Cud narodzin
Autorka: Luiza Łuniewska
Rozmnażanie człowieka często bywa przedstawiane jako naturalny, oczywisty element biologii. Naukowcy od dawna jednak podkreślają, że to narracja uproszczona. W rzeczywistości jest to proces niepewny, obarczony ogromnym ryzykiem błędu i porażki na każdym etapie. Jak mówią embriolodzy, biologia ludzkiej płodności jest taka, że zamiast gwarantować sukces – raczej balansuje na granicy prawdopodobieństwa. I każde narodziny – z tego punktu widzenia – to cud.
Naturalny proces zapłodnienia wymaga dokładnej synchronizacji setek mechanizmów molekularnych, co sprawia, że nawet niewielkie zaburzenie może prowadzić do niepowodzenia.
Rozmnażania zaczyna się na długo przed jakimikolwiek symptomami ciąży. Kluczowe – i już na tym bardzo wczesnym etapie – są procesy zachodzące podczas gametogenezy, czyli powstawania komórek rozrodczych: plemników u mężczyzn i komórek jajowych u kobiet. Każda z tych linii komórkowych musi przejść mejozę – podział redukcyjny, który zmniejsza liczbę chromosomów o połowę i przygotowuje materiał genetyczny do ponownego połączenia.
„Spermatogeneza to jeden z najtrudniejszych procesów biologicznych” – podkreśla prof. Takehiko Ogawa z Yokohama City University. Dodaje, że jego zrozumienie i kontrola mogą otworzyć nowe możliwości terapii niepłodności.
W organizmie ludzkim powstają miliony plemników, z których jedynie pojedyncze mają realną szansę dotrzeć do komórki jajowej, a spośród nich tylko nieliczne są biologicznie zdolne do zapłodnienia. Jak przypomina prof. Allan Pacey, światowej klasy androlog, u człowieka płodność ewolucyjnie nigdy nie należała do wyjątkowo wydajnych systemów – bliżej nam do organizmu, u którego natura przewidziała liczne „bezpieczniki” i jednocześnie zaakceptowała częste porażki.
„Płodność człowieka jest niższa niż u wielu innych ssaków, a prawdopodobieństwo poczęcia w jednym cyklu jest stosunkowo umiarkowane, co oznacza, że ludzkie mechanizmy rozrodcze działają na granicy biologicznego prawdopodobieństwa i są wrażliwe na małe zmiany środowiskowe i biologiczne” – czytamy w artykule opublikowanym w „Philosophical Transactions of the Royal Society”.
Już na wstępnym etapie natura wprowadza niezwykle precyzyjne mechanizmy nadzorcze: wiele białek naprawczych i regulatorów cyklu komórkowego monitoruje, czy DNA jest kopiowane prawidłowo, czy chromosomy segregują się właściwie. Błąd w tym systemie może prowadzić do aneuploidii, czyli nieprawidłowej liczby chromosomów w gametach – jednego z głównych powodów poronień i braku rozwoju zarodków. Taki defekt oznacza, że organizm sam odrzuci wadliwą gametę lub później zarodek zanim dojdzie do dalszych etapów rozwoju.
Aby do zapłodnienia doszło, układ hormonalny kobiety musi działać jak precyzyjny zegarek. Od sygnałów z mózgu (podwzgórze i przysadka) zależy cykl menstruacyjny – synchronizacja uwalniania hormonu folikulotropowego (FSH) i luteinizującego (LH), które prowadzą do owulacji i przygotowania endometrium macicy. Każda dysfunkcja – od zaburzeń tarczycy po przewlekły stres czy niedobory odżywcze – może zaburzyć ten zegar i tym samym zmniejszyć szanse na zapłodnienie lub utrzymanie ciąży.
Kiedy dochodzi już do zapłodnienia, nic nie jest jeszcze rozstrzygnięte. Badacze tacy jak noblista prof. Paul Nurse zwracają uwagę, że każda nowa komórka to efekt skomplikowanych procesów molekularnych. Na tym etapie błędy w replikacji DNA, zaburzenia chromosomalne czy mutacje nie są rzadkością – przeciwnie, są wpisane w mechanikę życia. Stąd wysoka częstość naturalnych, często niewidocznych klinicznie wczesnych poronień. Jak podkreślają lekarze: „większość ludzkich zarodków nie ma biologicznego potencjału rozwojowego”.
Następnie powinna nastąpić implantacja – proces, który według prof. Anne McLaren, pionierki embriologii, „jest jednym z najbardziej niedoskonałych elementów ludzkiej reprodukcji”. Błona śluzowa macicy musi przyjąć zarodek w wąskim oknie czasowym; każdy odchył hormonalny czy immunologiczny może ten proces przerwać. Współczesna immunologia reprodukcji przypomina, że organizm matki musi zgodzić się na paradoks biologiczny – zaakceptować tkankę, która nie jest w pełni „własna”, co immunolog i laureat Nagrody Nobla Peter Medawar określił jako „biologiczne wyzwanie pierwszego rzędu”.
Współczesna nauka pozwala nam obserwować to, co dotąd było niemal niewidoczne — moment, w którym zarodek łączy się z macicą. Zespół Samuela Ojosnegrosa z Institute for Bioengineering of Catalonia po raz pierwszy nagrał proces implantacji ludzkiego zarodka w warunkach laboratoryjnych, śledząc w czasie rzeczywistym interakcje między zarodkiem a komórkami endometrium.
Warto wspomnieć, że zagnieżdżanie się zarodka jest procesem dość brutalnym, można powiedzieć, że „wgryza” on się w ciało matki. Czasami powodując nawet odczuwalny ból czy plamienie. Ojosnegros opisuje ten proces jako inwazyjny, podkreślając, że zarodek wydziela enzymy, reorganizuje maciczną macierz i nawet reaguje na siły mechaniczne generowane przez rytmiczne skurcze macicy. W każdej chwili coś może pójść nie tak.
A dalej jest jeszcze ciąża. Układ krążenia, metabolizm, równowaga hormonalna – wszystko to zostaje przestawione w tryb ekstremalnej adaptacji. Badania prowadzone przez prof. Michaela Kima i liczne zespoły perinatologiczne pokazują, jak wrażliwy jest to stan. Stan przedrzucawkowy, cukrzyca ciążowa, zaburzenia wzrastania płodu – lista zagrożeń jest długa, a mimo to w ogromnej większości przypadków natura radzi sobie zdumiewająco skutecznie.
Równie imponujący co kruchy jest rozwój układu nerwowego u człowieka. Neurologia rozwojowa, dzięki pracom takich badaczy jak prof. Eric Kandel czy prof. Carla Shatz, pokazuje skalę precyzji, z jaką powstaje mózg – struktura, którą tworzą miliardy połączeń neuronalnych. Każdy błąd może mieć konsekwencje, a jednak w większości przypadków system działa z zadziwiającą niezawodnością.
Kiedy więc słyszymy po raz pierwszy krzyk nowo narodzonego dziecka, warto pamiętać, że jest on zwieńczeniem procesu, który z perspektywy biologii nie jest ani oczywisty, ani pewny. Dlatego lekarze, naukowcy i embriolodzy – ludzie na co dzień dalecy od emocjonalnego języka – skłonni są rozpatrywać narodziny w kategoriach cudu. Cudu w znaczeniu naukowym – triumfu porządku nad chaosem, stabilności nad błędem, życia nad statystyką.
