ONTOGENY: ETAPY ROZWOJU ZWIERZĄT I ICH CECHY - BIOLOGIA - 2026

Ontogenezy jest procesem, w którym stanie się rozwinięcie osobnika. Zjawisko zaczyna się od zapłodnienia i rozciąga się na starzenie się istot organicznych. Dziedziną biologii odpowiedzialną za badanie ontogenezy jest biologia rozwoju.

W tym procesie następuje „translacja” genotypu - całej informacji genetycznej istoty biologicznej - na fenotyp, który możemy obserwować. Najbardziej dramatyczna transformacja zachodzi na wczesnych etapach rozwoju, kiedy komórka staje się kompletnym osobnikiem.

Romanes, GJ; przesłane do Wikipedii przez en: User: Phlebas; autorzy strony opisu: en: User: Phlebas, en: User: SeventyThree, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Dzisiaj połączenie biologii rozwoju i teorii ewolucji, znane jako evo-devo, jest bardzo popularną wiedzą, która rośnie skokowo. Ta nowa dziedzina ma na celu wyjaśnienie ewolucji ogromnej różnorodności morfologii wykazywanej przez organizmy żywe.

„Ontogeny podsumowuje filogenezę”

Perspektywa historyczna

Związek między ontogenezą a filogenezą był dominującym poglądem w XXI wieku. Powszechnie wiadomo, że różne gatunki organizmów są znacznie bardziej do siebie podobne w stadiach embrionalnych niż w formach dorosłych. W 1828 roku Karl Ernst von Baer zauważył ten wzór w Vertebrata sybphylum.

Baer zauważył, że u różnych gatunków czworonogów istnieją pewne podobieństwa w zarodku, takie jak skrzela, struna grzbietowa, segmentacja i kończyny w kształcie płetw.

Powstają one przed typowymi cechami, które pozwalają na zdiagnozowanie danej grupy w bardziej szczegółowej hierarchicznej kolejności klasyfikacyjnej.

Pomysł ten został przeformułowany przez słynnego - i jednego z najbardziej zagorzałych naśladowców Karola Darwina - urodzonego w Niemczech biologa Ernsta Haeckela.

Haeckelowi przypisuje się słynną frazę „ontogeneza podsumowuje filogenezę”. Innymi słowy, podsumowanie sugeruje, że rozwój organizmu jest powtórzeniem jego ewolucyjnej historii od form dorosłych jego przodków.

Obecna wizja

Chociaż wyrażenie to jest dziś dobrze znane, już w połowie XXI wieku było jasne, że propozycja Haeckla rzadko się spełnia.

SJ Gould, słynny paleontolog i biolog ewolucyjny, przedstawił swoje pomysły dotyczące rekapitulacji w tym, co nazwał „zasadą dodawania terminalnego”. Dla Goulda rekapitulacja może nastąpić tak długo, jak długo ewolucyjna zmiana następuje poprzez sukcesywne dodawanie etapów pod koniec ontogenezy przodków.

W ten sam sposób powinno być prawdą, że czasowy czas trwania ontogenezy przodków musiał być skracany w miarę ewolucji linii.

Współczesnym metodologiom udało się dziś obalić koncepcję dodawania zaproponowaną przez prawo biogenetyczne.

Dla Haeckela ten dodatek nastąpił z powodu ciągłego używania organów. Jednak ewolucyjne konsekwencje używania i nieużywania narządów zostały zignorowane.

Obecnie wiadomo, że łuki skrzelowe w stadiach embrionalnych ssaków i gadów nigdy nie mają kształtu odpowiadającego dorosłym rybom.

Ponadto istnieją różnice w harmonogramie lub czasie niektórych etapów rozwoju. W biologii ewolucyjnej zmiana ta nazywa się heterochronią.

Etapy rozwoju zwierząt

Ontogeny obejmuje wszystkie procesy rozwoju istot organicznych, począwszy od zapłodnienia, a skończywszy na starzeniu się.

Logicznie rzecz biorąc, najbardziej dramatyczne przemiany zachodzą na pierwszych etapach, w których pojedyncza komórka jest w stanie uformować całą jednostkę. Następnie opiszemy proces ontogenezy, podkreślając etapy embrionalne.

Dojrzewanie oocytów

W procesie oogenezy komórka jajowa (gameta żeńska, zwana także jajkiem) przygotowuje się do zapłodnienia i wczesnych etapów rozwoju. Dzieje się tak poprzez gromadzenie zapasów materiałów na przyszłość.

Cytoplazma komórki jajowej to środowisko bogate w różne biocząsteczki, głównie informacyjny RNA, rybosomy, transferowe RNA i inne mechanizmy niezbędne do syntezy białek. Jądro komórkowe również ulega znacznemu wzrostowi.

Plemniki nie wymagają tego procesu, ich strategia polega na wyeliminowaniu jak największej ilości cytoplazmy i zagęszczeniu jądra w celu zachowania małych wymiarów.

Zapłodnienie

Wydarzeniem, które wyznacza początek ontogenezy, jest zapłodnienie, które obejmuje zjednoczenie gamet płci męskiej i żeńskiej, na ogół podczas aktu reprodukcji płciowej.

W przypadku zapłodnienia zewnętrznego, jak ma to miejsce w przypadku wielu organizmów morskich, obie gamety są wyrzucane do wody i znajdują się losowo.

Podczas zapłodnienia diploidalna liczba osobnika zostaje ponownie zintegrowana i umożliwia połączenie procesów między genami ojca i matki.

