ORGANOGENÉZA ZVIERAT A RASTLÍN A ICH VLASTNOSTI - BIOLÓGIE - 2026

Organogenézy vo vývoji biológie, je čas zmeny, kde tieto tri vrstvy tvoria embryo, aby sa stal počet tiel nájdených v plne vyvinutých jedincov.

Dočasné umiestnenie do vývoja embrya, proces organogenézy, sa začína na konci gastrulácie a pokračuje až do narodenia organizmu. Každá zárodočná vrstva embrya je diferencovaná na špecifické orgány a systémy.

Zdroj: Anatomist90

U cicavcov spôsobuje ektoderm vonkajšia epitelová štruktúra a nervové orgány. Mezoderm do notochordu, dutín, orgánov obehového systému, svalového systému, časti kostry a urogenitálneho systému. Nakoniec endoderma produkuje epitel dýchacích ciest, hltanu, pečene, pankreasu, výstelky močového mechúra a hladkého svalstva.

Ako môžeme odvodiť, ide o jemne regulovaný proces, pri ktorom počiatočné bunky podliehajú špecifickej diferenciácii, kde sú exprimované špecifické gény. Tento proces je sprevádzaný bunkovými signalizačnými kaskádami, kde stimuly, ktoré modulujú bunkovú identitu, pozostávajú z vonkajších aj vnútorných molekúl.

V rastlinách prebieha proces organogenézy až do smrti organizmu. Zelenina vo všeobecnosti produkuje orgány po celý život - napríklad listy, stonky a kvety. Tento jav je riadený rastlinnými hormónmi, ich koncentráciou a vzťahom medzi nimi.

Čo je to organogenéza?

Jednou z najvýznamnejších udalostí v biológii organizmov je rýchla transformácia malej oplodnenej bunky na jedinca, ktorý sa skladá z viacerých a komplexných štruktúr.

Táto bunka sa začína deliť a prichádza bod, v ktorom môžeme rozlíšiť zárodočné vrstvy. Tvorba orgánov sa vyskytuje počas procesu nazývaného organogenéza a prebieha po segmentácii a gastrulácii (iné štádiá embryonálneho vývoja).

Každé primárne tkanivo, ktoré sa vytvorilo pri gastrulácii, sa počas organogenézy diferencuje na špecifické štruktúry. U stavovcov je tento proces veľmi homogénny.

Organogenéza je užitočná na určenie veku embryí pomocou identifikácie vývojového štádia každej štruktúry.

Organogenéza u zvierat

Embryonálne vrstvy

Počas vývoja organizmov sa vytvárajú embryonálne alebo zárodočné vrstvy (nezamieňané so zárodočnými bunkami, sú to vajíčka a spermie), štruktúry, ktoré spôsobia vznik orgánov. Skupina mnohobunkových zvierat má dve zárodočné vrstvy - endoderm a ektoderm - a nazývajú sa diploblasty.

Do tejto skupiny patria morské sasanky a iné zvieratá. Ďalšia skupina má tri vrstvy, uvedené vyššie, a tretiu, ktorá sa nachádza medzi nimi: mezoderm. Táto skupina je známa ako triploblastická. Všimnite si, že neexistuje žiadny biologický výraz, ktorý by sa týkal zvierat s jednou zárodočnou vrstvou.

Po vytvorení všetkých troch vrstiev v zárodku sa začína proces organogenézy. Niektoré veľmi špecifické orgány a štruktúry sú odvodené od špecifickej vrstvy, hoci nie je prekvapujúce, že niektoré vznikajú z dvoch zárodočných vrstiev. V skutočnosti neexistujú žiadne orgánové systémy, ktoré pochádzajú z jednej zárodočnej vrstvy.

Je dôležité zdôrazniť, že osud štruktúry a proces diferenciácie sám osebe nerozhoduje. Na rozdiel od toho je určujúcim faktorom pozícia každej z buniek voči ostatným.

Ako dochádza k tvorbe orgánov?

Ako sme už spomenuli, orgány sú odvodené od konkrétnych oblastí embryonálnych vrstiev, ktoré tvoria vaše embryá. K tvorbe môže dôjsť vytvorením záhybov, delení a kondenzácií.

Vrstvy môžu začať tvoriť záhyby, ktoré neskôr vedú k štruktúram podobajúcim sa trubici - neskôr uvidíme, že tento proces vedie k stavbe nervovej trubice u stavovcov. Zárodočná vrstva sa môže tiež deliť a spôsobiť vznik vezikúl alebo predlžovaní.

Ďalej opíšeme základný plán tvorby orgánov počnúc tromi zárodočnými vrstvami. Tieto vzorce boli opísané pre modelové organizmy na stavovcoch. Ostatné zvieratá môžu vykazovať podstatné variácie v tomto postupe.

ektoderm

Väčšina epitelových a nervových tkanív pochádza z ektodermy a sú prvými orgánmi, ktoré sa objavili.

Notochord je jednou z piatich diagnostických charakteristík akordov - a odtiaľ pochádza názov skupiny. Pod týmto je zhrubnutie ektodermie, ktoré vedie k nervovej doske. Okraje platne sa zdvihnú, potom ohnú a vytvoria podlhovastú dutú vnútornú trubicu nazývanú dutá neurálna dorzálna trubica alebo jednoducho neurálna trubica.

Neurónová trubica vytvára väčšinu orgánov a štruktúr, ktoré tvoria nervový systém. Predná oblasť sa rozširuje a tvorí mozgové a hlavové nervy. V priebehu vývoja sa tvoria miechy a miechové nervy.

