ONTOGENIJA: FAZE RAZVOJA ŽIVALI IN NJIHOVE ZNAČILNOSTI - BIOLOGIJA - 2025

Ontogeny je proces, s katerim se zgodi razvoj posameznika. Pojav se začne z oploditvijo in sega do staranja organskih bitij. Področje biologije, ki je odgovorno za preučevanje ontogeneze, je razvojna biologija.

V tem procesu pride do "prevajanja" genotipa - vse genetske informacije biološkega subjekta - v fenotip, ki ga lahko opazujemo. Najbolj dramatična transformacija se zgodi v zgodnjih fazah razvoja, s preoblikovanjem celice v popolnega posameznika.

Romanes, GJ; naložil v Wikipedijo en: Uporabnik: Phlebas; avtorji strani z opisi: en: Uporabnik: Phlebas, en: Uporabnik: SeventyThree, prek Wikimedia Commons

Danes je zlitje razvojne biologije in evolucijske teorije, znano kot evo-devo, zelo priljubljeno znanje, ki raste po skokih in mejah. To novo področje cilja razložiti razvoj ogromne raznolikosti morfologij živih organizmov.

"Ontogenija povzema filogenijo"

Zgodovinska perspektiva

V 21. stoletju je prevladoval odnos med ontogenijo in filogenijo. Splošno je znano, da so različne vrste organizmov v embrionalnih fazah med seboj veliko bolj podobne kot pri odraslih oblikah. Karl Ernst von Baer je leta 1828 ta vzorec opazil v sifilu Vertebrata.

Baer je opozoril, da so pri različnih vrstah tetrapodov v zarodku določene podobnosti, kot so škrge, notoord, segmentacija in okončine v obliki plavuti.

Ti so oblikovani pred značilnimi značilnostmi, ki omogočajo diagnosticiranje zadevne skupine v natančnejšem hierarhičnem vrstnem redu.

To idejo je preoblikoval znani - in eden najbolj strastnih privržencev Charlesa Darwina - biolog, rojen v Nemčiji, Ernst Haeckel.

Haeckel je zaslužen za znamenito besedno zvezo "ontogenija rekapitulira filogenijo." Z drugimi besedami, rekapitulacija predlaga, da razvoj organizma ponovi svojo evolucijsko zgodovino iz odraslih oblik svojih prednikov.

Trenutna vizija

Čeprav je stavek danes dobro znan, je bilo do sredine 21. stoletja jasno, da Haeckelov predlog redko izpolni.

SJ Gould, slavni paleontolog in evolucijski biolog, je predstavil svoje zamisli o rekapitulaciji v tem, kar je imenoval "princip dodajanja terminalov". Pri Gouldu se lahko rekapitulacija pojavi, dokler se zgodi evolucijska sprememba z zaporednim dodajanjem stopenj na koncu ontogeneze prednika.

Na enak način bi moralo biti tudi res, da je bilo treba časovno trajanje ontogeneze prednikov skrajšati z razvojem rodu.

Danes je sodobnim metodologijam uspelo ovržiti koncept dodajanja, ki ga predlaga biogenetski zakon.

Pri Haeckelu se je ta dodatek pojavil zaradi nenehne uporabe organov. Evolucijske posledice uporabe in zlorabe organov pa so bile diskontirane.

Trenutno je znano, da razvejevalni loki v embrionalnih stadijih sesalcev in plazilcev nikoli nimajo oblike, ki ustreza odraslim ribam.

Poleg tega obstajajo razlike v časovnem razporedu ali časovni razporeditvi določenih stopenj v razvoju. V evolucijski biologiji to spremembo imenujemo heterohronija.

Faze razvoja živali

Ontogenija zajema vse procese razvoja organskih bitij, začenši z oploditvijo in zaključi s staranjem.

Logično je, da se najbolj dramatične transformacije zgodijo na prvih stopnjah, kjer je ena sama celica sposobna tvoriti celoten posameznik. Nato bomo opisali postopek ontogeneze, s poudarkom na embrionalnih stopnjah.

Zorenje oocitov

Med postopkom oogeneze se jajčec (ženska gameta, imenovana tudi jajčece) pripravi na oploditev in zgodnje faze razvoja. To se zgodi z nabiranjem rezervnih materialov za prihodnost.

Citoplazma jajčne celice je okolje, ki je bogato z različnimi biomolekulami, večinoma sporočilno RNA, ribosomi, prenašanjem RNK in drugimi stroji, potrebnimi za sintezo beljakovin. Tudi celično jedro doživlja precejšnjo rast.

Spermatozoji tega procesa ne potrebujejo, njihova strategija je odstraniti čim več citoplazme in kondenzirati jedro, da ohrani majhne dimenzije.

Gnojenje

Dogodek, ki pomeni začetek ontogeneze, je oploditev, ki vključuje združitev moške in ženske ženske gamete, običajno med dejanjem spolne reprodukcije.

Pri zunanjem gnojenju, kot se to dogaja pri mnogih morskih organizmih, se obe gamete izločijo v vodo in jih najdemo naključno.

Pri oploditvi se diploidno število posameznika ponovno integrira in omogoča kombinirane procese med očetovskimi in materinimi geni.

V določenih primerih sperma ni potrebna za aktiviranje razvoja. Toda pri večini posameznikov se zarodek ne razvija pravilno. Podobno se lahko nekatere vrste razmnožujejo s partenogenezo, kjer se normalno razvija zarodek brez potrebe po spermi.

