خط بدائي

الخط البدائي هو بنية تتشكل في المراحل المبكرة من نمو الجنين في السلويات . ^{[ 1 ]} أما في البرمائيات ، فالبنية المكافئة له هي الفتحة الجنينية . ^{[ 2 ]} خلال المراحل المبكرة من نمو الجنين ، يصبح القرص الجنيني بيضاوي الشكل، ثم كمثري الشكل، حيث يكون الطرف العريض متجهًا نحو الأمام، بينما يمتد الجزء الأضيق نحو الخلف. يشكل الخط البدائي بنية طولية في منتصف الجزء الخلفي (الذيلي) الأضيق من الجنين النامي على جانبه الظهري. ^{[ 3 ]} عند بدء تشكله، يمتد الخط البدائي لنصف طول الجنين. في الجنين البشري ، يظهر هذا الخط في المرحلة السادسة ، أي بعد حوالي 17 يومًا. ^{[ 4 ]}

يُرسّخ الخط البدائي التناظر الثنائي ، ويُحدد موقع التكوين الجنيني ، ويبدأ بتكوين الطبقات الجرثومية . ولتكوين هذا الخط، تترتب الخلايا الجذعية اللحمية المتوسطة على طول الخط الوسطي المتوقع، مُؤسسةً بذلك المحور الجنيني الثاني، والموقع الذي ستدخل منه الخلايا وتهاجر خلال عملية التكوين الجنيني وتكوين الطبقات الجرثومية. ^{[ 5 ]}

يمتد الخط البدائي عبر هذا الخط الوسطي، مُشكِّلاً محوري الجسم الأيمن والأيسر، والرأسي والذيل. ^{[ 6 ] [ 7 ]} تتضمن عملية التكوين الجنيني دخول الخلايا السلفية للأديم المتوسط ​​وهجرتها إلى موضعها النهائي، ^{[ 6 ] [ 8 ]} حيث تتمايز إلى طبقة الأديم المتوسط ​​الجرثومية ^{[ 5 ]} التي، إلى جانب طبقتي الأديم الباطن والأديم الظاهر الجرثوميتين، ستُشكِّل جميع أنسجة الكائن الحي البالغ.

الطبقة الخارجية ، وهي طبقة ظهارية واحدة من القرص الجنيني ثنائي الطبقات ، هي مصدر جميع المواد الجنينية في السلويات ، وستُنتج بعض خلاياها الخط البدائي. ^{[ 5 ] [ 8 ]} في البرمائيات ، يُسمى التركيب المكافئ بالثقبة الجنينية . ^{[ 2 ]} يُشكل الخط البدائي بنية طولية في منتصف المنطقة الذيلية (الخلفية) الأضيق من الجنين النامي على جانبه الظهري. ^{[ 3 ]} عند التكوين الأولي، يمتد الخط البدائي لنصف طول الجنين. في الجنين البشري، يظهر هذا في المرحلة السادسة من مراحل كارنيجي ، أي بعد حوالي 17 يومًا. ^{[ 4 ]}

باتجاه الطرف الأمامي للقرص، يمتد الخط البدائي إلى منطقة تُعرف بالعقدة البدائية ، وهي المنظمة لعملية التكوين الجنيني . ^{[ 9 ]} في الطيور، بما في ذلك الكتكوت، تُسمى هذه العقدة المنظمة بعقدة هينسن . أما في البرمائيات ، حيث تم تحديدها لأول مرة، فتُعرف باسم منظم سبيمان-مانغولد .

يوجد في منتصف العقدة تجويف دائري يُسمى الحفرة البدائية . تمتد الحفرة البدائية نحو الطرف الذنبي في تجويف ضيق ضمن الخط البدائي يُسمى الأخدود البدائي ^{[ 9 ]} ( باللاتينية : sulcus primitivus ). يتكون الأخدود نتيجة انطواء خلايا الطبقة الخارجية . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

