胚

胚
受胎後7週目の男性 の胎児（妊娠9週目）
解剖学用語 [Wikidataで編集]

胚は、多細胞生物の発生の初期段階です。有性生殖を行う生物では、胚発生はライフサイクルの一部であり、雌の卵子が雄の精子と受精した直後に始まります。これら 2 つの細胞が融合して単細胞の接合子が生成され、これが多くの細胞分裂を経て、割球と呼ばれる細胞を生成します。割球 (4 細胞期) は固体のボール状に配置され、一定のサイズに達すると桑実胚(16 細胞期) と呼ばれる液体を取り込んで、胞胚腔と呼ばれる空洞を形成します。この構造は、哺乳類では胞胚または胚盤胞と呼ばれます。

哺乳類の胚盤胞は、子宮の内膜に着床する前に孵化します。着床すると、胚は、原腸形成、神経管形成、器官形成の次の段階を経て発育を続けます。原腸形成は、身体のさまざまな部分すべてを形成する3つの胚葉の形成です。神経管形成は神経系を形成し、器官形成は身体のさまざまな組織や器官の発達です。

新しく発達する人間は、通常、受胎後 9 週目までは胚と呼ばれ、その後は胎児と呼ばれます。他の多細胞生物では、「胚」という言葉は、出生または孵化前のあらゆる初期発達段階またはライフサイクル段階を指すために、より広義に使用されることがあります。

14世紀半ばに英語で初めて確認されたembryonという単語は、中世ラテン語の embryoに由来し、それ自体はギリシャ語の ἔμβρυον ( embruon )、文字通り「若いもの」^{[1]から来ており、これは}ἔμβρυος ( embruos )、文字通り「成長している」[2]の中性であり、ἐν ( en ⁾、「中に」^[3]とβρύω ( bruō )、「膨らむ、いっぱいになる」^[4]から来ている。ギリシャ語の適切なラテン語形はembryumである。

動物では、受精によって受精卵（卵子と精子など）が融合してできた単一細胞）が作られ、胚発生のプロセスが始まります。^[5]受精卵から多細胞胚への発達は、卵割、胞胚、胚葉形成、器官形成に分けられる一連の段階を経て進行します。^[6]

卵割は受精後に起こる急速な有糸分裂の期間です。卵割中、胚の全体の大きさは変化しませんが、細胞の総数を増やすために分裂するにつれて、個々の細胞の大きさは急速に減少します。^[7]卵割の結果、胞胚が形成されます。^[6]

種によって異なりますが、胞胚または胚盤胞段階の胚は、卵黄の上の細胞の球体として、または中央の空洞を囲む細胞の中空の球体として現れます。^[8]胚の細胞は分裂して数を増やし続け、RNAやタンパク質などの細胞内の分子は、遺伝子発現、細胞運命の指定、極性などの重要な発生プロセスを積極的に促進します。^[9]子宮壁に着床する前の胚は、着床前胚または着床前受胎産物と呼ばれることがあります。^{[10]これは、胚性幹細胞の議論に関連して胚自体と区別するために用いられる用語である}前胚と呼ばれることもあります。^[11]

原腸形成は胚発生の次の段階であり、2つ以上の細胞層（胚葉）の発達を伴います。2層を形成する動物（刺胞動物など）は二胚葉性と呼ばれ、3層を形成する動物（扁形動物から人間までのほとんどの他の動物）は三胚葉性と呼ばれます。三胚葉性動物の原腸形成中に形成される3つの胚葉は、外胚葉、中胚葉、内胚葉と呼ばれます。^[8]成熟した動物のすべての組織と器官は、その起源をこれらの層のいずれかに遡ることができます。^[12]たとえば、外胚葉からは皮膚の表皮と神経系が生じ、^{[13] 中}胚葉からは血管系、筋肉、骨、結合組織が生じ、^{[14]内胚葉からは消化器系の器官と消化器系と呼吸器系の}上皮が生じます。^{[15] [16]}胚葉形成の過程では、胚葉を構成する細胞が移動し、それまで丸かった胚が折りたたまれたり陥入したりしてカップのような外観になるため、胚構造に目に見える多くの変化が起こります。^[8]

胚葉形成を過ぎると、胚は子宮や卵子の外での生活に必要な構造を形成し、成熟した多細胞生物へと成長を続けます。その名の通り、器官形成は胚発生の段階で器官が形成される段階です。器官形成中、分子および細胞の相互作用により、異なる胚葉からの特定の細胞集団が器官特有の細胞型に分化します。^[17]たとえば、神経発生では、外胚葉からの細胞サブ集団が他の細胞から分離し、さらに脳、脊髄、または末梢神経になるように特化します。^[18]

胚の期間は種によって異なります。人間の発達では、受胎後9週以降は胚ではなく胎児という用語が使われますが^{[19] 、}ゼブラフィッシュでは、胚の発達は、閉殻と呼ばれる骨が見えるようになった時点で終了したとみなされます^[20] 。鳥類など、卵から孵る動物では、若い動物は孵化すると通常は胚とは呼ばれなくなります。胎生動物（子孫が少なくともある程度の時間を親の体内で過ごす動物）では、子孫は通常、親の体内にいる間は胚と呼ばれ、出産後または親の体外に出た後は胚とはみなされません。ただし、卵または親の体内で達成される発達と成長の程度は種によって大きく異なり、ある種で孵化または出産後に起こるプロセスが、別の種ではそれらのイベントよりかなり前に起こる場合があります。そのため、ある教科書によれば、科学者は発生学の範囲を広く動物の発生の研究として解釈するのが一般的である。 ^[8]

