ОРГАНОГЕНЕЗАТА НА ЖИВОТНИТЕ И РАСТЕНИЯТА И ТЕХНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В органогенезата в развитието на биологията, е време за промяна, където трите нива, съставляващи ембриона да се превърне в броя на органите, открити в напълно развити личности.

Поставяйки се временно в развитието на ембриона, процесът на органогенезата започва в края на гаструлацията и продължава до раждането на организма. Всеки зародишен слой на ембриона се диференцира в специфични органи и системи.

Източник: Anatomist90

При бозайниците ектодермата поражда външни епителни структури и нервни органи. Мезодермата към нотохорда, кухини, органи на кръвоносната, мускулната система, част от скелета и урогениталната система. Накрая, ендодермата произвежда епитела на дихателните пътища, фаринкса, черния дроб, панкреаса, лигавицата на пикочния мехур и гладката мускулатура.

Както можем да заключим, това е фино регулиран процес, при който първоначалните клетки се подлагат на специфична диференциация, където се експресират специфични гени. Този процес е придружен от клетъчни сигнални каскади, където стимулите, които модулират клетъчната идентичност, се състоят както от външни, така и от вътрешни молекули.

При растенията процесът на органогенезата протича до смъртта на организма. Обикновено зеленчуците произвеждат органи през целия си живот - като листа, стъбла и цветя. Явлението е организирано от растителни хормони, тяхната концентрация и връзката между тях.

Какво е органогенеза?

Едно от най-необикновените събития в биологията на организмите е бързата трансформация на малка оплодена клетка в индивид, съставена от множество и сложни структури.

Тази клетка започва да се дели и идва момент, в който можем да различим зародишните слоеве. Образуването на органи се случва по време на процес, наречен органогенеза и протича след сегментация и гаструлация (други етапи на ембрионалното развитие).

Всяка първична тъкан, която се е образувала по време на гаструлация, се диференцира в специфични структури по време на органогенезата. При гръбначните животни този процес е много хомогенен.

Органогенезата е полезна за определяне възрастта на ембрионите, като се използва идентифицирането на етапа на развитие на всяка структура.

Органогенеза при животни

Ембрионални слоеве

По време на развитието на организмите се генерират ембрионални или зародишни слоеве (да не се бърка с зародишните клетки, това са овулите и сперматозоидите), структури, които ще пораждат органите. Група многоклетъчни животни имат два зародишни слоя - ендодерма и ектодерма - и се наричат ​​диплобластични.

Морските анемони и други животни принадлежат към тази група. Друга група има три слоя, споменатите по-горе, и трети, който се намира между тях: мезодермата. Тази група е известна като триблобласт. Обърнете внимание, че няма биологичен термин, който да се отнася за животни с един зародишен слой.

След като и трите слоя са установени в ембриона, започва процесът на органогенеза. Някои много специфични органи и структури се извличат от конкретен слой, въпреки че не е изненадващо, че някои се формират, като се започне от два зародишни слоя. Всъщност няма органитни системи, които идват от един зародишен слой.

Важно е да се подчертае, че съдбата на структурата и процеса на диференциация сама по себе си не решава. За разлика от тях, определящият фактор е позицията на всяка от клетките по отношение на останалите.

Как става образуването на органи?

Както споменахме, органите са получени от специфични региони на ембрионалните слоеве, които съставляват вашите ембриони. Образуването може да се случи чрез образуване на гънки, отделения и конденз.

Слоевете могат да започнат да образуват гънки, които по-късно пораждат структури, наподобяващи тръба - по-късно ще видим, че този процес поражда невралната тръба при гръбначни животни. Зародишният слой също може да се раздели и да породи везикули или разширения.

След това ще опишем основния план за формиране на органи, като се започне от трите зародишни слоя. Тези модели са описани за моделни организми при гръбначни животни. Други животни могат да покажат значителни изменения в процеса.

ектодерма

Повечето от епителните и нервните тъкани идват от ектодермата и са първите органи, които се появяват.

Нотохордът е една от петте диагностични характеристики на хордатите - оттам идва и името на групата. Под това има удебеляване на ектодермата, което ще породи невралната плоча. Краищата на плочата се повдигат, след което се огъват, създавайки удължена, куха вътрешна тръба, наречена куха неврална дорзална тръба, или просто неврална тръба.

Невронната тръба генерира повечето от органите и структурите, които изграждат нервната система. Предният участък се разширява, образувайки мозъка и черепните нерви. С напредването на развитието се образуват гръбначния мозък и гръбначните двигателни нерви.

