ORGANOGENEZA ZWIERZĄT I ROŚLIN ORAZ ICH CHARAKTERYSTYKA - BIOLOGIA - 2025

Organogenezy w rozwoju biologii, jest to czas zmian, gdzie trzy warstwy tworzące embrion stać liczba ciał znalezionych w pełni rozwiniętych osobników.

Umieszczając się czasowo w rozwoju zarodka, proces organogenezy rozpoczyna się pod koniec gastrulacji i trwa do narodzin organizmu. Każdy listek zarodkowy zarodka jest podzielony na określone narządy i układy.

Źródło: Anatomist90

U ssaków z ektodermy powstają zewnętrzne struktury nabłonka i narządy nerwowe. Mezoderma do struny grzbietowej, ubytki, narządy układu krążenia, układ mięśniowy, część szkieletu i układ moczowo-płciowy. Wreszcie endoderma wytwarza nabłonek dróg oddechowych, gardła, wątroby, trzustki, wyściółkę pęcherza i mięśnie gładkie.

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

W roślinach proces organogenezy zachodzi aż do śmierci organizmu. Warzywa generalnie wytwarzają narządy przez całe życie, takie jak liście, łodygi i kwiaty. Zjawisko to jest koordynowane przez hormony roślinne, ich stężenie i związek między nimi.

Co to jest organogeneza?

Jednym z najbardziej niezwykłych wydarzeń w biologii organizmów jest gwałtowna przemiana małej zapłodnionej komórki w osobnika złożonego z wielu złożonych struktur.

Ta komórka zaczyna się dzielić i przychodzi moment, w którym możemy odróżnić listki zarodkowe. Tworzenie narządów następuje podczas procesu zwanego organogenezą i następuje po segmentacji i gastrulacji (inne etapy rozwoju embrionalnego).

Każda pierwotna tkanka, która powstała podczas gastrulacji, różnicuje się w określone struktury podczas organogenezy. U kręgowców proces ten jest bardzo jednorodny.

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

Organogeneza u zwierząt

Warstwy embrionalne

Podczas rozwoju organizmów powstają zarodki lub listki zarodkowe (nie mylić z komórkami zarodkowymi, są to zalążki i plemniki), struktury, z których powstają narządy. Grupa zwierząt wielokomórkowych ma dwie listki zarodkowe - endodermę i ektodermę - i nazywa się je diploblastycznymi.

Do tej grupy należą ukwiały i inne zwierzęta. Inna grupa ma trzy warstwy, wymienione powyżej, i trzecią, która znajduje się między nimi: mezodermę. Ta grupa jest znana jako triploblastic. Należy pamiętać, że nie ma biologicznego terminu odnoszącego się do zwierząt z pojedynczą listkiem zarodkowym.

Gdy wszystkie trzy warstwy zostaną utworzone w zarodku, rozpoczyna się proces organogenezy. Niektóre bardzo specyficzne narządy i struktury pochodzą z określonej warstwy, chociaż nie jest zaskakujące, że niektóre powstają z dwóch listków zarodkowych. W rzeczywistości nie ma układów narządów pochodzących z jednego listka zarodkowego.

Należy podkreślić, że to nie warstwa sama z siebie decyduje o losach struktury i procesie różnicowania. Natomiast czynnikiem determinującym jest pozycja każdej komórki w stosunku do pozostałych.

Jak przebiega tworzenie narządów?

Jak już wspomnieliśmy, narządy pochodzą z określonych regionów warstw embrionalnych, z których składają się zarodki. Formacja może nastąpić przez tworzenie fałd, podziałów i kondensacji.

Warstwy mogą zacząć tworzyć fałdy, które później dają początek strukturom przypominającym rurkę - później zobaczymy, że proces ten powoduje powstanie cewy nerwowej u kręgowców. Listwa zarodkowa może również dzielić się i powodować powstawanie pęcherzyków lub rozszerzeń.

Następnie opiszemy podstawowy plan tworzenia narządów, zaczynając od trzech listków zarodkowych. Wzorce te zostały opisane dla organizmów modelowych kręgowców. Inne zwierzęta mogą wykazywać znaczne różnice w tym procesie.

Ektoderma

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

Struna grzbietowa jest jedną z pięciu cech diagnostycznych akordów - stąd nazwa grupy. Poniżej znajduje się pogrubienie ektodermy, które spowoduje powstanie płytki nerwowej. Krawędzie płytki są unoszone, a następnie wyginane, tworząc wydłużoną, pustą rurkę wewnętrzną, zwaną pustą rurką nerwową grzbietową lub po prostu rurką nerwową.

Cewka nerwowa wytwarza większość narządów i struktur tworzących układ nerwowy. Przednia część poszerza się, tworząc mózg i nerwy czaszkowe. W miarę rozwoju tworzy się rdzeń kręgowy i rdzeniowe nerwy ruchowe.

