De beschrijvende en vergelijkende embryologie, zoals die hiervoor werd geschetst, leert ons hoe het georganiseerde lichaam zich uit de microscopisch kleine ongedifferentieerde eicel vormt, terwijl zich daardoor tevens een beeld ontrolt van het leven in vroegere tijden en van de ontwikkelingsgang der diersoorten. In de schijnbaar zo ongedifferentieerde eicel sluimert de herinnering aan de gehele voorgeschiedenis van het leven op aarde, sluimeren de krachten die in de duizenden eeuwen die achter ons liggen, dat microscopisch kleine klompje levende stof hebben gemaakt tot wat het nu is.
Maar er is meer. Het is gemakkelijk in te zien, dat men door een dergelijke nauwkeurige beschrijving van het ontwikkelingsproces en het onderling vergelijken dier ontwikkeling bij de verschillende dieren zich wel een beeld verschaft van het ‘hoe’ dezer ontwikkeling, maar nooit van het ‘waarom’, van de bewegingen der kiemcellen, van de wetten die die ontwikkelingsgang beheersen, van de factoren die de ontwikkelingsgang regelen. Hier moet het experiment te hulp komen om, door bepaalde factoren uit te schakelen of andere in te voeren, daarna nauwkeurig te kunnen nagaan wat daardoor in de ontwikkeling veranderd is. Staat bij de ontwikkeling elk onderdeel van het embryo op zichzelf of werken de verschillende delen ervan op elkaar in? Groeit er iets nieuws uit of is in de eicel alles wat zich daaruit vormt, reeds gepraeformeerd? Wat is de aard der ontwikkelingsprocessen?
Deze en dergelijke vragen leidden tot het ontstaan der experimentele embryologie, of — zoals Roux, de grondlegger ervan, het uitdrukte — de ontwikkelingsmechanica: een onderdeel der embryologische wetenschap, dat zich door het werk van mannen als Spemann, Vogt, Driesch, Morgan, Harrison, Carrel en in ons land vooral Woerdeman, Raven en hun school, tot een zelfstandige wetenschap ontplooide, die een grote reeks van de schitterendste resultaten op haar creditzijde heeft kunnen boeken.
Dit geheel der experimentele embryologie hier te refereren is onmogelijk. Ik wil slechts enkele punten ervan aan stippen, om een beeld te kunnen geven van de mate waarin hierdoor ons begrip van de oorzaken der embryologische processen zich zo enorm heeft verdiepten vergroot. Welke eigenschappen sluimeren in de nog ongedeelde eicel? Zijn, als de eicel zich gaat delen (klieven), deze eerste delingen steeds zuiver vastgelegd? Uit de twee delen der eerste klieving ontwikkelt zich de rechter en de linker helft van het lichaam, uit de beide volgende delingen de voorste en achterste helft dier beide delen. Als Roux, die het eerst een dergelijk experiment uitvoerde, de ene helft van een in tweeën gedeeld kikvorsei aanprikte, zodat het als dode massa aan de andere helft bleef hangen, dan ontwikkelde het levende deel van het ei zich tot een half embryo . Maar toch bleek, dat die ene helft van het ei de aanleg bezat van alle eigenschappen die nodig waren voor de opbouw van het gehele dier, want als Roux de twee'helften geheel van elkander losmaakte, zodat zij zich als vrije klompjes levende stof konden ontwikkelen, werd uit elke helft een normaal gebouwd geheel embryo geboren. Zelfs gelukte het bij verschillende dieren van een in 4 of 8 partjes gedeeld ei de verschillende deelstukken van elkaar los te maken en elk zulk een 4de of 8ste part ontwikkelde zich nog tot een normale — hoewel veel kleinere — larve.
In verband met de overige delen gebleven, vormde dus elk partje slechts een gepraeformeerd deel van het lichaam, doch elk partje bezat blijkbaar de aanleg (men noemde dit de prospectieve of de praesumptieve potentie) van alle eigenschappen en was nog in staat om het gehele lichaam uit zichzelf te vormen. Alle deelstukken van het geheel werken dus in heel bepaalde verhoudingen op elkaar in.
