VÝVOJOVÁ BIOLÓGIA: HISTÓRIA, ČO ŠTUDUJE, APLIKÁCIE - BIOLÓGIE - 2025

Biológia vývoja je štúdium evolučných procesov podieľajúcich sa na tvorbe mnohobunkových organizmov od počatia, zrodení, rast, starnutie a smrť.

Tieto procesy sú vo vedeckom svete známe ako ontogenéza, termín, ktorý opisuje všetky kroky, ktoré živá bytosť prechádza od svojho vzniku k úplnému rozvoju.

Zdroj: atlasdeanatomia.com

Dôležitosť vývojovej biológie nespočíva iba v hĺbke poznania procesu formovania živých bytostí, ale v niektorých prípadoch aj v predvídaní možného výskytu genetických anomálií vďaka vedeckému pokroku, ktorý sa v tejto oblasti objavil.

Dejiny vývojovej biológie

Veľká otázka o vzniku a vývoji života prenasledovala filozofov a vedcov, ktorí v snahe porozumieť evolučným procesom vytvorili hypotézy a dôležité objavy v oblasti vývojovej biológie ešte predtým, ako sa nazývala tým smerom.

Teória preformacionizmu

Bola to stará genetická hypotéza, ktorá zaistila, že živá bytosť bola už plne formovaná vo svojej najintenzívnejšej fáze a že jej vývoj nastal jej rastom. Jeho hlavnými predchodcami boli Gréci Leucippus z Milétu (5. storočie pred Kristom) a Demokritos (5. storočie pred Kristom).

Teória spontánnej generácie

Grécky filozof Aristoteles (384 pnl - 322 pnl), považovaný za otca biológie, zdôraznil, že život nastal dvoma spôsobmi: prostredníctvom sexuálnej reprodukcie, reagujúc na stvorenie Boha stvoriteľa; a prostredníctvom spontánnej generácie.

Teória spontánneho generovania naznačovala, že život bol vytváraný silou vytvorenou spojením zeme, vzduchu, vody a ohňa. Napríklad Aristoteles si myslel, že muchy pochádzajú z prehnitého mäsa a že niektoré hmyzy sa rodia z dreva, listov alebo kože zvierat.

A hoci dnes je ťažké uveriť, táto teória bola najviac akceptovaná na dlhú dobu, kým vedec Louis Pasteur (1822-1895) nestanovil to, čo je dnes známe ako zákon biogenézy, ktorého princíp zaisťuje, že bytosť živý môže pochádzať iba od inej živej bytosti.

Vajce a pôvod života

Dlho pred Pasteurovým príspevkom študoval anglický lekár William Harvey (1578 - 1657) vývoj kuracích vajec a dospel k záveru, že všetky živé veci sa reprodukujú podobným spôsobom.

Svoju teóriu publikoval vo svojom diele Cvičenia o generácii zvierat (1651), v ktorom sa prvýkrát navrhuje, aby sa ľudské bytosti rozmnožovali oplodnením vajíčka. Odtiaľ rozšíril svoj výskum na analýzu cicavcov.

Zmeny počas rastu

Nemecký lekár Caspar Friedrich Wolff (1733-1794), známy ako zakladateľ embryológie, vo svojich prácach Theoria Generationis (1759) a Deforme Intestinorum (1769) navrhol, že vývoj živých bytostí vychádza z diferenciácie, ktorá je produkuje postupne.

Jeho teória vyvracia predformacionizmus tým, že vysvetľuje, že v štádiu dospelosti existujú prvky, ktoré nie sú prítomné počas embryonálnej fázy, a preto dospel k záveru, že sa formujú v priebehu času.

Mendel, morský ježko a skúmavka

Jedným z najvýznamnejších príspevkov boli experimenty na oplodnenie morských ježkov, ktoré sa uskutočnili koncom 19. storočia, pretože sa zistilo, že oplodnené vajíčko obsahovalo prvky oboch rodičov spojené do jadra.

V roku 1865 predstavil Gregor Mendel (1822 - 1884) svoj výskum, dnes známy po celom svete ako Mendelov zákon, v ktorom vysvetlil genetické dedičstvo, ktoré sa prenáša z otca na syna.

