Hogyan lehetséges az, hogy a szervezet minden sejtje azonos genotipusu, az egyes sejtek mégis eltérő műkodésűek?

A sejtek alaphelyzetben azonosak, de a működésük attól is függ, hogy milyen környezetben vannak.

Ez legtöbbször valamilyen hormont jelent.

Pl. az embrióban a fejlődéskor a sejtek mind elkezdenek egy hormont termelni. Ezt aztán a gravitáció mozgatja, és feldúsul a zigóta egyik végén.

Ez lesz a fej.

Persze nem rögtön - hanem az itteni sejtek bekapcsolnak néhány dolgot, amitől elindul a feji vég kifejlődése.

A túloldalon a sejtek a kapcsoló hiányában más dolgokat kapcsolnak be, amitől elindul a farki vég kifejlődése.

Középen a sejtek megint csak mást kapcsolnak be a középső részek fejlesztéséhez.

Aztán ezek a sejtek már maguk termelnek különböző hormonokat, ami hat a saját fejlődésükre (vagy a közeli környezetre).

Már előttem elmondták a lényeget, pár dolgot pontosítanék.

Bár a sejtjeink genetikailag (esetleges minimális különbségektől eltekintve) egyformák, kinézetre, működésükre nézve nagyon eltérőek. Ennek az az oka, amit az első válaszoló is írt, hogy a különböző sejttípusokban (nagyrészt) más gének aktívak, ezáltal más-más fehérjék termelődnek. Például a hemoglobin gének a vörösvértestek érése közben fejeződnek ki, a többi sejtben nem. Ugyanígy az emésztőenzimeket kódoló gének elsősorban a tápcsatorna mirigyeinek sejtjeiben aktívak. Tehát a génműködés szabályozása határozza meg, hogy egy adott sejtből milyen sejttípus differenciálódik. Az erős túlzás, hogy erre a jelenségre nincs magyarázat, inkább úgy fogalmaznék, hogy a folyamatot nagy vonalakban már ismerjük, de sok részlet vár még tisztázásra (például hogy pontosan mi és hogyan szabályozza az embrió fejlődése során a sejtek differenciálódását). A génműködés szabályozásáról itt olvashatsz bővebben:

[link]

Amit talán leginkább kutatnak jelenleg a témával kapcsolatban, hogy milyen jelek hatására differenciálódnak a sejtek, és hogy hogyan tudják felfogni, összegezni ezeket a jeleket. A második válaszolónak igaza van abban, hogy a hormonok is tudják befolyásolni egy sejt génjeinek aktivitását, de az egyedfejlődésben, a sejtek differenciálódásában betöltött szerepük valószínűleg kisebb (bár nem elhanyagolható), mert a hormonoknak az endokrin jelközvetítő molekulákat szokták nevezi, tehát azokat, amelyek a vérkeringéssel az egész testbe eljutnak (bár néha tágabban értelmezik a fogalmat, valószínűleg a válaszoló sem a szűkebb értelemben vett hormonokra gondolt). Abban igaza van, hogy a sejtek differenciálódására nagy hatásuk van a kémiai hírvivőknek, de ezek inkább lokális hírvivők (parakrin anyagok, például növekedési faktorok), amelyek nem terjednek szét a kibocsájtó sejttől a test minden részébe. Emellett sejt-sejt (mechanikai) kapcsolatok is hatással vannak a differenciálódásra.

[link]

Amit a második válaszoló a petesejt polaritásával kapcsolatban mond, az egy kissé zavarosra sikerült. Egyrészt a hormonok eloszlására a gravitáció általában nem hat (de ha igen, akkor sem közvetlenül), másrészt tudtommal az (emberi) embrió polaritásának meghatározásában a gravitációnak nincs szerepe. Emellett egyszer embrióról, máskor zigótáról beszél.

Valójában az, hogy milyen lesz az embrió polariátsa (melyik lesz a feji, és melyik a farki vég), már a petesejt érése során eldől. A petesejt nagy méretű sejt, a plazmájában az egyes anyagok (sejtalkotók, RNS-ek, fehérjék) nem egyenletesen oszlanak el. Emiatt amikor a megtermékenyítés után a zigóta elkezd osztódni, az utódsejtekben nem egyforma mennyiségben lesznek meg az egyes anyagok (ha jól tudom, elsősorban az mRNS-ek eloszlása befolyásol jelentősen), emiatt fognak később eltérő úton fejlődni az egyes sejtek.

[link]

[link]

Később emiatt egy szabályozógén-családból (Hox gének) az egyes testtájakon más-más tagok fognak aktiválódni. Ezek a gének rengeteg más génnek a működését befolyásolják, így biztosítják a testtájra jellemző mintázat kialakulását.

[link]

[link]