളിസം പരിശോധിച്ചാൽ, പല പരിമിതികളെയും അതീവ കണിശതയോടെ സന്തുലിതമാക്കിയ ഒരു ജൈവനിർമ്മിതിയാണ് ബീജം. ഫ്രക്ടോസും സിട്രേറ്റും അടങ്ങിയ സെമിനൽ പ്ലാസ്മയിൽ പൊതിഞ്ഞാണ് ഇത് പുരുഷശരീരം വിടുന്നത്; എന്നാൽ സ്ഖലനം നടന്നാലുടൻ ആ പിന്തുണ ഇതിന് നഷ്ടപ്പെടുന്നു. അവിടുന്നങ്ങോട്ട് സ്വന്തം ഘടനയെയും സ്ത്രീശരീരത്തിലെ വിഭവങ്ങളെയുമാണ് ഇത് ആശ്രയിക്കുന്നത്. ബീജത്തിന്റെ മധ്യഭാഗത്തുള്ള മൈറ്റോകോൺഡ്രിയയ്ക്ക് പരിമിതമായ ഊർജ്ജം നൽകാൻ കഴിയുമെങ്കിലും ചലനത്തിനാവശ്യമായ പ്രധാന എ.ടി.പി (ATP) സ്രോതസ്സ് വാലിൽ തന്നെയാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. ഗ്ലൈക്കോലൈറ്റിക് എൻസൈമുകൾ (Glycolytic enzymes - GAPDH-S, ALDOA, PK-S, LDH-C₄) വാലിന്റെ ഫൈബ്രസ് ഷീത്തിലുടനീളം ഉറപ്പിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. വിദൂരമായ ഒരു സ്രോതസ്സിൽ നിന്ന് എ.ടി.പി വലിച്ചെടുക്കുന്നതിന് പകരം, യാന്ത്രികമായ അധ്വാനം നടക്കുന്ന അതേ സ്ഥലത്ത് തന്നെ ബീജം ഇന്ധനം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.

സ്ത്രീ പ്രത്യുത്പാദന വ്യവസ്ഥ ഇതിനോട് നിശബ്ദമായി സഹകരിക്കുന്നുണ്ട്. ഗർഭാശയത്തിലെയും ഫാലോപ്പിയൻ ട്യൂബിലെയും എപ്പിത്തീലിയം ഗ്ലൂക്കോസ്, പൈറുവേറ്റ്, ലാക്റ്റേറ്റ് എന്നിവ അടങ്ങിയ ദ്രാവകം സ്രവിപ്പിക്കുന്നു. ഈ വിഭവങ്ങൾ സ്വീകരിക്കുന്നതിനായി ബീജം ട്രാൻസ്പോർട്ടറുകൾ (Transporters - GLUT3, MCT1/2) വഹിക്കുന്നുണ്ട്; സെക്കൻഡിൽ $10^{-17}$ മോൾ (mol) എന്ന അളവിൽ എ.ടി.പി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ഇവ സഹായിക്കുന്നു. ഇത് കേവലം നിസ്സാരമായി തോന്നാമെങ്കിലും മെംബ്രേൻ പൊട്ടൻഷ്യലും മോട്ടോർ പ്രവർത്തനങ്ങളും നിലനിർത്താൻ ഇത് മതിയാകും. ഫാലോപ്പിയൻ ട്യൂബിന്റെ ഇസ്തമസിൽ (Isthmus) വെച്ച് കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ് അധിഷ്ഠിതമായ ഇടപെടലുകളിലൂടെ പല ബീജങ്ങളും എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങളുമായി ബന്ധിക്കപ്പെടുന്നു. അനക്സിൻ A2, ഓവിഡക്ടിൻ തുടങ്ങിയ തന്മാത്രകളാണ് ഈ ബന്ധനത്തിന് സഹായിക്കുന്നത്. അവ തങ്ങളുടെ ചലനവേഗത കുറയ്ക്കുകയും വീണ്ടും സജീവമാക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ‘സ്റ്റാൻഡ്‌ബൈ മോഡിലേക്ക്’ മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രൊജസ്റ്ററോൺ, ബൈകാർബണേറ്റ് അയോണുകളുടെ അളവ് എന്നിവയിലെ മാറ്റങ്ങളിലൂടെ അണ്ഡോത്പാദനം അടുത്തുവെന്ന് സൂചന ലഭിക്കുമ്പോൾ അവ വേർപെടുകയും കപ്പാസിറ്റേഷൻ (Capacitation) പൂർത്തിയാക്കി അതീവ വേഗതയിലുള്ള (Hyperactivated) നീന്തലിലേക്ക് മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. നിലനിൽപ്പ് എന്നത് ഇന്ധനം തീരും വരെ ഓടുക എന്നതല്ല; മറിച്ച് സ്ത്രീശരീരത്തിലെ ചക്രവുമായി ഏകോപിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് സാവധാനം നീങ്ങുന്നതിന്റെയും, ബന്ധിക്കപ്പെടുന്നതിന്റെയും, വീണ്ടും ഉണരുന്നതിന്റെയും കൃത്യമായ ഒരു സമയക്രമമാണ്.

പ്രതിരോധപരമായ തലത്തിൽ (Immunologically) ബീജം മറ്റൊരു അപകടത്തെയാണ് നേരിടുന്നത്. മാതാവിന്റെ ശരീരത്തെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, അത് അന്യകോശങ്ങളുടെ പെട്ടെന്നുള്ള കടന്നുകയറ്റമാണ്. ക്ലാസിക്കൽ MHC ക്ലാസ് I, II മാർക്കറുകൾ ഇല്ലാത്തതിനാൽ ഇതിന് പ്രതിരോധ വ്യവസ്ഥയോട് പൊരുത്തപ്പെടാൻ വളരെ കുറഞ്ഞ മാർഗ്ഗങ്ങളേയുള്ളൂ. എന്നിരുന്നാലും അത് പെട്ടെന്ന് നശിപ്പിക്കപ്പെടുന്നില്ല. അണ്ഡോത്പാദന സമയത്ത് ഈസ്ട്രജനും പ്രൊജസ്റ്ററോണും ഗർഭാശയത്തിലെ പ്രതിരോധ പരിസ്ഥിതിയെ പുനഃക്രമീകരിക്കുന്നു. ന്യൂട്രോഫിലുകളും മാക്രോഫേജുകളും ആക്രമണോത്സുകത കുറയ്ക്കുകയും റെഗുലേറ്ററി ടി കോശങ്ങൾ വ്യാപിക്കുന്നതോടെ ഒരു താൽക്കാലിക സ്വീകാര്യതയുടെ വാതായനം (Window of receptivity) തുറക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. സെമിനൽ പ്ലാസ്മയിലെ ഘടകങ്ങളായ TGF-β, പ്രോസ്റ്റാഗ്ലാൻഡിനുകൾ എന്നിവ അവിടത്തെ ഡെൻഡ്രിറ്റിക് കോശങ്ങളോട് സംവേദനം നടത്തുകയും പിതൃ-ആന്റിജനുകളോട് (Paternal antigens) അമിതമായി പ്രതികരിക്കരുതെന്ന് മാതാവിന്റെ പ്രതിരോധ വ്യവസ്ഥയെ പഠിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ബീജം സ്വന്തമായി ഒരു വേഷപ്രച്ഛന്നത (Camouflage) വഹിക്കുന്നുണ്ട്. സിയാലിക് ആസിഡ്, CD52 ഗ്ലൈക്കോഫോമുകൾ എന്നിവയാൽ സമ്പുഷ്ടമായ അതിന്റെ ഉപരിതല ഗ്ലൈക്കോകാലിക്സ് പ്രതിരോധ വ്യവസ്ഥയുടെ തിരിച്ചറിയൽ വൈകിപ്പിക്കുന്നു. എങ്കിലും ഈ സമാധാനം ഭാഗികം മാത്രമാണ്. ബന്ധപ്പെട്ട് ഏതാനും മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ തന്നെ ന്യൂട്രോഫിലുകളും മാക്രോഫേജുകളും ഭൂരിഭാഗം ബീജങ്ങളെയും നീക്കം ചെയ്യുന്നു. ദശലക്ഷങ്ങളിൽ ഏതാനും നൂറുകൾ മാത്രമുള്ള വളരെ ചെറിയൊരു ഭാഗം മാത്രമാണ് ഇതിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെട്ട് ഫാലോപ്പിയൻ ട്യൂബിലേക്ക് നീങ്ങുന്നത്. മൊത്തത്തിൽ നോക്കിയാൽ, ബീജത്തിന്റെ യാത്ര എന്നത് കേവലം കരുത്തരായ നീന്തൽക്കാരെ കുറിച്ചുള്ള ഒന്നല്ല. ഇതൊരു സംയോജിത വ്യവസ്ഥയാണ്: സ്ത്രീശരീരത്തിലെ ചക്രത്തിന് അനുസരിച്ച് നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്ന ഊർജ്ജ ഉപയോഗം; ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കാനായി ഫാലോപ്പിയൻ ട്യൂബിന്റെ ഭിത്തിയിൽ പറ്റിപ്പിടിച്ചിരിക്കുന്നത്; പ്രതിരോധ വ്യവസ്ഥയുടെ സഹിഷ്ണുത ഉറപ്പാക്കാൻ ബീജദ്രാവകത്തിൽ നിന്നും ഹോർമോണുകളിൽ നിന്നുമുള്ള സിഗ്നലുകൾ; നാശം വൈകിപ്പിക്കാനായുള്ള തന്മാത്രാതലത്തിലുള്ള വേഷപ്രച്ഛന്നത; ഒടുവിൽ അണ്ഡത്തിലേക്കുള്ള വഴി കണ്ടെത്തൽ. ഒരു സൈഗോട്ട് നിലവിൽ വരുന്നതിന് മുൻപ് തന്നെ, ആ ഒരു കോശത്തിന്റെ രൂപീകരണം സാധ്യമാക്കുന്നതിനായി രണ്ട് ജീവികൾ തങ്ങളുടെ മെറ്റബോളിസവും പ്രതിരോധവും സമയക്രമവും ഏകോപിപ്പിച്ചു കഴിഞ്ഞിരിക്കുന്നു.

2.3.3 പ്രവേശനത്തിനുള്ള ഒരുക്കം: കപ്പാസിറ്റേഷൻ (Capacitation)

സ്ത്രീ പ്രത്യുത്പാദന വ്യവസ്ഥയിലൂടെയുള്ള യാത്രയിൽ ബീജത്തിന് ശാരീരികമായ (Physiological) ചില മാറ്റങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു. മെംബ്രേനുകളിൽ നിന്ന് കൊളസ്ട്രോൾ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുകയും ഉപരിതല പ്രോട്ടീനുകൾ പുനഃക്രമീകരിക്കപ്പെടുകയും സന്ദേശവാഹക തന്മാത്രകളായ cAMP വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ മാറ്റങ്ങൾ ബീജത്തെ ഓസൈറ്റിന്റെ സൂചനകളോട് പ്രതികരിക്കാൻ സജ്ജമാക്കുകയും അക്രോസോം റിയാക്ഷൻ (Acrosome reaction) നടത്താൻ പ്രാപ്തമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. കപ്പാസിറ്റേഷൻ (Capacitation) എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഈ പരിവർത്തനമില്ലാതെ ബീജസങ്കലനം സാധ്യമാകില്ല. ഒരു ബീജം ഭൗതികമായി ഓസൈറ്റിനടുത്ത് എത്തിയേക്കാമെങ്കിലും, ഈ മാറ്റമില്ലാതെ അതിന് ഉള്ളിലേക്ക് കടക്കാൻ കഴിയില്ല.

2.3.4 അവസാന തടസ്സം ഭേദിക്കൽ: സമ്പർക്കം മുതൽ അക്രോസോം റിയാക്ഷൻ വരെ

കപ്പാസിറ്റേഷൻ പൂർത്തിയാക്കിയ ഒരു ബീജം അണ്ഡത്തിനടുത്തെത്തുമ്പോഴേക്കും അത് അസാധ്യമായ പല തിരഞ്ഞെടുപ്പുകളെയും അതിജീവിച്ചുകഴിഞ്ഞിരിക്കും. എന്നാൽ, യഥാർത്ഥത്തിലുള്ള തിരഞ്ഞെടുപ്പ് ആരംഭിക്കുന്നത് അണ്ഡത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലാണ്. അണ്ഡം ഒട്ടും നഗ്നമായ ഒരു കോശമല്ല. കവചമായും കവാടമായും ഒരേസമയം പ്രവർത്തിക്കുന്ന ‘സോണ പെല്ലൂസിഡ’ എന്ന സവിശേഷമായ ഒരു പാളിയാൽ അത് പൊതിയപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഇതിലെ തന്മാത്രാതലത്തിലുള്ള സന്ദേശങ്ങൾ വായിക്കാൻ കഴിയുന്ന ബീജങ്ങൾക്ക് മാത്രമേ ഉള്ളിലേക്ക് പ്രവേശിക്കാനാകൂ. ഗ്ലൈക്കോപ്രോട്ടീനുകളുടെ (ZP1–ZP4) ഒരു ചെറിയ കുടുംബത്താലാണ് സോണ പെല്ലൂസിഡ നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഓരോ ഗ്ലൈക്കോപ്രോട്ടീനും ശാഖോപശാഖകളായി പിരിഞ്ഞ കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ് തന്മാത്രകളെ വഹിക്കുന്നുണ്ട്; ഇവയുടെ ക്രമീകരണം ഓരോ വർഗ്ഗത്തിലും വ്യത്യസ്തമാണ്. ബീജങ്ങൾ ഏതെങ്കിലും ഒരു അണ്ഡത്തെ തിരിച്ചറിയുകയല്ല ചെയ്യുന്നത്; മറിച്ച് തങ്ങളുടെ വർഗ്ഗത്തിന് മാത്രം സവിശേഷമായ പ്രോട്ടീൻ-കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ് സംയോഗത്തിലാണ് അവ ബന്ധിക്കപ്പെടുന്നത്.

കപ്പാസിറ്റേഷൻ പൂർത്തിയാക്കിയ ബീജത്തിന്റെ തലയിൽ ഈ കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ് തന്മാത്രകളുമായി ബന്ധിക്കാൻ കഴിയുന്ന റിസപ്റ്ററുകൾ പ്രകടമാകുന്നു. എലികളിൽ, ഈ പ്രക്രിയയിൽ നന്നായി പഠിക്കപ്പെട്ട ഒന്നാണ് ബീജോപരിതലത്തിലുള്ള എൻസൈമായ $\beta$-1,4-ഗാലക്ടോസിൽട്രാൻസ്ഫറസ് (GalTase); ഒരു ഒട്ടിപ്പിടിക്കൽ തന്മാത്രയായാണ് ഇതിനെ ഇവിടെ വിന്യസിച്ചിരിക്കുന്നത്. ZP3 പ്രോട്ടീനിലെ N-അസറ്റൈൽ ഗ്ലൂക്കോസാമിനിൽ അവസാനിക്കുന്ന O-ലിങ്ക്ഡ് ഷുഗർ ചെയിനുകളെ ഇത് തിരിച്ചറിയുന്നു. ഈ ക്രമീകരണങ്ങൾ പൊരുത്തപ്പെടുമ്പോൾ ബീജം സോണയുമായി ദൃഢമായി ബന്ധിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ ബന്ധനം കേവലം നിഷ്ക്രിയമായ ഒന്നല്ല, മറിച്ച് സജീവമായ ഒരു ഇടപെടലാണ്. ഈ റിസപ്റ്ററുകൾ ഒത്തുചേരുന്നത് ബീജത്തിന്റെ തലയിൽ തന്മാത്രാതലത്തിലുള്ള സന്ദേശങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പരയ്ക്ക് (signaling cascade) തുടക്കം കുറിക്കുന്നു. കാൽസ്യം ചാനലുകൾ തുറക്കപ്പെടുകയും ഉള്ളിലെ കാൽസ്യം ($Ca^{2+}$) നിരക്ക് കുത്തനെ ഉയരുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ കാൽസ്യം സിഗ്നലാണ് അക്രോസോം റിയാക്ഷന് പ്രേരണ നൽകുന്നത്.