Bij de eerste ontwikkelingsfasen is groei nog niet nodig. Het ei wordt dan, terwijl het zich in steeds kleiner wordende cellen deelt, nog niet groter, doch wij zien hoe deze cellen zich dan gaan bewegen, langs elkaar schuiven, zich naar binnen stul- pen en zo de aanleg van dat deel van het lichaam dat zij moeten vormen, op de juiste plaats brengen. Om deze bewegingen na te gaan, merkte Vogt de gedeelten der eicel, door b.v. op de oppervlakte van het salamander-ei kleine, door onschadelijke kleurstoffen rood of blauw gekleurde blokjes gelatine te leggen. De kleurstof trekt dan in de oppervlakkige delen der levende stof, blijft daarin ook bij de volgende delingen hangen en men kan uit de verplaatsing en vormverandering van die gekleurde stukjes de bewegingen van de cellen gedurende die eerste fasen der ontwikkeling uiterst nauwkeurig nagaan. Het is verwonderlijk om te zien hoe stelselmatig deze celbewegingen zijn, hoe blijkbaar alles in zulk een vroeg ontwikkelingsstadium is vastgelegd en hoe in zekere zin bewust de schijnbaar zo gelijkvormige bouwstenen die de delen van het organisme zullen gaan vormen, op de juiste plaats worden gebracht, waarna de verdere differentiatie dezer organen kan beginnen. Zo bleek ook, dat in de nog niet gedeelde eicel zich uit een heel bepaald gedeelte van het klompje levende stof de latere geslachtscellen ontwikkelen.
Doodde men dit door aanprikken of bestralen, dan werd een volkomen normaal gebouwde larve gevormd, doch zonder een spoor van geslachtscellen. Bij vogels en zoogdieren en bij de mens worden die zich bij de eerste delingen van de eicel afscheidende oergeslachtscellen later langs de andere organen gevoerd naar de plaats waar de geslachtsklieren zich vormen en waarin zij zich tot de definitieve geslachtscellen kunnen ontwikkelen (Vera Dantschakojf, Bounoure, Wright). Uit de vorige experimenten blijkt reeds hoe de cellen van het zich ontwikkelende embryo alle al gepraeformeerd zijn wat hun eigenschappen betreft. Hoezeer zij gedurende de ontwikkelingsgang onder elkaars invloed staan blijkt wel uit de z.g. transplantatieproeven. Neemt men, zoals Spemann met behulp van een verbluffend eenvoudige doch zeer subtiele techniek deed, kleine stukjes van een ei uit het geheel en plant men ze over op een ander deel van de eicel, dan ziet men hoe b.v. een stukje van het ruggedeelte van het embryo (waaruit zich dus het ruggemerg of de hersenen van het latere embryo gaan vormen), in het buikgedeelte overgeplant, daar zijn omgeving dwingt tot de vorming van een nieuwe embryonale aanleg met ruggemerg enz., terwijl een stukje van de buikwand, in rug of hersenen overgeplant, gedwongen wordt aan die ontwikkeling te gaan deelnemen Het eerste stukje weefsel was dus een organisator, een determinator, die zijn omgeving dwong tot een bepaalde ontwikkeling; het tweede stukje weefsel werd slechts gedetermineerd. Een stukje weefsel en zijn omgeving vormen dus wat men noemt een reactiesysteem, en bepaalde edele delen van het zich vormende organisme werken als determinator op andere delen van het lichaam in en dwingen die tot een bepaalde ontwikkeling, vaak tot het vormen van een nieuwe embryonaalaanleg . Hoezeer de verschillende delen van het embryonale organisme op elkaar inwerken en welke invloed daarbij de omgeving, het milieu van een bepaald stukje weefsel, uitoefent, wordt wel het best geïllustreerd door de oogontwikkeling. Bij deze ontwikkeling groeit aan beide zijden van de hersenen een blaasvormige uitstulping uit, de z.g. oogblaas, waaruit zich het netvlies en het beschermende pigment vormen (dus het gezichtsgedeelte van het volgroeide oog).
Op de plaats nu waar deze oogblazen bij het naar beide zijden uitgroeien in het bereik van de huid van de kop komen en die huid aanraken, vormt zich in die huid een verdikking, die uitgroeit tot een kogelvormig glashelder orgaantje: de ooglens . Dat deze uitgroeiing het gevolg is van de prikkel die de er naar toe groeiende oogblaas er op uitoefent (de z.g. inductie), bleek door de proef van Lewis, die bij zeer jonge kikvorslarven het stukje van de opperhuid dat juist boven de oogblaas lag, wegnam en door een ander stukje uit de buik van een dergelijke larve verving. Het groeide zeer spoedig vast, en ziet, toen de oogblaas dit stukje huid, dat onder normale omstandigheden' nooit een lens zou hebben gevormd, aanraakte, ontwikkelde er zich een normale ooglens uit. Daar men bij deze proef nog de tegenwerping kon maken dat dit ingelaste stukje huid zich onder precies dezelfde omstandigheden van spanning, bloedverzorging enz. bevond als het oorspronkelijke huidstukje, maakte Lewis de huid boven de oogblaas los, verschoof de oogblaas een weinigen maakte daarna de wond weer dicht. Er vormde zich nu op de plaats waar de oogblaas thans tegen de huid aandrong, een ooglens. Het bleek dus wel degelijk de prikkel te zijn welke door de groeiende oogblaas op het daaroverheen gespannen weefsel van de huid werd uitgeoefend (de inductie dus), die de weefselelementen dwong tot de veranderingen. De oogblaas werkte hierbij als wat men noemt een determinator, die een bevel tot verandering in een bepaalde richting geeft.
