Artikel ini menerangkan cara hidupan berkembang daripada telur yang disenyawakan, dan khususnya, bagaimana jirim kelabu memainkan peranan penting dalam perkembangan awal.
Malah organisma kompleks seperti manusia bermula sebagai satu telur yang disenyawakan. Apabila kehidupan berkembang daripada mudah kepada kompleks, ia bermula dengan telur yang disenyawakan dan melalui peringkat percambahan sel, pembezaan, dan morfogenesis. Proses ini dipanggil pembangunan.
Perkembangan kehidupan adalah keajaiban alam. Telur yang disenyawakan, yang hanya satu sel pada mulanya, membiak melalui pembahagian sel kepada banyak sel, setiap satunya membezakan untuk mengambil peranan tertentu, membentuk tisu dan organ. Proses yang kompleks dan canggih ini memastikan perkembangan normal sesuatu organisma dan dikawal oleh interaksi banyak faktor luaran dan dalaman. Khususnya, proses penghijrahan dan susunan sel semasa perkembangan awal adalah langkah penting yang menentukan struktur dan fungsi organisma kemudiannya.
Semasa pembentukan telur yang disenyawakan, iaitu gabungan sperma dan telur, telur menjadi embrio. Telur terdiri daripada 'hemisfera tumbuhan' dan 'hemisfera haiwan'. Hemisfera vegetatif ialah bahagian yang mengandungi kuning telur, yang tertumpu dengan molekul nutrien dan digunakan terutamanya untuk penyimpanan, manakala hemisfera haiwan adalah bahagian yang mengandungi banyak organel dan digunakan terutamanya untuk aktiviti metabolik. Walau bagaimanapun, dalam amfibia, korteks hemisfera vegetatif tidak mempunyai pigmen, korteks hemisfera haiwan sangat berpigmen, dan sitoplasma dalaman kurang berpigmen, menjadikannya lebih mudah untuk memerhatikan perkembangan telur yang disenyawakan. Apabila sperma memasuki hemisfera haiwan dan bercantum, pigmen berkumpul di sekitar titik kemasukan sperma, membentuk bintik hitam. Walau bagaimanapun, sitoplasma di dalam telur yang disenyawakan tidak berputar dengan korteks, mendedahkan kawasan sitoplasma di sempadan hemisfera haiwan bertentangan dengan titik kemasukan sperma. Kawasan ini kelihatan seperti bulan sabit kelabu. Itulah sebabnya ia dipanggil "bulan sabit kelabu".
Pembentukan nefron kelabu adalah penting dalam proses ini, kerana ia menentukan kedudukan dan nasib sel semasa perkembangan awal. Bahan kelabu bertindak sebagai isyarat penting pada peringkat awal perkembangan, membimbing sel untuk berhijrah dan membezakan ke arah tertentu. Ini bermakna ia adalah langkah penting untuk perkembangan normal.
Kepentingan jirim kelabu telah ditunjukkan melalui pelbagai eksperimen. Pada tahun 1920-an, ahli biologi Jerman Spemann mengkaji perkembangan telur salamander. Dia mengikat satu telur yang disenyawakan supaya jisim kelabu itu terbelah di kedua-dua belah, dan satu lagi supaya ia hanya di sebelah. Hasilnya ialah telur yang disenyawakan dengan bahan kelabu terbelah dua berkembang melalui peringkat perkembangan, dengan kedua-dua sel menunjukkan perkembangan normal, tetapi telur tanpa bahan kelabu yang lain tidak menunjukkan perkembangan normal. Keputusan eksperimen ini menunjukkan bahawa jirim kelabu mempunyai peranan penting dalam perkembangan normal.
Bahan kelabu, yang dicipta semasa sitoplasma menyusun semula, mengandungi unsur-unsur yang mengarahkan pergerakan sel untuk memulakan peringkat seterusnya blastoderm. Ini adalah apabila telur yang disenyawakan membahagi dan menyusun dirinya dalam lapisan di permukaan, dengan ruang kosong di tengah. Unsur bahan kelabu ini memberi isyarat kepada sel untuk berhijrah, dan lapisan kuman endoderm, ektoderm, dan mesoderm terbentuk. Melalui proses ini, endoderm menjadi sistem pencernaan dan pernafasan, manakala ektoderm menjadi sistem saraf dan kulit. Selain itu, mesoderm menjadi organ tubuh seperti saluran darah dan tulang. Bahan kelabu adalah pencetus untuk telur yang disenyawakan, sel tunggal, untuk membezakan ke dalam tisu organ badan melalui satu siri proses.
Semasa proses ini, sel berinteraksi antara satu sama lain, menghantar dan menerima maklumat, dan mencari tempat dan peranan yang sesuai. Isyarat antara sel adalah sangat canggih, dan adalah penting untuk setiap sel bergerak ke tempat yang betul pada masa yang sesuai. Mekanisme pengawalseliaan yang canggih ini memastikan perkembangan normal sesuatu organisma, yang mengakibatkan pembentukan organisma dengan struktur dan fungsi yang kompleks.
Proses perkembangan dikawal bukan sahaja oleh perubahan fizikal dan kimia, tetapi juga oleh faktor genetik. Peraturan ekspresi gen, tindakan faktor transkripsi, dan pengaktifan laluan transduksi isyarat semuanya berfungsi bersama untuk menentukan nasib sel dan pembezaan mereka kepada jenis sel yang berbeza. Faktor persekitaran juga boleh memberi kesan besar kepada proses pembangunan. Perubahan dalam persekitaran luaran, status pemakanan, dan tekanan boleh mengubah proses perkembangan, yang akhirnya boleh menjejaskan struktur dan fungsi organisma.
Pada akhirnya, perkembangan organisma kecil daripada telur yang disenyawakan kepada organisma lengkap melalui proses yang canggih adalah keajaiban alam semula jadi. Ia adalah proses di mana sel dan tisu yang tidak terkira banyaknya bekerjasama untuk mencipta organisma bersatu, memberikan kita pemahaman yang lebih mendalam tentang misteri dan kerumitan kehidupan. Mempelajari perkembangan organisma hidup memberikan petunjuk penting untuk memahami asal usul kehidupan, mengenal pasti punca penyakit, dan membangunkan terapi baharu. Oleh itu, penyelidikan pembangunan adalah cabang penting dalam sains hayat, menyediakan banyak maklumat yang memberi kesan secara langsung kepada kehidupan kita.