അക്രോസോം റിയാക്ഷൻ എന്നത് ഒറ്റത്തവണ മാത്രം സംഭവിക്കുന്നതും പിൻവലിക്കാനേ കഴിയാത്തതുമായ ഒരു എക്സോസൈറ്റോസിസ് (exocytosis) പ്രക്രിയയാണ്. തത്വത്തിൽ ഇത് നാഡീകോശങ്ങളിലെ ന്യൂറോട്രാൻസ്മിറ്ററുകളുടെ പുറന്തള്ളലിന് സമാനമാണ്; അതായത്, ഒരു വെസിക്കിൾ പ്ലാസ്മ മെംബ്രേനുമായി ലയിച്ച് ഉള്ളിലുള്ളവ പുറത്തുവിടുന്നു. നാഡീവ്യൂഹത്തിൽ വെസിക്കിളുകൾ അനേകമാണെന്നും ലയനം ആവർത്തിക്കപ്പെടുമെന്നും ഉള്ളതാണ് വ്യത്യാസം; ബീജത്തിലാകട്ടെ അക്രോസോം എന്നത് ഒരൊറ്റ വലിയ വെസിക്കിളാണ്, ഈ പ്രവർത്തനം ഒരു തവണ മാത്രമേ സംഭവിക്കുന്നുള്ളൂ. രണ്ട് സന്ദർഭങ്ങളിലും ഒരേ അടിസ്ഥാന സംവിധാനമാണ് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്. വെസിക്കിൾ മെംബ്രേനിലും പ്ലാസ്മ മെംബ്രേനിലും സ്നെയർ (SNARE) പ്രോട്ടീനുകൾ നിലകൊള്ളുന്നു. കാൽസ്യം നില ഉയരുമ്പോൾ സ്നെയർ പ്രോട്ടീനുകൾ ഒത്തുചേരുകയും പ്ലാസ്മ മെംബ്രേനുകളെ പരസ്പരം ലയിക്കുന്നത് വരെ ശക്തമായി വലിച്ചടുപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ബീജത്തിൽ, അക്രോസോം മെംബ്രേനിലെ VAMP പ്രോട്ടീനും പ്ലാസ്മ മെംബ്രേനിലെ സിന്റാക്സിൻ (syntaxins), SNAP-25/23 എന്നിവയും കൃത്യമായി നിരക്കിലായിരിക്കണം. ഏതെങ്കിലും ടോക്സിനുകളോ ആന്റിബോഡികളോ വഴി സ്നെയർ പ്രോട്ടീനുകളുടെ വിന്യാസം തടയപ്പെട്ടാൽ അക്രോസോം റിയാക്ഷൻ പരാജയപ്പെടും. Rab3A പോലുള്ള ചെറിയ GTPase-കൾ ഈ പ്രക്രിയയെ നിയന്ത്രിക്കുകയും അക്രോസോമിനെ ശരിയായ സ്ഥാനത്ത് എത്തിക്കുകയും ലയനത്തിന്റെ സമയക്രമം പാലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സോണയുമായുള്ള ബന്ധനം, കാൽസ്യം പ്രവാഹം, Rab ആക്ടിവേഷൻ, സ്നെയർ പ്രോട്ടീനുകളുടെ കൂടിച്ചേരൽ എന്നിവ ഒത്തുചേരുമ്പോൾ മെംബ്രേനുകൾക്കിടയിൽ പലയിടങ്ങളിൽ ലയനമുണ്ടാകുന്നു. മെംബ്രേൻ ഭാഗങ്ങൾ തുറക്കപ്പെടുകയും അക്രോസോമിലെ വസ്തുക്കൾ സോണിലേക്ക് പുറന്തള്ളപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ബീജത്തിന്റെ ഉപരിതലം ഇപ്പോൾ പാടെ മാറിപ്പോയിരിക്കും; അതിന്റെ ആന്തരിക വെസിക്കിൾ ഉപയോഗിച്ചു തീർന്നു കഴിഞ്ഞു. അണ്ഡത്തിന്റെ പുറംകവചം ഭേദിക്കാനുള്ള ഒരൊറ്റ ശ്രമത്തിനായി അത് സ്വന്തം അക്രോസോമിനെ പൂർണ്ണമായും വിനിയോഗിച്ചു കഴിഞ്ഞു.

2.3.5 കവചം ദഹിപ്പിക്കൽ: എൻസൈമുകൾ, മെക്കാനിക്സ്, സെക്കൻഡറി ബൈൻഡിംഗ്

അക്രോസോം തുറക്കപ്പെടുന്നതോടെ രണ്ട് സുപ്രധാന പ്രക്രിയകൾ സമാന്തരമായി ആരംഭിക്കുന്നു. ആദ്യമായി, ബീജത്തിന്റെ തലയ്ക്കും സോണയ്ക്കും ഇടയിലുള്ള ഇടുങ്ങിയ ഇടത്തിലേക്ക് എൻസൈമുകൾ പ്രവഹിക്കുന്നു. പ്രോഅക്രോസിൻ ആയി സംഭരിക്കപ്പെടുന്ന അക്രോസിൻ (acrosin) എന്ന പ്രോട്ടിയേസ് എൻസൈമാണ് ഇതിൽ പ്രധാനം; ഇത് സോണയിലെ ഗ്ലൈക്കോപ്രോട്ടീനുകളിലെ സൾഫേറ്റഡ് ഷുഗർ ശൃംഖലകളുമായി ശക്തമായി ബന്ധിക്കുന്നു. അക്രോസിനും മറ്റ് പ്രോട്ടിയേസുകളും ചേർന്ന് സോണയിലെ പ്രോട്ടീൻ മാട്രിക്സിനെ മൃദുവാക്കുകയും ഭാഗികമായി ദഹിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ബീജത്തിന്റെ കടന്നുകയറ്റം സുഗമമാക്കുന്നു. ഹിയലൂറോണിഡേസുകൾ (hyaluronidases) പോലുള്ള മറ്റ് എൻസൈമുകൾ ചുറ്റുമുള്ള എക്സ്ട്രാ സെല്ലുലാർ മാട്രിക്സിനെ കൂടുതൽ പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു.

രണ്ടാമതായി, ബീജത്തിന്റെ ഉപരിതലം പുനർനിർമ്മിക്കപ്പെടുന്നു. പുറത്തെ മെംബ്രേനുകൾ ലയിക്കുന്നതോടെ അതുവരെ ഉള്ളിലായിരുന്ന ആന്തരിക അക്രോസോം മെംബ്രേനും പ്രോട്ടീനുകളും വെളിവാക്കപ്പെടുന്നു. ഇത്തരത്തിൽ പുറത്തുവരുന്ന ചില പ്രോട്ടീനുകൾ ZP2 എന്ന മറ്റൊരു സുപ്രധാന ഗ്ലൈക്കോപ്രോട്ടീനുമായി ബന്ധപ്പെടുന്നു. ഇത് ഒരു രണ്ടാംഘട്ട ബന്ധനം ഉറപ്പാക്കുകയും മുന്നോട്ട് നീങ്ങുമ്പോൾ ബീജം വേർപെട്ടു പോകാതെ നങ്കൂരമിട്ടതുപോലെ ഉറപ്പിച്ചു നിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. രാസപരമായ ദഹനവും യാന്ത്രികമായ ബലവും തമ്മിലുള്ള സന്തുലിതാവസ്ഥ ഓരോ വർഗ്ഗത്തിലും വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. എലികളിൽ, അക്രോസിൻ ഇല്ലാത്ത ആൺവർഗ്ഗങ്ങൾക്കും പ്രത്യുത്പാദന ശേഷിയുണ്ട്, എങ്കിലും കവചം ഭേദിക്കാൻ കൂടുതൽ സമയം വേണ്ടി വരുന്നു. മറ്റ് പ്രോട്ടിയേസുകളും വാലിന്റെ ശക്തമായ ചലനങ്ങളും ഈ കുറവ് പരിഹരിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.

മുയലുകളിലും ഹാംസ്റ്ററുകളിലും മറ്റ് ചില സസ്തനികളിലും അക്രോസിൻ അതീവ നിർണ്ണായകമാണ്; ഇതിന്റെ അഭാവം ബീജസങ്കലനത്തെ ഗുരുതരമായി ബാധിക്കുന്നു. എങ്കിലും അടിസ്ഥാന തത്വം മാറുന്നില്ല: രാസപരമായ മാറ്റങ്ങളും ഭൗതികമായ ബലവും ഉപയോഗിച്ച് ബീജം അണ്ഡത്തിന്റെ കവചത്തിൽ ഒരു പാത വെട്ടിത്തുറക്കുന്നു. ജീവിവർഗ്ഗങ്ങളുടെ സവിശേഷതകൾ ഇവിടെയും പ്രകടമാണ്. സൊനാഡെസിൻ (ZAN) പോലുള്ള വലിയ പ്രോട്ടീനുകൾ ഓരോ വർഗ്ഗത്തിലും വ്യത്യസ്തമാണ്; അവ സ്വന്തം വർഗ്ഗത്തിന്റെ ZP പ്രോട്ടീനുകളെ മാത്രമേ തിരിച്ചറിയുകയുള്ളൂ. ഒരു വർഗ്ഗത്തിലെ ബീജത്തിന് മറ്റൊരു വർഗ്ഗത്തിന്റെ സോണയുമായി ബന്ധിക്കാൻ കഴിയാത്തത് അവയ്ക്ക് നീന്താൻ അറിയാത്തതുകൊണ്ടല്ല, മറിച്ച് തന്മാത്രാതലത്തിലുള്ള ഈ പൊരുത്തക്കേടുകൾ മൂലമാണ്. കൃത്യമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന പ്രോട്ടീനുകളും എൻസൈമുകളും ഉള്ള ബീജങ്ങൾക്ക് മാത്രമേ ഈ ഘട്ടം വിജയകരമായി പൂർത്തിയാക്കാൻ സാധിക്കൂ. മറ്റുള്ളവ സോണയുമായി ശരിയായി ബന്ധിക്കപ്പെടുകയോ അക്രോസോം റിയാക്ഷൻ നടത്തുകയോ ചെയ്യാതെ അവിടെത്തന്നെ നശിച്ചുപോകുന്നു.

2.3.6 സമ്പർക്കം: ബീജം-അണ്ഡം മെംബ്രേൻ ലയനം

സോണ പെല്ലൂസിഡ ഭേദിച്ച് ബീജം പെരിവിറ്റലൈൻ സ്പേസിലേക്ക് (perivitelline space) പ്രവേശിക്കുന്നു; സോണയ്ക്കും അണ്ഡത്തിന്റെ പ്ലാസ്മ മെംബ്രേനുമിടയിലുള്ള ഇടുങ്ങിയ ഇടമാണിത്. തനിക്ക് ലയിച്ചുചേരേണ്ട കോശത്തിന്റെ സാമീപ്യത്തിലാണ് ബീജം ഇപ്പോളെങ്കിലും തിരഞ്ഞെടുപ്പിന്റെ ഒരു നിർണ്ണായക ഘട്ടം കൂടി അവശേഷിക്കുന്നുണ്ട്. അണ്ഡത്തിന്റെ പ്ലാസ്മ മെംബ്രേൻ (oolemma) എല്ലായിടത്തും ഒരേപോലെയല്ല. പെരിവിറ്റലൈൻ സ്പേസിലേക്ക് തള്ളിനിൽക്കുന്ന, ആക്റ്റിൻ (actin) അധിഷ്ഠിതമായ മൈക്രോവില്ലികൾ (microvilli) ധാരാളമുള്ള ഭാഗങ്ങളിലാണ് ലയനം സാധാരണയായി നടക്കുന്നത്. അന്തിമമായ ഒട്ടിപ്പിടിക്കലിനും ലയനത്തിനും സഹായിക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ വഹിക്കുന്നത് ഈ മൈക്രോവില്ലികളാണ്. ഈ ഘട്ടത്തിലെ ഏറ്റവും വ്യക്തമായി പഠിക്കപ്പെട്ട ഇടപെടൽ നടക്കുന്നത് ബീജോപരിതലത്തിലുള്ള IZUMO1-ഉം അണ്ഡപാളിയിലുള്ള JUNO എന്ന റിസപ്റ്ററും തമ്മിലാണ്. ബീജത്തിന്റെ തല ഓലെമ്മയുമായി സ്പർശിക്കുമ്പോൾ IZUMO1 JUNO-യുമായി ബന്ധിക്കുന്നു. ഇതൊരു സവിശേഷമായ തിരിച്ചറിയൽ പ്രക്രിയയാണ്. IZUMO1 ഇല്ലാത്ത ആൺ എലികളും JUNO ഇല്ലാത്ത പെൺ എലികളും പൂർണ്ണമായും വന്ധ്യരായിരിക്കും: അവിടെ ബീജകോശങ്ങൾ പരസ്പരം കണ്ടുമുട്ടുന്നുണ്ടെങ്കിലും അവയ്ക്ക് ലയിക്കാൻ കഴിയുന്നില്ല. വിവിധ വർഗ്ഗങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പഠനങ്ങൾ തെളിയിക്കുന്നത്, IZUMO1-ഉം JUNO-യും പൊതുവായവയാണെങ്കിലും വർഗ്ഗങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള അകലം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് അവയുടെ ബന്ധനശേഷി കുറയുന്നു എന്നാണ്; ഇത് വർഗ്ഗപരമായ തിരഞ്ഞെടുപ്പിന് മറ്റൊരു പാളി കൂടി നൽകുന്നു. JUNO-യ്ക്ക് ചുറ്റും CD9 എന്ന ടെട്രാസ്പാനിൻ (tetraspanin) പ്രോട്ടീൻ മെംബ്രേൻ പരിസ്ഥിതിയെ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. പ്രാദേശികമായ പ്രോട്ടീനുകളെയും മെംബ്രേന്റെ വക്രതയെയും ക്രമീകരിക്കുന്നത് CD9 ആണ്. CD9 ഇല്ലാത്ത ഓസൈറ്റുകൾക്ക് ബീജവുമായി ബന്ധിക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിലും അവിടെ ലയനം ഗണ്യമായി കുറവായിരിക്കും; യഥാർത്ഥത്തിലുള്ള മെംബ്രേൻ ലയനം അവിടെ ഒരിക്കലും സംഭവിക്കാറില്ല. CD9 നേരിട്ട് ബീജത്തെ തിരിച്ചറിയുന്നില്ല, മറിച്ച് അത് ഓലെമ്മയെ ലയനത്തിന് സജ്ജമാക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. വൈറസുകളിലേതുപോലെ മെംബ്രേൻ ലയനത്തെ നയിക്കുന്ന ഒരൊറ്റ ‘ഫ്യൂസോജൻ’ (fusogen) പ്രോട്ടീനായുള്ള അന്വേഷണത്തിലായിരുന്നു ഒരിക്കൽ ജീവശാസ്ത്രജ്ഞർ. ADAM കുടുംബത്തിലെ അംഗങ്ങളെ (fertilin $\alpha$/$\beta$) നീക്കം ചെയ്തുകൊണ്ടുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ തെളിയിച്ചത് ഈ സംവിധാനം പലയിടങ്ങളിലായി വ്യാപിച്ചു കിടക്കുന്ന ഒന്നാണെന്നാണ്. ഒരു ഘടകത്തിന്റെ അഭാവം പലപ്പോഴും മറ്റുള്ളവ പരിഹരിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ ഒരൊറ്റ പൂട്ടും താക്കോലും പോലെയല്ല, മറിച്ച് അണ്ഡത്തിന് ബീജത്തെ വിഴുങ്ങാൻ സഹായിക്കുന്ന ഏകോപിപ്പിക്കപ്പെട്ട ഒരു കൂട്ടം മാറ്റങ്ങളാണ്. സമീപകാല പഠനങ്ങൾ ഈ വീക്ഷണത്തെ കൂടുതൽ വ്യക്തമാക്കുന്നു. IZUMO1-JUNO ബന്ധനത്തിന് ശേഷം അണ്ഡം പ്രവർത്തിക്കുന്നത് പ്രതിരോധ കോശങ്ങൾ അന്യവസ്തുക്കളെ വിഴുങ്ങുന്ന (phagocytosis) രീതിക്ക് സമാനമായാണ്. ബീജത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഫോസ്ഫാറ്റിഡിൽസെറിൻ (PtdSer) എന്ന ഫോസ്ഫോലിപ്പിഡ് പ്രകടമാകുന്നു; മറ്റ് സന്ദർഭങ്ങളിൽ കോശങ്ങളെ വിഴുങ്ങാനായി അടയാളപ്പെടുത്തുന്ന തന്മാത്രയാണിത്. അണ്ഡത്തിലെ മൈക്രോവില്ലികൾ BAI1, Tim4, CD36 തുടങ്ങിയ PtdSer റിസപ്റ്ററുകൾ വഹിക്കുന്നു. ഈ റിസപ്റ്ററുകൾ ബീജത്തിലെ PtdSer-മായി ബന്ധിക്കുമ്പോൾ അവ ELMO1–Rac1 പോലുള്ള ആന്തരിക ഘടകങ്ങളെ സജീവമാക്കുകയും കോർട്ടക്സിലെ ആക്റ്റിൻ തന്മാത്രകളെ പുനഃക്രമീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മൈക്രോസ്കോപ്പിലൂടെ നോക്കിയാൽ അണ്ഡത്തിലെ മൈക്രോവില്ലികൾ ബീജത്തിന്റെ തലയെ പൊതിയുന്നത് കാണാൻ കഴിയും. അണ്ഡം ഇവിടെ ഒരു നിഷ്ക്രിയമായ ലക്ഷ്യമല്ല; മറിച്ച് ഉപരിതല സിഗ്നലുകൾ ഉറപ്പുവരുത്തിയ ശേഷം ബീജത്തെ ഉള്ളിലേക്ക് വലിച്ചെടുക്കുന്ന സജീവ പങ്കാളിയാണ്. മെംബ്രേനുകൾ അടുത്തു വരികയും സൈറ്റോസ്കെലിറ്റൺ പുനഃക്രമീകരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ ബീജത്തിനും അണ്ഡത്തിനുമിടയിൽ ചെറിയ ലയന സുഷിരങ്ങൾ (fusion pores) തുറക്കപ്പെടുന്നു. ഈ സുഷിരങ്ങൾ വികസിക്കുകയും ഒടുവിൽ രണ്ട് മെംബ്രേനുകളും ലയിച്ച് സൈറ്റോപ്ലാസം ഒരൊറ്റ അറയായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു.

