ONTOGÉNY: ŠTÁDIÁ VÝVOJA ZVIERAT A ICH VLASTNOSTI - BIOLÓGIE - 2025

Ontogenézy je proces, pri ktorom dochádza k vývoju jedinca. Tento jav sa začína oplodnením a rozširuje sa na starnutie organických bytostí. Biológia zodpovedná za štúdium ontogenézy je vývojová biológia.

V tomto procese dochádza k „translácii“ genotypu - všetkých genetických informácií biologickej entity - do fenotypu, ktorý môžeme pozorovať. Najdramatickejšia transformácia sa vyskytuje v počiatočných štádiách vývoja, s transformáciou bunky na úplného jednotlivca.

Romanes, GJ; nahrané na Wikipedia používateľom en: User: Phlebas; autori popisnej stránky: en: User: Phlebas, en: User: SeventyThree, via Wikimedia Commons

Dnes je fúzia vývojovej biológie a evolučnej teórie známa ako evo-devo veľmi populárnym súborom poznatkov, ktoré rastú míľovými krokmi. Cieľom tohto nového poľa je vysvetliť vývoj obrovskej rozmanitosti morfológií vystavených živými organizmami.

„Ontogeny rekapituluje fylogenézu“

Historická perspektíva

Vzťah medzi ontogéniou a fylogéniou bol v 21. storočí dominantným pohľadom. Je všeobecne známe, že rôzne druhy organizmov sú si navzájom oveľa viac podobné vo svojich embryonálnych štádiách ako v dospelých formách. V roku 1828 si Karl Ernst von Baer všimol tento vzorec vo vertebratskom sybphylume.

Baer poznamenal, že u rôznych druhov tetrapodov existujú v embrye určité podobnosti, ako sú žiabre, notochord, segmentácia a končatiny končatín.

Sú tvorené pred typickými charakteristikami, ktoré umožňujú diagnostikovať príslušnú skupinu v konkrétnejšom hierarchickom poradí klasifikácie.

Túto myšlienku preformuloval slávny - a jeden z najúžasnejších nasledovníkov Charlesa Darwina - nemecký rodák Ernst Haeckel.

Haeckelovi sa pripisuje slávna fráza „ontogénia rekapituluje fylogenézu“. Inými slovami, rekapitulácia navrhuje, aby vývoj organizmu opakoval svoju evolučnú históriu od dospelých foriem svojich predkov.

Súčasná vízia

Hoci je táto veta dobre známa dnes, do polovice 21. storočia bolo jasné, že Haeckelov návrh sa málokedy splní.

SJ Gould, slávny paleontológ a evolučný biológ, predstavil svoje myšlienky týkajúce sa rekapitulácie v tom, čo nazval „princíp sčítania terminálov“. V prípade Goulda môže dôjsť k rekapitulácii, pokiaľ dôjde k evolučnej zmene postupným pridávaním štádií na konci predkovského potomstva.

Rovnakým spôsobom by malo platiť aj to, že časová dĺžka predkovských potomkov sa musela s vývojom rodovej línie skrátiť.

Dnešné moderné metodiky dokázali vyvrátiť koncepciu pridávania navrhovanú biogenetickým zákonom.

Pokiaľ ide o Haeckel, k tomuto pridaniu došlo kvôli nepretržitému používaniu orgánov. Evolučné dôsledky používania a zneužívania orgánov však boli ignorované.

V súčasnosti je známe, že vetvy oblúka v embryonálnych štádiách cicavcov a plazov nikdy nemajú tvar zodpovedajúci dospelým rybám.

Okrem toho existujú odchýlky v načasovaní alebo načasovaní určitých etáp vývoja. V evolučnej biológii sa táto zmena nazýva heterochrónia.

Etapy vývoja zvierat

Ontogénia zahŕňa všetky procesy vývoja organických bytostí, počnúc hnojením a končiac starnutím.

Najdramatickejšie transformácie sa logicky vyskytujú v prvých štádiách, keď jedna bunka je schopná formovať celého jednotlivca. Ďalej opíšeme proces ontogenézy s dôrazom na embryonálne štádiá.

Zrenie oocytov

V priebehu procesu oogenézy sa vajíčko (ženská gameta, nazývaná aj vajíčko) pripravuje na oplodnenie a počiatočné štádiá vývoja. K tomu dochádza akumuláciou rezervného materiálu do budúcnosti.

Cytoplazma vajíčka je prostredím bohatým na rôzne biomolekuly, hlavne mediátorovú RNA, ribozómy, prenosovú RNA a ďalšie mechanizmy potrebné na syntézu proteínov. Bunkové jadro tiež podlieha významnému rastu.

Spermatozoa tento proces nevyžadujú, ich stratégiou je eliminovať čo najviac cytoplazmy a kondenzovať jadro, aby sa zachovali malé rozmery.

oplodnenie

Udalosťou, ktorá označuje začiatok ontogenézy, je oplodnenie, ktoré spočíva v zjednotení mužského a ženského pohlavia, zvyčajne počas aktu sexuálnej reprodukcie.

V prípade vonkajšieho oplodnenia, ako sa vyskytuje v mnohých morských organizmoch, sa obe gaméty vypudzujú do vody a nachádzajú sa náhodne.

Pri oplodnení sa diploidné číslo jednotlivca znovu integruje a umožňuje kombináciu procesov medzi génmi otca a matky.

V niektorých prípadoch spermie nie sú potrebné na aktiváciu vývoja. Ale u väčšiny jedincov sa embryo nevyvíja správne. Podobne sa niektoré druhy môžu rozmnožovať parenogenézou, kde dochádza k normálnemu vývoju embryí bez potreby spermií.