بعد ظهور الخط البدائي وتكوّن العقدة والحفرة والأخدود، يبدأ بالانحسار باتجاه الذيل. في اليوم العشرين تقريبًا من التطور الجنيني البشري، تتضخم الأجزاء المتبقية من الخط البدائي لتُشكّل كتلة خلوية وسطية ذيلية تُسمى برعم الذيل أو البروز الذيلي . ^{[ 9 ]} في ذلك الوقت أيضًا، يتطور الحبل الظهري باتجاه الرأس من العقدة البدائية. بحلول اليوم الثاني والعشرين، يكون الخط البدائي قد انحسر إلى ما بين 10 و20% من طول الجنين، وبحلول اليوم السادس والعشرين، يختفي تمامًا. ^{[ 9 ]}

لقد وفر جنين الدجاج، باعتباره كائنًا نموذجيًا، معلوماتٍ وافرةً حول تكوين الخط البدائي. في البلاستولة الجنينية للدجاج ، يتضمن تكوينه حركةً منسقةً وإعادة ترتيب للخلايا في الأديم الظاهر. ^{[ 12 ]} يلتقي تياران من الخلايا يدوران في اتجاهين متعاكسين عند الطرف الخلفي، حيث يتشكل الخط. ^{[ 12 ]} تكون الحركة ضئيلةً في مركز هذين التيارين، بينما تُلاحظ أكبر حركة على محيط الدوامات. ^{[ 7 ]} تُعد حركات الدوامات، الشبيهة بحركة البولونيز، أساسيةً لتكوين الخط البدائي. ^{[ 13 ]} تتحرك الخلايا التي تغطي منجل كولر في الطرف الخلفي لجنين الدجاج نحو الخط الوسطي، وتلتقي، ثم تغير اتجاهها نحو مركز الأديم الظاهر. تحل الخلايا من المنطقة الهامشية الخلفية الجانبية محل تلك الخلايا التي غادرت منجل كولر، وذلك بالالتقاء في مركز هذه المنطقة، وتغيير اتجاهها، والامتداد إلى الأمام. ^{[ 8 ] [ 14 ]} مع تحرك هذه الخلايا وتمركزها في الطرف الخلفي للجنين، يخضع الخط البدائي لانتقال من طبقة ظهارية واحدة إلى طبقات متعددة، مما يجعله بنية مرئية بالعين المجردة. ^{[ 8 ]} وقد اقتُرحت عدة آليات، تشمل التكاثر النشط، والانقسام الخلوي الموجه، وتداخل الخلايا، والحركة الخلوية الكيميائية ، لتفسير طبيعة الحركات الخلوية اللازمة لتكوين الخط البدائي. ^{[ 15 ] [ 8 ]}

تحتوي المنطقة الهامشية لجنين الدجاج على خلايا تُساهم في تكوين الخط البدائي. ^{[ 8 ]} تتميز هذه المنطقة بتدرج واضح من الأمام إلى الخلف في قدرتها على تحفيز تكوين الخط البدائي، حيث يمتلك الطرف الخلفي أعلى قدرة على ذلك. ^{[ 16 ]} تستجيب جميع خلايا الأديم الظاهر لإشارات من المنطقة الهامشية، ^{[ 5 ]} ولكن بمجرد تحفيز منطقة معينة بهذه الإشارات وتكوين الخط البدائي فيها، تتوقف الخلايا المتبقية في الأديم الظاهر عن الاستجابة لهذه الإشارات المحفزة، مما يمنع تكوين خط جديد. ^{[ 16 ]}

يقع تحت الأديم الظاهر الأديم الباطن ، وهو منشأ النسيج خارج الجنيني . ^{[ 8 ]} في الكتكوت، يؤدي غياب الأديم الباطن إلى ظهور خطوط متعددة، ^{[ 17 ]} مما يشير إلى أهمية وجوده في تنظيم تكوين خط بدائي واحد. في الفئران والثدييات الأخرى، يُعرف هذا التركيب باسم الأديم الباطن الحشوي الأمامي (AVE). ^{[ 17 ]} يهاجر الأديم الباطن الحشوي الأمامي من الأديم الباطن الحشوي (الأديم الباطن). ^{[ 18 ]} يلعب الأديم الباطن أيضًا دورًا مهمًا في تنظيم تكوين الخطوط. يؤدي إزالة الأديم الباطن في الكتكوت إلى ظهور خطوط غير طبيعية ذات نمط صحيح ، مما يشير إلى أن الأديم الباطن يعمل على تثبيط تكوين الخط البدائي. ^{[ 19 ]}