2.3.7 ലയനത്തിന് ശേഷം

മെംബ്രേൻ ലയനം ബീജസങ്കലനത്തിന്റെ അവസാനമല്ല, മറിച്ച് തുടക്കമാണ്. ലയനദ്വാരത്തിലൂടെ ബീജത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസും സെൻട്രിയോളും (proximal centriole) ചുറ്റുമുള്ള പദാർത്ഥങ്ങളും ഓസൈറ്റ് സൈറ്റോപ്ലാസത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു. വാലിന്റെയും മധ്യഭാഗത്തിന്റെയും ചില ഭാഗങ്ങളും ഉള്ളിലേക്ക് വരാമെങ്കിലും വികാസത്തിന് നിർണ്ണായകം ക്രോമസോമുകളും സെൻട്രിയോളുമാണ്. ‘ബീജത്തിന്റെ പ്രവേശനം’ എന്നത് ഒരു നിഷ്ക്രിയമായ കുത്തിവയ്ക്കലായി തോന്നിയേക്കാം; എന്നാൽ യാഥാർത്ഥ്യം മറ്റൊന്നാണ്. അണ്ഡത്തിന്റെ കോർട്ടിക്കൽ ആക്റ്റിനും മൈക്രോവില്ലികളും ബീജത്തെ പൂർണ്ണമായും ഉള്ളിലേക്ക് വലിച്ചെടുക്കുന്നതിനായി നിരന്തരം പുനർനിർമ്മിക്കപ്പെടുന്നു. പ്രതിരോധ കോശങ്ങളിൽ ഫാഗോസൈറ്റോസിസിനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന അതേ സിഗ്നൽ സംവിധാനങ്ങൾ തന്നെയാണ് ഇവിടെ മറ്റൊരു ലക്ഷ്യത്തിനായി വിന്യസിക്കപ്പെടുന്നത്. മിനിറ്റുകൾക്കുള്ളിൽ ബീജത്തിലെ PLC$\zeta$ അണ്ഡത്തിലുടനീളം വ്യാപിക്കുകയും കാൽസ്യം തരംഗങ്ങൾക്ക് (calcium oscillations) തുടക്കം കുറിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇവ ആവർത്തിച്ചുള്ള കാൽസ്യം തരംഗങ്ങളാണ്. ഈ തരംഗങ്ങൾ ഓസൈറ്റിനെ അതിന്റെ മന്ദതയിൽ (metaphase II arrest) നിന്ന് ഉണർത്തുകയും മിയോസിസ് പൂർത്തിയാക്കി രണ്ടാമത്തെ പോളാർ ബോഡിയെ പുറന്തള്ളാൻ സഹായിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. കൂടാതെ കൂടുതൽ ബീജങ്ങൾ കയറുന്നത് തടയാനായി കോർട്ടിക്കൽ ഗ്രാനുളുകൾ പുറത്തുവിടുകയും (block to polyspermy) ചെയ്യുന്നു. ഇതിനിടയിൽ ബീജത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ് വികസിക്കാൻ (decondense) തുടങ്ങുന്നു. പ്രോട്ടാമൈനുകൾ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുകയും പകരം മാതാവിൽ നിന്നുള്ള ഹിസ്റ്റോണുകൾ സ്ഥാനം പിടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ പുനർനിർമ്മിക്കപ്പെട്ട ക്രോമാറ്റിന് ചുറ്റും പുതിയൊരു ന്യൂക്ലിയർ കവചം രൂപപ്പെടുന്നു. സമാനമായ മാറ്റങ്ങൾ മാതാവിന്റെ ക്രോമാറ്റിനിലും സംഭവിക്കുന്നു. വൈകാതെ മാതാപിതാക്കളുടെ രണ്ട് പ്രോന്യൂക്ലിയസുകൾ (pronuclei) ഒരേ സൈറ്റോപ്ലാസത്തിൽ മുഖാമുഖം നിൽക്കുന്ന നിലയിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. ഈ ഘട്ടമെത്തുമ്പോഴേക്കും വർഗ്ഗപരമായ കൃത്യത ഉറപ്പുവരുത്തിക്കഴിഞ്ഞു. സോണ കോഡ്, ഒട്ടിപ്പിടിക്കൽ പാളികൾ, ലയന സംവിധാനം തുടങ്ങിയ മുൻപത്തെ തടസ്സങ്ങളെല്ലാം ഉള്ളിലെത്തിയ ബീജത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ് അതേ വർഗ്ഗത്തിന്റേതാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു. ഉള്ളിലെത്തിയാൽ ക്രോമസോം റെപ്ലിക്കേഷനും വിഭജനവും സസ്തനികളിലുടനീളം പൊതുവായ രീതിയിലാണ് നടക്കുന്നത്. പരീക്ഷണാടിസ്ഥാനത്തിൽ മറ്റൊരു വർഗ്ഗത്തിന്റെ ബീജം ഉള്ളിലേക്ക് കടത്തിയാലും ജനിതകമായ പൊരുത്തക്കേടുകൾ കാരണം പിന്നീട് വികാസം പരാജയപ്പെടാറാണ് പതിവ്; അല്ലാതെ കോശസംവിധാനത്തിന് ആ ഡി.എൻ.എയെ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയാത്തതുകൊണ്ടല്ല.

2.3.8 ഇന്റർഫേസിലെ വർഗ്ഗ സവിശേഷതകൾ

ബീജസങ്കലനം എന്നത് അതത് വർഗ്ഗങ്ങൾക്കുള്ളിൽ മാത്രം പരിമിതപ്പെട്ട ഒന്നാണ് എന്ന് പ്രാഥമികമായി നിരീക്ഷിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്. എന്നാൽ തന്മാത്രാതലത്തിലുള്ള സൂക്ഷ്മവിവരങ്ങൾ പരിശോധിക്കുമ്പോൾ, അനേകം സ്വതന്ത്ര പരിശോധനാഘട്ടങ്ങളിലൂടെയാണ് (checkpoints) ഈ വസ്തുത ഉറപ്പാക്കപ്പെടുന്നത് എന്ന് കാണാം. സസ്തനികളിൽ, അണ്ഡത്തെ പൊതിഞ്ഞുനിൽക്കുന്ന സോണ പെല്ലൂസിഡ വർഗ്ഗവിശിഷ്ടമായ ഗ്ലൈക്കോപ്രോട്ടീൻ-ഷുഗർ ക്രമീകരണങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. ബീജങ്ങൾ ഇതിന് പൂരകമായ റിസപ്റ്ററുകൾ—ഗാൽടേസ് (GalTase), സൊനാഡെസിൻ (zonadhesin), പ്രോഅക്രോസിൻ, SED1, CRISP കുടുംബത്തിലെ പ്രോട്ടീനുകൾ മുതലായവ—ഈ പാറ്റേണുകൾക്ക് അനുസൃതമായി തങ്ങളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ വഹിക്കുന്നുണ്ട്. അക്രോസോമൽ എൻസൈമുകൾ പോലും സ്വന്തം വർഗ്ഗത്തിന്റെ സോണയുടെ ഘടനയ്ക്ക് അനുയോജ്യമായ രീതിയിൽ ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ടവയാണ്. വികാസത്തിന്റെ അടുത്ത ഘട്ടത്തിൽ, IZUMO1–JUNO ഇടപെടലുകളും മനുഷ്യരിൽ പുതുതായി തിരിച്ചറിയപ്പെട്ട MAIA പോലുള്ള ഘടകങ്ങളും ലയനഘട്ടത്തിൽ ഈ സവിശേഷതയെ വീണ്ടും പരിഷ്കരിക്കുന്നു. സാധാരണ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ഒരു വർഗ്ഗത്തിന്റെ ബീജം മറ്റൊരു വർഗ്ഗത്തിന്റെ സോണയുമായി ഫലപ്രദമായി ബന്ധിക്കപ്പെടുകയോ തുടർന്നുള്ള രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് തുടക്കം കുറിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല. അണ്ഡത്തിന്റെ പാളിയിലേക്ക് ലയിച്ചുചേരാൻ പാകത്തിലുള്ള ഒരു അവസ്ഥയിലേക്ക് എത്തിച്ചേരാൻ അവയ്ക്ക് സാധിക്കുകയുമില്ല.

സസ്തനികൾക്ക് പുറത്ത്, പരിണാമം ഇതിലും വ്യക്തമായ ഉദാഹരണങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ചിട്ടുണ്ട്. കടൽ മുള്ളൻപന്നികളിൽ (sea urchins), അക്രോസോമൽ പ്രോട്ടീനായ ബൈൻഡിൻ (bindin) അണ്ഡത്തിന്റെ പാളിയിലുള്ള ഒരു സവിശേഷ റിസപ്റ്ററുമായി ബന്ധിക്കുന്നു. ഈ ഷുഗർ ക്രമീകരണവും ബൈൻഡിന്റെ വിന്യാസവും അതീവ കണിശമായതുകൊണ്ട് സ്വന്തം വർഗ്ഗത്തിന്റെ അണ്ഡങ്ങളോട് മാത്രമേ ബീജം ഒട്ടിപ്പിടിക്കുകയുള്ളൂ; വേർതിരിച്ചെടുത്ത ബൈൻഡിൻ തന്മാത്രകൾ സ്വന്തം വർഗ്ഗത്തിന്റെ അണ്ഡങ്ങളെ മാത്രം കൂട്ടിയോജിപ്പിക്കുകയും മറ്റുള്ളവയെ അവഗണിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അബലോൺ (abalone) എന്ന ജീവിയിൽ, ലൈസിൻ (lysin) എന്ന പ്രോട്ടീൻ VERL എന്ന വലിയ അണ്ഡ ഗ്ലൈക്കോപ്രോട്ടീനുമായി ബന്ധിച്ചാണ് പാത തുറക്കുന്നത്. ലൈസിനും VERL-ഉം പ്രകൃതിയിൽ ഏറ്റവും വേഗത്തിൽ പരിണമിക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു; ഒന്നിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങൾ മറ്റേതിലൂടെ നികത്തപ്പെടുന്നു. ഇത് ബീജസങ്കലനത്തെ വർഗ്ഗപരിധികൾക്കുള്ളിൽ കർശനമായി ബന്ധിച്ചുനിർത്തുന്നു. ചില മത്സ്യങ്ങളിൽ, ബൗൺസർ (Bouncer) എന്ന ചെറിയ മെംബ്രേൻ പ്രോട്ടീൻ ഏത് ബീജം പ്രവേശിക്കണം എന്ന് നിശ്ചയിക്കുന്ന കാവൽക്കാരനായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, സീബ്രാഫിഷ് അണ്ഡത്തിൽ മെഡാക്ക (medaka) മത്സ്യത്തിന്റെ ബൗൺസർ പ്രോട്ടീൻ കൃത്രിമമായി വിന്യസിച്ചാൽ മെഡാക്ക ബീജത്തിന് അതിൽ ബീജസങ്കലനം നടത്താൻ സാധിക്കും.

മനുഷ്യരിൽ, അണ്ഡത്തിലെ MAIA എന്ന പ്രോട്ടീൻ IZUMO1-JUNO സമുച്ചയത്തോടൊപ്പം ചേർന്ന് ഒരു സവിശേഷ പാളി കൂടി ഇതിന് നൽകുന്നു. മനുഷ്യ അണ്ഡങ്ങൾ ബീജങ്ങളെ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിൽ അതീവ കണിശത പുലർത്തുന്നു എന്ന ക്ലിനിക്കൽ നിരീക്ഷണങ്ങളുമായി ഇത് ചേർന്നുനിൽക്കുന്നു. ഈ എല്ലാ വ്യവസ്ഥകളിലും കാതലായ തത്വം ഒന്നാണ്: ബീജസങ്കലനം ഒരൊറ്റ സംഭവമല്ല, മറിച്ച് പരിണാമ ചരിത്രത്താൽ രൂപപ്പെട്ട പ്രോട്ടീനുകളും ഷുഗർ തന്മാത്രകളും റിസപ്റ്ററുകളും നടപ്പിലാക്കുന്ന പരിശോധനാഘട്ടങ്ങളുടെ ഒരു ക്രമമാണ്. ഒടുവിൽ ഒരു മനുഷ്യ അണ്ഡവുമായി ലയിക്കുന്ന ബീജം ഈ എല്ലാ ഫിൽറ്ററുകളെയുംഅതിജീവിച്ച ഒന്നാണ്. സോണയുടെ തന്മാത്രാ കോഡ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തിയ ശേഷം, അക്രോസോം റിയാക്ഷൻ പൂർത്തിയാക്കി, ശരിയായ ഉപരിതല പ്രോട്ടീനുകളിലൂടെ അത് അണ്ഡത്തിന്റെ വിഴുങ്ങൽ പ്രക്രിയയുമായി (engulfment machinery) സഹകരിക്കുന്നു.

പിതൃജീനോം അണ്ഡത്തിനുള്ളിൽ എത്തുമ്പോഴേക്കും ഈ വ്യവസ്ഥ ലളിതവും എന്നാൽ അഗാധവുമായ ഒരു ദൗത്യം പൂർത്തിയാക്കിക്കഴിഞ്ഞു: പുതുതായി ഉദയം ചെയ്യുന്ന ജീവി ഏതെങ്കിലും ഒരു വർഗ്ഗത്തിന്റേതല്ല, മറിച്ച് ഒരു നിശ്ചിത വർഗ്ഗത്തിന്റേതാണെന്നും ഒരു നിശ്ചിത മാതാപിതാക്കളുടേതാണെന്നും അത് ഉറപ്പുവരുത്തുന്നു. ദ്രാവക പ്രവാഹങ്ങൾ, താപനില, രാസവസ്തുക്കൾ, സഹകരണം എന്നിവയാൽ നയിക്കപ്പെട്ട അനേകം ചലിക്കുന്ന കോശങ്ങളിൽ നിന്ന്, ഒടുവിൽ ഏകീകൃതമായ ലയനത്തിലേക്കും ഉണർവ്വിലേക്കും എത്തുന്ന ജൈവികമായ ചരിത്രമാണിത്—ആദ്യത്തെ മനുഷ്യകോശമായ സൈഗോട്ട്.

