Organogeneza zwierząt i roślin oraz ich cechy

The organogeneza, w biologii rozwoju jest to etap zmian, w którym trzy warstwy tworzące zarodek przekształcają się w serię organów, które odnajdujemy u w pełni rozwiniętych osobników.

Pozycjonując się tymczasowo w rozwoju zarodka, proces organogenezy rozpoczyna się pod koniec gastrulacji i trwa aż do narodzin organizmu. Każdy zarodek zarodka różni się w poszczególnych narządach i układach.

U ssaków ektoderma powoduje powstanie zewnętrznych struktur nabłonkowych i narządów nerwowych. Mezoderma do struny grzbietowej, jamy, narządy układu krążenia, mięśnie, część szkieletu i układu moczowo-płciowego. Wreszcie endoderma wytwarza nabłonek dróg oddechowych, gardła, wątroby, trzustki, wyściółki pęcherza i mięśni gładkich.

Jak możemy wywnioskować, jest to precyzyjnie regulowany proces, w którym początkowe komórki ulegają swoistemu różnicowaniu, w którym wyrażane są specyficzne geny. Procesowi temu towarzyszą kaskady sygnalizacji komórkowej, w których bodźce modulujące tożsamość komórkową składają się zarówno z cząsteczek zewnętrznych, jak i wewnętrznych.

W roślinach proces organogenezy zachodzi aż do śmierci organizmu. Ogólnie warzywa wytwarzają organy przez całe życie - takie jak liście, łodygi i kwiaty. Zjawisko jest zaaranżowane przez hormony roślinne, ich koncentrację i związek między nimi.

Indeks

• 1 Czym jest organogeneza?
• 2 Organogeneza u zwierząt
  • 2.1 Warstwy embrionalne
  • 2.2 Jak tworzy się narządów?
  • 2.3 Ektoderma
  • 2.4 Endoderma
  • 2.5 Mesoderm
  • 2.6 Migracja komórek podczas organogenezy
• 3 Organogeneza u roślin
  • 3.1 Rola fitohormonów
• 4 odniesienia

Czym jest organogeneza?

Jednym z najbardziej niezwykłych wydarzeń w biologii organizmów jest szybka transformacja małej zapłodnionej komórki w jednostkę złożoną z wielu złożonych struktur.

Ta komórka zaczyna się dzielić i osiąga punkt, w którym możemy odróżnić warstwy zarodkowe. Tworzenie się narządów następuje podczas procesu zwanego organogenezą i ma miejsce po segmentacji i gastrulacji (inne etapy rozwoju zarodkowego).

Każda pierwotna tkanka, która została utworzona podczas gastrulacji, różni się specyficznymi strukturami podczas organogenezy. U kręgowców proces ten jest bardzo jednorodny.

Organogeneza jest przydatna do określania wieku zarodków, wykorzystując identyfikację etapu rozwoju każdej struktury.

Organogeneza u zwierząt

Warstwy embrionalne

Podczas rozwoju organizmów wytwarzane są zarodkowe lub zarodkowe (nie mylić z komórkami zarodkowymi, są to zalążki i plemniki), struktury, które będą powodować wzrost narządów. Grupa zwierząt wielokomórkowych ma dwie warstwy zarodkowe - endodermę i ektodermę - i nazywane są dyploblastami.

Do tej grupy należą ukwiały i inne zwierzęta. Inna grupa ma trzy warstwy, wymienione powyżej, i trzecią, które znajdują się między nimi: mezodermę. Ta grupa jest znana jako triploblastyczna. Należy zauważyć, że nie ma żadnego biologicznego określenia, które odnosi się do zwierząt z pojedynczym zarodkiem.

Po ustaleniu trzech warstw zarodka rozpoczyna się proces organogenezy. Niektóre bardzo specyficzne organy i struktury pochodzą z określonej warstwy, chociaż nie jest dziwne, że niektóre formy z dwóch listków zarodkowych. W rzeczywistości nie ma układów narządów, które pochodzą z pojedynczego zarodka.

Ważne jest, aby pamiętać, że to nie warstwa decyduje o losie struktury i sam proces różnicowania. W przeciwieństwie do tego czynnikiem decydującym jest pozycja każdej z komórek względem pozostałych.

Jak tworzy się narządów?

Jak wspomnieliśmy, narządy pochodzą z określonych regionów warstw embrionalnych, które składają się na ich zarodki. Formowanie może następować poprzez tworzenie się fałd, podziałów i kondensacji.

Warstwy mogą zacząć tworzyć fałdy, które później powodują powstanie struktur przypominających tubę - później zobaczymy, że ten proces powoduje powstanie cewy nerwowej u kręgowców. Warstwa rozrodcza może być również podzielona i powodować pęcherzyki lub przedłużenia.

Następnie opiszemy podstawowy plan tworzenia narządów, rozpoczynając od trzech listków zarodkowych. Wzory te zostały opisane dla organizmów modelowych u kręgowców. Inne zwierzęta mogą przedstawiać znaczne różnice w procesie.

Ektoderma

Większość tkanek nabłonkowych i nerwowych pochodzi z ektodermy i są pierwszymi narządami, które się pojawiają.

Nuta jest jedną z pięciu cech diagnostycznych akordów - stąd nazwa grupy. Poniżej pojawia się pogrubienie ektodermy, które spowoduje powstanie płytki nerwowej. Krawędzie płyty ulegają podniesieniu, następnie wyginają się i tworzą wydłużoną rurkę i puste wnętrze, zwane pustą nerwową rurą grzbietową, lub po prostu rurkę nerwową.

