Il processo che trasforma una singola cellula in un essere umano complesso è uno dei fenomeni più straordinari della biologia. Dopo la fecondazione, il nuovo organismo si sviluppa attraverso complesse interazioni fra ambiente e informazione genetica, che le cellule interpretano costruendo il piano organizzativo del corpo. L'embrione è un'entità biologica che ha inizio con la fecondazione di un ovocito (gamete femminile) da parte dello spermatozoo (gamete maschile).
La fecondazione e le fasi iniziali
Il processo di fecondazione si attua con una sequenza coordinata di eventi, che ha luogo nella tuba uterina al momento del contatto tra i due gameti per portare alla formazione di una unità biologica distinta e nuova, chiamata inizialmente zigote, con un corredo cromosomico completo costituito, nell'uomo, da 23 coppie di cromosomi. Al momento della fecondazione viene anche determinato il sesso dell'embrione, che sarà maschile o femminile a seconda che lo spermatozoo fecondante sia portatore, rispettivamente, del cromosoma sessuale Y oppure di quello X.
La variabilità genetica, intesa come riassortimento dei geni, è garantita dalla divisione meiotica dei gameti. La meiosi svolge due funzioni fondamentali: dimezza il numero dei cromosomi e consente il riassortimento dei geni, cioè dei caratteri ereditari. In questo contesto, ciascun individuo della specie umana, che possiede 23 coppie di cromosomi omologhi, può produrre 223 gameti geneticamente diversi.
Dallo zigote alla blastocisti
L'evoluzione dello zigote prosegue con il processo di segmentazione che consiste di ripetute divisioni mitotiche, con il risultato di un rapido aumento del numero di cellule, senza tuttavia cambiare la massa totale della cellula originaria. Le cellule che compongono l'embrione in segmentazione (blastomeri) divengono progressivamente più piccole a ogni divisione mitotica. Dopo circa tre giorni dalla fecondazione la segmentazione dell'embrione porta alla formazione della morula, uno stadio embrionale formato da circa 16 blastomeri, il cui nome deriva dalla sua particolare morfologia che ricorda il frutto del rovo.
All'interno della morula comincia a penetrare liquido, si forma gradualmente una cavità, il blastocele, e l'embrione, definito ora blastocisti, è pronto per impiantarsi nell'utero materno. La blastocisti è caratterizzata da uno strato di cellule esterno, il trofoblasto, e da una massa cellulare interna che costituisce l'embrioblasto. Mediante il trofoblasto l'embrione si impianta nello spessore della mucosa uterina (endometrio) e concorre alla formazione della placenta.
L'impianto dell'embrione - Animazione
Gastrulazione e formazione dei foglietti germinativi
La gastrulazione è il momento critico nel quale si formano i cosiddetti foglietti embrionali, tre lamine cellulari che danno origine a parti distinte dell'organismo. Durante la gastrulazione si organizzano anche gli annessi embrionali, quegli organi transitori destinati alla sopravvivenza dell'embrione stesso durante le sue fasi di vita precoce.
La gastrulazione, che ha luogo nel corso della terza settimana di sviluppo, trasforma la struttura semplice dell'embrione in una struttura più complessa caratterizzata da una forma cilindrica e da una simmetria bilaterale. Nel corso della terza settimana di sviluppo embrionale ha inizio anche il processo di neurulazione che porta alla formazione del tubo neurale, abbozzo del sistema nervoso centrale. Alla fine della terza settimana l'embrione, a seguito dell'aumento dei suoi diametri trasversali e longitudinali, va incontro a un processo di flessione ventrale e la sua forma da discoidale diviene cilindrica.
Il ruolo fondamentale del dialogo molecolare
Di fondamentale importanza per l'impianto e il successivo sviluppo dell'embrione è il 'dialogo' molecolare, che deve necessariamente instaurarsi tra la madre e l'embrione durante un ristretto periodo temporale, noto come finestra d'impianto; in questa fase l'endometrio materno diventa recettivo, cioè favorevole all'impianto dell'embrione, che a sua volta contribuisce, con l'invio di segnali molecolari, ad aumentarne la recettività.
L'interazione materno-embrionale prevede dunque un complesso dialogo molecolare, solo in parte definito, e un'alterazione di tale dialogo rappresenta la causa principale per cui più del 60% delle gravidanze si interrompe nel periodo periimpianto. Il dialogo molecolare coinvolge l'interazione cellula-cellula e cellula-matrice extracellulare, che è a sua volta mediata da una serie di molecole tra cui molecole di adesione, quali integrine, fattori di crescita, recettori per i fattori di crescita e citochine.