2.4 ബീജസങ്കലനം മുതൽ ആദ്യ വിഭജനം വരെ

ബീജം അണ്ഡത്തിന്റെ ഉപരിതലവുമായി ലയിക്കുന്നതോടെ ബീജകോശങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ ഇടപെടലുകൾ—സഞ്ചാരപഥങ്ങൾ, കപ്പാസിറ്റേഷൻ, സോണ തിരിച്ചറിയൽ, അക്രോസോം പുനഃക്രമീകരണം എന്നിവ—അവസാനിക്കുന്നു. എന്നാൽ ഉള്ളിൽ നിർണ്ണായകമായ പരിവർത്തനം ആരംഭിക്കുന്നതേയുള്ളൂ. വികാസത്തിന്റെ അന്തിമഘട്ടത്തിലെത്തിയ, അതീവ സവിശേഷതകളുള്ള രണ്ട് കോശങ്ങൾ ഇപ്പോൾ തങ്ങളുടെ സവിശേഷ സ്വഭാവങ്ങൾ അഴിച്ചുമാറ്റി തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ ഒന്നായി—സ്വയം നിയന്ത്രിക്കാൻ ശേഷിയുള്ള ഒരു ‘ടോട്ടിപോട്ടന്റ്’ (totipotent) ഭ്രൂണമായി—പുനർനിർമ്മിക്കപ്പെടേണ്ടതുണ്ട്.

തുടർന്നുള്ള 24 മുതൽ 30 വരെ മണിക്കൂറുകൾ എന്നത് ഒരു സ്വിച്ച് ഇടുന്നത് പോലെ ലളിതമായ ഒരു മാറ്റമല്ല, മറിച്ച് ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള ഒരു പ്രക്രിയയാണ്: വൈദ്യുത ഉണർവ്വ്, മെംബ്രേൻ ദൃഢമാകൽ, ക്രോമാറ്റിൻ വികാസം, എപ്പിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ, സമ്മർദ്ദത്തിന് കീഴിലുള്ള ഡിഎൻഎ റെപ്ലിക്കേഷൻ, ഒടുവിൽ ആദ്യത്തെ മൈറ്റോസിസ് (mitosis) എന്നിവ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ആദ്യത്തെ കാൽസ്യം സ്പൈക്ക് മുതൽ ആദ്യ വിഭജനം വരെയുള്ള കാരണഫല ശൃംഖലയെ നമുക്ക് പിന്തുടരാം.

ലയനം നടന്നാലുടൻ, ബീജത്തിൽ നിന്നുള്ള PLC$\zeta$ അണ്ഡത്തിന്റെ സൈറ്റോപ്ലാസത്തിൽ (ooplasm) കാൽസ്യം തരംഗങ്ങൾക്ക് തുടക്കം കുറിക്കുന്നു. ഇതിന് മുൻപ് അണ്ഡം തയ്യാറെടുത്തിരുന്നെങ്കിലും മിയോസിസ് II-ൽ നിശ്ചലമാക്കപ്പെട്ട അവസ്ഥയിലായിരുന്നു. സസ്തനികളിൽ ഈ ഉണർവ്വ് എന്നത് ഒരൊറ്റ തരംഗമല്ല, മറിച്ച് മണിക്കൂറുകളോളം നീളുന്ന കാൽസ്യം സ്പൈക്കുകളുടെ ഒരു പരമ്പരയാണ്. ഈ തരംഗങ്ങൾ കേവലം അപശ്രുതിയല്ല; വികാസത്തിന്റെ അടുത്ത ഘട്ടങ്ങൾ കൃത്യമായ ക്രമത്തിൽ നടക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കാനാവശ്യമായ സമയക്രമങ്ങൾ (timing information) ഇവയിൽ രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. തുടക്കത്തിലുള്ള ശക്തമായ തരംഗങ്ങൾ അണ്ഡത്തെ നിശ്ചലാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് മോചിപ്പിക്കുകയും രണ്ടാമത്തെ പോളാർ ബോഡി പുറന്തള്ളാൻ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പിന്നീടുള്ള തരംഗങ്ങൾ അണ്ഡത്തിന്റെ പുറംഭാഗം ക്രമീകരിക്കുകയും സംഭരിച്ചുവെച്ച മാതൃ ആർഎൻഎകൾ പുനഃക്രമീകരിക്കുകയും വരാനിരിക്കുന്ന മാറ്റങ്ങൾക്കായി സൈറ്റോപ്ലാസത്തെ സജ്ജമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഇതിന്റെ ആദ്യത്തെ ദൃശ്യമായ ഫലങ്ങളിലൊന്നാണ് കോർട്ടിക്കൽ റിയാക്ഷൻ (cortical reaction). സെക്കൻഡുകൾക്കോ മിനിറ്റുകൾക്കോ ഉള്ളിൽ, അണ്ഡത്തിന്റെ മെംബ്രേന് തൊട്ടുതാഴെയുള്ള നൂറുകണക്കിന് കോർട്ടിക്കൽ ഗ്രാനുളുകൾ ലയിക്കുകയും എൻസൈമുകൾ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ എൻസൈമുകൾ സോണ പെല്ലൂസിഡയെ പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒവാസ്റ്റാസിൻ (ovastacin) എന്ന എൻസൈം ZP2 പ്രോട്ടീനിന്റെ ഒരു ഭാഗം മുറിച്ചുമാറ്റുന്നതോടെ മറ്റു ബീജങ്ങൾക്ക് പറ്റിപ്പിടിക്കാനുള്ള സാഹചര്യം ഇല്ലാതാകുന്നു. അതോടൊപ്പം ‘സിങ്ക് സ്പാർക്കുകൾ’ (zinc sparks) എന്നറിയപ്പെടുന്ന സിങ്ക് അയോണുകളുടെ പ്രവാഹം സോണയെ കൂടുതൽ ദൃഢമാക്കുന്നു. ഒന്നിലധികം ബീജങ്ങൾ പ്രവേശിക്കുന്നത് (polyspermy) മാരകമായതുകൊണ്ട്, ഉണർവ്വിന് ശേഷമുള്ള അണ്ഡത്തിന്റെ ആദ്യ ദൗത്യം ജനിതകമായ അനന്യത (genomic exclusivity) ഉറപ്പാക്കുക എന്നതാണ്. മെംബ്രേനിലും രണ്ടാമതൊരു തടസ്സം വിന്യസിക്കപ്പെടുന്നു. IZUMO1-ന്റെ പ്രധാന റിസപ്റ്ററായ JUNO ലളിതമായ വെസിക്കിളുകളായി പുറന്തള്ളപ്പെടുന്നു. ഇത് അധികമായി വരുന്ന ബീജങ്ങൾക്കുള്ള ബന്ധനസ്ഥാനങ്ങൾ ഇല്ലാതാക്കുകയും വൈകിയെത്തുന്ന ബീജങ്ങളെ വഴിതെറ്റിക്കുന്നതിനുള്ള തന്ത്രമായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ സംവിധാനങ്ങൾ എല്ലാം ചേർന്ന് ഭ്രൂണത്തിന് കൃത്യമായ ഡിപ്ലോയിഡ് ജീനോം ഉണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു. ആദ്യ നിമിഷങ്ങൾ മുതൽ തന്നെ ഈ വ്യവസ്ഥ ഒരു ഏകമുഖ വികാസപാത ഉറപ്പിക്കുന്നു: ഒരു ബീജം, ഒരു അണ്ഡം, ഒരു ജീനോം, ഒരു ഭ്രൂണം.

തുടർന്ന് ശ്രദ്ധ ഉള്ളിലേക്ക് തിരിയുന്നു. ബീജസങ്കലനം നടന്ന അണ്ഡത്തിൽ ഇപ്പോൾ പല കാര്യങ്ങളിലും പരസ്പരം വിരുദ്ധമായ രണ്ട് ഹപ്ലോയിഡ് ജീനോമുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. പിതൃജീനോം അതീവ സാന്ദ്രമായ പ്രോട്ടാമൈനുകളാൽ പൊതിയപ്പെട്ടാണ് എത്തുന്നത്; ഇത് വിവരങ്ങൾ കൈമാറാനല്ല, മറിച്ച് സാന്ദ്രതയ്ക്കായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യപ്പെട്ടതാണ്. മാതൃജീനോമാകട്ടെ അതിന്റേതായ എപ്പിജെനെറ്റിക് അടയാളങ്ങളോടെ മിയോട്ടിക് അവസ്ഥയിലാണ്. വികാസം മുന്നോട്ട് പോകണമെങ്കിൽ ഇവ രണ്ടും റെപ്ലിക്കേഷനും ഭ്രൂണത്തിന്റെ ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷനും അനുയോജ്യമായ രീതിയിൽ പുനഃക്രമീകരിക്കപ്പെടണം. ഈ പ്രക്രിയ പ്രോന്യൂക്ലിയർ രൂപീകരണത്തിൽ (pronuclear formation) അവസാനിക്കുന്നു. പിതൃ ക്രോമാറ്റിനാണ് ആദ്യം മാറുന്നത്. സൈറ്റോപ്ലാസത്തിലുള്ള ഗ്ലൂട്ടാതയോൺ (glutathione) ബീജത്തിലെ ഡിഎൻഎയെ ദൃഢമാക്കിയിരുന്ന പ്രോട്ടാമൈൻ ബന്ധനങ്ങളെ തകർക്കുന്നു. ഈ ബന്ധനങ്ങൾ അഴിയുന്നതോടെ ബീജത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ് വികസിക്കുന്നു. മാതാവിൽ നിന്നുള്ള ഹിസ്റ്റോണുകൾ പ്രോട്ടാമൈനുകൾക്ക് പകരം സ്ഥാനം പിടിക്കുകയും ക്രോമാറ്റിൻ പുനർനിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഏകദേശം 6 മുതൽ 8 വരെ മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ പിതൃ പ്രോന്യൂക്ലിയസ് ദൃശ്യമാകുന്നു.

സമാന്തരമായി, മാതൃ ക്രോമസോമുകൾ കാൽസ്യത്തിന്റെ സ്വാധീനത്തിൽ മിയോസിസ് II പൂർത്തിയാക്കി മാതൃ പ്രോന്യൂക്ലിയസായി മാറുന്നു. ഓരോ പ്രോന്യൂക്ലിയസിലും റെപ്ലിക്കേഷനായി തയ്യാറെടുക്കുന്ന ഓരോ ഹപ്ലോയിഡ് ജീനോം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. അവ ഉടനെ ലയിക്കുന്നില്ല. പകരം, കോശമധ്യത്തിലേക്ക് അവ പരസ്പരം അടുത്തേക്ക് നീങ്ങുന്നു. ബീജം നൽകിയ സെൻട്രിയോൾ (centriole) ആണ് ഈ ചലനത്തെ നയിക്കുന്നത്. മനുഷ്യ അണ്ഡങ്ങളിൽ സെൻട്രിയോളുകൾ ഇല്ല; ബീജം നൽകുന്ന ഈ ഘടകമില്ലെങ്കിൽ പ്രോന്യൂക്ലിയസുകളെ ചലിപ്പിക്കുന്ന മൈക്രോട്യൂബ്യൂൾ ശൃംഖല രൂപപ്പെടില്ല. സെൻട്രിയോൾ മൈക്രോട്യൂബ്യൂളുകളെ വിന്യസിക്കുകയും പ്രോന്യൂക്ലിയസുകളെ വിഭജനത്തിനായി ശരിയായ സ്ഥാനത്ത് എത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

പ്രോന്യൂക്ലിയസുകൾ അടുത്തേക്ക് നീങ്ങുന്നതോടെ എപ്പിജെനെറ്റിക് പുനഃക്രമീകരണം ആരംഭിക്കുന്നു. രണ്ട് ജീനോമുകളും വ്യത്യസ്തമായ മീതൈലേഷൻ പാറ്റേണുകളോടെയാണ് വരുന്നത്. മാറ്റമില്ലാതെ തുടർന്നാൽ ഇത് അസ്ഥിരമായ ഒരു അവസ്ഥയുണ്ടാക്കും. അതിനാൽ സൈഗോട്ട് ഈ അടയാളങ്ങളെ മായ്ച്ചുതുടങ്ങുന്നു. പിതൃജീനോം TET3 വഴി വേഗത്തിലുള്ള ഡീമീതൈലേഷന് (demethylation) വിധേയമാകുന്നു. മാതൃജീനോമിലാകട്ടെ റെപ്ലിക്കേഷനോടൊപ്പം ഈ മാറ്റം സാവധാനത്തിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. എങ്കിലും ചില പ്രധാന ഭാഗങ്ങളിലെ അടയാളങ്ങൾ (imprints) സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ എപ്പിജെനെറ്റിക് പുനഃക്രമീകരണം ബീജകോശങ്ങളുടെ സവിശേഷതകളെ മായ്ച്ചുകളയുകയും മാതാപിതാക്കളുടെ വിവരങ്ങൾ നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് പൂർത്തിയാകുന്നതോടെ ഡിഎൻഎ റെപ്ലിക്കേഷൻ ആരംഭിക്കുന്നു. ആദ്യ വിഭജനത്തിന് മുൻപായി രണ്ട് പ്രോന്യൂക്ലിയസുകളും തങ്ങളുടെ ജീനോമുകൾ ഇരട്ടിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. മനുഷ്യ സൈഗോട്ടുകളിൽ ഈ ഘട്ടം ഏകദേശം 8 മുതൽ 14 വരെ മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ ആരംഭിക്കുന്നു. ഇത് സാധാരണ കോശങ്ങളിലെ റെപ്ലിക്കേഷനിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ്; വിഭവങ്ങൾ ഭൂരിഭാഗവും മാതാവിൽ നിന്നാണ് ലഭിക്കുന്നത്. ഈ പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങൾ ഭ്രൂണത്തിൽ ജനിതക പിഴവുകൾക്ക് (aneuploidy) സാധ്യത കൂട്ടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, വിഭജനത്തിന് മുൻപ് റെപ്ലിക്കേഷൻ പൂർത്തിയാകേണ്ടതുണ്ട്.

റെപ്ലിക്കേഷൻ അവസാനിക്കുന്നതോടെ ഭ്രൂണം സൈംഗമിയിലേക്ക് (syngamy) അടുക്കുന്നു. പ്രോന്യൂക്ലിയസുകൾ ലയിക്കുന്നു എന്നാണ് പൊതുവെ പറയാറുള്ളതെങ്കിലും യാഥാർത്ഥ്യം അതല്ല. പകരം, രണ്ട് ന്യൂക്ലിയർ കവചങ്ങളും ഒരേസമയം തകരുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. തുടർന്ന് മാതാപിതാക്കളുടെ ക്രോമസോമുകൾ ഒരേ സൈറ്റോപ്ലാസത്തിൽ ഒത്തുചേരുകയും ഒരു സ്പിൻഡിൽ അവയെ പിടിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ബീജത്തിൽ നിന്നുള്ള സെൻട്രിയോളുകളാണ് ഈ സ്പിൻഡിലിനെ ക്രമീകരിക്കുന്നത്. മനുഷ്യരിൽ സെൻട്രിയോളുകൾ പുതുതായി ഉണ്ടാകില്ല; ബീജത്തിൽ നിന്നുള്ളവ തന്നെ വേണം. മൈക്രോട്യൂബ്യൂളുകൾ 46 ക്രോമസോമുകളെയും ഒരേ നിരയിൽ ക്രമീകരിക്കുന്നു. ഇതാണ് ജനിതകമായ യഥാർത്ഥ ഏകീകരണം. ഇതോടെ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത പരമ്പരകൾ ഒരൊറ്റ ഡിപ്ലോയിഡ് ഘടനയായി മാറുന്നു.

തുടർന്ന് ആദ്യത്തെ മൈറ്റോട്ടിക് വിഭജനം നടക്കുന്നു. സ്പിൻഡിൽ കൃത്യമായ സ്ഥാനത്ത് ക്രമീകരിക്കപ്പെടുന്നതോടെ സൈറ്റോപ്ലാസം രണ്ട് സമാനമായ പുത്രികാ കോശങ്ങളായി വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു. ഓരോ പുതിയ കോശവും (blastomeres) തനിയെ ഓരോ ഡിപ്ലോയിഡ് ജീനോമുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നു. ബീജസങ്കലനത്തിലോ പ്രോന്യൂക്ലിയർ ഘട്ടത്തിലോ അല്ല, മറിച്ച് ഈ ആദ്യ വിഭജനം വിജയകരമായി പൂർത്തിയാകുമ്പോഴാണ് ഭ്രൂണത്തിൽ പുതിയൊരു ജനിതക സ്വത്വമുള്ള രണ്ട് കോശങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നത്.