Większość organów i struktur tworzących układ nerwowy jest generowana z cewy nerwowej. Przedni obszar rozszerza się, tworząc nerwy mózgowe i czaszkowe. W miarę rozwoju rozwija się nerw rdzeniowy i rdzeniowy.

Struktury odpowiadające obwodowemu układowi nerwowemu pochodzą z komórek grzebienia nerwowego. Jednak grzebień nie tylko powoduje powstanie organów nerwowych, ale także uczestniczy w tworzeniu komórek pigmentowych, chrząstki i kości, które tworzą czaszkę, zwoje autonomicznego układu nerwowego, niektóre gruczoły dokrewne, między innymi..

Endoderma

Pochodne narządy

U większości kręgowców kanał żywieniowy jest utworzony z prymitywnego jelita, gdzie końcowy obszar rurki otwiera się na zewnątrz i wyrównuje z ektodermą, podczas gdy reszta rurki jest wyrównana z endodermą. Z przedniego obszaru jelita powstają płuca, wątroba i trzustka.

Drogi oddechowe

Jedna z pochodnych przewodu pokarmowego obejmuje uchyłek gardła, które pojawiają się na początku rozwoju embrionalnego wszystkich kręgowców. U ryb łuki skrzelowe powodują skrzela i inne struktury podtrzymujące, które utrzymują się u dorosłych i umożliwiają wydobycie tlenu w zbiornikach wodnych.

W ewolucyjnej ewolucji, kiedy przodkowie płazów zaczynają rozwijać życie poza wodą, skrzela nie są już potrzebne lub przydatne jako powietrzne organy oddechowe i są funkcjonalnie zastępowane przez płuca.

Dlaczego więc zarodki kręgowców lądowych mają łuki skrzelowe? Chociaż nie są one związane z funkcjami oddechowymi zwierząt, są one niezbędne do tworzenia innych struktur, takich jak szczęka, struktury ucha wewnętrznego, migdałków, przytarczyc i grasicy..

Mesoderm

Mezoderma to trzecia warstwa germinalna i dodatkowa warstwa, która pojawia się u zwierząt triploblastycznych. Związane jest to z powstawaniem mięśni szkieletowych i innych tkanek mięśniowych, układu krążenia oraz organów biorących udział w wydalaniu i reprodukcji.

Większość mięśniowych struktur pochodzi z mezodermy. Ta warstwa zarodkowa powoduje powstanie jednego z pierwszych funkcjonalnych organów embrionu: serca, które zaczyna bić na wczesnym etapie rozwoju.

Na przykład jednym z najczęściej używanych modeli do badania rozwoju embrionalnego jest kurczak. W tym modelu eksperymentalnym serce zaczyna bić w drugim dniu inkubacji - cały proces trwa trzy tygodnie.

Mesoderm przyczynia się również do rozwoju skóry. Możemy sądzić, że naskórek jest rodzajem „chimery” rozwoju, ponieważ w jego powstawaniu występuje więcej niż jedna warstwa germinalna. Zewnętrzna warstwa pochodzi z ektodermy i nazywamy ją epidermą, podczas gdy skóra właściwa powstaje z mezodermy.

Migracja komórek podczas organogenezy

Ważnym zjawiskiem w biologii organogenezy jest migracja komórek, które przechodzą niektóre komórki, aby dotrzeć do miejsca przeznaczenia. Oznacza to, że komórki pochodzą z miejsca w zarodku i są w stanie przemieszczać się na duże odległości.

Wśród komórek zdolnych do migracji mamy komórki prekursora krwi, komórki układu limfatycznego, komórki pigmentowe i gamety. W rzeczywistości większość komórek związanych z pochodzeniem kości czaszki migruje centralnie z grzbietowej części głowy.

Organogeneza u roślin

Tak jak u zwierząt, organogeneza u roślin polega na procesie tworzenia narządów, które tworzą rośliny. Istnieje zasadnicza różnica w obu liniach: podczas gdy organogeneza u zwierząt występuje w stadiach embrionalnych i kończy się w momencie narodzin jednostki, w roślinach organogeneza zatrzymuje się tylko wtedy, gdy roślina umiera.

Rośliny wykazują wzrost na wszystkich etapach życia, dzięki regionom zlokalizowanym w określonych regionach rośliny zwanych merystemami. Te obszary ciągłego wzrostu regularnie wytwarzają gałęzie, liście, kwiaty i inne struktury boczne.

Rola fitohormonów

W laboratorium uzyskano tworzenie struktury zwanej kalusem. Jest indukowany przez zastosowanie koktajlu fitohormonów (głównie auksyn i cytokinin). Kalus jest strukturą, która nie jest zróżnicowana i jest totipotencjalna - to znaczy może produkować każdy rodzaj narządów, takich jak znane komórki macierzyste u zwierząt.

Chociaż hormony są kluczowym elementem, to nie całkowite stężenie hormonu napędza proces organogenezy, ale związek między cytokininami i auksynami.

Referencje

1. Gilbert, S. F. (2005). Biologia rozwoju. Ed. Panamericana Medical.
2. Gilbert, S. F. i Epel, D. (2009). Ekologiczna biologia rozwoju: integracja epigenetyki, medycyny i ewolucji.
3. Hall, B. K. (2012). Ewolucyjna biologia rozwojowa. Springer Science & Business Media.
4. Hickman, C. P., Roberts, L.S. i Larson, A. (2007). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw-Hill
5. Raghavan, V. (2012). Biologia rozwojowa roślin kwiatowych. Springer Science & Business Media.
6. Rodríguez, F. C. (2005). Podstawy produkcji zwierzęcej. Uniwersytet w Sewilli.