TOTIPOTENCJALNOŚĆ: HISTORIA, CECHY I ZNACZENIE - BIOLOGIA - 2026

Totipotency lub totipotency jest zdolność zdolność i potencjał posiadał przez każdy z komórek embrionalnych do wytworzenia wszystkich komórek z osobnika. Termin pochodzi od łacińskiego słowa totipotentia, które oznacza zdolność do wszystkich rzeczy i / lub zdolność do stania się lub zapoczątkowania kompletnego organizmu.

Najlepiej zdefiniowanymi lub zbadanymi komórkami totipotencjalnymi są zygota i zarodniki. Niektórzy autorzy używają terminu „komórki macierzyste” i „komórki totipotencjalne” jako synonimu, jednak nie ma co do tego zgody.

Komórki totipotencjalne. Zrobione i zredagowane przez: Jucomo.

Według niektórych autorów komórki macierzyste to grupy niezróżnicowanych komórek, które mogą stać się różnymi grupami lub typami wyspecjalizowanych komórek. Mogą być jednopotencjalne, multipotencjalne, a także totipotencjalne. Tylko te ostatnie mogą dać początek całemu człowiekowi.

Historia

Ojcem totipotencjalności jest niemiecki biolog i filozof Hans Adolf Eduard Driesch. Ten naukowiec zrewolucjonizował rozumienie embriologii dzięki eksperymentom z jeżowcami.

W 1891 Driesch przeprowadził eksperymenty z dwukomórkowymi (dwukomórkowymi) embrionami jeżowca morskiego Echinus microtuberculatus (obecnie znanego jako Psammechinus microtuberculatus), kwestionując przyjęte wówczas hipotezy dotyczące rozwoju embrionalnego.

Ich wyniki pokazały, że komórki wczesnego zarodka (zygoty), gdy są oddzielone, mechanicznie lub naturalnie, mogą dalej się rozwijać, aż do utworzenia normalnych larw, co oznacza, że ​​komórki te są totipotencjalne we wczesnych stadiach rozwoju.

Było to sprzeczne z wynikami Wilhelma Rouxa (pioniera embriologii eksperymentalnej), który pracował z dwukomórkowymi jajami żab. Roux odkrył, że zabicie jednej z dwóch komórek spowodowało rozwój zdeformowanych zarodków, wyciągając wniosek, że komórki embrionalne mają z góry określone przeznaczenie.

Później w 1910 roku amerykański chemik, zoolog i fizjolog Jesse Francis McClendon zweryfikował, czy wyniki Driescha można powtórzyć u żab, kurczaków, innych jeży, a nawet ssaków.

cechy

Totipotencjalność charakteryzuje się tym, że niektóre komórki mogą dać początek całemu osobnikowi. Mogą one stać się dowolnym typem komórek w ciele, a także w innych tkankach pozazarodkowych.

Komórki totipotencjalne powstają w organizmach rozmnażanych zarówno płciowo, jak i bezpłciowo, są zygotami lub zarodnikami. Mogą to być zygoty w nasieniu fanerogamu (rośliny), w jajku dowolnego zwierzęcia lub w macicy ssaka (takiego jak ludzie, słonie lub myszy).

Ten potencjał w większości przypadków ma krótką żywotność podczas rozwoju. W organizmie człowieka mają ograniczony czas, około 4 dni po zapłodnieniu. U innych organizmów, takich jak rośliny, gąbki morskie, pierścienice, rozgwiazdy i myszy mają różny czas trwania.

Totipotencjalność w różnych grupach organizmów

W roślinach i grzybach, które rozmnażają się przez zarodniki, mówi się, że te komórki, które nie wymagają zapłodnienia, są typu totipotentnego, ponieważ zygota tych organizmów ma zdolność wytwarzania wszystkich typów komórek niezbędnych do rozwoju całego osobnika.

Liczne badania rozwoju, wzrostu i hodowli tkankowych roślin wielokrotnie wykazały, że wiele komórek roślinnych jest totipotencjalnych. Przykładem tego są kultury małych tkanek lub kawałków łodyg, które po umieszczeniu w pożywce wzrostowej mogą dać początek lub zregenerować zupełnie nowy osobnik.

Bezkręgowce

Jak wspomniano wcześniej, pierwsze badanie wykazujące istnienie totipotencjalnych komórek embrionalnych przeprowadzono na jeżowcach (szkarłupni). Od tego czasu przeprowadzono wiele badań, aby powtórzyć eksperyment Driescha i we wszystkich wynik jest ten sam (istnienie totipotencjalności).