ഈ പ്രാരംഭ സംഭവങ്ങൾ മനുഷ്യ വികാസത്തിന്റെ തന്മാത്രാതലത്തിലുള്ള അടിത്തറയാണ്. ബീജകോശങ്ങൾ ജനിതക വിവരങ്ങൾ കൈമാറാൻ സജ്ജമാക്കപ്പെട്ടവയായിരുന്നു; സൈഗോട്ടാകട്ടെ ഒരു ജീവിയെ നിർമ്മിക്കാൻ ലക്ഷ്യമിട്ടുള്ള ഒരു വ്യവസ്ഥയാണ്. രണ്ട് കോശങ്ങളുള്ള ഘട്ടമാകുമ്പോഴേക്കും ഭ്രൂണം അതിന്റെ നിർണ്ണായകമായ പരിവർത്തനങ്ങൾ പൂർത്തിയാക്കിക്കഴിഞ്ഞു. തുടർന്നു വരുന്ന വിഭജനങ്ങളും ഇംപ്ലാന്റേഷനും ഈ ആദ്യ മണിക്കൂറുകളിൽ സംഭവിച്ച കാര്യങ്ങളെ വികസിപ്പിക്കുക മാത്രമാണ് ചെയ്യുന്നത്.

2.4.1 വികാസശേഷിയില്ലാത്ത രണ്ട് കോശങ്ങളിൽ നിന്ന് ശേഷിയുള്ള ഒന്നിലേക്ക്

ഏകദേശം 24 മുതൽ 30 വരെ മണിക്കൂറുകൾ നീളുന്ന ഈ നിർണ്ണായകമായ കാലയളവിനെ ഒരൊറ്റ ജൈവപരമ്പരയായി സംഗ്രഹിച്ചാൽ ഇപ്രകാരം വായിക്കാം. ബീജം PLC$\zeta$, ഒരു സെൻട്രിയോൾ, അതീവ സാന്ദ്രമായി ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ട ഒരു ഹപ്ലോയിഡ് ജീനോം എന്നിവ അണ്ഡത്തിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നു. തുടർന്നുണ്ടാകുന്ന കാൽസ്യം തരംഗങ്ങൾ അണ്ഡത്തെ നിശ്ചലമായ ഒരു മിയോട്ടിക് കോശത്തിൽ നിന്ന് സജീവമായ ഒരു സൈഗോട്ടായി പരിവർത്തിപ്പിക്കുകയും കൂടുതൽ ബീജങ്ങൾ പ്രവേശിക്കാനുള്ള കവാടങ്ങൾ അടയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിനെത്തുടർന്ന് രണ്ട് പ്രോന്യൂക്ലിയസുകൾ രൂപം കൊള്ളുകയും കോശമധ്യത്തിലേക്ക് നീങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു; ഇവിടെ ഓരോന്നും സ്വന്തമായ എസ്-ഫേസ് (S-phase), എപ്പിജെനെറ്റിക് പുനഃക്രമീകരണ പരിപാടി എന്നിവയിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു. പിതൃജീനോം അതിവേഗത്തിലും മാതൃജീനോം സാവധാനത്തിലും ഡീമീതൈലേഷന് (demethylation) വിധേയമാകുന്നു; എങ്കിലും ഇമ്പ്രിന്റഡായ ജനിതക വിവരങ്ങൾ (imprints) സംരക്ഷിക്കപ്പെടുകയും ക്രോമാറ്റിൻ പുനർനിർമ്മിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒടുവിൽ പ്രോന്യൂക്ലിയർ കവചങ്ങൾ തകരുകയും ക്രോമസോമുകൾ ഒരു പൊതുവായ സ്പിൻഡിലിൽ ക്രമീകരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു—ഇതാണ് സൈംഗമി (syngamy). ആദ്യത്തെ മൈറ്റോസിസ് ഈ ഏകീകൃത ജനിതക ഘടനയെ രണ്ട് പുത്രികാ കോശങ്ങളായി വിഭജിക്കുന്നു; അങ്ങനെ ഓരോ കോശത്തിനും പുതിയൊരു ഡിപ്ലോയിഡ് ന്യൂക്ലിയസ് ലഭിക്കുന്നു.

ജീവശാസ്ത്രപരമായ അർത്ഥത്തിൽ ഇതൊരു വലിയ അതിർവരമ്പ് കടക്കലാണ്. അണ്ഡവും ബീജവും വെവ്വേറെ എടുത്താൽ അവ വികാസത്തിന്റെ അന്തിമഘട്ടത്തിലെത്തിയ സവിശേഷ കോശങ്ങൾ മാത്രമാണ്; അവയ്ക്കൊന്നിനും തനിയെ ഒരു ജീവിയായി മാറാൻ കഴിയില്ല. എന്നാൽ ഏകകോശ സൈഗോട്ട് അതിന്റെ മാതാപിതാക്കളുടെ കോശങ്ങൾക്കൊന്നുമില്ലാത്ത വിധത്തിൽ ‘ടോട്ടിപോട്ടന്റ്’ (totipotent) ആണ്. അതിന്റെ ആന്തരികാവസ്ഥ—ജനിതകവും എപ്പിജെനെറ്റിക്കും കോശപരവുമായ തലങ്ങളിൽ—ഇപ്പോൾ ഒരു ബീജകോശമായി തുടരാനല്ല, മറിച്ച് ഒരു ഭ്രൂണം നിർമ്മിക്കാനാണ് സജ്ജമായിരിക്കുന്നത്. ആദ്യ വിഭജനത്തിന്റെ അവസാനത്തോടെ നാം കാണുന്നത് കേവലം ലയിച്ചുചേർന്ന ഒരു ബീജത്തെയും അണ്ഡത്തെയുമല്ല; മറിച്ച് ഒരു പുതിയ, സ്വയം സംഘടിത വികാസ വ്യവസ്ഥയുടെ (self-organizing developmental system) ആദ്യത്തെ രണ്ട് കോശങ്ങളെയാണ്. ഇതിനെത്തുടർന്ന് വരുന്ന ഘട്ടങ്ങളായ ക്ലീവേജ്, കോംപാക്ഷൻ, ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റ് രൂപീകരണം, ഇംപ്ലാന്റേഷൻ എന്നിവ ഈ വ്യവസ്ഥയെ കൂടുതൽ വികസിപ്പിക്കുക മാത്രമാണ് ചെയ്യുന്നത്. വികാസത്തെ സാധ്യമാക്കുന്ന നിർണ്ണായകമായ തന്മാത്രാ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ബീജസങ്കലനത്തിനും ആദ്യ വിഭജനത്തിനും ഇടയിലുള്ള ഏതാനും മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ തന്നെ പൂർത്തിയായിക്കഴിഞ്ഞു.

2.5 ക്ലീവേജ് മുതൽ ബൈലാമിനാർ ഡിസ്ക് വരെ

2.5.1 ആദ്യ വിഭജനം മുതൽ കോംപാക്ഷൻ വരെ

ഏകകോശ സൈഗോട്ട് അതിന്റെ പ്രഥമ മൈറ്റോസിസ് വിഭജനം പൂർത്തിയാക്കുമ്പോൾ, ലഭിക്കുന്നത് ഒരു കോശത്തിന്റെ രണ്ട് പകുതികളല്ല; മറിച്ച് രണ്ട് പൂർണ്ണ കോശങ്ങളാണ്. ഇവയോരോന്നും സമ്പൂർണ്ണമായ ഒരു ഡിപ്ലോയിഡ് ജീനോം വഹിക്കുന്നു എന്ന് മാത്രമല്ല, സൈദ്ധാന്തികമായി ഒരു പുതിയ ജീവിയെ മുഴുവനായി നിർമ്മിച്ചെടുക്കാനുള്ള ശേഷിയും ഇവയ്ക്കുണ്ട്. അതീവ ഹ്രസ്വമായ ഒരു കാലയളവിലേക്ക്, ഈ പ്രാരംഭ ഭ്രൂണം തുല്യരായ കോശങ്ങളുടെ ഒരു ചെറിയ കൂട്ടായ്മയായി മാറുന്നു—ഒരൊറ്റ സോണ പെല്ലൂസിഡ എന്ന കവചത്തിനുള്ളിൽ ബന്ധിക്കപ്പെട്ട രണ്ട് ബ്ലാസ്റ്റോമിയറുകൾ. ഈ നിമിഷം മുതൽ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ വരെയുള്ള കാലഘട്ടത്തിൽ ഭ്രൂണം ലളിതമായ ഒരു നിയമമാണ് പിന്തുടരുന്നത്: വളർച്ചയില്ലാത്ത വിഭജനം. ശരീരത്തിലെ സാധാരണ കോശങ്ങൾ അവയുടെ പിണ്ഡം ഇരട്ടിയായതിനുശേഷം മാത്രമാണ് വിഭജിക്കപ്പെടാറുള്ളത്; എന്നാൽ ഭ്രൂണം ഇതിന് വിപരീതമായാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. സൈറ്റോപ്ലാസവും മാതൃ ആർ.എൻ.എകളും പ്രോട്ടീനുകളും മറ്റ് കോശാംശങ്ങളും സമൃദ്ധമായി അടങ്ങിയ അസാധാരണമാംവിധം വലിപ്പമുള്ള ഒരു ഓസൈറ്റിൽ നിന്നാണ് ഈ പ്രക്രിയ ആരംഭിക്കുന്നത്. ക്ലീവേജ് എന്ന ഈ വിഭജന പ്രക്രിയ ഭ്രൂണത്തിന്റെ ആകെ വലിപ്പം കൂട്ടാതെ തന്നെ ഈ ജൈവശേഖരത്തെ ചെറിയ അറകളായി തരംതിരിക്കുന്നു. ഇവിടെ പുതിയതായി ദ്രവ്യം ചേർക്കപ്പെടുന്നില്ല; മറിച്ച് ഉള്ളിലുള്ള വിഭവങ്ങൾ പുനർവിതരണം ചെയ്യപ്പെടുക മാത്രമാണ് ചെയ്യുന്നത്.

2.5.2 വിഭജനത്തിന്റെ വേഗതയും ജ്യാമിതിയും

മനുഷ്യരിൽ, ബീജസങ്കലനത്തിന് ഏകദേശം 24 മുതൽ 30 വരെ മണിക്കൂറുകൾക്ക് ശേഷമാണ് ആദ്യത്തെ ക്ലീവേജ് വിഭജനം പൂർത്തിയാകുന്നത്. മറ്റ് പല ജന്തുക്കളെയും അപേക്ഷിച്ച് നോക്കിയാൽ ഇതിനെത്തുടർന്നുണ്ടാകുന്ന വിഭജനങ്ങളുടെ വേഗത വളരെ കുറവാണ്. ഓരോ പുതിയ വിഭജനത്തിനും 12 മുതൽ 24 വരെ മണിക്കൂറുകൾ എടുത്തേക്കാം. സാധാരണയായി 48 മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ ഭ്രൂണം നാല് കോശങ്ങളുള്ള ഘട്ടത്തിലും, 72 മണിക്കൂറാകുമ്പോഴേക്കും 8 മുതൽ 16 വരെ കോശങ്ങളുള്ള ഘട്ടത്തിലും എത്തിച്ചേരുന്നു. ഈ വിഭജനങ്ങളുടെ ജ്യാമിതീയ ക്രമം കോശത്തിനുള്ളിലെ ആഭ്യന്തര യന്ത്രസംവിധാനത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. ആദ്യത്തെ മൈറ്റോട്ടിക് വിഭജനം സാധാരണയായി ധ്രുവങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന രീതിയിൽ ലംബമായാണ് നടക്കുന്നത്. രണ്ടാമത്തെ വിഭജനത്തിൽ, ഒരു ബ്ലാസ്റ്റോമിയർ വീണ്ടും ലംബമായി വിഭജിക്കപ്പെടുമ്പോൾ മറ്റൊന്ന് തിരശ്ചീനമായി വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു. ഇതിന്റെ ഫലമായി ഭ്രൂണം കൃത്യമായ സമമിതിയുള്ള ഒരു ലാറ്റിസിന് പകരം ക്രമരഹിതമായി അടുക്കിവെച്ച കോശങ്ങളുടെ ഒരു കൂട്ടമായി മാറുന്നു. സസ്തനികളിൽ മാത്രം കാണപ്പെടുന്ന ‘റോട്ടേഷണൽ ക്ലീവേജ്’ എന്ന സവിശേഷമായ രീതിയാണിത്.

മറ്റൊരു പ്രധാന സവിശേഷത ഇതിലെ അസമകാലികതയാണ്. ഭ്രൂണത്തിലെ എല്ലാ കോശങ്ങളും ഒരേ സമയം വിഭജിക്കപ്പെടുന്നില്ല. അതിനാൽ മൂന്നോ അഞ്ചോ ഏഴോ കോശങ്ങളുള്ള ഭ്രൂണങ്ങൾ കാണപ്പെടുന്നത് സ്വാഭാവികമാണ്. ലളിതമായ ക്രമത്തിൽ അവതരിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന $2 \to 4 \to 8$ എന്ന ക്രമം ഒരു സങ്കല്പം മാത്രമാണ്; യഥാർത്ഥത്തിൽ ഭ്രൂണം അതിന്റേതായ വേഗതയിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത്. കോശചക്രത്തെ വിശകലനം ചെയ്താൽ, വളർച്ചാഘട്ടങ്ങളുടെ അഭാവം ഈ രീതികളിൽ വ്യക്തമാണ്. ആദ്യകാല ബ്ലാസ്റ്റോമിയറുകൾ തങ്ങളുടെ ഭൂരിഭാഗം സമയവും എസ്-ഫേസിലാണ് ചെലവഴിക്കുന്നത്; ജി1, ജി2 ഘട്ടങ്ങൾ അതീവ ഹ്രസ്വമാണ്. ഇവിടെ ഡിഎൻഎ ഇരട്ടിക്കുന്നു, സൈറ്റോപ്ലാസം വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു; എങ്കിലും കോശങ്ങളുടെ വലിപ്പം കുറഞ്ഞുവരുന്നു. ഈ വിഭജനങ്ങളിലുടനീളം ഭ്രൂണം സോണ പെല്ലൂസിഡ എന്ന കവചത്തിനുള്ളിൽ തന്നെ സുരക്ഷിതമായിരിക്കുന്നു. ഇത് കോശങ്ങളെ തമ്മിൽ ചേർത്തുനിർത്തുന്നതോടൊപ്പം, ഫാലോപ്പിയൻ ട്യൂബിനുള്ളിൽ വെച്ച് തന്നെ മാതൃകലകളിൽ ഭ്രൂണം അകാലത്തിൽ പറ്റിപ്പിടിക്കുന്നത് തടയുകയും ചെയ്യുന്നു. ഫാലോപ്പിയൻ ട്യൂബിലെ സീലിയകളുടെ ചലനവും പേശീസങ്കോചങ്ങളും ചേർന്ന് വിഭജിക്കപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഈ ജൈവഗോളത്തെ ഗർഭാശയത്തിലേക്ക് സാവധാനം നയിക്കുന്നു.

2.5.3 സൈഗോട്ടിക് ജീനോം ആക്റ്റിവേഷൻ: നിയന്ത്രണം മാറുന്നു

സൈഗോട്ടിക് ജീനോം ആക്ടിവേഷൻ: നിയന്ത്രണങ്ങളുടെ കൈമാറ്റം ഭ്രൂണം ഇപ്പോൾ അനേകം കോശങ്ങൾ ചേർന്നതാണെങ്കിലും, അതിന്റെ തന്മാത്രാതലത്തിലുള്ള നിയന്ത്രണ സംവിധാനം ഇപ്പോഴും വായ്പ വാങ്ങിയതാണ്. ആദ്യത്തെ വിഭജനങ്ങൾ ഏതാണ്ട് പൂർണ്ണമായും ഓസൈറ്റിൽ സംഭരിക്കപ്പെട്ടിരുന്ന മാതൃ ആർ.എൻ.എകളെയും പ്രോട്ടീനുകളെയും ആശ്രയിച്ചാണ് നടക്കുന്നത്. ബ്ലാസ്റ്റോമിയർ ന്യൂക്ലിയസുകൾക്ക് തുടക്കത്തിൽ കാര്യമായ പങ്കൊന്നുമില്ല; പകരം നിലവിലുള്ള യന്ത്രസംവിധാനത്തെ അവ അനന്തരാവകാശമായി സ്വീകരിക്കുക മാത്രമാണ് ചെയ്യുന്നത്. എന്നാൽ ഈ സംവിധാനം അധികകാലം തുടരാനാവില്ല. ഭ്രൂണത്തിന്റെ ജീനോം സ്വന്തമായി ആർ.എൻ.എകൾ ഉത്പാദിപ്പിച്ചു തുടങ്ങുന്ന ഒരു പരിവർത്തന നിമിഷം അനിവാര്യമാണ്. സൈഗോട്ടിക് ജീനോം ആക്ടിവേഷൻ (ZGA) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഈ ഘട്ടം ഭ്രൂണത്തിന്റെ സ്വയംഭരണാധികാരമുള്ള നിയന്ത്രണത്തിന്റെ തുടക്കമാണ്.

