ОРГАНОГЕНЕЗ ТВАРИН ТА РОСЛИН ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА - БІОЛОГІЯ - 2025

Органогенез в розвитку біології, це час змін , де три шари , що складають ембріон , щоб стати число тел , знайдених в повністю розвинених індивідів.

Посадившись тимчасово в розвиток ембріона, процес органогенезу починається в кінці гаструляції і триває до народження організму. Кожен зародковий шар ембріона диференціюється на конкретні органи та системи.

Джерело: Anatomist90

У ссавців ектодерма породжує зовнішні епітеліальні структури та нервові органи. Мезодерма до нотохорди, порожнин, органів кровообігу, м’язової системи, частини скелета та сечостатевої системи. Нарешті, ендодерма виробляє епітелій дихальних шляхів, глотки, печінки, підшлункової залози, оболонки сечового міхура та гладкої мускулатури.

Як можна зробити висновок, це тонко регульований процес, коли вихідні клітини проходять специфічну диференціацію, де експресуються конкретні гени. Цей процес супроводжується каскадами сигналізації клітин, де подразники, що модулюють ідентичність клітин, складаються як із зовнішньої, так і з внутрішньої молекули.

У рослин процес органогенезу відбувається до загибелі організму. Овочі, як правило, виробляють органи протягом усього життя - наприклад, листя, стебла та квіти. Явище оркестроване рослинними гормонами, їх концентрацією та взаємозв'язком між ними.

Що таке органогенез?

Однією з найбільш неординарних подій в біології організмів є швидке перетворення невеликої заплідненої клітини в особину, що складається з безлічі складних структур.

Ця клітина починає ділитися і настає момент, коли ми можемо розрізнити зародкові шари. Утворення органів відбувається під час процесу, який називається органогенезом, і відбувається після сегментації та гаструляції (інші стадії ембріонального розвитку).

Кожна первинна тканина, що утворилася під час гаструляції, під час органогенезу диференціюється на конкретні структури. У хребетних цей процес дуже однорідний.

Органогенез корисний для визначення віку ембріонів, використовуючи ідентифікацію стадії розвитку кожної структури.

Органогенез у тварин

Ембріональні шари

Під час розвитку організмів утворюються ембріональні або зародкові шари (не плутати їх із зародковими клітинами, це яйцеклітини та сперматозоїди), структури, які дадуть початок органам. Група багатоклітинних тварин має два зародкових шари - ентодерму та ектодерму - і називаються диплобластичними.

До цієї групи належать морські анемони та інші тварини. Інша група має три шари, зазначені вище, і третій, який розташований між ними: мезодерма. Ця група відома як триглобластична. Зауважте, що не існує біологічного терміна для позначення тварин з одним зародковим шаром.

Як тільки всі три шари встановлені в ембріоні, починається процес органогенезу. Деякі дуже специфічні органи та структури походять від конкретного шару, хоча не дивно, що деякі утворюються, починаючи з двох зародкових шарів. Насправді не існує систем органів, які походять з одного зародкового шару.

Важливо підкреслити, що не той шар, який сам по собі вирішує долю структури та процес диференціації. На відміну від цього, визначальним фактором є положення кожної з клітин по відношенню до інших.

Як відбувається формування органів?

Як ми вже згадували, органи походять з конкретних областей ембріональних шарів, що складають ваші ембріони. Утворення може відбуватися шляхом утворення складок, поділів і конденсацій.

Шари можуть почати утворювати складки, які згодом породжують структури, що нагадують трубочку - пізніше ми побачимо, що цей процес породжує нервову трубку у хребетних. Зародковий шар може також розділятися і породжувати везикули або розростання.

Далі ми опишемо основний план формування органів, починаючи з трьох зародкових шарів. Ці структури були описані для модельних організмів у хребетних. Інші тварини можуть демонструвати значні зміни в процесі.

Ектодерма

Більшість епітеліальних і нервових тканин походять з ектодерми і є першими органами, що з’являються.

Нотохорда - одна з п’яти діагностичних характеристик хордатів - і саме звідси походить назва групи. Внизу цього є потовщення ектодерми, що призведе до виникнення нервової пластини. Краї пластини піднімають, потім згинають, створюючи витягнуту порожнисту внутрішню трубку, яку називають порожнистою нервовою спинною трубкою, або просто нервовою трубкою.

Нейронна трубка генерує більшість органів і структур, що складають нервову систему. Передня область розширюється, утворюючи мозок і черепні нерви. У міру розвитку спинного мозку та спинномоторних нервів формуються.