مسارات الإشارات

تخضع عملية تكوين الخط البدائي في أجنحة الدجاج لتنظيم دقيق من خلال شبكة معقدة من مسارات الإشارات الخلوية . ويتطلب ذلك تنشيط عوامل إفرازية متنوعة (Vg1، و Nodal ، وWnt8C ، و FGF8 ، و Chordin ) وعوامل نسخ ( Brachyury و Goosecoid ) مجاورة لموقع تكوين الخط. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 19 ]}

إشارات Vg1 و Wnt

وبالمثل، فإن التعبير غير الطبيعي عن Vg1 ( أحد أفراد عائلة عامل النمو المحول بيتا (TGF-β)) وزرع الطعوم في المنطقة الهامشية الخلفية ^{[ 16 ]} في الكتاكيت يمكن أن يحفز ظهور خطوط غير طبيعية، ولكن فقط داخل المنطقة الهامشية للجنين ^{[ 22 ]،} مما يشير إلى خاصية مميزة لهذه المنطقة في قدرتها على تحفيز تكوين الخطوط. تشير عدة أدلة إلى أن تعبير Wnt هو المحدد لهذه القدرة. يؤدي حذف Wnt3 في أجنة الفئران إلى غياب تكوين الخطوط، على غرار النمط الظاهري لأجنة طفرات β-catenin ^{[ 24 ]} . بالإضافة إلى ذلك، فإن طفرة المنظم السلبي داخل الخلايا لإشارات Wnt، Axin [ ^{25 ] والتعبير} غير الطبيعي عن cWnt8C في الكتاكيت ^{[ 26 ]} ينتج عنه خطوط متعددة في أجنة الفئران. يُعزز تحديد موقع Wnt ومكونات مساره، Lef1 وβ-catenin، دور المنطقة الهامشية في تحفيز ظهور الخطوط. ^{[ 22 ]} علاوة على ذلك، يُعبر عنه بتدرج تناقصي من الخلف إلى الأمام، ^{[ 22 ] [ 23 ]} بما يتوافق مع قدرة المنطقة الهامشية على تحفيز ظهور الخطوط. لم يُؤدِ التعبير غير الطبيعي عن Vg1 أو Wnt1 منفردًا إلى تحفيز ظهور خطوط غير طبيعية في الكتكوت، ولكن أدى التعبير غير الطبيعي عنهما معًا إلى تكوين خطوط غير طبيعية، مما يؤكد أن قدرة المنطقة الهامشية الخلفية على تحفيز ظهور الخطوط تُعزى إلى إشارات Wnt ^{[ 22 ]} وأن Vg1 وWnt يجب أن يتعاونا لتحفيز هذه العملية. إن التعبير الخاطئ عن Vg1 جنبًا إلى جنب مع مضادات Wnt، Crescent أو Dkk-1 ، يمنع تكوين الخطوط غير الطبيعية، ^{[ 22 ]} مما يدل على أهمية نشاط Wnt في تكوين الخطوط غير الطبيعية الناتجة عن Vg1 وبالتالي تورطه في تكوين الخطوط البدائية الطبيعية.