മനുഷ്യരിൽ നാല് കോശങ്ങളുള്ള ഘട്ടത്തിൽ ചെറിയൊരു ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷൻ തരംഗം ദൃശ്യമാകാറുണ്ട്. എന്നാൽ എട്ട് കോശങ്ങളുള്ള ഘട്ടത്തിലാണ് നിർണ്ണായകമായ ആക്ടിവേഷൻ നടക്കുന്നത്. ഈ ഘട്ടത്തിൽ വിഭജനം തുടരുന്നതിനും, ക്രോമാറ്റിൻ പുനഃക്രമീകരണത്തിനും, കോശങ്ങളുടെ ഭാവി നിശ്ചയിക്കുന്ന സന്ദേശങ്ങൾക്കും ആവശ്യമായ ജീനുകൾ ഭ്രൂണം സ്വന്തമായി ഉത്പാദിപ്പിച്ചു തുടങ്ങുന്നു. ഇതോടൊപ്പം തന്നെ മാതൃ ആർ.എൻ.എകൾ നശിപ്പിക്കപ്പെടുകയും നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. എലികളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ മനുഷ്യരിൽ ZGA വൈകിയാണ് നടക്കുന്നത്; എലികളിൽ രണ്ട് കോശങ്ങളുള്ള ഘട്ടത്തിൽ തന്നെ ഇത് ശക്തമായി നടക്കുന്നു. മനുഷ്യരാകട്ടെ പല വിഭജനങ്ങൾക്ക് ശേഷമാണ് ഇതിലേക്ക് കടക്കുന്നത്. ഈ വൈകൽ ചില നിർണ്ണായകമായ ഫലങ്ങൾ ഉളവാക്കുന്നുണ്ട്. മനുഷ്യ ഭ്രൂണങ്ങൾ കൂടുതൽ സമയം എപ്പിജെനെറ്റിക് തലത്തിൽ അയഞ്ഞ അവസ്ഥയിൽ തുടരുന്നു, കോശങ്ങളുടെ പ്രഥമ വിന്യാസ പദ്ധതികൾ വൈകിയാണ് സജീവമാകുന്നത്. എങ്കിലും എട്ട് കോശങ്ങളുള്ള ഘട്ടമാകുമ്പോഴേക്കും നിയന്ത്രണങ്ങളുടെ യുക്തി പാടെ മാറുന്നു; ഭ്രൂണം സ്വന്തം ജീവിതത്തിന്റെ തിരക്കഥ സ്വയം എഴുതിത്തുടങ്ങുന്നു.

2.5.4 വിഭജനം ഒരു തന്ത്രമെന്ന നിലയിൽ

ആദ്യകാല ക്ലീവേജ് വിഭജനങ്ങളുടെ സ്വഭാവം മനുഷ്യ പ്രത്യുത്പാദനത്തിന് പിന്നിലെ ജൈവികമായ അതിജീവന തന്ത്രത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. മറ്റ് ജീവവ്യവസ്ഥകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ഇത് കൂടുതൽ വ്യക്തമാകും. കടൽ മുള്ളൻപന്നികളും ഉഭയജീവികളും അതീവ വേഗതയിലും ഒരേ സമയത്തുമാണ് വിഭജിക്കപ്പെടുന്നത്; മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ തന്നെ അവ നൂറുകണക്കിന് കോശങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നു. മത്സ്യങ്ങളിലാകട്ടെ ‘മെറോബ്ലാസ്റ്റിക് ക്ലീവേജ്’ വഴി വലിയൊരു മഞ്ഞക്കരുവിന് മുകളിൽ കോശങ്ങളുടെ ഒരു പാളി രൂപപ്പെടുന്നു; ഏതാനും മിനിറ്റുകൾ മാത്രമുള്ള ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വിഭജന ചക്രങ്ങളാണ് അവിടെ നടക്കുന്നത്. എന്നാൽ മനുഷ്യനടക്കമുള്ള സസ്തനികൾ മഞ്ഞക്കരുവിന്റെ അഭാവത്തിൽ, അതീവ സാവധാനത്തിലും അസമകാലികമായും വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു; ഇതോടൊപ്പം ആഴത്തിലുള്ള എപ്പിജെനെറ്റിക് പുനഃക്രമീകരണങ്ങളും അവിടെ സംഭവിക്കുന്നു.

മാതൃശരീരത്തിനുള്ളിലെ സുരക്ഷിതമായ സാഹചര്യത്തിലാണ് മനുഷ്യവികാസം നടക്കുന്നത്; ഇവിടെ വേഗതയേക്കാൾ പ്രാധാന്യം ഇംപ്ലാന്റേഷന്റെ സമയക്രമത്തിനും, സുസ്ഥിരമായ എപ്പിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾക്കും, വികാസപരമായ പിഴവുകൾ പരിഹരിക്കാനുള്ള ശേഷിക്കുമാണ്. വിഭജനത്തിലെ ഈ സാവധാനവും വൈകിയുള്ള ZGA ആക്ടിവേഷനും ഈ അതിജീവന തന്ത്രവുമായി തികച്ചും പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ആദ്യ ദിവസങ്ങളുടെ അവസാനത്തോടെ ഭ്രൂണം സാധാരണയായി 8 മുതൽ 16 വരെ കോശങ്ങളുള്ള ഘട്ടത്തിലെത്തുന്നു. ഈ ഘട്ടത്തിൽ ബ്ലാസ്റ്റോമിയറുകൾ വൃത്താകൃതിയിൽ തന്നെ തുടരുന്നു, അവയുടെ അതിരുകൾ വ്യക്തമായി കാണാൻ സാധിക്കും. എങ്കിലും കോശങ്ങളുടെ സ്ഥാനം, അവ തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കം, ആന്തരികാവസ്ഥ എന്നിവയിലെ വ്യത്യാസങ്ങൾ ഭാവിയിലെ കോശവൈവിധ്യത്തിന്റെ വിത്തുകൾ അപ്പോഴേക്കും പാകിക്കഴിഞ്ഞു. അടുത്ത പ്രധാന സംഭവമായ കോംപാക്ഷൻ ഈ അയഞ്ഞ കോശക്കൂട്ടത്തെ ദൃഢമായ ഒരു ഘടനയായി മാറ്റുന്നു.

2.6 കോംപാക്ഷൻ, മോറുള, ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റ്

ബീജസങ്കലനത്തിന് ശേഷമുള്ള മൂന്നാം ദിനം, ഭ്രൂണം ഇന്നും സോണ പെല്ലൂസിഡയുടെ സുരക്ഷിതമായ കവചത്തിനുള്ളിലാണ് നിലകൊള്ളുന്നത്. 8 മുതൽ 16 വരെയുള്ള കോശങ്ങളുടെ ഈ ഘട്ടത്തിൽ, ഓരോ ബ്ലാസ്റ്റോമിയറും സ്വതന്ത്രമായ ഗോളങ്ങളെപ്പോലെ പരസ്പരം മൃദുവായി സ്പർശിച്ചുനിൽക്കുന്നു. എന്നാൽ ഇവിടെ വെച്ച് ഒരു നിർണ്ണായകമായ പരിവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നു. കോശങ്ങളുടെ ലളിതമായ ഒരു കൂട്ടം എന്നതിലുപരി, ജീവൻ അതിന്റെ ആദ്യത്തെ സംയോജിത രൂപം ആർജ്ജിക്കുന്നത് ഇവിടെ നിന്നാണ്.

2.6.1 കോംപാക്ഷൻ: പ്രഥമ പുനഃക്രമീകരണം

കോംപാക്ഷൻ (Compaction) എന്നത് ഭ്രൂണത്തിന്റെ ആദ്യത്തെ പ്രധാന രൂപപരിണാമമാണ്. അതുവരെ വേറിട്ടുനിന്നിരുന്ന ബ്ലാസ്റ്റോമിയറുകൾ പരസ്പരം അമർന്ന് നിരപ്പാവുകയും അവ തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കതലം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഭ്രൂണത്തിന്റെ പുറംഭാഗത്തെ വിള്ളലുകൾ മാഞ്ഞ് അതൊരു മിനുസമുള്ള ഗോളമായി മാറുന്നു; വ്യക്തിഗതമായ കോശങ്ങളുടെ ഒരു കൂട്ടം എന്നതിലുപരി അത് ഒരു ഏകീകൃത ഘടകമായി പെരുമാറാൻ തുടങ്ങുന്നു. ഈ മാറ്റത്തിന് പിന്നിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നത് ഇ-കാഡ്ഹ്രിൻ (E-cadherin) എന്ന അതീവ പ്രബലമായ ഒട്ടിപ്പിടിക്കൽ പ്രോട്ടീനാണ്. ഇത് അയൽക്കോശങ്ങളിലെ സമാന തന്മാത്രകളുമായി ബന്ധിച്ച് അവയെ കണിശമായ ഒരു ക്രമത്തിലേക്ക് വലിച്ചടുപ്പിക്കുന്നു. ഇതോടൊപ്പം മറ്റ് ജംഗ്ഷനൽ പ്രോട്ടീനുകൾ കോശങ്ങൾക്കിടയിൽ ആദ്യത്തെ വിനിമയ ചാനലുകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നു. കോംപാക്ഷനിലൂടെ, ‘പുറം’ എന്നും ‘അകം’ എന്നും പറയുന്ന സ്ഥാനങ്ങൾക്ക് ജൈവികമായ അർത്ഥങ്ങൾ കൈവരുന്നു. പുറത്തുള്ള കോശങ്ങൾ ഒരു പ്രാഥമിക ആവരണമായി (epithelium) രൂപപ്പെടുമ്പോൾ, അകത്തുള്ളവ പരസ്പരമുള്ള ആന്തരിക ബന്ധങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നു. കോശങ്ങളുടെ വിധി നിർണ്ണയിക്കുന്ന വിഭിന്ന പാതകളിലേക്കുള്ള (cell fates) ആദ്യ ചുവടുവെപ്പാണിത്. സാധാരണയായി 8 മുതൽ 10 വരെയുള്ള കോശഘട്ടത്തിൽ ആരംഭിക്കുന്ന ഈ പ്രക്രിയ 16 മുതൽ 32 വരെയുള്ള ഘട്ടത്തിൽ പൂർത്തിയാവുകയും മൾബറി പഴത്തിന്റെ ആകൃതിയുള്ള ‘മോറുള’ (Morula) രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

2.6.2 മോറുള: അകവും പുറവും അർത്ഥവത്താകുമ്പോൾ

കോംപാക്ഷന് മുൻപ് ‘അകം’ എന്നും ‘പുറം’ എന്നും പറയുന്നത് കേവലം ജ്യാമിതീയമായ സ്ഥാനങ്ങളെ മാത്രമായിരുന്നു. എന്നാൽ കോംപാക്ഷന് ശേഷം, അവ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത വികാസ പരിസരങ്ങളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. പുറത്തുള്ള കോശങ്ങൾ ഒരു ധ്രുവീയത (apical–basal polarity) ആർജ്ജിക്കുന്നു; അവയുടെ പുറംഭാഗത്ത് PAR3, PAR6, aPKC തുടങ്ങിയ പ്രോട്ടീനുകൾ ഒത്തുചേരുകയും രാസപരമായി സവിശേഷമായ ഒരു മുകൾഭാഗം (apical domain) സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അവയുടെ ഉൾഭാഗം ശക്തമായ ജംഗ്ഷനുകളാൽ ബന്ധിക്കപ്പെട്ട് പുറം പാളിയെ ഭദ്രമാക്കുന്നു. ഈ ധ്രുവീയത, കോശത്തിന്റെ സ്ഥാനത്തിനനുസരിച്ച് ‘ഹിപ്പോ’ (Hippo) സിഗ്നലിംഗ് പാതയെ വ്യത്യസ്തമായി ക്രമീകരിക്കുന്നു. പുറത്തുള്ള കോശങ്ങളിൽ ഹിപ്പോ സിഗ്നലിംഗ് തടയപ്പെടുന്നു; തൽഫലമായി YAP എന്ന തന്മാത്ര ന്യൂക്ലിയസിനുള്ളിലേക്ക് കടക്കുകയും TEAD ഘടകങ്ങളുമായി ചേർന്ന് CDX2, GATA3 തുടങ്ങിയ ജീനുകളെ ഉണർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ കോശങ്ങൾ പ്ലാസന്റയുടെ (placenta) ഭാഗമായി മാറുന്ന ‘ട്രോഫെക്ടോഡെം’ (Trophectoderm - TE) എന്ന വംശാവലിയിലേക്ക് തിരിയുന്നു. എന്നാൽ അകത്തുള്ള കോശങ്ങളിൽ ഹിപ്പോ സിഗ്നലിംഗ് സജീവമാണ്; അവിടെ YAP സൈറ്റോപ്ലാസത്തിൽ തന്നെ നിലനിൽക്കുകയും OCT4, SOX2, NANOG തുടങ്ങിയ പ്ലൂരിപോട്ടൻസി ഘടകങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം ഉറപ്പാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് ‘ഇന്നർ സെൽ മാസ്’ (Inner Cell Mass - ICM) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഭ്രൂണത്തിന്റെ കാതലായി മാറുന്നു. പുറത്തുള്ള യാതൊരു നിയന്ത്രണവുമില്ലാതെ, സ്വന്തം ജ്യാമിതി ഉപയോഗിച്ച് ഭ്രൂണം സ്വയം ക്രമീകരിക്കുകയാണ് ഇവിടെ ചെയ്യുന്നത്. മനുഷ്യരിൽ ട്രോഫെക്ടോഡെമിലേക്കുള്ള മാറ്റം എലികളേക്കാൾ അല്പം വൈകിയാണ് സംഭവിക്കുന്നത് എന്നത് ശ്രദ്ധേയമാണ്.

2.6.3 കവിറ്റേഷൻ: ബ്ലാസ്റ്റോകോൾ നിർമ്മാണം

കോംപാക്ഷന് തൊട്ടുപിന്നാലെ കാവിറ്റേഷൻ (Cavitation) എന്ന മറ്റൊരു പരിവർത്തനം ആരംഭിക്കുന്നു. പുറത്തുള്ള കോശങ്ങൾ തങ്ങളുടെ അടിവശത്തുള്ള മെംബ്രേനുകളിൽ $Na^+/K^+-ATPase$ പമ്പുകൾ സജീവമാക്കുന്നു. ഇതിന്റെ ഫലമായി സോഡിയം ഭ്രൂണത്തിന്റെ ഉള്ളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുകയും ഓസ്മോസിസ് വഴി ജലം അതിനെ പിന്തുടരുകയും ചെയ്യുന്നു. അകത്തുള്ള കോശങ്ങൾക്കിടയിൽ ചെറിയ ജല അറകൾ രൂപപ്പെടുകയും അവ ഒത്തുചേർന്ന് ‘ബ്ലാസ്റ്റോസീൽ’ (Blastocoel) എന്ന വലിയ അറയായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ അറ വികസിക്കുമ്പോൾ അത് ഇന്നർ സെൽ മാസിനെ ഒരു വശത്തേക്ക് തള്ളുന്നു. മോറുള ഇപ്പോൾ ‘ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റ്’ (Blastocyst) എന്ന ധ്രുവീയ ഘടനയായി മാറിക്കഴിഞ്ഞു. അഞ്ചാം ദിവസമാകുമ്പോഴേക്കും ഒരു സാധാരണ മനുഷ്യ ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റിൽ 64 മുതൽ 100 വരെ കോശങ്ങളുണ്ടാകും. ഇതിൽ 10 മുതൽ 20 വരെ കോശങ്ങൾ ഇന്നർ സെൽ മാസിലും ബാക്കിയുള്ളവ ട്രോഫെക്ടോഡെമിലും ആയിരിക്കും. കാവിറ്റേഷൻ ആദ്യത്തെ കോശ വിഭജനത്തെ കൂടുതൽ ദൃഢമാക്കുന്നു; ട്രോഫെക്ടോഡെം കോശങ്ങൾ അവയുടെ ധ്രുവീയത നിലനിർത്തുമ്പോൾ, ഒരു വശത്തേക്ക് മാറ്റപ്പെട്ട ഇന്നർ സെൽ മാസ് അതിന്റെ പ്ലൂരിപോട്ടൻസി സംരക്ഷിക്കുന്നു.