Структурите, съответстващи на периферната нервна система, се извличат от клетките на нервния гребен. Гребена обаче не само поражда нервните органи, но участва и в образуването на пигментни клетки, хрущяли и кости, които съставят черепа, ганглиите на автономната нервна система, някои ендокринни жлези, наред с други.

ендодерма

Клоновите органи

При повечето гръбначни животни каналът за хранене се формира от примитивно черво, където крайният участък на тръбата се отваря навън и се очертава с ектодермата, докато останалите тръби се изравняват с ендодермата. От предния участък на червата възникват белите дробове, черния дроб и панкреаса.

Респираторен тракт

Едно от производните на храносмилателния тракт включва фарингеалния дивертикул, които се появяват в началото на ембрионалното развитие на всички гръбначни животни. При рибите хрилните арки пораждат хрилете и други поддържащи структури, които персистират при възрастни и позволяват извличането на кислород от водни тела.

В еволюционното развитие, когато предците на земноводните започват да развиват живот извън водата, хрилете вече не са необходими или полезни като органи, дишащи въздух и функционално се заместват от белите дробове.

Така че защо земните гръбначни ембриони притежават хрилни арки? Въпреки че не са свързани с дихателните функции на животните, те са необходими за генерирането на други структури, като челюстта, структурите на вътрешното ухо, сливиците, паращитовидните жлези и тимуса.

мезодерма

Мезодермата е третият зародишен слой и допълнителният слой, който се появява при триблобластични животни. Той е свързан с образуването на скелетен мускул и други мускулни тъкани, кръвоносната система и органите, участващи в екскрецията и репродукцията.

Повечето мускулни структури са получени от мезодермата. Този зародишен слой поражда един от първите функционални органи на ембриона: сърцето, което започва да бие в ранен стадий на развитие.

Например, един от най-използваните модели за изследване на ембрионалното развитие е пилето. При този експериментален модел сърцето започва да бие на втория ден на инкубацията - целият процес отнема три седмици.

Мезодермата също допринася за развитието на кожата. Можем да мислим за епидермиса като вид "химера" в развитието, тъй като в образуването му участват повече от един зародишен слой. Външният слой идва от ектодермата и го наричаме епидермиса, докато дермата се формира от мезодермата.

Клетъчна миграция по време на органогенезата

Видно явление в биологията на органогенезата е клетъчната миграция, която някои клетки претърпяват, за да достигнат крайното си местоназначение. Тоест клетките произхождат на едно място в ембриона и са способни да се движат на големи разстояния.

Сред клетките, които са способни да мигрират, имаме клетки предшественици на кръв, клетки на лимфната система, пигментни клетки и гамети. Всъщност повечето от клетките, които са свързани с костеливия произход на черепа, мигрират вентрално от дорзалната област на главата.

Органогенеза в растенията

Както при животните, органогенезата в растенията се състои в процеса на формиране на органите, които съставляват растенията. Има ключова разлика и в двете линии: докато органогенезата при животни се проявява в ембрионалните етапи и завършва, когато индивидът се роди, в растенията органогенезата спира само когато растението умре.

Растенията показват растеж през всички етапи от живота си, благодарение на региони, разположени в специфични райони на растението, наречени меристеми. Тези области на непрекъснат растеж редовно произвеждат клони, листа, цветя и други странични структури.

Роля на фитохормоните

В лабораторията е постигнато формирането на структура, наречена калус. Индуцира се чрез прилагане на коктейл от фитохормони (главно ауксини и цитокинини). Калусът е структура, която не е диференцирана и е тотипотенциална - тоест може да произведе всякакъв вид органи, като добре познатите стволови клетки при животни.

Въпреки че хормоните са ключов елемент, процесът на органогенеза не е общата концентрация на хормона, а връзката между цитокинините и ауксините.

Препратки

1. Gilbert, SF (2005). Биология на развитието. Panamerican Medical Ed.
2. Gilbert, SF, & Epel, D. (2009). Биология на екологичното развитие: интегриране на епигенетиката, медицината и еволюцията.
3. Зала, БК (2012). Еволюционна биология на развитието. Springer Science & Business Media.
4. Hickman, CP, Roberts, LS и Larson, A. (2007). Интегрирани принципи на зоологията. McGraw-Hill
5. Рагаван, В. (2012). Биология на развитието на цъфтящите растения. Springer Science & Business Media.
6. Родригес, ФК (2005). Основи на животинското производство. Университет в Севиля.