Της Νεφέλης Στούπα,
Η ικανότητα αναπαραγωγής αποτελεί θεμελιώδες χαρακτηριστικό των κυττάρων, αλλά και όλων των ζωντανών οργανισμών. Όλα τα κύτταρα αναπαράγονται με διαίρεση, κατά την οποία από ένα κύτταρο παράγονται δύο θυγατρικά κύτταρα. Τα θυγατρικά κύτταρα με τη σειρά τους αυξάνονται σε μέγεθος και διαιρούνται, με αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός κυτταρικού πληθυσμού που προέρχεται από την αύξηση και τη διαίρεση του αρχικού κυττάρου και των απογόνων του. Το αρχικό κύτταρο, από το οποίο έχουν προκύψει όλα μας τα κύτταρα έπειτα από διαδοχικές διαιρέσεις, είναι το ζυγωτό. Το ζυγωτό είναι απόρροια της γονιμοποίησης (σύζευξης) ενός ωαρίου από ένα σπερματοζωάριο.
Επομένως, κάθε κύτταρο του σώματός μας έχει προκύψει από τη διαίρεση ενός άλλου κυττάρου και έτσι, με εξαίρεση τα ωάρια και τα σπερματοζωάρια που διαθέτουν τη μισή ποσότητα DNA, όλα τα σωματικά μας κύτταρα έχουν ακριβώς την ίδια ποσότητα αρχικού DNA. Πώς είναι δυνατόν, λοιπόν, αφού όλα τα κύτταρα σε έναν οργανισμό διαθέτουν την ίδια ποσότητα DNA και έχουν κοινό πρόγονο, να εμφανίζουν τόσο έντονη ποικιλομορφία, όσον αφορά τη λειτουργία, αλλά και τη μορφολογία τους (όπως σχήμα και μέγεθος);
Η ύπαρξη των διαφορετικών κυττάρων οφείλεται στην κυτταρική διαφοροποίηση. Έπειτα από τη γονιμοποίηση και την παραγωγή του ζυγωτού, το ζυγωτό αρχίζει να διαιρείται, με αποτέλεσμα να παράγονται μερικά αδιαφοροποίητα κύτταρα –τα βλαστοκύτταρα– τα οποία έχουν την ικανότητα να μετατραπούν μέσω της διαδικασίας της κυτταρικής διαφοροποίησης σε οποιοδήποτε σωματικό κύτταρο (για παράδειγμα νευρώνας, ερυθρό αιμοσφαίριο κ.ά.). Το μεγαλύτερο ποσοστό των βλαστοκυττάρων αρχίζει να διαφοροποιείται και να δημιουργεί ιστούς, οι οποίοι στη συνέχεια οδηγούν στον σχηματισμό οργάνων.
Η κυτταρική διαφοροποίηση πραγματοποιείται με την ενεργοποίηση μόνο συγκεκριμένων γονιδίων σε κάθε κυτταρικό τύπο και την απενεργοποίηση άλλων. Έτσι, σε κάθε κύτταρο παράγονται μόνο συγκεκριμένα μόρια πρωτεϊνών και RNA. Με λίγα λόγια, παρότι ένα νευρικό και ένα μυϊκό κύτταρο περιέχουν την ίδια ποσότητα DNA, στο καθένα από αυτά εκφράζονται διαφορετικά γονίδια, με αποτέλεσμα να διαφέρουν μορφολογικά και να επιτελούν διαφορετικές λειτουργίες.
Επομένως, τα βλαστοκύτταρα είναι κύτταρα τα οποία δεν έχουν διαφοροποιηθεί και έχουν την ικανότητα να εξειδικευτούν στον εκάστοτε κυτταρικό τύπο για τον οποίο προορίζονται. Πώς πραγματοποιείται, όμως, αυτή η διαδικασία κυτταρικής εξειδίκευσης;
Προκειμένου από τα βλαστοκύτταρα να προκύψει ένα εξειδικευμένο κύτταρο, στις αλληλουχίες των γονιδίων, οι οποίες πρέπει να εκφραστούν στο συγκεκριμένο κύτταρο, συναντώνται οι μεταγραφικοί παράγοντες, οι οποίοι είναι ειδικές πρωτεΐνες που καθορίζουν αν θα εκφραστεί κάποιο γονίδιο ή όχι. Εκτός από αυτές τις πρωτεΐνες, η σηματοδότηση για την ενεργοποίηση ενός γονιδίου ρυθμίζεται και από άλλα πρωτεϊνικά μόρια, σάκχαρα ή ακόμη και στεροειδή (όπως ορμόνες).