2.6.4 ആദ്യ കോശ വംശാവലി: ട്രോഫെക്ടോഡെമും ഇന്നർ സെൽ മാസും

ട്രോഫെക്ടോഡെമും (TE) ഇന്നർ സെൽ മാസും (ICM) തമ്മിലുള്ള വേർതിരിവാണ് ഭ്രൂണത്തിന്റെ ആദ്യത്തെ സുസ്ഥിരമായ തീരുമാനമെന്ന് പറയാം. ഭ്രൂണത്തിന്റെ പുറന്തോടായി വർത്തിക്കുന്ന ട്രോഫെക്ടോഡെം ഭാവിയിൽ പ്ലാസന്റയുടെ ശിശുവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഭാഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ വ്യക്തിത്വം നിശ്ചയിക്കുന്നത് YAP–TEAD പ്രവർത്തനങ്ങളും തുടർന്നുണ്ടാകുന്ന CDX2, GATA3, EOMES തുടങ്ങിയ ജീനുകളുടെ സജീവമാകലുമാണ്. അതേസമയം, പ്ലൂരിപോട്ടൻസി നിലനിർത്തുന്ന ഇന്നർ സെൽ മാസ് ഭ്രൂണമായും ചില ഭ്രൂണബാഹ്യ ഘടനകളായും വികസിക്കുന്നു. ഇതിനുള്ളിൽ തന്നെ എപ്പിബ്ലാസ്റ്റ് (epiblast), ഹൈപ്പോബ്ലാസ്റ്റ് (hypoblast) എന്നിങ്ങനെയുള്ള രണ്ടാമതൊരു വേർതിരിവ് കൂടി ആരംഭിക്കുന്നുണ്ട്. NANOG പ്രോട്ടീൻ വഹിക്കുന്ന കോശങ്ങളും GATA6 പ്രോട്ടീൻ വഹിക്കുന്ന കോശങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ഈ വേർതിരിവ് യഥാക്രമം ഭ്രൂണത്തിനും യോക്ക് സാക്കിന്റെ (yolk sac) ആവരണത്തിനുമാണ് രൂപം നൽകുന്നത്. ഈ തീരുമാനങ്ങളെല്ലാം ഭ്രൂണത്തിന്റെ ആന്തരിക നിയമങ്ങളാൽ നിർവ്വഹിക്കപ്പെടുന്നവയാണ്.

2.6.5 ഹാച്ചിംഗ്: സോണ പെല്ലൂസിഡയിൽ നിന്നുള്ള മോചനം

ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റ് വളരുന്നതോടെ സോണ പെല്ലൂസിഡ എന്ന കവചം ഭ്രൂണത്തിന് ഒരു തടസ്സമായി മാറുന്നു. ഈ കവചത്തിനുള്ളിൽ ഇരുന്നുകൊണ്ട് ഭ്രൂണത്തിന് ഗർഭാശയത്തിൽ പറ്റിപ്പിടിക്കാൻ കഴിയില്ല. അഞ്ചോ ആറോ ദിവസമാകുമ്പോൾ ട്രോഫെക്ടോഡെം ചില എൻസൈമുകൾ (proteases) പുറത്തുവിടുകയും സോണയുടെ കട്ടി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിലൂടെ ഒരു വിള്ളൽ ഉണ്ടാവുകയും ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റ് വികസിച്ചുകൊണ്ട് അതിലൂടെ പുറത്തേക്ക് വരികയും ചെയ്യുന്നു—ഈ പ്രക്രിയയെയാണ് ഹാച്ചിംഗ് എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഇതിന്റെ സമയക്രമം അതീവ പ്രധാനമാണ്. ഹാച്ചിംഗ് നടന്നില്ലെങ്കിൽ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ അസാധ്യമാകും; എന്നാൽ അകാലത്തിലുള്ള ഹാച്ചിംഗ് ഗർഭാശയത്തിന് പുറത്തുള്ള അറ്റാച്ച്മെന്റിന് (ectopic attachment) കാരണമായേക്കാം. സോണയിൽ നിന്ന് മുക്തമാകുന്നതോടെ ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റ് ഗർഭാശയ ഭിത്തിയുമായി നേരിട്ട് സംവദിക്കാൻ സജ്ജമാകുന്നു. ആദ്യത്തെ വികാസ തീരുമാനങ്ങളും ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റിന്റെ പൂർണ്ണരൂപവും കൈവരുന്നതോടെ ഭ്രൂണം അതിന്റെ അടുത്ത പരിവർത്തനത്തിലേക്ക്—ഇംപ്ലാന്റേഷനിലേക്ക്—പ്രവേശിക്കു

2.7 ഇംപ്ലാന്റേഷനും ബൈലാമിനാർ ഡിസ്കും

അഞ്ചാം ദിവസത്തിന്റെ അവസാനത്തോടെ ഭ്രൂണം അതിന്റെ പ്രാഥമികമായ ക്രമീകരണം പൂർത്തിയാക്കിക്കഴിഞ്ഞു: പുറത്ത് ട്രോഫെക്ടോഡെമും (TE), ഒരു ധ്രുവത്തിൽ ഇന്നർ സെൽ മാസും (ICM), ഉള്ളിൽ ബ്ലാസ്റ്റോസീൽ എന്ന അറയുമായി അത് നിലകൊള്ളുന്നു. സോണ പെല്ലൂസിഡയിൽ നിന്ന് മുക്തമായ (hatched) ഭ്രൂണം ഇപ്പോൾ ഗർഭാശയ അറയിൽ സ്വതന്ത്രമായി ഒഴുകി നടക്കുകയാണ്; മില്ലിമീറ്ററിന്റെ പത്തിലൊന്ന് മാത്രം വ്യാസമുള്ള ഒരു കൊച്ചു ഗോളം. ഇതിനെത്തുടർന്ന് സംഭവിക്കുന്നത് മാതൃശരീരത്തിലെ കലകളുമായുള്ള ഭ്രൂണത്തിന്റെ ആദ്യത്തെ വിനിമയമാണ്.

2.7.1 സ്വീകാര്യതയുടെ സമയം

ഗർഭാശയത്തിന്റെ ഉൾപ്പാളിയായ എൻഡോമെട്രിയം വികാസത്തിന്റെയും തകർച്ചയുടെയും ചക്രങ്ങളിലൂടെയാണ് കടന്നുപോകുന്നത്. ഒരു സാധാരണ ആർത്തവചക്രത്തിലെ 19 മുതൽ 23 വരെയുള്ള ചുരുങ്ങിയ ദിവസങ്ങളിൽ മാത്രമേ ഭ്രൂണത്തെ സ്വീകരിക്കാനുള്ള രാസപരമായ സന്നദ്ധത അത് പ്രകടിപ്പിക്കാറുള്ളൂ. പ്രൊജസ്റ്ററോൺ ഹോർമോൺ, സൈറ്റോകൈനുകൾ, ഗർഭാശയ എപ്പിത്തീലിയത്തിലെ ഘടനാപരമായ മാറ്റങ്ങൾ എന്നിവ ചേർന്നാണ് ഭ്രൂണത്തിന് പറ്റിപ്പിടിക്കാനാവശ്യമായ ഒരു ഉപരിതലം ഒരുക്കുന്നത്. സസ്തനികളിലുടനീളം LIF (Leukemia Inhibitory Factor) എന്ന ഘടകം ഈ സിഗ്നലുകളിൽ പ്രധാന പങ്കുവഹിക്കുന്നു; ഇത് ഒട്ടിപ്പിടിക്കൽ തന്മാത്രകളെ ക്രമീകരിക്കുകയും എപ്പിത്തീലിയത്തിന് താഴെയുള്ള സ്ട്രോമൽ കോശങ്ങളെ വരാനിരിക്കുന്ന ഇടപെടലുകൾക്കായി സജ്ജമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഭ്രൂണം അതിന്റെ ഇന്നർ സെൽ മാസ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ധ്രുവം ഗർഭാശയ ഭിത്തിയോട് ഏറ്റവും അടുത്തായി വരുംവിധം സ്വയം ക്രമീകരിക്കുന്നു. ഇത് യാദൃച്ഛികമല്ല; ഈ ഭാഗത്തെ ട്രോഫെക്ടോഡെം കോശങ്ങൾ കൂടുതൽ വികാസം പ്രാപിച്ചവയും പറ്റിപ്പിടിക്കാൻ പാകത്തിൽ സജ്ജമായവയുമാണ്. ‘അപ്പോസിഷൻ’ (apposition) എന്നറിയപ്പെടുന്ന അയഞ്ഞ വിന്യാസത്തിലൂടെയാണ് ഈ കൂടിക്കാഴ്ച ആരംഭിക്കുന്നത്; പിന്നീട് ട്രോഫെക്ടോഡെമിലെ ഇന്റഗ്രിനുകൾ (integrins) ഗർഭാശയ ഉപരിതലത്തിലെ കോശബാഹ്യ പ്രോട്ടീനുകളുമായി ബന്ധപ്പെടുന്നതോടെ ഈ ബന്ധം ദൃഢമാകുന്നു. ഒരിക്കൽ ഈ പറ്റിപ്പിടിക്കൽ നടന്നുകഴിഞ്ഞാൽ, ഭ്രൂണം അതിന്റെ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ പ്രക്രിയയിലേക്ക് പൂർണ്ണമായും സമർപ്പിക്കപ്പെടുന്നു.

2.7.2 അധിനിവേശം: സിൻസിറ്റിയോട്രോഫോബ്ലാസ്റ്റ്

ഇംപ്ലാന്റേഷൻ ഘട്ടത്തിൽ, ഭ്രൂണത്തിന്റെ ധ്രുവത്തിലുള്ള ട്രോഫെക്ടോഡെം രണ്ട് പാളികളായി വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു: കോശവിഭജനം തുടരുന്ന ഉള്ളിലെ പാളിയായ സൈറ്റോട്രോഫോബ്ലാസ്റ്റും (Cytotrophoblast), അനേകം കോശങ്ങൾ ലയിച്ച് ഒന്നായി മാറിയ പുറത്തെ സിൻസിറ്റിയോട്രോഫോബ്ലാസ്റ്റും (Syncytiotrophoblast). സിൻസിറ്റിയോട്രോഫോബ്ലാസ്റ്റ് എന്നത് അസാധാരണമായ ഒരു കലയാണ്; അത് ഒരേസമയം ആക്രമണകാരിയും ചലനശേഷിയുള്ളതും എൻസൈമുകളാൽ സജീവവുമാണ്. ഗർഭാശയ എപ്പിത്തീലിയത്തിന് താഴെ ഒരു പാത വെട്ടിത്തുറക്കുക എന്നതാണ് അതിന്റെ ദൗത്യം. ഇത് പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രോട്ടിയേസ് എൻസൈമുകൾ മാതൃശരീരത്തിലെ കോശബാഹ്യമായ ഘടനകളെ മൃദുവാക്കുകയും ഭ്രൂണത്തെ എൻഡോമെട്രിയത്തിനുള്ളിലേക്ക് ആഴ്ന്നിറങ്ങാൻ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതോടൊപ്പം തന്നെ ഇത് hCG ഹോർമോൺ സ്രവിപ്പിക്കുകയും അണ്ഡാശയത്തോട് പ്രൊജസ്റ്ററോൺ ഉത്പാദനം തുടരാൻ ആവശ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു; ഈ ഹോർമോൺ പിന്തുണയില്ലെങ്കിൽ എൻഡോമെട്രിയം തകരുകയും ഗർഭച്ഛിദ്രം സംഭവിക്കുകയും ചെയ്യുമായിരുന്നു. ബീജസങ്കലനത്തിന് ശേഷം ഏഴോ എട്ടോ ദിവസമാകുമ്പോഴേക്കും ഭ്രൂണം ഭാഗികമായി ഗർഭാശയ ഭിത്തിയിൽ ആഴ്ന്നിറങ്ങുന്നു. ഒൻപതോ പത്തോ ദിവസമാകുമ്പോഴേക്കും അത് പൂർണ്ണമായും ഉള്ളിലാവുകയും ഗർഭാശയ ഉപരിതലം അതിനു മുകളിൽ സുഖപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റ് ഘട്ടത്തിൽ രൂപപ്പെട്ട ക്രമീകരണമാണ് ഈ ആഴ്ന്നിറങ്ങൽ എങ്ങനെ നടക്കണമെന്ന് നിശ്ചയിക്കുന്നത്.

2.7.3 ഡെസിഡുവലൈസേഷൻ: മാതൃകലകളുടെ പുനഃസംഘടന

ഭ്രൂണം എൻഡോമെട്രിയൽ സ്ട്രോമയിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നതോടെ ചുറ്റുമുള്ള മാതൃകോശങ്ങൾ ‘ഡെസിഡുവലൈസേഷൻ’ (decidualization) എന്ന പ്രക്രിയയ്ക്ക് വിധേയമാകുന്നു. ഫൈബ്രോബ്ലാസ്റ്റ് പോലുള്ള സ്ട്രോമൽ കോശങ്ങൾ വലിപ്പം വെക്കുകയും പോഷകങ്ങൾ സംഭരിക്കുകയും സവിശേഷമായ ഡെസിഡുവൽ കോശങ്ങളായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ഭ്രൂണത്തിന് വികസിക്കാനാവശ്യമായ ഒരു പിന്തുണാ പരിസ്ഥിതിയാണ് ഇത് ഒരുക്കുന്നത്. ഇവിടെ നമ്മൾ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത് ഘടനാപരവും വികാസപരവുമായ വശങ്ങളിലാണ്; പിന്നീട് രണ്ടാം അധ്യായത്തിന്റ മൂന്നാം ഭാഗത്തിൽ വിവരിക്കുന്ന രോഗപ്രതിരോധ സംവിധാനങ്ങളെക്കുറിച്ചല്ല. മാതൃരക്തം ഭ്രൂണവുമായി സമ്പർക്കത്തിൽ വരുന്നതിന് മുൻപ് ആവശ്യമായ പ്രാഥമിക പോഷണം (histiotrophic nutrition) നൽകുന്നതും, ട്രോഫോബ്ലാസ്റ്റ് കടന്നുകയറ്റത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഭൗതിക സാഹചര്യങ്ങൾ ഒരുക്കുന്നതും ഈ ഡെസിഡുവൽ കോശങ്ങളാണ്. ഈ മാറ്റങ്ങൾ ഭ്രൂണത്തെ ഉൾക്കൊള്ളാനും അതിന്റെ അടുത്ത വികാസഘട്ടങ്ങളെ പിന്തുണയ്ക്കാനും ഗർഭാശയത്തെ സജ്ജമാക്കുന്നു.

2.7.4 ലകൂണകളും പ്രഥമ പ്ലാസന്റൽ ഘടനയും

ഒൻപതാം ദിവസത്തോടടുക്കുമ്പോൾ സിൻസിറ്റിയോട്രോഫോബ്ലാസ്റ്റിനുള്ളിൽ ലകൂണെ (lacunae) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ചെറിയ അറകൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. ഇവ ക്രമേണ ഒത്തുചേർന്ന് പരസ്പരം ബന്ധിക്കപ്പെട്ട ഒരു ശൃംഖലയായി മാറുന്നു. അടുത്തുതന്നെയുള്ള മാതൃരക്തക്കുഴലുകൾ വികസിക്കുകയും ഈ ലകൂണകളുമായി ലയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതോടെ മാതൃരക്തം ഉള്ളിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു. ‘യൂട്ടറോപ്ലാസന്റൽ സർക്കുലേഷന്റെ’ (uteroplacental circulation) തുടക്കമാണിത്; മാതൃരക്തം ഭ്രൂണകലകളുമായി ആദ്യമായി സമ്പർക്കത്തിൽ വരുന്ന നിമിഷം. ഇതൊരു പൂർണ്ണമായ പ്ലാസന്റയല്ലെങ്കിലും, പോഷകങ്ങളുടെയും ഓക്സിജന്റെയും വിനിമയത്തിനാവശ്യമായ രൂപകല്പനയുടെ അടിസ്ഥാനം ഇവിടെയാണ് സ്ഥാപിതമാകുന്നത്.

