ORGANOGENEZA ŽIVALI IN RASTLIN TER NJIHOVE ZNAČILNOSTI - BIOLOGIJA - 2025

Organogeneza v razvoju biologije, je čas sprememb, kjer so tri plasti sestavljajo zarodek postane število organov najdemo v celoti razvitih posameznikov.

Začasno se postavimo v razvoj zarodka, proces organogeneze se začne na koncu gastrulacije in se nadaljuje do rojstva organizma. Vsaka zarodna plast zarodka je razdeljena na posebne organe in sisteme.

Vir: Anatomist90

Pri sesalcih ektoderma povzroča zunanje epitelijske strukture in živčne organe. Mezoderma do notohordov, votlin, organov obtočil, mišičnega sistema, dela okostja in urogenitalnega sistema. Nazadnje endoderma ustvari epitelij dihal, žrela, jeter, trebušne slinavke, sluznice mehurja in gladkih mišic.

Kot lahko sklepamo, gre za natančno reguliran postopek, pri katerem se začetne celice podvržejo specifični diferenciaciji, kjer so izraženi specifični geni. Ta proces spremljajo celične signalne kaskade, kjer dražljaje, ki modulirajo celično identiteto, sestavljajo tako zunanje kot notranje molekule.

Pri rastlinah se proces organogeneze pojavlja do smrti organizma. Zelenjava na splošno proizvaja organe skozi celo življenje - kot so listi, stebla in cvetovi. Pojav orkestrirajo rastlinski hormoni, njihova koncentracija in odnos med njimi.

Kaj je organogeneza?

Eden najbolj nenavadnih dogodkov v biologiji organizmov je hitra transformacija majhne oplojene celice v posameznika, ki ga sestavljajo številne in zapletene strukture.

Ta celica se začne deliti in pride do točke, ko lahko ločimo zarodne plasti. Tvorba organov se pojavi med procesom, imenovanim organogeneza, in poteka po segmentaciji in gastrulaciji (druge faze embrionalnega razvoja).

Vsako primarno tkivo, ki je nastalo med gastrulacijo, se med organogenezo razlikuje v posebne strukture. Pri vretenčarjih je ta postopek zelo homogen.

Organogeneza je koristna za določitev starosti zarodkov z uporabo identifikacije razvojne stopnje vsake strukture.

Organogeneza pri živalih

Embrionalne plasti

Med razvojem organizmov nastajajo embrionalne ali zarodne plasti (da jih ne bomo zamenjali z zarodnimi celicami, to so ovuli in sperme), strukture, ki bodo povzročile organe. Skupina večceličnih živali ima dve zarodni plasti - endodermo in ektodermo - in ju imenujemo diploblastična.

V to skupino spadajo morske anemone in druge živali. Druga skupina ima tri plasti, zgoraj omenjene, in tretjo, ki se nahaja med njimi: mezodermo. Ta skupina je znana kot triploblastična. Upoštevajte, da ne obstaja biološki izraz, ki bi se nanašal na živali z enim zarodnim slojem.

Ko so v zarodku vzpostavljene vse tri plasti, se začne postopek organogeneze. Nekateri zelo specifični organi in strukture izvirajo iz določene plasti, čeprav ni presenetljivo, da se nekateri oblikujejo iz dveh zarodnih plasti. Pravzaprav ni organskih sistemov, ki bi prihajali iz ene same zarodne plasti.

Pomembno je poudariti, da usoda strukture in proces diferenciacije ne določa sam sloj. Nasprotno pa je odločilni dejavnik položaj vsake celice glede na ostale.

Kako nastane tvorba organov?

Kot smo omenili, organi izhajajo iz določenih regij embrionalnih plasti, ki sestavljajo vaše zarodke. Do nastanka lahko pride s tvorbo pregibov, delitev in kondenz.

Plasti lahko začnejo tvoriti gube, ki pozneje povzročijo strukture, ki spominjajo na cev - kasneje bomo videli, da ta postopek povzroči nevronsko cev pri vretenčarjih. Zarodna plast se lahko tudi razdeli in povzroči vezikle ali razširitve.

Nato bomo opisali osnovni načrt tvorbe organov, začenši s tremi zarodnimi plastmi. Ti vzorci so opisani za vzorčne organizme pri vretenčarjih. Druge živali lahko kažejo velike razlike v postopku.

Ektoderma

Večina epitelijskih in živčnih tkiv izvira iz ektoderme in so prvi organi, ki se pojavijo.

Notochord je ena od petih diagnostičnih značilnosti hordetov - od tod tudi izvira ime skupine. Pod tem je odebelitev ektoderme, ki bo povzročila nevronsko ploščo. Robovi plošče so dvignjeni, nato upognjeni, kar ustvarja podolgovato, votlo notranjo cev, imenovano votla nevralna hrbtna cev ali preprosto nevralna cev.

Nevronska cev ustvari večino organov in struktur, ki sestavljajo živčni sistem. Prednja regija se razširi in tvori možgane in lobanjske živce. Ko napreduje razvoj, se oblikujejo hrbtenjača in hrbtenjačni motorični živci.