Maar toch is tenslotte de zaak niet zo eenvoudig als men uit dit voorbeeld zou menen. Want als men de oogblaas geheel en al wegneemt en daarna het stukje huid weer terugklapt, zodat het weer vastgroeit, dan ontwikkelt zich in sommige gevallen ook zonder oogblaas daaruit een echte lens. Dat gebeurt dan uit zichzelf op de voor de normale vorming van de lens bestemde plaats (door het praesumptieve vermogen van dat stukje huid). Zo zag Woerdeman bij zijn proeven, dat
— als hij bij zeer jonge larven, waarbij van een mondopening nog geen sprake was, het stukje huid waarin zich later de mond zou vormen in de buikwand verplaatste
— zich daar ter plaatse, onafhankelijk van de darmwand die daaronder lag, in die huid een mondje met lippen en hoorntandjes vormde. In dat stukje huid lag dus al het prae- sumptief vermogen opgesloten om
later tot een mondje uit te groeien.
Merkwaardig zijn in dit opzicht de proeven van Wolff en Colucci. Verwijdert men bij jonge salamanderlarven de ooglens, wat heel gemakkelijk gaat zonder dat daarbij de verdere weefsels van het oogje worden beschadigd, dan herstelt zich het oogje weer en er vormt zich een nieuwe lens op precies dezelfde plaats en in de normale vorm, maar nu uit de rand van de iris, uit een gedeelte dus van de oogblaas zelf, die onder normale omstandigheden nooit een lens vormt. Dit geschiedt nu dus onder de invloed van het milieu waarin het weefsel van de iris zich bevindt . Wij ontmoeten dus ook hier het begrip der ‘inductie’, dat in de embryologische ontwikkeling zulk een grote rol speelt. Bij die inductie kan een stukje weefsel werkzaam zijn, door de omgeving tot een bepaalde organisatie te dwingen zonder zelf aan die ontwikkeling deel te nemen, alleen dus door de nabijheid, de aanraking. Schuift men b.v. een stukje rughuid, dat als een organisator werkt, bij een andere zeer jonge larve onder de buikhuid, dan beïnvloedt het de ontwikkelingsgang van dat deel van de huid zo, dat het een nieuwe embryonale aanleg vormt met ruggemerg enz., zonder dat het ingeschoven stukje rughuid zelf aan de ontwikkeling deelneemt. Het blijft rustig liggen, zonder verandering, en geeft alleen het bevel, werkt dus als inductor. Dat de omgeving werkelijk door zo’n inductor wordt beïnvloed, werd door Vogt aangetoond door bepaalde cellen in de levende kiem te kleuren en dan naderhand dit gekleurde en dus herkenbare stukje in een ander eitje over te planten.
Ook de ongekleurde cellen uit de omgeving van het ingeplante stukje bleken dan aan de, door het gekleurde weefsel van de inductor (de organisator) geïnduceerde, beïnvloede ontwikkeling deel te nemen. De natuur der geïnduceerde elementen blijft hierbij dezelfde, alleen wordt het bevel tot ontwikkeling in een bepaalde richting gegeven. Induceert de omgeving een stukje weefsel van een andere diersoort, dat ingeplant was, tot de vorming van een bepaald orgaan, dan zal dit orgaan zich vormen zoals de natuur der ingeplante elementen dit aangeeft.
Dat ook verwijderde delen van het zich ontwikkelende organisme een werking op andere delen kunnen uitoefenen, door afscheiding van hormonen, stoffen die in het bloed circuleren, zij hier slechts even aangestipt.