Nasprotno pa nekatera jajčeca potrebujejo aktivacijo semenčic, vendar ne vključujejo genskega materiala te moške gamete v zarodek.

Sperme in jajčne celice je treba pravilno prepoznati, da lahko pride do vseh dogodkov, ki sledijo oploditvi. To prepoznavanje posreduje vrsta beljakovin, značilnih za vsako vrsto. Obstajajo tudi ovire, ki preprečujejo, da bi jajčece, ko je enkrat oplojeno, doseglo drugo spermo.

Embriogeneza

Po oploditvi in ​​aktivaciji jajčeca nastopijo prve faze razvoja. Pri segmentaciji se zarodek večkrat razdeli, da postane skupina celic, imenovanih blastomeres.

V tem zadnjem obdobju se ne pojavi nobena rast celic, poteka le delitev mase. Na koncu imate na stotine ali tisoče celic, ki odstopijo stanju blastule.

Ko se zarodek razvije, pridobi polarnost. Zato lahko ločimo med rastlinskim drogom, ki se nahaja na enem koncu, in živalskim polom, bogatim s citoplazmo. Ta os je referenčna točka za razvoj.

Vrste jajc

Glede na količino rumenjaka, ki jo vsebuje jajce, in porazdelitev omenjene snovi lahko jajce razvrstimo med oligolecite, heterolecite, telolecite in centrolecite.

Prvi imajo, kot že ime pove, majhno količino rumenjaka in je bolj ali manj enakomerno razporejen po jajcu. Na splošno je njegova velikost majhna. Heteroleciti imajo več rumenjaka kot oligoleciti, rumenjak pa je koncentriran na vegetativnem polu.

Telolecitosi predstavljajo veliko rumenjaka, ki zaseda skoraj celotno jajce. Končno ima centrolecitos ves rumenjak koncentriran v osrednjem območju jajčeca.

Blastulacija

Blastula je masa celic. Pri sesalcih se to celično združevanje imenuje blastocista, medtem ko so pri večini živali celice razporejene okoli osrednje votline s tekočino, imenovane blastocele.

V stanju blastule je bilo mogoče pokazati veliko povečanje količine DNK. Vendar velikost celotnega zarodka ni veliko večja od prvotne zigote.

Zgradba

Gastrulacija pretvori sferično in preprosto blastulo v veliko bolj zapleteno strukturo z dvema zarodnima plastema. Če primerjamo različne rodove živali, je ta proces raznolik. V nekaterih primerih se oblikuje drugi sloj, ne da bi naredili notranjo votlino.

Odprtje v črevesju se imenuje blastopore. Usoda blastopora je zelo pomembna značilnost za delitev dveh velikih rodov: protostomatov in devterostomov. V prvi skupini blastopore povzročajo usta, v drugi pa blastopore v anus.

Tako ima gastrula dva sloja: zunanjo plast, ki obdaja blastocele, imenovano ektoderma, in notranjo plast, imenovano endoderm.

Večina živali ima tretjo zarodno plast, mezodermo, ki se nahaja med obema zgoraj omenjenima plastema. Mezoderma se lahko oblikuje na dva načina: celice nastanejo iz ventralnega območja ustnice blastopore in od tam se razmnožujejo ali izhajajo iz osrednjega območja sten arhterona.

Na koncu gastrulacije ektoderma pokriva zarodek, mezoderm in endoderm pa sta nameščena v notranjem delu. Z drugimi besedami, celice imajo drugačen končni položaj od tistega, s katerim so začele.

Tvorba koeloma

Kolom je telesna votlina, ki je obdana z mezodermo. To se zgodi, ker je blastocela med postopkom gastrulacije skoraj v celoti napolnjena z mezodermo.

Ta kolomatična votlina se lahko pojavi na dva načina: shizocelična ali enterocelična. Vendar sta oba koloma funkcionalno enakovredna.

Organogeneza

Organogeneza obsega vrsto procesov, pri katerih se oblikuje vsak organ.

Najpomembnejši dogodki vključujejo selitev določenih celic na kraj, kjer so potrebni za oblikovanje omenjenega organa.

Genska ekspresija med ontogenijo

V razvoju je bilo ugotovljeno, da epigeneza poteka v treh stopnjah: oblikovanje vzorca, določanje položaja telesa in indukcija pravilnega položaja za okončine in različne organe.

Da bi ustvarili odziv, obstajajo določeni genski produkti, imenovani morfogeni (definicija teh entitet je teoretična, ne kemična). Ti delujejo zahvaljujoč oblikovanju diferencialnega gradienta in zagotavljajo prostorske informacije.

Kar zadeva vpletene gene, imajo homeotični geni ključno vlogo pri razvoju posameznikov, saj določajo identiteto segmentov.

Reference

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF, & Wake, DB (1979). Velikost in oblika v ontogeniji in filogeniji. Paleobiologija, 5 (3), 296-317.
2. Curtis, H., in Barnes, NS (1994). Povabilo k biologiji. Macmillan.
3. Gould, SJ (1977). Ontogenija in filogenija. Harvard University Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrirana načela zoologije. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Vretenčarji: primerjalna anatomija, funkcija, evolucija. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML, in McNamara, KJ (2013). Heterohronija: evolucija ontogeneze. Springer Science & Business Media.