Il periodo embrionale: l'abbozzo degli organi
Il periodo embrionale si estende sino all'ottava settimana ed è caratterizzato dalla formazione dell'abbozzo dei principali organi. Di questi, tuttavia, soltanto il cuore e il circolo sanguigno risultano funzionanti. Durante questa fase di sviluppo, l'embrione è particolarmente sensibile all'azione dannosa di agenti esterni di varia natura (tra i quali virus, farmaci, sostanze d'abuso), che possano raggiungerlo dal circolo materno, causando alterazioni del processo di sviluppo (teratogenesi).
Intorno alla settima settimana, l'embrione raggiunge le dimensioni di circa 18 mm e alla fine di questo stadio ha inizio l'ossificazione degli arti superiori, mentre l'ossificazione negli arti inferiori inizia nel corso dell'ottava settimana, quando ha inizio anche il differenziamento dei genitali esterni, che proseguirà nel successivo periodo fetale (dalla nona settimana fino alla nascita).
La transizione al periodo fetale
Si chiama feto il nuovo essere, prodotto del concepimento degli animali vivipari, quando ancora è contenuto nelle viscere materne, ma dopo che ha assunto la conformazione caratteristica della specie cui appartiene. Così per l'uomo la denominazione di feto viene usata a partire dalla fine del secondo mese di gestazione. Durante il periodo fetale avviene il differenziamento e l'accrescimento dei vari organi e apparati formatisi nel periodo embrionale, rendendoli capaci di funzionare.
Il feto, tuttavia, è incapace di vita autonoma e riceve il nutrimento attraverso la placenta, un organo materno-fetale che deriva dal trofoblasto e che assicura lo scambio di sostanze nutritive e gas tra la madre e il feto. Il sangue della madre presente negli spazi cavernosi cede al sangue dell'embrione sostanze nutritive e ossigeno, e riceve in cambio sostanze di scarto derivate dal metabolismo dell'embrione/feto e anidride carbonica.
Sviluppo sensoriale e funzionale del feto
Via via che passa il tempo e il feto matura, diventa in grado di percepire una molteplicità di stimoli: riesce a sentire l'odore e il sapore del liquido in cui è immerso, sente i rumori e le carezze, ed è in grado di reagire ad alcuni stimoli scalciando o facendo altri movimenti. All'11ª settimana di gravidanza il sistema nervoso continua a svilupparsi rapidamente. Il cervello produce sempre più neuroni e inizia a formarsi il midollo spinale. Il feto può fare movimenti involontari, sebbene la madre non li percepisca ancora.
Dal 7° mese l'occhio è sensibile alla luce, ma la capacità di percepire le forme e i colori non è completa fino a circa un anno dopo la nascita. L'orecchio interno, medio ed esterno appaiono sviluppati a metà gravidanza. Probabilmente, il feto ode alcuni suoni già a partire dalla 24ª settimana. A 6 mesi di gestazione la lunghezza del feto è di 30-33 cm e il suo peso s'aggira intorno ai 1000 gr. Da quest'epoca, e precisamente dal 180° giorno, il feto si considera legalmente vitale.
Maturità fetale e preparazione al parto
A termine di gravidanza (280 giorni circa dal suo inizio) il feto ha acquisito i caratteri della sua completa maturità. Ha un peso di 3000 gr e oltre, una lunghezza fra 48 e 52 cm. Ha aspetto paffuto con cute rosea, liscia. Le unghie, ormai cornee, sorpassano i polpastrelli delle dita. Sono bene sviluppate le cartilagini nasali e auricolari. Il liquido amniotico, nella quantità di circa 1000 cmc, protegge il feto dai traumi esterni e ne favorisce lo sviluppo regolare, impedendo che su esso s'eserciti direttamente la pressione delle pareti uterine.
Nelle ultime settimane di gravidanza lo spazio a disposizione del feto si riduce, i suoi movimenti sono sempre più limitati e quando non è più in grado di fare capriole, si ferma nella posizione con cui imboccherà il canale che lo porterà al mondo. Appena il bambino è uscito definitivamente dal ventre della mamma, deve essere tagliato anche quel cordone che per molti mesi li ha tenuti uniti, il cordone ombelicale. Il bambino verrà preso in braccio dal medico o dall'infermiera, che lo stimoleranno in modo che emetta il primo vagito, che indica che l'aria è entrata nei suoi piccoli polmoni.
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