W niektórych przypadkach nasienie nie jest konieczne do aktywacji rozwoju. Ale u większości osób zarodek nie rozwija się we właściwy sposób. Podobnie, niektóre gatunki mogą rozmnażać się przez partenogenezę, w której normalny rozwój zarodka zachodzi bez konieczności posiadania plemnika.

W przeciwieństwie do tego, niektóre komórki jajowe wymagają aktywacji plemników, ale nie zawierają materiału genetycznego tej męskiej gamety do zarodka.

Plemnik i komórka jajowa muszą być prawidłowo rozpoznane, aby mogły zaistnieć wszystkie zdarzenia po zapłodnieniu. W rozpoznaniu tym pośredniczy szereg białek specyficznych dla każdego gatunku. Istnieją również bariery, które uniemożliwiają dotarcie do zapłodnionej komórki jajowej przez drugi plemnik.

Embriogeneza

Po zapłodnieniu i aktywacji jaja następują pierwsze etapy rozwoju. Podczas segmentacji zarodek wielokrotnie dzieli się, tworząc grupę komórek zwanych blastomerami.

W tym ostatnim okresie nie następuje wzrost komórek, następuje jedynie podział masy. W końcu masz setki lub tysiące komórek, ustępując miejsca stanowi blastuli.

W miarę rozwoju zarodek uzyskuje biegunowość. Dlatego można rozróżnić biegun roślinny, znajdujący się na jednym końcu, i biegun zwierzęcy, bogaty w cytoplazmę. Oś ta stanowi punkt odniesienia dla rozwoju.

Rodzaje jaj

W zależności od ilości żółtka, które ma jajo i rozmieszczenia tej substancji, jajo można sklasyfikować jako oligolecyty, heterolecyty, telolecyty i centrolecyty.

Te pierwsze mają, jak nazwa wskazuje, niewielką ilość żółtka i jest ono rozprowadzane mniej więcej równomiernie w całym jaju. Ogólnie jego rozmiar jest niewielki. Heterolecyty mają więcej żółtka niż oligolecytów, a żółtko jest skoncentrowane na biegunie wegetatywnym.

Telolecitos zawierają dużą ilość żółtka, zajmując prawie całe jajo. Wreszcie centrolecitos mają całe żółtko skoncentrowane w centralnej części jaja.

Blastulacja

Blastula to masa komórek. U ssaków ta grupa komórek nazywana jest blastocystą, podczas gdy u większości zwierząt komórki są rozmieszczone wokół centralnej jamy płynowej, zwanej blastocele.

W stanie blastuli można było wykazać duży wzrost ilości DNA. Jednak rozmiar całego zarodka nie jest dużo większy niż pierwotna zygota.

Grastrulacja

Gastrulacja przekształca kulistą i prostą blastulę w znacznie bardziej złożoną strukturę z dwoma listkami zarodkowymi. Ten proces jest niejednorodny, jeśli porównamy różne rodowody zwierząt. W niektórych przypadkach druga warstwa jest tworzona bez tworzenia wewnętrznej wnęki.

Otwór w jelicie nazywa się blastoporem. Los blastopora jest bardzo ważną cechą podziału dwóch wielkich rodów: protostomatów i deuterostomów. W pierwszej grupie blastopore powoduje powstanie jamy ustnej, podczas gdy w drugiej blastopore tworzy odbyt.

Zatem gastrula ma dwie warstwy: zewnętrzną warstwę, która otacza blastocele, zwaną ektodermą i wewnętrzną warstwę zwaną endodermą.

Większość zwierząt ma trzeci listek zarodkowy, mezodermę, znajdujący się między dwiema wspomnianymi warstwami. Mezodermę można uformować na dwa sposoby: komórki powstają z brzusznego obszaru wargi blastoporu i stamtąd namnażają się lub wyrastają z centralnej części ścian archnteronu.

Pod koniec gastrulacji ektoderma pokrywa zarodek, a mezoderma i endoderma znajdują się w wewnętrznej części. Innymi słowy, komórki mają inną pozycję końcową niż ta, od której zaczęły.

Formacja Coelom

Coelom to jama ciała otoczona mezodermą. Dzieje się tak, ponieważ podczas procesu gastrulacji blastocele jest prawie całkowicie wypełniona mezodermą.

Ta jama celomatyczna może pojawić się na dwa sposoby: schizoceliczna lub enteroceliczna. Jednak oba coelomy są funkcjonalnie równoważne.

Organogeneza

Organogeneza obejmuje szereg procesów, w których powstają poszczególne narządy.

Do najważniejszych wydarzeń należy migracja poszczególnych komórek do miejsca, w którym są one niezbędne do utworzenia tego organu.

Ekspresja genów podczas ontogenezy

W trakcie opracowywania ustalono, że epigeneza przebiega w trzech etapach: formowanie wzorców, określanie pozycji ciała i indukcja prawidłowego położenia kończyn i różnych narządów.

Aby wygenerować odpowiedź, istnieją pewne produkty genów, zwane morfogenami (definicja tych jednostek jest teoretyczna, a nie chemiczna). Działają one dzięki tworzeniu gradientu różnicowego, dostarczając informacji przestrzennej.

Jeśli chodzi o zaangażowane geny, geny homeotyczne odgrywają fundamentalną rolę w rozwoju osobników, ponieważ określają tożsamość segmentów.

Bibliografia

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF i Wake, DB (1979). Wielkość i kształt w ontogenezie i filogenezie. Paleobiology, 5 (3), 296-317.
2. Curtis, H. i Barnes, NS (1994). Zaproszenie na biologię. Macmillan.
3. Gould, SJ (1977). Ontogenezy i filogenezy. Harvard University Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML i McNamara, KJ (2013). Heterochronia: ewolucja ontogenezy. Springer Science & Business Media.