2.7.5 ബൈലാമിനാർ ഡിസ്ക് രൂപീകരണം

ട്രോഫോബ്ലാസ്റ്റ് പാളികൾ ഭ്രൂണത്തെ മാതൃകലകളിൽ ഉറപ്പിക്കുകയും പുനഃക്രമീകരിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ തന്നെ, ഇന്നർ സെൽ മാസിനുള്ളിൽ മറ്റൊരു നിർണ്ണായക പരിവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നു: ദ്വിസ്തര ഡിസ്കിന്റെ (bilaminar disc) രൂപീകരണം. ഇന്നർ സെൽ മാസ് രണ്ട് പാളികളായി വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു: ഭാവിയിലെ അമ്നിയോട്ടിക് അറയെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന നീളമുള്ള കോശങ്ങൾ അടങ്ങിയ എപ്പിബ്ലാസ്റ്റും (Epiblast), ബ്ലാസ്റ്റോസീലിനെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന ഹൈപ്പോബ്ലാസ്റ്റും (Hypoblast/primitive endoderm). ഏകദേശം എട്ടാം ദിവസമാകുമ്പോൾ എപ്പിബ്ലാസ്റ്റിനുള്ളിൽ ഒരു അറ രൂപപ്പെടുന്നു; ഇതാണ് വികസിച്ച് അമ്നിയോട്ടിക് അറയായി മാറുന്നത്. ഈ അറയുടെ മുകൾഭാഗത്തുള്ള കോശങ്ങൾ അമ്നിയോബ്ലാസ്റ്റുകളായി മാറുകയും പ്രാഥമികമായ അമ്നിയോൺ (amnion) രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. മുകളിൽ അമ്നിയോട്ടിക് അറയ്ക്കും താഴെ ഹൈപ്പോബ്ലാസ്റ്റിനും ഇടയിൽ നിലകൊള്ളുന്ന എപ്പിബ്ലാസ്റ്റിലാണ് ഗ്യാസ്ട്രുലേഷൻ ഘട്ടത്തിൽ മൂന്ന് പ്രഥമ പാളികളും നിർമ്മിക്കാനാവശ്യമായ കോശങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്. ഹൈപ്പോബ്ലാസ്റ്റ് ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റിന്റെ ആന്തരിക ഉപരിതലത്തിലൂടെ വ്യാപിക്കുകയും പഴയ ബ്ലാസ്റ്റോസീലിനെ പ്രാഥമിക യോക്ക് സാക്കായി (primary yolk sac) മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിൽ മഞ്ഞക്കരു അടങ്ങിയിട്ടില്ലെങ്കിലും, ആദ്യകാല സിഗ്നലിംഗിലും പോഷക നിയന്ത്രണത്തിലും ആദ്യത്തെ ജേം സെല്ലുകളുടെയും രക്തകോശങ്ങളുടെയും രൂപീകരണത്തിലും ഈ ഘടന പ്രധാന പങ്കുവഹിക്കുന്നു.

2.8 ഗ്യാസ്ട്രുലേഷൻ: ശരീരഘടനയുടെ ഉദയം

2.8.1 ഗ്യാസ്ട്രുലേഷനിലേക്കുള്ള ആമുഖം

ഇംപ്ലാന്റേഷൻ പ്രക്രിയ പൂർത്തിയാകുമ്പോഴേക്കും ഭ്രൂണം രണ്ട് അറകൾക്കിടയിൽ തൂങ്ങിക്കിടക്കുന്ന ദ്വിസ്തര ഡിസ്ക് (bilaminar disc) ആയി മാറിക്കഴിഞ്ഞിരിക്കുന്നു. ഇതിലെ എപ്പിബ്ലാസ്റ്റ് (epiblast) അമ്നിയോട്ടിക് അറയെ അഭിമുഖീകരിക്കുമ്പോൾ, ഹൈപ്പോബ്ലാസ്റ്റ് (hypoblast) പ്രാഥമിക യോക്ക് സാക്കിന് ആവരണം തീർക്കുന്നു. ലളിതമായ ഒരു കോശപാളിയായി പുറമെ തോന്നിക്കുമെങ്കിലും, വരാനിരിക്കുന്ന മനുഷ്യശരീരത്തിലെ സകല കലകളും രൂപപ്പെടാനുള്ള കോശങ്ങൾ ഈ എപ്പിബ്ലാസ്റ്റിലാണ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്. എന്നാൽ ഗ്യാസ്ട്രുലേഷൻ ആരംഭിക്കുന്നതിന് മുൻപായി ഭ്രൂണം അതിന്റെ സ്ഥാനപരമായ വിവരങ്ങൾ (positional information) കൃത്യമായി നിർവ്വചിക്കേണ്ടതുണ്ട്. മുന്നും പിന്നും ഇടതും വലതും ഏതെന്ന് നിശ്ചയിക്കാതെ ഒരു കോശപാളിക്ക് ഘടനാപരമായ ഒരു ശരീരമായി മാറാൻ കഴിയില്ല. മനുഷ്യരിൽ ഈ പ്രക്രിയ അതീവ സൂക്ഷ്മമായാണ് ആരംഭിക്കുന്നത്.

ഹൈപ്പോബ്ലാസ്റ്റിൽ നിന്ന് രൂപപ്പെട്ട ഒരു കൂട്ടം കോശങ്ങൾ ഡിസ്കിന്റെ ഒരറ്റത്തേക്ക് നീങ്ങുകയും ആന്റീരിയർ വിസറൽ എൻഡോഡേം (AVE) രൂപീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ AVE കോശങ്ങൾ നോഡൽ (Nodal), വിന്റ് (Wnt), ബി.എം.പി (BMP) തുടങ്ങിയ സിഗ്നലുകളെ തടയുന്ന തന്മാത്രകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു; ഇത് ആ ഭാഗത്ത് പ്രിമിറ്റീവ് സ്ട്രീക്ക് (primitive streak) രൂപപ്പെടുന്നത് തടയുന്നു. ഈ സഞ്ചാരത്തിലൂടെ ഭ്രൂണത്തിന്റെ ഭാവിയിലെ മുൻഭാഗം (anterior) നിശ്ചയിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ തടസ്സങ്ങൾ ഏറ്റവും കുറവുള്ള ഡിസ്കിന്റെ മറുഭാഗമാകട്ടെ പ്രിമിറ്റീവ് സ്ട്രീക്ക് രൂപപ്പെടാൻ സജ്ജമാകുന്നു. ഭ്രൂണം ഇപ്പോഴും ചലനമില്ലാത്ത ഒരു പരന്ന ഡിസ്കായി തുടരുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ഒരു ദിശാബോധം അവിടെ ഉദയം ചെയ്തു കഴിഞ്ഞു. മുൻപത്തെ ഘട്ടങ്ങളിൽ നിലനിന്നിരുന്ന സമമിതി ഇവിടെ വെച്ച് ഭേദിക്കപ്പെടുന്നു.

2.8.2 പ്രിമിറ്റീവ് സ്ട്രീക്ക്: പ്രഥമ ശാരീരിക അച്ചുതണ്ട്

എപ്പിബ്ലാസ്റ്റിന്റെ പിൻഭാഗത്ത് ഒരു ചെറിയ ചാലുപോലെ പ്രിമിറ്റീവ് സ്ട്രീക്ക് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതോടെയാണ് ഗ്യാസ്ട്രുലേഷൻ ആരംഭിക്കുന്നത്. എപ്പിബ്ലാസ്റ്റ് കോശങ്ങൾ മധ്യഭാഗത്തേക്ക് കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നതോടെ ഈ പ്രദേശം കട്ടി കൂടുകയും സ്ട്രീക്ക് ഡിസ്കിന്റെ മധ്യഭാഗത്തേക്ക് നീളുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതോടെ ഭ്രൂണത്തിന്റെ തലയും (cranial) വാലും (caudal) തമ്മിലുള്ള അച്ചുതണ്ട് സ്ഥാപിതമാകുന്നു. പ്രിമിറ്റീവ് സ്ട്രീക്ക് എന്നത് കേവലം ഒരു അടയാളമല്ല; അത് വികാസത്തിന്റെ വാതിലാണ്. എപ്പിബ്ലാസ്റ്റ് കോശങ്ങൾ ഉള്ളിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്ന കവാടമായും, ശരീരത്തിന്റെ ദിശകൾ നിർണ്ണയിക്കുന്ന സൂചികയായും, മൂന്ന് പ്രഥമ പാളികളായി വിഭജിക്കപ്പെടാനുള്ള സന്ദേശമായും ഇത് പ്രവർത്തിക്കുന്നു. നോഡൽ, വിന്റ്, എഫ്.ജി.എഫ് (FGF) എന്നീ സിഗ്നലുകളാണ് ഈ സംഭവങ്ങളെ നയിക്കുന്നത്. എപ്പിബ്ലാസ്റ്റിൽ നേരത്തെ തന്നെ അന്തർലീനമായ വികാസ പദ്ധതികളെ ഈ തന്മാത്രകൾ സജീവമാക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. സ്ട്രീക്കിന്റെ മുൻഭാഗത്ത് പ്രിമിറ്റീവ് പിറ്റ് (primitive pit) എന്നൊരു ചെറിയ കുഴി പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും അതിന് ചുറ്റും പ്രിമിറ്റീവ് നോഡ് (primitive node) എന്ന സവിശേഷ ഭാഗം രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഭ്രൂണത്തിന്റെ മധ്യരേഖാപരമായ ഘടനകളെ ക്രമീകരിക്കുന്നതിൽ ഈ നോഡ് നിർണ്ണായക പങ്കുവഹിക്കുന്നു.

2.8.3 കോശങ്ങളുടെ പ്രയാണം: എപ്പിബ്ലാസ്റ്റ് ഇൻഗ്രഷൻ

എപ്പിത്തീലിയൽ-ടു-മെസെൻകൈമൽ ട്രാൻസിഷൻ (EMT) എന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഗ്യാസ്ട്രുലേഷന്റെ ചാലകശക്തി. സ്ട്രീക്കിനടുത്തുള്ള എപ്പിബ്ലാസ്റ്റ് കോശങ്ങൾ അവയുടെ ധ്രുവീയത ഉപേക്ഷിക്കുകയും പരസ്പരമുള്ള ബന്ധനങ്ങൾ അയച്ച് ഉള്ളിലേക്ക് നീങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത്തരത്തിൽ ഉള്ളിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ കോശങ്ങൾ ഹൈപ്പോബ്ലാസ്റ്റിനെ ആദേശം ചെയ്യുകയും ഡെഫിനിറ്റീവ് എൻഡോഡേം (definitive endoderm) ആയി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. തുടർന്നു വരുന്ന കോശങ്ങൾ എപ്പിബ്ലാസ്റ്റിനും എൻഡോഡേമിനും ഇടയിൽ വ്യാപിക്കുകയും മെസോഡേം (mesoderm) രൂപീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഇത്തരത്തിൽ രൂപപ്പെടുന്ന എൻഡോഡേം ഭാവിയിലെ കുടൽമാലയുടെയും ശ്വസനവ്യവസ്ഥയുടെയും അനുബന്ധ അവയവങ്ങളുടെയും ആവരണമായി മാറുന്നു. ഇതിനുശേഷം വ്യാപിക്കുന്ന മെസോഡേം അതീവ സങ്കീർണ്ണമായ ഒരു ശൃംഖലയായി വികസിക്കുന്നു; ഹൃദയവും രക്തക്കുഴലുകളും, വൃക്കകളും പ്രത്യുത്പാദന അവയവങ്ങളും, അസ്ഥികൂടവും പേശികളും, ചർമ്മത്തിന്റെ ഉൾപ്പാളികളും കണക്റ്റീവ് ടിഷ്യൂകളും ഇതിൽ നിന്നാണ് ഉദയം ചെയ്യുന്നത്. വിഭജിക്കപ്പെട്ട ഓരോ ഭാഗവും (paraxial, intermediate, lateral plate mesoderm) ശരീരത്തിന്റെ വിവിധ ഘടനകളായി മാറാൻ സജ്ജമാകുന്നു. ഉള്ളിലേക്ക് കടക്കാതെ ഉപരിതലത്തിൽ തന്നെ അവശേഷിക്കുന്ന കോശങ്ങൾ എക്ടോഡേം (ectoderm) ആയി മാറുന്നു. നാഡീവ്യൂഹം, ചർമ്മത്തിന്റെ പുറംപാളി, ഇന്ദ്രിയങ്ങൾ എന്നിവയുടെ ആധാരശില ഈ പാളിയാണ്. ഈ മാറ്റങ്ങളിലൂടെ ഭ്രൂണം രണ്ട് പാളികളുള്ള ഒരു ഡിസ്കിൽ നിന്നും ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ട മൂന്ന് പാളികളുള്ള (trilaminar) ഒരു ജൈവഘടനയായി പരിവർത്തിക്കപ്പെടുന്നു.

2.8.4 പ്രിമിറ്റീവ് നോഡും നോട്ടോക്കോർഡും: മധ്യരേഖയുടെ സ്ഥാപനം

പ്രിമിറ്റീവ് നോഡ് ഒരു പ്രാദേശിക നിയന്ത്രണ കേന്ദ്രമായി (organizing center) പ്രവർത്തിക്കുന്നു. നോഡിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന കോശങ്ങൾ മുൻഭാഗത്തേക്ക് നീങ്ങുകയും നോട്ടോക്കോർഡൽ പ്രോസസ്സ് (notochordal process) ആയി രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു കുഴൽപോലെ നീളുന്ന ഈ ഘടന എൻഡോഡേമുമായി ലയിക്കുകയും പിന്നീട് ഒരു ഉറച്ച ദണ്ഡായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു—ഇതാണ് നോട്ടോക്കോർഡ്. ഭ്രൂണത്തിന്റെ കൃത്യമായ മധ്യരേഖ നിർണ്ണയിക്കുക, ശരീരത്തിന്റെ ഇടത്-വലത് അസമമിതി ഉറപ്പാക്കുക, തൊട്ടു മുകളിലുള്ള എക്ടോഡേമിന് നാഡീവ്യൂഹമായി മാറാനുള്ള സന്ദേശം നൽകുക, അടുത്തുള്ള മെസോഡേമിനെ സോമൈറ്റുകളായി (somites) ക്രമീകരിക്കുക എന്നിവയാണ് നോട്ടോക്കോർഡിന്റെ ദൗത്യങ്ങൾ. ബാഹ്യമായ നിയന്ത്രണങ്ങളില്ലാതെ, നോഡൽ, എസ്.എച്ച്.എച്ച് (Shh) തുടങ്ങിയ ആന്തരിക സിഗ്നലുകളിലൂടെയും കോശങ്ങളുടെ ചലനത്തിലൂടെയും ഭൗതികമായ ഈ ക്രമീകരണം സാധ്യമാകുന്നു.

2.8.5 ഗ്യാസ്ട്രുലേഷന്റെ പൂർത്തീകരണം

പ്രിമിറ്റീവ് സ്ട്രീക്ക് ക്രമേണ ചുരുങ്ങുകയും പിൻവാങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നതോടെ ഗ്യാസ്ട്രുലേഷൻ അവസാനിക്കുന്നു. ഭ്രൂണം ഇപ്പോൾ സവിശേഷതകളില്ലാത്ത ഒരു ഡിസ്കല്ല; മറിച്ച് പുറത്ത് എക്ടോഡേമും നടുവിൽ മെസോഡേമും ഉള്ളിൽ എൻഡോഡേമും അടങ്ങിയ മൂന്ന് പാളികളുള്ള ഒരു ഘടനയാണ്. സ്ട്രീക്ക് അപ്രത്യക്ഷമാവുകയും നോട്ടോക്കോർഡ് ഭ്രൂണത്തിന്റെ ആദ്യ അസ്ഥികൂടമായി നിലനിൽക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ മൂന്ന് പാളികൾ നിലവിൽ വരുന്നതോടെ നാഡീവ്യൂഹത്തിന്റെ രൂപീകരണത്തിലേക്കും (neurulation) അവയവ നിർമ്മാണത്തിലേക്കും (organogenesis) പ്രവേശിക്കാൻ ഭ്രൂണം സജ്ജമാകുന്നു.