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Uma conclusão que pode ser tirada dos dois primeiros capítulos é a de que o papel dos genes na determinação do fenótipo é complexo e dinâmico. Isso é verdade. Esta é uma visão importante que devemos ter em mente ao avaliarmos uma questão genética. Mas, ao mesmo tempo, a complexidade não necessariamente implica que as regras e a ordem sejam fracas. Neste capítulo iremos explorar algumas dessas regras, especificamente a questão de como a regulação gênica ativa um determinado gene no contexto de desenvolvimento apropriado e como os sinais moleculares seguem uma padronização em larga escala para organizar a estrutura do corpo no desenvolvimento inicial.
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Em um grau que ainda impressiona a maioria dos biólogos, há uma extensa semelhança, ou homologia, nos genes que controlam o desenvolvimento em seres humanos e em organismos-modelo como moscas-da-fruta, nematódeos e peixe-zebra. Essas homologias são a base da unidade da vida. Os conhecimentos que o campo ganhou de organismos-modelo irão auxiliar a contar a história do controle genético do desenvolvimento em seres humanos.
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PARTE 1: CONHECIMENTO E INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS
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VISÃO GERAL DO SINCRONISMO E DOS PROCESSOS EM FUNCIONAMENTO
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O controle nuclear do desenvolvimento não começa, na verdade, quando os genes de um óvulo e de um espermatozoide se fundem na fertilização. Os estágios iniciais do desenvolvimento embrionário são, de fato, controlados pelo genoma da mãe. Sinais moleculares como indutores e mRNA codificado pelo genoma materno são armazenados no citoplasma durante a formação do óvulo. Poucos genes do novo indivíduo são inicialmente transcritos. As influências genéticas nesse estágio inicial são chamadas de efeitos maternos. Os detalhes variam entre os organismos, mas basicamente o núcleo do óvulo fertilizado se divide várias vezes e se transforma em uma esfera de células, a mórula. As células formam então uma esfera repleta de fluído, a blástula, ou blastocisto nos mamíferos, na qual as células são localizadas em um lado. O espaço interno evita que as células que irão se tornar ectoderma e endoderma interajam prematuramente e fornece um espaço para a movimentação celular. Em seres humanos, o embrião forma a mórula à medida que atravessa a tuba uterina, e em torno de 41/2 a 5 dias ele se transforma em blastocisto e entra na cavidade uterina. Esse blastocisto se implanta na parede uterina cerca de seis dias após a fertilização.
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É nesse estágio de blástula que os genes do embrião se tornam primeiramente ativos e assumem o controle do desenvolvimento. Um dos processos que pode desencadear essa transição é a desmetilação de vários promotores que então se ligam a fatores de transcrição para iniciar a transcrição. Neste ponto, pode haver diferenças citoplasmáticas entre as células da blástula, os blastômeros, devido a processos como a divisão de indutores e moléculas de RNA no citoplasma do óvulo original. As cascatas transcricionais resultantes em diferentes partes da blástula ...