Η παραγωγή διαφοροποιημένων κυττάρων μπορεί να πραγματοποιηθεί με τον άνισο καταμερισμό κυτταροπλασματικών παραγόντων στα δύο θυγατρικά κύτταρα κατά την κυτταρική διαίρεση, όπως και με κυτταρική επικοινωνία. Η δημιουργία αρκετών κυτταρικών τύπων εξασφαλίζεται και μέσω της κυτταρικής επικοινωνίας μεταξύ γειτονικών κυττάρων. Έτσι, στο κάθε εξειδικευμένο κύτταρο παράγονται συγκεκριμένα μόρια RNA και πρωτεΐνες που καθορίζουν τη λειτουργία και τα μορφολογικά χαρακτηριστικά του.
Εκτός από τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα, τα οποία έπειτα από διαδοχικές διαιρέσεις οδηγούν στην ύπαρξη διαφοροποιημένων κυττάρων, από τα οποία αποτελείται ένας οργανισμός, βλαστοκύτταρα παρατηρούνται και κατά την ενήλικη ζωή ενός ατόμου και έχουν την ικανότητα διαίρεσης και μετατροπής σε συγκεκριμένους κυτταρικούς τύπους. Για παράδειγμα, τα βλαστοκύτταρα, τα οποία υπάρχουν στα οστά μας, έχουν την ικανότητα διαφοροποίησης σε κυτταρικά συστατικά του αίματος.
Ταυτόχρονα, γνωρίζουμε ότι το DNA, ένα μόριο του οποίου το μήκος μπορεί να φτάνει και τα 2 μέτρα, συσπειρώνεται με τη βοήθεια των πρωτεϊνών, προκειμένου να βρίσκεται τοποθετημένο στον πυρήνα. Σε κάθε κύτταρο, οι περιοχές, οι οποίες δεν εκφράζονται, έχουν μια συμπαγή οργάνωση, με αποτέλεσμα να εμποδίζεται η πρόσβαση στους μηχανισμούς μεταγραφής, ενώ στις περιοχές γονιδίων που εκφράζονται, η συσπείρωση και η οργάνωση του DNA είναι πιο χαλαρή.
Επομένως, η κυτταρική διαφοροποίηση είναι μια διαδικασία, κατά την οποία ένα κύτταρο αποκτά τα ιδιαίτερα μορφολογικά χαρακτηριστικά του και είναι ικανό να εκτελεί κάποιες συγκεκριμένες λειτουργίες. Όλα τα κύτταρα του ανθρώπινου οργανισμού περιέχουν ακριβώς το ίδιο γενετικό υλικό (DNA). Όμως, δεν είναι όμοια όλα τα κύτταρα του οργανισμού µας. Αυτό συμβαίνει χάρη στη διαδικασία της κυτταρικής διαφοροποίησης. Ενώ, δηλαδή, σε κάθε κύτταρό µας υπάρχει όλο το «πακέτο» των γονιδίων, σε κάθε ιστό εκφράζονται διαφορετικά γονίδια, φτιάχνονται, δηλαδή, διαφορετικές πρωτεΐνες, οι οποίες µε τη σειρά τους δίνουν διαφορετική μορφή και λειτουργία σε κάθε ιστό.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Geoffry M. Cooper (2021), Το Κύτταρο Μια μοριακή Προσεγγιση, Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα και ΣΙΑ Ο.Ε., Κατακουζηνού 48, Αλεξανδρούπολη
- Specialized Cells: Significance and Examples, youtube.com. Διαθέσιμο εδώ
- How Cells Become Specialized, youtube.com. Διαθέσιμο εδώ
- Cell Differentiation | Genetics | Biology | FuseSchool, youtube.com. Διαθέσιμο εδώ
- Κυτταρική διαφοροποίηση σε ζώα και φυτά, el.thpanorama.com. Διαθέσιμο εδώ
- Το κύτταρο- Τα κύτταρα και τα βλαστοκύτταρα, καρδιολογοσπισσαριδησκ.gr. Διαθέσιμο εδώ