Wat is nu eigenlijk die inductie? Men denkt hierbij direct aan de scheikundige werkingen die overal aan de groeiprocessen en de processen van differentiatie ten grondslag liggen. En zo vond men dan ook werkelijk, dat bij verschillende van deze embryonale inductieprocessen de werking ook bleek op te treden als b.v. de elementen van de inductor fijngewreven of door koken of bevriezen gedood werden, of als zij gedroogd en daarna weer opgeweekt werden, kortom als alleen de scheikundige stoffen die zij bevatten, nog hun inducerende werking zouden kunnen uitoefenen. Zo bleken ook kankerachtige stoffen te kunnen induceren. Men zocht dusJnaar inductiestoffen, en verschillende scheikundige stoffen, glycogeen (Woerdeman), stereolen (verschillende Engelse onderzoekers), werden er voor aansprakelijk gesteld. Tot een blijvend resultaat is men hierbij evenwel nog niet gekomen; het onderzoek in deze richting is nog in volle gang. Men kan hierbij ook denken aan de auxinen, de groeistoffen die door Went bij de kiemen van planten werden aangetoond.
Bij nader onderzoek bleek de inductie lang niet zo eenvoudig te zijn als men zich dit in den beginne had voorgesteld. Wel is men tot de conclusie gekomen, dat zij bij alle ontwikkelingsprocessen een rol speelt en dat bij al die processen de verschillende elementen door inductie op elkaar inwerken, zodat de normale ontwikkeling bestaat in een reeks van ketenprocessen: scheikundige inwerking door vorming van bepaalde scheikundige stoffen, die weer andere scheikundige veranderingen in het leven roepen en zo een keten van veranderingen teweeg brengen, waaruit geen schakel kan worden gemist zonder het geheel stop te zetten.
Een voorbeeld kan duidelijk maken hoe men zich een dergelijk ketenproces moet voorstellen. Het voorbeeld is ontleend aan een voortreffelijk onderzoek van Duyvené de Wit. Het wijfje van de bittervoorn, een klein visje, vormt, als het geslachtsrijp is, een legbuis, waardoor de rijpe eieren tussen de schelpen van de eendemossel worden gelegd; hier ontwikkelen zij zich dan veilig verder. Elk jaar vormt zich in de lente de legbuis opnieuw: zij verdwijnt als de eieren gelegd zijn. Het uitgroeien van de legbuis wordt in gang gezet door de aanwezigheid in het water van een bepaalde stof: een hormoon dat door het mannetje in de paartijd wordt uitgescheiden, een prikkelstof. Dit gaat nu door een typische ketting: de prikkelstof (het androsteron b.v.) wordt in het water uitgescheiden en door de kieuwen van het wijfje opgenomen en in het bloed afgescheiden. De in het bloed circulerende prikkelstof werkt dan op de hypofyse (als men de hypofyse wegneemt groeit de legbuis niet uit), zelfs wellicht eerst op een ander deel van de hersenen (de hypothalamus) en van daaruit op de hypofyse. Hierdoor vormt de hypofyse een nieuw hormoon (de z.g. significator), dat op het ovarium inwerkt en daarin de vorming van corpora lutea veroorzaakt (luteïnisatiehormoon). Door de corpora lutea van het ovarium wordt dan weer een ander hormoon gevormd en in het bloed uitgescheiden (het oviductine): dit hormoon werkt in op de legbuis en veroorzaakt dat de legbuis gaat uitgroeien (de effector). Een typische kettingreactie dus, die op het verkrijgen van één uiteindelijk resultaat is gericht.
Zo kunnen wij nu ook de verschillende verschijnselen van de embryonale groei verklaren, en zo leren ons de proeven over het verschijnsel der inductie, dat in het zich ontwikkelende embryo de weefselelementen nooit op zichzelf staan, maar dat zij alle onder de invloed van elkaar en daardoor ten slotte onder de invloed van het geheel, van het individu zelf, staan. En juist door deze harmonische samenwerking, deze onafgebroken reeks van scheikundige en andere processen, in haar diepste wezen even onverklaarbaar als het leven zelf, wordt het nieuwe individu, het zich vormende organisme, in al zijn samengesteldheid als één harmonisch geheel uit de eicel opgebouwd. Juist dit is het wonder der embryologische ontwikkeling.
J. BOEKE
J. Boeke, Leerboek der Embryologie van den mensch, 1949; Algemeene Biologie, 5de dr. 1947.
Hans Spemann, Experimentelle Beiträge zu einer Theorie der Entwicklung, 1936.
Chr. P. Raven, Ontwikkelingsphysiologie, 1948.
A. Brächet, L'oeuf et les facteurs de l'ontogénèse, 1931. J. S. Huxley and G. R. De Beer, Experimental Embryology, 1934.
Célestino da Costa, Eléments d'Embryologie, 1938.