Strukture, ki ustrezajo perifernemu živčnemu sistemu, izhajajo iz celic nevronskega grebena. Vendar greben ne ustvarja samo živčnih organov, ampak sodeluje tudi pri tvorbi pigmentnih celic, hrustanca in kosti, ki sestavljajo lobanjo, ganglije avtonomnega živčnega sistema, nekatere endokrine žleze.

Endoderm

Organi podružnice

Pri večini vretenčarjev se hranilni kanal tvori iz primitivnega črevesa, kjer se končno območje epruvete odpre na zunanjo stran in se poravna z ektodermo, preostali del cevi pa se poravna z endodermo. Iz prednjega predela črevesa izhajajo pljuča, jetra in trebušna slinavka.

Dihalni trakt

Eden izmed derivatov prebavnega trakta vključuje faringealni divertikulum, ki se pojavi na začetku embrionalnega razvoja vseh vretenčarjev. V ribah škrlatni loki povzročajo škrge in druge nosilne strukture, ki obstajajo pri odraslih in omogočajo črpanje kisika iz vodnih teles.

V evolucijski evoluciji, ko se predniki dvoživk začnejo razvijati življenje zunaj vode, škrge niso več potrebne ali uporabne kot dihalni organi zraka in jih funkcionalno nadomeščajo pljuča.

Zakaj torej imajo prizemni vretenčarji zarodki škrlatni loki? Čeprav niso povezane z dihalnimi funkcijami živali, so potrebne za nastanek drugih struktur, kot so čeljust, strukture notranjega ušesa, tonzile, obščitnične žleze in timus.

Mesoderm

Mezoderma je tretja zarodna plast in dodatna plast, ki se pojavi pri triploblastičnih živalih. Povezana je s tvorbo skeletnih mišic in drugih mišičnih tkiv, krvnim obtokom in organi, ki sodelujejo pri izločanju in razmnoževanju.

Večina mišičnih struktur izhaja iz mezoderme. Ta zarodna plast povzroči enega prvih funkcionalnih organov zarodka: srce, ki začne v srednji fazi razvoja tolkati.

Na primer, eden najbolj uporabljenih modelov za preučevanje embrionalnega razvoja je piščanec. V tem eksperimentalnem modelu srce začne bijeti drugi dan inkubacije - celoten postopek traja tri tedne.

Mesoderm prispeva tudi k razvoju kože. O povrhnjici lahko mislimo kot na nekakšno razvojno "himero", saj je pri njenem nastajanju vključenih več kot en zarodni sloj. Zunanja plast izvira iz ektoderme in ji rečemo povrhnjica, dermis pa je oblikovan iz mezoderme.

Migracija celic med organogenezo

Pomemben pojav v biologiji organogeneze je celična migracija, ki jo nekatere celice podvržejo, da dosežejo svoj končni cilj. To pomeni, da celice izvirajo na enem mestu v zarodku in so sposobne premikati velike razdalje.

Med celicami, ki so sposobne migrirati, imamo celice predhodnika krvi, celice limfnega sistema, pigmentne celice in gamete. Pravzaprav večina celic, ki so povezane s koščenim poreklom lobanje, migrira ventralno iz hrbteničnega predela glave.

Organogeneza v rastlinah

Tako kot pri živalih je organogeneza pri rastlinah sestavljena iz procesa tvorbe organov, ki sestavljajo rastline. Ključna razlika je v obeh rodovih: medtem ko se organogeneza pri živalih pojavlja v embrionalnih fazah in se konča, ko se posameznik rodi, se pri rastlinah organogeneza ustavi šele, ko rastlina umre.

Rastline kažejo rast v vseh fazah svojega življenja, zahvaljujoč regijam, ki se nahajajo v določenih regijah rastline, imenovanih meristems. Na teh območjih neprekinjene rasti redno nastajajo veje, listi, cvetovi in ​​druge stranske strukture.

Vloga fitohormonov

V laboratoriju so dosegli oblikovanje strukture, imenovane kalus. Nastane z uporabo koktajla fitohormonov (predvsem avksinov in citokininov). Kalus je struktura, ki ni diferencirana in je totipotencialna - torej lahko proizvede katero koli vrsto organov, kot so dobro znane matične celice pri živalih.

Čeprav so hormoni ključni element, proces organogeneze ne usmerja v skupno koncentracijo hormona, ampak na razmerje med citokinini in avksini.

Reference

1. Gilbert, SF (2005). Razvojna biologija. Panamerican Medical Ed.
2. Gilbert, SF, & Epel, D. (2009). Ekološka razvojna biologija: integracija epigenetike, medicine in evolucije.
3. Hall, BK (2012). Evolucijska razvojna biologija. Springer Science & Business Media.
4. Hickman, CP, Roberts, LS in Larson, A. (2007). Integrirana načela zoologije. McGraw-Hill
5. Raghavan, V. (2012). Razvojna biologija cvetočih rastlin. Springer Science & Business Media.
6. Rodríguez, FC (2005). Osnove živalske proizvodnje. Univerza v Sevilli.