Naproti tomu niektoré vajíčka vyžadujú aktiváciu spermií, ale nezahŕňajú genetický materiál tejto samčej gamety do embrya.

Spermie a vajíčko musia byť správne rozpoznané, aby sa mohli uskutočniť všetky post-fertilizačné udalosti. Toto rozpoznávanie je sprostredkované sériou proteínov špecifických pre každý druh. Existujú tiež prekážky, ktoré bránia dosiahnutiu vajíčka po oplodnení druhým spermiím.

embryogenézy

Po oplodnení a aktivácii vajíčka nastanú prvé štádiá vývoja. Pri segmentácii sa embryo opakovane delí, aby sa stalo skupinou buniek nazývaných blastoméry.

Počas tohto posledného obdobia nedochádza k rastu buniek, dochádza iba k rozdeleniu hmoty. Nakoniec máte stovky alebo tisíce buniek, ktoré ustupujú stavu blastuly.

Ako sa embryo vyvíja, získava polaritu. Preto je možné rozlišovať medzi rastlinným pólom umiestneným na jednom konci a zvieracím pólom bohatým na cytoplazmu. Táto os predstavuje referenčný bod pre rozvoj.

Druhy vajec

V závislosti od množstva žĺtka, ktoré má vajíčko, a distribúcie uvedenej látky sa môže vajce klasifikovať ako oligolecyty, heteroleyity, telolecyty a centrolecyty.

Prvý názov má, ako už názov napovedá, malé množstvo žĺtka a je distribuovaný viac-menej rovnomerne v celom vajci. Všeobecne je jeho veľkosť malá. Heterolekuly majú viac žĺtka ako oligolecytov a žĺtok je koncentrovaný na vegetatívnom póle.

Telolecitos predstavujú veľké množstvo žĺtka, ktoré zaberajú takmer celé vajíčko. Nakoniec sa všetky žĺtky koncentrujú v centrálnej oblasti vajca.

Blastulation

Blastula je množstvo buniek. U cicavcov sa toto bunkové zoskupenie nazýva blastocysta, zatiaľ čo u väčšiny zvierat sú bunky usporiadané okolo centrálnej tekutinovej dutiny, ktorá sa nazýva blastocele.

V stave blastuly bolo možné preukázať veľké zvýšenie množstva DNA. Veľkosť celého embrya však nie je oveľa väčšia ako pôvodná zygota.

Grastrulation

Gastrulaciou sa sférická a jednoduchá blastula premení na zložitejšiu štruktúru s dvoma zárodočnými vrstvami. Tento proces je heterogénny, ak porovnáme rôzne línie zvierat. V niektorých prípadoch je druhá vrstva vytvorená bez vytvorenia vnútornej dutiny.

Otvor do čreva sa nazýva blastopora. Osud blastopory je veľmi dôležitou charakteristikou pre rozdelenie dvoch veľkých línií: protostomátov a deuterostómov. V prvej skupine blastopore vedie k ústam, zatiaľ čo v druhej skupine blastopore vedie k konečníku.

Gastrula má teda dve vrstvy: vonkajšiu vrstvu, ktorá obklopuje blastocele, nazývanú ektoderm, a vnútornú vrstvu, ktorá sa nazýva endoderm.

Väčšina zvierat má tretiu zárodočnú vrstvu, mezodermu, umiestnenú medzi vyššie uvedenými dvoma vrstvami. Mezoderm môže byť tvorený dvoma spôsobmi: bunky pochádzajú z ventrálnej oblasti pery blastopory a odtiaľ sa množia alebo vychádzajú z centrálnej oblasti stien archnterónu.

Na konci gastrulácie ektoderm pokrýva embryo a mezoderma a endoderma sú umiestnené vo vnútornej časti. Inými slovami, bunky majú inú koncovú polohu, ako je tá, na ktorej začínali.

Tvorba coelom

Coelom je telová dutina, ktorá je obklopená mezodermami. K tomu dochádza preto, že počas procesu gastrulácie je blastocele takmer úplne naplnená mezodermou.

Táto coelomatická dutina sa môže objaviť dvoma spôsobmi: schizocelickou alebo enterokelickou. Obidve coelomy sú však funkčne ekvivalentné.

organogenézy

Organogenéza zahŕňa rad procesov, pri ktorých sa každý z orgánov vytvára.

Medzi najdôležitejšie udalosti patrí migrácia konkrétnych buniek na miesto, kde sú potrebné na vytvorenie uvedeného orgánu.

Génová expresia počas ontogenézy

Vo vývoji sa zistilo, že epigenéza pokračuje v troch fázach: tvorba vzoru, určenie polohy tela a indukcia správnej polohy pre končatiny a rôzne orgány.

Na vyvolanie odpovede existujú určité génové produkty nazývané morfogény (definícia týchto entít je teoretická, nie chemická). Tieto fungujú vďaka vytvoreniu diferenciálneho gradientu, ktorý poskytuje priestorové informácie.

Čo sa týka použitých génov, homeotické gény hrajú zásadnú úlohu vo vývoji jednotlivcov, pretože definujú identitu segmentov.

Referencie

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF a Wake, DB (1979). Veľkosť a tvar v ontogenéze a fylogenéze. Paleobiology, 5 (3), 296-317.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Pozvánka do biológie. Macmillan.
3. Gould, SJ (1977). Ontogény a fylogény. Harvard University Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, a Garrison, C. (2001). Integrované princípy zoológie. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, vývoj. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML a McNamara, KJ (2013). Heterochronia: vývoj ontogenézy. Springer Science & Business Media.