التخصيب

أثناء الإخصاب ، تندمج البويضة والحيوان المنوي لإنشاء بنية ثنائية الصبغيات جديدة. تحدث العملية عند البشر بمجرد خروج البويضة من المبيض وانتقالها إلى قناة فالوب. تتطلب العملية عدة خطوات رئيسية: ١) يجب أن تحدد الحيوانات المنوية الموجودة في الجهاز التناسلي البويضة ؛ ٢) بمجرد وصول الحيوانات المنوية إلى هناك ، تحتاج إلى إطلاق الإنزيمات لمساعدتها على الحفر من خلال المنطقة الشفافة الواقية في البويضة ؛ و ٣) يجب أن تندمج أغشية خلية واحدة من الحيوانات المنوية و بويضة ، مع إطلاق الحيوان المنوي محتوياته _ بما في ذلك نواته والجسيم المركزي _ في سيتوبلازم البويضة. إذا نجحت هذه الخطوات ، فإن المادة الوراثية للأمشاج الذكرية والأنثوية تتحد ، ويبدأ انقسام الخلايا الانقسامية ، مما يؤدي إلى نشوء جنين ثنائي الصبغة.

إشارات الكالسيوم و التخصيب

يؤدي ارتباط الحيوان المنوي وخلية البويضة إلى تغييرات مختلفة ، من بينها إنتاج موجات من أيونات الكالسيوم (Ca²⁺) التي تنبض عبر خلية البويضة. تبدأ هذه التذبذبات عن طريق اندماج الحيوان المنوي والبويضة وتحدث نتيجة إطلاق وامتصاص الكالسيوم الداخلي في الشبكة الإندوبلازمية لخلية البويضة والتفريغ المتزامن لهذه الأيونات وتناولها من البيئة خارج خلية البويضة. الأهم من ذلك ، أن إشارات الكالسيوم تعدل البويضة عن طريق التسبب في حويصلات ، تسمى الحبيبات القشرية ، والتي تقع مباشرة أسفل غشاء البلازما لإطلاق محتوياتها في الفضاء المفتوح تحت المنطقة الشفافة. تشتمل هذه المحتويات على إنزيمات تشق البروتينات الرابطة للحيوانات المنوية ، والتي تغير سطح المنطقة الشفافة ، مما يمنع خلايا الحيوانات المنوية الإضافية من الدخول ؛ هذه العملية هي نوع من المنع لتعدد النطاف ، أو الإخصاب بواسطة العديد من الأمشاج الذكرية.

بالإضافة إلى ذلك ، تقوم موجات الكالسيوم Ca²⁺ ب”تنشيط“ خلية البويضة. ومن المثير للاهتمام ، أن البويضة يتم إيقافها عن الانقسام الاختزالي عندما يتم إطلاقها من المبيض ، وتستأنف العملية فقط عند الإخصاب. يرجع هذا الانتعاش جزئياً إلى إشارات الكالسيوم Ca²⁺ والتي تنشط الكينازات في خلية البويضة القادرة على بدء الانقسام. بمجرد استئناف الانقسام الاختزالي ، تنقسم البويضة إلى خليتين: بويضة كبيرة ناضجة (تسمى أيضاً بويضة) تحتوي على معظم السيتوبلازم ، وجسم قطبي أصغر يذوب لاحقاً. بعد اكتمال الانقسام الاختزالي ، تحتوي البويضة على نواة بها مجموعة واحدة من الكروموسومات غير المضاعفة ، تسمى النواة الأولية للبويضة.

الانضمام إلى النوى الأولية

أثناء تكوين النواة الأولية للبويضة ، تحدث تغيرات أيضاً في المادة الوراثية للحيوان المنوي. في البداية ، يتم تعبئة كروماتين الحيوان المنوي بإحكام ؛ ومع ذلك ، بمجرد دخول نواة الحيوان المنوي إلى خلية البويضة ، يذوب غشاءها ، وتبدأ الكروموسومات في الانهيار. يتم إنشاء غشاء نووي جديد حول مادة الحيوان المنوي المكدسة بشكل فضفاض ، مما يؤدي إلى تكوين نواة أولية للحيوان المنوي. ومن المثير للاهتمام ، أن الجسيم المركزي للحيوان المنوي يتم إدخاله أيضاً في سيتوبلازم البويضة عند الإخصاب ، وسيصبح هذا الهيكل موجهاً بين النوى الأولية للبويضة والحيوان المنوي ، مكوناً الأنابيب الدقيقة التي تجذب هذه الهياكل تجاه بعضها البعض. عندما يجتمعون ، تفقد النوى الأولية أغشيتها ، وتختلط كروموسوماتها ، وتبدأ عملية الانقسام الفتيلي.