Do roku 1978 svet už mal prvý človek narodený in vitro a dnes sa rozumie, že generácia živej bytosti si vyžaduje kombináciu prvkov dvoch jedincov toho istého druhu, aby vytvorila ďalšiu s podobnými charakteristikami.

Vedecky sa tiež rozumie, že organizmy sú tvorené bunkami, ktoré vznikajú vďaka množeniu kmeňových buniek.

Štúdie a aplikácie vývojovej biológie

Berúc do úvahy, že vedci už vedia, ako sa vyrába živá bytosť, vývojová biológia sa v súčasnosti zameriava na vykonávanie štúdií o procesoch, ktoré sa vyvíjajú počas formovania a rastu.

Odborníci na vývojovú biológiu vysvetľujú, že existujú dva typy rozmnožovania: sexuálne, čo zahŕňa účasť dvoch jedincov rôznych pohlaví; a asexuálne, v ktorých jeden organizmus vytvára iného jedinca a vytvára kópiu bez výmeny genetického materiálu.

Príkladom tohto typu rozmnožovania je baktéria Escherichia coli alebo améby.

Po sexuálnej alebo asexuálnej aktivite začína vývojová biológia svoju činnosť zameraním sa na tieto predmety štúdia:

Rast buniek

Tento proces začína, keď sa kmeňová bunka rozdelí na dve, produkujúce dcérske bunky, a odtiaľ začína fáza množenia buniek uvedená vyššie.

Aby sa to dosiahlo, molekuly DNA kondenzujú a tvoria chromozómy, ktoré sú pozorované mikroskopmi, ako štruktúry v tvare tyčiniek s centrálnym prvkom, ktorý ich delí na dve ramená.

Diferenciácia buniek

Počas diferenciácie buniek nešpecializovaná bunka, ktorá nie je matkou, vytvára ďalšie typy buniek, ktoré budú súčasťou špecifických prvkov živej bytosti.

Týmito bunkami sú myocyty (svalové bunky), hepatocyty (pečeňové bunky), sterocyty (bunky čreva) alebo neuróny (bunky nervového systému).

Bunková diferenciácia má tiež vplyv na formovanie pohlavia jednotlivca, ako sa vyskytuje v bunkách zárodočných línií, určených pre pohlavné orgány vyvíjajúcej sa bytosti.

V týchto zárodočných líniách sa tvoria mužské gaméty, čo je proces nazývaný spermatogenéza; alebo oocyty v prípade žien nazývané oogenéza.

morfogeneze

Tento proces je proces, ktorý dáva organizmom a organizmu všeobecne organizmus formu prostredníctvom vytvárania tkanív počas embryonálneho vývoja.

Výzvy vývojovej biológie

Vývojová biológia neustále podporuje nový výskum súvisiaci s tvorbou živých bytostí s cieľom napredovať v prevencii chorôb a anomálií.

Vedci študujú abnormálny rast buniek skúmaním chorôb, ako je rakovina, ktorých vlastnosti spočívajú presne v abnormálnom množení buniek.

Z tohto dôvodu pochopenie procesov bude zodpovedať mnohým neznámym a pravdepodobne prinesie objavy prvkov, ktoré sa v komplexnom vývoji živej bytosti ešte nevyskytli.

Abnormálny bunkový rast
Zdroj: Wikimedia Commons

Referencie

1. Laura Castellano, Guadalupe Martínez, Juan López, Patricia Cuéllar, Jesús García. (2010). Gaméty morského ježka ako vzor pre štúdium oplodnenia. Prevzaté z pdfs.semanticscholar.org
2. Vývojová biológia. (2015). Prevzaté z webu.uamex.mx
3. Vývojová biológia. (2015). Prevzaté z plato.stanford.edu
4. Andrea Prokop. (2018). Čo je to vývojová biológia, prečo je dôležitá? Prevzaté z webu openaccessgoverment.org
5. Vývojová biológia. (2019). Prevzaté z lokality nature.com
6. Conrad H. Waddington. (2019). Biologický vývoj. Prevzaté z lokality britannica.com
7. Vývojová biológia. (2019). Prevzaté z atlasdeanatomia.com