被子植物は、半数体の胚珠が花粉によって受精して胚を形成します。胚珠と花粉の DNA が結合して、胚に成長する二倍体の単細胞の接合子を形成します。^[21]接合子は、胚発生の過程で複数回分裂し、種子の一部となります。種子の他の構成要素には、成長する植物胚を支える栄養素が豊富な組織である胚乳と、保護的な外側の覆いである種皮があります。接合子の最初の細胞分裂は非対称であり、その結果、1 つの小さな細胞 (頂端細胞) と 1 つの大きな細胞 (基底細胞) を持つ胚が形成されます。^[22]小さな頂端細胞は、最終的に茎、葉、根など、成熟した植物の構造のほとんどを生み出します。^[23]より大きな基底細胞から胚柄が形成され、胚と胚乳をつなぎ、栄養素がそれらの間を通過できるようになります。^[22]植物の胚細胞は分裂を続け、球状、心臓状、魚雷状という外観から名付けられた発達段階を経て進行します。球状段階では、3つの基本的な組織タイプ（真皮、基底、維管束）が認識できます。^[22]真皮組織は植物の表皮または外側の覆いとなり、 ^{[24]基底組織は}光合成、資源貯蔵、物理的支持として機能する植物の内部物質となり、 ^{[25]維管束組織は植物全体に液体、栄養素、ミネラルを輸送する}道管や師管などの結合組織となります。^[26]心臓段階では、1枚または2枚の子葉（胚葉）が形成されます。分裂組織（幹細胞活動の中心）は魚雷段階で発達し、最終的にはその生涯を通じて成体植物の成熟組織の多くを生成します。^[22]胚の成長の終わりに、種子は通常発芽するまで休眠状態になります。^[27]胚が発芽し（種子から成長し）、最初の本葉を形成すると、それは苗木または小植物と呼ばれます。^[28]

コケ類やシダ類のように種子ではなく胞子を作る植物も胚を作る。これらの植物では、胚は卵細胞が生成された親配偶体の上の胚盤の内側に付着して存在を始める。 ^[29]胚盤の内壁は発育中の胚の「足」と密着しており、この「足」は胚の基部にある球根状の細胞塊で構成され、親配偶体から栄養を受け取ることができる。^[30]胚の残りの部分の構造と発達は植物群によって異なる。^[31]

すべての陸上植物は胚を作るため、総称して胚植物（学名では胚植物門）と呼ばれます。この特徴と他の特徴により、陸上植物は胚を作らない藻類などの他の種類の植物と区別されます。 ^[32]

世界中の生物学研究所では、幹細胞^[33] 、進化と発達^[34] 、細胞分裂^[35 ] 、遺伝子発現^[36]などのテーマについて研究するために、数多くの植物や動物の種の胚が研究されています。胚の研究中になされ、ノーベル生理学・医学賞を受賞した科学的発見の例には、シュペーマン・マンゴールドオーガナイザー（もともと両生類の胚で発見された神経組織を生み出す細胞群）^[37]や、クリスティアーネ・ニュスライン＝フォルハルトとエリック・ヴィーシャウスがショウジョウバエの胚で発見した体節を生み出す遺伝子^[38]などがあります。

生殖補助医療（ART）による胚の作成および/または操作は、人間や他の動物の不妊治療や、農業用種の品種改良に利用されている。1987年から2015年の間に、体外受精（IVF）を含むART技術により、米国だけで推定100万人の人間が生まれた。^[39]その他の臨床技術には、着床前遺伝子診断（PGD）があり、体外受精に使用する胚を選択する前に、異数性などの特定の深刻な遺伝子異常を特定できる。 ^[40] CRISPR-Cas9によるヒト胚の遺伝子編集が、病気を予防する可能性のある手段として提案されている（または試みられている - He Jiankui事件を参照）人もいる。 ^[41]しかし、これは科学界から広く非難されている。^{[42] [43]}

ART技術は、望ましい形質のための選択的繁殖を可能にし、および/または子孫の数を増やすことによって、牛や豚などの農業動物種の収益性を向上させるためにも使用されています。^[44]たとえば、自然に繁殖させた場合、牛は通常1年に1頭の子牛を産みますが、体外受精では子孫の産出量が1年に9～12頭に増加します。^[45]体外受精や、種間体細胞核移植（iSCNT）によるクローン作成を含むその他のART技術^[46]は、キタシロサイ^[47] 、チーター^[48]、チョウザメ[ ⁴⁹ ]などの絶滅危惧種または脆弱種の数を増やす試みにも使用されています。

遺伝資源の冷凍保存は、動物や植物の種から胚、種子、配偶子などの生殖材料を収集し、低温で保管し、将来の使用のために保存することを伴う。^[50]大規模な動物種の冷凍保存の取り組みには、英国のフローズンアーク^[51]、アラブ首長国連邦の絶滅の危機に瀕したアラビア野生生物繁殖センター（BCEAW）^{[52] 、米国の}サンディエゴ動物園保全研究所など、世界各地の「冷凍動物園」が含まれる。^{[53] [54]} 2018年の時点で、特に大量絶滅やその他の地球規模の緊急事態に備えて、植物の生物多様性を保存および保護するために使用されている種子バンクは約1,700あった。^[55]ノルウェーのスヴァールバル世界種子貯蔵庫は、100万以上の植物生殖組織の最大のコレクションを維持しており、-18℃（0°F）で保存されている。^[56]

動物の胚の化石は先カンブリア時代から知られており、カンブリア紀には大量に発見されている。恐竜の胚の化石も発見されている。^[57]

ウィキメディア・コモンズには、胚に関連するメディアがあります。

WikiquoteにEmbryoに関する引用があります。

• UNSW 発生学 - 教育ウェブサイト
• 比較発生学ギャラリー