Innym przypadkiem szkarłupni, ale tym razem z rozgwiazdami i rozgwiazdami, jest zdolność niektórych ich gatunków do regeneracji całego organizmu z części lub części ramienia (bez fragmentów dysku centralnego). Ta zdolność regeneracyjna wynika z obecności dorosłych totipotencjalnych komórek macierzystych.

Rozgwiazda Linckia guildingi, organizm zregenerowany z ramienia innych organizmów. Zaczerpnięte i zredagowane przez: Emőke Dénes.

Badania tkanki porowatej (gąbki) ujawniają, że te prymitywne organizmy mają dużą liczbę komórek totipotencjalnych. To pozwala im produkować lub pozyskiwać dowolny rodzaj komórek, których potrzebują, a czasami także być w stanie zregenerować cały organizm z niewielkiej części ciała.

Kręgowce

U kręgowców badania totipotencjalności są opisywane w rozwoju embrionalnym; to znaczy, komórki embrionalne kręgowców, takich jak ryby, gady, ptaki i ssaki, mają totipotentne zachowanie podobne do jeża Driescha.

Niezależnie od rodzaju rozmnażania (zapłodnienie krzyżowe, samozapłodnienie, a także partenogeneza) komórki znajdujące się między zygotą a morulą (pierwsze segmentacje zygoty) mają zdolność do wytwarzania wszystkich typów komórek i organizowania ich w spójny bauplan (kompletny organizm ).

Typy komórek według ich totipotencjalnej pojemności

Znaczna część społeczności naukowej klasyfikuje komórki totipotencjalne według ich pochodzenia i potencjału. Ze względu na pochodzenie dzieli się je na embrionalne, płodowe i dorosłe, natomiast ze względu na ich potencjalność dzieli się je na następujące grupy.

Totipotentny

Te, które dają początek całej jednostce.

Pluripotentny

Mogą tworzyć komórki, które dadzą początek jakiejkolwiek linii embrionalnej, ale nie dadzą początek całemu organizmowi.

Multipotentny

Te, które mogą dać początek komórkom tej samej linii lub warstwy embrionalnej.

Unipotent

Wyspecjalizowane komórki, które mają zdolność różnicowania się w jeden typ komórki.

Znaczenie

Badania z komórkami totipotencjalnymi (w szerokim sensie klasyfikacji ze względu na ich potencjał) pozwalają nam postrzegać je jako możliwe lekarstwo na wiele chorób, regenerację tkanek, terapie komórkowe, a nawet potencjalne źródła klonowania roślin, zwierząt i samego człowieka. który był przedmiotem wielu debat etycznych.

Do badań nad chorobami wrodzonymi i rakiem podchodzą eksperci zajmujący się komórkami totipotencjalnymi, ze względu na rozwój i namnażanie się komórek występujące w niektórych z tych chorób.

Analizy i badania pierwszych podziałów zygotycznych (komórek totipotencjalnych) dostarczyły dużej wiedzy na temat aktywacji i inaktywacji genów, a także zaangażowania białek, które umożliwiają ten proces.

Inne osiągnięcia naukowe związane z badaniami pierwszych podziałów embrionalnych lub zygotycznych to wady rozwojowe i / lub wady wrodzone spowodowane nieprawidłowymi wczesnymi podziałami i różnicowaniem komórek.

Bibliografia

1. Komórki macierzyste. Totipotencjalność. Odzyskany z biologia.edu.ar.
2. ML Condic (2014). Totipotencja: co to jest i czym nie jest. Komórki macierzyste i rozwój.
3. Moc komórek. Odzyskany z en.wikipedia.org.
4. Y. Cortés Rivera. RI Hernández, P. San Martín del Angel, E. Zarza Meza, R. Cuervo
5. González (2016). Potencjał regeneracyjny rozgwiazdy Linckia guildinguii. Hydrobiologiczne.
6. M. Kearl (2012). Potencjał pierwszych dwóch komórek rozszczepienia w rozwoju echinodermy. Eksperymentalna produkcja formacji częściowych i podwójnych ”(1891-1892) Hansa Driescha. Encyklopedia projektu Embryo. Odzyskany z embryo.asu.edu.
7. Rodzaje komórek macierzystych. Towarzystwo Komórek Macierzystych Ameryki Łacińskiej. Odzyskany z solcema.com.
8. JFMcClendon (1910). Rozwój izolowanych blastomerów żabiego jaja. » American Journal of Anatomy.