Структури, що відповідають периферичній нервовій системі, виводяться з клітин нервового гребеня. Однак гребінь не тільки породжує нервові органи, він також бере участь в утворенні пігментних клітин, хрящів і кісток, що складають череп, ганглії вегетативної нервової системи, деякі ендокринні залози.

Ентодерма

Органи філії

У більшості хребетних канал живлення формується з примітивного кишечника, де кінцева область трубки відкривається назовні і вирівнюється ектодермою, а решта трубки вирівнюється з ентодермою. З передньої ділянки кишечника виникають легені, печінка і підшлункова залоза.

Дихальні шляхи

Одне з похідних травного тракту включає дивертикул глотки, який з’являється на початку ембріонального розвитку всіх хребетних. У рибі зяброві дуги породжують зябра та інші опорні структури, що зберігаються у дорослих і дозволяють витягати кисень з водойм.

В еволюційній еволюції, коли предки земноводних починають розвивати життя поза водою, зябра вже не потрібні або корисні як органи дихання повітря і функціонально замінюються легенями.

То чому ж наземні хребетні ембріони мають зяброві дуги? Хоча вони не пов’язані з дихальними функціями тварин, вони необхідні для генерації інших структур, таких як щелепа, структури внутрішнього вуха, мигдалини, паращитовидні залози та вилочкова залоза.

Мезодерма

Мезодерма - це третій зародковий шар і додатковий шар, який з’являється у триглобластичних тварин. Це пов’язано з утворенням скелетних м’язів та інших м’язових тканин, кровоносної системи та органів, що беруть участь у виділенні та розмноженні.

Більшість м’язових структур походить від мезодерми. Цей зародковий шар породжує один з перших функціональних органів ембріона: серце, яке починає битися на ранній стадії розвитку.

Наприклад, однією з найбільш використовуваних моделей дослідження ембріонального розвитку є курка. У цій експериментальній моделі серце починає битися на другий день інкубації - весь процес займає три тижні.

Мезодерма також сприяє розвитку шкіри. Ми можемо розглядати епідерміс як якусь розвивальну «химеру», оскільки в його формуванні бере участь більше одного зародкового шару. Зовнішній шар походить від ектодерми і ми називаємо це епідермісом, тоді як дерма утворюється з мезодерми.

Міграція клітин під час органогенезу

Видатним явищем в біології органогенезу є міграція клітин, яку деякі клітини зазнають, щоб досягти свого кінцевого призначення. Тобто клітини зароджуються в одному місці ембріона і здатні просуватися на великі відстані.

Серед клітин, здатних мігрувати, ми маємо клітини-попередники крові, клітини лімфатичної системи, пігментні клітини та гамети. Насправді більшість клітин, пов’язаних з кістковим походженням черепа, мігрують вентрально з дорсальної області голови.

Органогенез у рослин

Як і у тварин, органогенез у рослин складається з процесу формування органів, що складають рослини. Існує ключова відмінність обох родів: хоча органогенез у тварин відбувається на ембріональних стадіях і закінчується при народженні особини, у рослин органогенез припиняється лише тоді, коли рослина гине.

Рослини демонструють ріст протягом усіх стадій свого життя, завдяки регіонам, розташованих у конкретних регіонах рослини, званих меристемами. Ці ділянки безперервного росту регулярно дають гілки, листя, квіти та інші бічні структури.

Роль фітогормонів

У лабораторії досягнуто формування структури під назвою каллюс. Він індукується застосуванням коктейлю фітогормонів (переважно ауксинів та цитокінінів). Каллюс - це структура, яка не диференційована і є тотипотенціальною, тобто може виробляти будь-який тип органу, наприклад, добре відомі стовбурові клітини у тварин.

Хоча гормони є ключовим елементом, але не загальна концентрація гормону спрямовує процес органогенезу, а взаємозв'язок цитокінінів та ауксинів.

Список літератури

1. Гілберт, Ш.Ф. (2005). Біологія розвитку. Panamerican Medical Ed.
2. Gilbert, SF, & Epel, D. (2009). Біологія екологічного розвитку: інтеграція епігенетики, медицини та еволюції.
3. Холл, БК (2012). Еволюційна біологія розвитку. Springer Science & Business Media.
4. Хікман, К.П., Робертс, Л.С. та Ларсон, А. (2007). Комплексні принципи зоології. McGraw-Hill
5. Рагаван, В. (2012). Біологія розвитку квіткових рослин. Springer Science & Business Media.
6. Родрігес, ФК (2005). Основи тваринництва. Університет Севільї.