Struktury odpowiadające obwodowemu układowi nerwowemu pochodzą z komórek grzebienia nerwowego. Jednak grzebień nie tylko daje początek narządom nerwowym, ale także uczestniczy w tworzeniu m.in. komórek barwnikowych, chrząstek i kości tworzących czaszkę, zwoje autonomicznego układu nerwowego, niektóre gruczoły wydzielania wewnętrznego.

Endoderma

Organy oddziału

U większości kręgowców kanał pokarmowy jest utworzony z jelita prymitywnego, gdzie ostatni obszar przewodu otwiera się na zewnątrz i ustawia się w linii z ektodermą, podczas gdy reszta przewodu wyrównuje się z endodermą. Z przedniego odcinka jelita wyłaniają się płuca, wątroba i trzustka.

Drogi oddechowe

Jedną z pochodnych przewodu pokarmowego jest uchyłek gardła, który pojawia się na początku rozwoju embrionalnego wszystkich kręgowców. U ryb łuki skrzelowe powodują powstanie skrzeli i innych struktur podtrzymujących, które utrzymują się u dorosłych i pozwalają na wydobycie tlenu z wód.

W ewolucji ewolucyjnej, gdy przodkowie płazów zaczynają rozwijać życie poza wodą, skrzela nie są już potrzebne ani przydatne jako narządy oddechowe powietrza i są funkcjonalnie zastępowane przez płuca.

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

Mesoderma

Mezoderma jest trzecią listkiem zarodkowym i dodatkową warstwą, która pojawia się u zwierząt triploblastycznych. Jest związana z tworzeniem się mięśni szkieletowych i innych tkanek mięśniowych, układu krążenia oraz narządów biorących udział w wydalaniu i rozmnażaniu.

Większość struktur mięśniowych pochodzi z mezodermy. Z tej listka zarodkowego powstaje jeden z pierwszych funkcjonalnych organów zarodka: serce, które zaczyna bić we wczesnym stadium rozwoju.

Na przykład jednym z najczęściej używanych modeli do badania rozwoju embrionalnego jest kura. W tym modelu eksperymentalnym serce zaczyna bić drugiego dnia inkubacji - cały proces trwa trzy tygodnie.

Mezoderma również przyczynia się do rozwoju skóry. Możemy myśleć o naskórku jako o rodzaju rozwojowej „chimery”, ponieważ w jego tworzeniu bierze udział więcej niż jedna listka zarodkowa. Warstwa zewnętrzna pochodzi z ektodermy i nazywamy ją naskórkiem, podczas gdy skóra właściwa powstaje z mezodermy.

Migracja komórek podczas organogenezy

Ważnym zjawiskiem w biologii organogenezy jest migracja komórek, której niektóre komórki przechodzą, aby dotrzeć do miejsca docelowego. Oznacza to, że komórki powstają w jednym miejscu zarodka i są zdolne do przemieszczania się na duże odległości.

Wśród komórek zdolnych do migracji mamy komórki prekursorowe krwi, komórki układu limfatycznego, komórki barwnikowe i gamety. W rzeczywistości większość komórek związanych z kościstym pochodzeniem czaszki migruje w kierunku brzusznym z grzbietowej części głowy.

Organogeneza u roślin

Podobnie jak u zwierząt, organogeneza u roślin polega na procesie formowania się narządów tworzących rośliny. Istnieje kluczowa różnica w obu liniach: podczas gdy organogeneza u zwierząt zachodzi w fazie embrionalnej i kończy się wraz z narodzinami osobnika, w roślinach organogeneza ustaje dopiero, gdy roślina umiera.

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

Rola fitohormonów

W laboratorium uzyskano utworzenie struktury zwanej kalusem. Wywoływana jest poprzez zastosowanie koktajlu fitohormonów (głównie auksyn i cytokinin). Kalus to struktura, która nie jest zróżnicowana i jest totipotencjalna - to znaczy może wytwarzać narządy dowolnego typu, takie jak dobrze znane komórki macierzyste zwierząt.

Chociaż hormony są kluczowym elementem, to nie całkowite stężenie hormonu kieruje procesem organogenezy, ale związek między cytokininami a auksynami.

Bibliografia

1. Gilbert, SF (2005). Biologia rozwojowa. Panamerican Medical Ed.
2. Gilbert, SF i Epel, D. (2009). Ekologiczna biologia rozwoju: integracja epigenetyki, medycyny i ewolucji.
3. Hall, BK (2012). Ewolucyjna biologia rozwoju. Springer Science & Business Media.
4. Hickman, CP, Roberts, LS i Larson, A. (2007). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw-Hill
5. Raghavan, V. (2012). Biologia rozwojowa roślin kwitnących. Springer Science & Business Media.
6. Rodríguez, FC (2005). Podstawy produkcji zwierzęcej. Uniwersytet w Sewilli.