إشارات العقدة

يُعدّ نودال ، وهو مُحفّز معروف للأديم المتوسط ​​من عائلة عامل النمو المحوّل بيتا (TGFB)، ^{[ 19 ]،} مُشاركًا في تكوين الخط البدائي. تفشل أجنة الفئران الطافرة لجين نودال في عملية التكوين الجنيني وتفتقر إلى معظم الأديم المتوسط، ^{[ 27 ]} ولكن بالإضافة إلى دوره في تحفيز الأديم المتوسط، يُنظّم نودال تحفيز و/أو الحفاظ على الخط البدائي. ^{[ 27 ]} في وجود الطبقة الداخلية للأديم المتوسط، يعجز نودال عن تحفيز ظهور خطوط بدائية غير طبيعية في جنين الدجاج، بينما يؤدي إزالته إلى تحفيز التعبير عن نودال، وكوردين، وبراكيوري، ^{[ 19 ]} مما يُشير إلى أن الطبقة الداخلية للأديم المتوسط ​​تُمارس تأثيرًا مثبطًا على إشارات نودال. في الواقع، يُثبّط كلٌّ من سيربيروس (الذي يُنتَج في الطبقة الداخلية) وسيربيروس-شورت (الذي يُثبّط نودال فقط)، وهما مُضادٌّ متعدد الوظائف لإشارات نودال ووينت وبي إم بي ، تكوّنَ الخطوط من خلال تأثيرهما على إشارات نودال. ^{[ 19 ]} في النهاية، تُزاح الطبقة الداخلية إلى الأمام بفعل حركة الطبقة الداخلية، مما يسمح بتكوّن الخطوط عند الطرف الخلفي. عند الطرف الأمامي، يُثبّط وجود الطبقة الداخلية والمُضادات التي تُفرزها، مثل سيربيروس، التعبير عن نودال، وبالتالي يقتصر تكوّن الخطوط على الطرف الخلفي فقط. ^{[ 19 ]} على غرار الطبقة الداخلية في الدجاج، تُفرز الطبقة الداخلية الوعائية في الفأر مُضادَّين لإشارات نودال، وهما سيربيروس-لايك، وسيرل، وليفتي1 . ^{[ 19 ] [ 28 ]} في الفأر، Cer-/-؛ تُظهر الطفرات المزدوجة Lefty1-/- ظهور خطوط متعددة ^{[ 17 ]} كما يتضح من التعبير غير الطبيعي لجين Brachyury، ويمكن استعادة هذا الوضع جزئيًا بإزالة نسخة واحدة من جين Nodal. ^{[ 17 ]} في الفأر، يُقيّد AVE تكوين الخطوط من خلال الوظائف المتكررة لـ Cer1 وLefty1، اللذين يُنظّمان إشارات Nodal سلبًا. ^{[ 17 ]} دور AVE في الفأر في ضمان تكوين خط بدائي واحد محفوظ تطوريًا في الطبقة الداخلية للدجاج. ^{[ 17 ] [ 19 ]}

إشارات FGF

يُعدّ عامل نمو الخلايا الليفية (FGF) مسارًا مهمًا آخر في تنظيم تكوين الخط البدائي ، ويُعتقد أنه يعمل بالتآزر مع نودال لتنظيم هذه العملية. ^{[ 29 ]} يؤدي تثبيط إشارات FGF من خلال التعبير عن مستقبل سائد سلبي، باستخدام مثبط مستقبل FGF (SU5402) أو استنفاد روابط FGF، إلى تثبيط تكوين الأديم المتوسط ^{​​[ 7 ]} ، وهذا بدوره يثبط تكوين الخط. ^{[ 8 ]} علاوة على ذلك، يتطلب تكوين الخط غير الطبيعي المُحفز بواسطة Vg1 إشارات FGF. ^{[ 29 ]}

إشارات BMP

أخيرًا، تُعد إشارات BMP مهمة أيضًا لتنظيم عملية تكوين الخط في جنين الدجاج. يتميز موقع تكوين الخط بانخفاض إشارات BMP، بينما تُظهر بقية الأديم الظاهر مستويات عالية من تنشيط BMP. ^{[ 30 ]} بالإضافة إلى ذلك، فإن التعبير غير الطبيعي عن BMP4 أو BMP7 يمنع تكوين الخط، بينما يحفز مثبط BMP، Chordin، تكوين خط غير طبيعي في جنين الدجاج، ^{[ 31 ]} مما يشير إلى أن تكوين الخط من المرجح أن يتطلب تثبيط BMP.

يُعدّ الخط البدائي مفهومًا هامًا في أخلاقيات البيولوجيا ، حيث يرى بعض الخبراء أن إجراء التجارب على الأجنة البشرية جائز، ولكن فقط قبل ظهور الخط البدائي، والذي يحدث عادةً في اليوم الرابع عشر من الحمل. ويعتبر هؤلاء الخبراء أن ظهور الخط البدائي دليل على وجود كائن بشري فريد . ^{[ 32 ]} وفي بعض الدول، يُعدّ من غير القانوني تنمية جنين بشري لأكثر من 14 يومًا خارج رحم المرأة. ^{[ 33 ]}

• غاسترولويد

• 
  جنين بشري - طوله 2  مم. منظر ظهري، مع فتح الغشاء الأمنيوسي. تكبير 30 مرة.
• 
  مقطع جانبي عبر القرص الجنيني للثدييات .