Štruktúry zodpovedajúce periférnemu nervovému systému sú odvodené od buniek nervového hrebeňa. Hrebeň však nielenže vedie k nervovým orgánom, ale podieľa sa aj na tvorbe pigmentových buniek, chrupavky a kosti, ktoré tvoria lebku, gangliu autonómneho nervového systému, niektoré endokrinné žľazy.

endoderm

Pobočkové orgány

U väčšiny stavovcov je kŕmny kanál vytvorený z primitívneho čreva, kde konečná oblasť trubice sa otvára smerom von a líši sa s ektodermou, zatiaľ čo zvyšok trubice sa líši s endodermou. Z prednej oblasti čreva vystupujú pľúca, pečeň a pankreas.

Dýchacie cesty

Jedným z derivátov tráviaceho traktu je hltanové divertikulum, ktoré sa objavuje na začiatku embryonálneho vývoja všetkých stavovcov. U rýb spôsobujú žiabrové oblúky žiabre a iné podporné štruktúry, ktoré pretrvávajú u dospelých, a umožňujú extrakciu kyslíka z vodných útvarov.

V evolučnom vývoji, keď si predkovia obojživelníkov začínajú rozvíjať život mimo vody, žiabre už nie sú potrebné alebo užitočné ako dýchacie orgány a sú funkčne nahradené pľúcami.

Prečo vlastnia suchozemské embryá stavovcov žiabrové oblúky? Aj keď nesúvisia s respiračnými funkciami zvierat, sú potrebné na tvorbu ďalších štruktúr, ako sú čeľuste, vnútorné ušné štruktúry, mandle, príštítne telieska a týmus.

mesoderm

Mesoderm je tretia zárodočná vrstva a ďalšia vrstva, ktorá sa vyskytuje u triploblastických zvierat. Súvisí to s tvorbou kostrového svalu a iných svalových tkanív, obehového systému a orgánov zapojených do vylučovania a reprodukcie.

Väčšina svalových štruktúr je odvodená od mezodermu. Táto zárodočná vrstva vedie k vzniku jedného z prvých funkčných orgánov embrya: srdca, ktoré začína biť v ranom štádiu vývoja.

Napríklad jedným z najpoužívanejších modelov na štúdium embryonálneho vývoja je kurča. V tomto experimentálnom modeli srdce začína biť druhý deň inkubácie - celý proces trvá tri týždne.

Mesoderm tiež prispieva k rozvoju pokožky. Epidermu môžeme považovať za druh vývojovej „chiméry“, pretože na jej tvorbe sa podieľa viac ako jedna zárodočná vrstva. Vonkajšia vrstva pochádza z ektodermy a nazývame ju epidermis, zatiaľ čo dermis sa tvorí z mezodermu.

Migrácia buniek počas organogenézy

Významným fenoménom v biológii organogenézy je migrácia buniek, ktorú niektoré bunky podstúpia, aby dosiahli svoje konečné miesto určenia. To znamená, že bunky pochádzajú z jedného miesta v zárodku a sú schopné pohybovať sa na veľké vzdialenosti.

Medzi bunkami, ktoré sú schopné migrácie, máme bunky krvného prekurzora, bunky lymfatického systému, pigmentové bunky a gaméty. V skutočnosti väčšina buniek, ktoré súvisia s kostným pôvodom lebky, migruje ventrálne z chrbtovej oblasti hlavy.

Organogenéza v rastlinách

Rovnako ako u zvierat, organogenéza v rastlinách spočíva v procese tvorby orgánov, ktoré tvoria rastliny. V oboch líniách je kľúčový rozdiel: zatiaľ čo organogenéza u zvierat sa vyskytuje v embryonálnych štádiách a končí, keď sa jedinec narodí, v organogenéze rastlín sa zastaví iba vtedy, keď rastlina zomrie.

Rastliny vykazujú rast vo všetkých fázach svojho života, vďaka regiónom nachádzajúcim sa v konkrétnych oblastiach rastlín nazývaných meristémy. Tieto oblasti nepretržitého rastu pravidelne produkujú konáre, listy, kvety a iné bočné štruktúry.

Úloha fytohormónov

V laboratóriu sa podarilo vytvoriť štruktúru nazývanú kalus. Je indukovaná aplikáciou koktaínu fytohormónov (hlavne auxínov a cytokinínov). Kalus je štruktúra, ktorá nie je diferencovaná a je totipotenciálna - to znamená, že môže produkovať akýkoľvek typ orgánu, ako sú dobre známe kmeňové bunky u zvierat.

Aj keď hormóny sú kľúčovým prvkom, nie je to celková koncentrácia hormónu, ktorá riadi proces organogenézy, ale vzťah medzi cytokinínmi a auxínmi.

Referencie

1. Gilbert, SF (2005). Vývojová biológia. Panamerican Medical Ed.
2. Gilbert, SF, a Epel, D. (2009). Ekologická vývojová biológia: integrujúca sa epigenetika, medicína a vývoj.
3. Hall, BK (2012). Evolučná vývojová biológia. Springer Science & Business Media.
4. Hickman, CP, Roberts, LS a Larson, A. (2007). Integrované princípy zoológie. McGraw-Hill
5. Raghavan, V. (2012). Vývojová biológia kvitnúcich rastlín. Springer Science & Business Media.
6. Rodríguez, FC (2005). Základy živočíšnej výroby. Sevilla University.