ТОТИПОТЕНЦІЙНІСТЬ: ІСТОРІЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ЗНАЧЕННЯ - БІОЛОГІЯ

Тотипотентність або тотипотентність є здатність, спроможність і потенціал володіла по кожному з ембріональних клітин для отримання повних клітин індивідуума. Термін походить від латинського слова totipotentia, що означає здатність усіх речей та / або здатність стати або породити повноцінний організм.

Тотипотентні клітини, які найкраще визначаються або вивчаються, - це зигота та спори. Деякі автори використовують термін стовбурові клітини та тотипотентні клітини як синонім, але єдиної думки щодо цього немає.

Тотипотенціальні клітини. Знято та відредаговано з: Jucomo.

Стовбурові клітини, на думку деяких авторів, - це групи недиференційованих клітин, які можуть стати різними групами або типами спеціалізованих клітин. Вони можуть бути однопотужними, багатопотенційними і також тотипотентними. Тільки останні здатні породити повноцінного індивіда.

Історія

Батьком тотипотенційності є німецький біолог і філософ Ганс Адольф Едуард Дріш. Цей вчений здійснив революцію в розумінні ембріології завдяки експериментам з морськими їжаками.

У 1891 р. Дріш провів експерименти з двоклітинними (двоклітинними) ембріонами морського їжака Echinus microtuberculatus (нині відомий як Psammechinus microtuberculatus), оскаржуючи прийняті часом гіпотези про ембріональний розвиток.

Їх результати показали, що клітини раннього ембріона (зиготи), коли вони відокремлюються механічно чи природним шляхом, можуть продовжувати розвиватися до утворення нормальних личинок, зробивши висновок, що ці клітини є топотентними на своїх ранніх стадіях розвитку.

Це було на відміну від результатів Вільгельма Ру (піонера експериментальної ембріології), який працював з двоклітинними жабиними яйцями. Руу встановив, що в результаті вбивства однієї з двох клітин розвинулися неправильно сформовані ембріони, зробивши висновок, що ембріональні клітини мають заздалегідь визначені призначення.

Пізніше в 1910 р. Американський хімік, зоолог і фізіолог Джессі Френсіс Макклендон переконався, що результати Дріша можуть бути повторені у жаб, курей, інших їжаків і навіть ссавців.

характеристики

Тотипотенційність характеризується можливістю деяких клітин породити повноцінного індивіда. Вони здатні стати будь-яким типом клітин в організмі, а також в іншій ембріональній тканині.

Тотипотентні клітини утворюються в організмах як статевого, так і безстатевого розмноження, вони є зиготами або спорами. Вони можуть бути зиготою в насінні фанерогаму (рослини), в яйці будь-якої тварини або в матці ссавця (таких як людина, слони чи миші).

Цей потенціал у більшості випадків має короткий термін життя під час розвитку. В організмі людини вони мають обмежений час, приблизно через 4 дні після запліднення. У інших організмів, таких як рослини, морські губки, черв'яки, морські зірки та миші, вони мають різну тривалість.

Тотипотенційність у різних групах організмів

У рослинах і грибах, що розмножуються спорами, кажуть, що ці клітини, які не потребують запліднення, мають тотипотентний тип, оскільки зигота цих організмів має здатність виробляти всі типи клітин, необхідні для розвитку повноцінного індивіда.

Численні дослідження розвитку, росту та культури тканин у рослин неодноразово показували, що багато рослинних клітин є тотипотентними. Прикладом цього є культури дрібних тканин або стовбурових зрізів, які, розміщуючи в середовищі росту, здатні породити або відновити абсолютно нову особину.

Безхребетні

Як згадувалося раніше, перше дослідження, яке продемонструвало існування тотипотентних ембріональних клітин, було проведене з морськими їжаками (ехінодермами). З тих пір було проведено багато досліджень для повторення експерименту Дріше, і в усіх них результат той самий (наявність тотипотенційності).

Інший випадок голкошкірих, але цього разу з морськими і морськими рибами, - це здатність деяких видів цих видів регенерувати цілий організм із ділянки або частини руки (без частин центрального диска). Ця регенеративна здатність обумовлена наявністю у дорослих тотипотентних стовбурових клітин.

Морська зірка Linckia guildingi, організм, що регенерується з групи інших організмів. Знято та відредаговано у: Емке Денес.

Дослідження тканин порошкової (губки) виявляють, що ці примітивні організми мають велику кількість тотипотентних клітин. Це дозволяє їм виробляти або отримувати будь-який тип клітини, яка їм потрібна, а іноді також мати можливість відновити повноцінний організм з невеликої порції тіла.

Хребетні

У хребетних описуються дослідження тотипотенційності в ембріональному розвитку; тобто ембріональні клітини хребетних тварин, таких як риби, плазуни, птахи та ссавці, мають тотипотентну поведінку, подібну до їжаків Дріша.

Незалежно від типу розмноження (перехресне запліднення, самозапліднення, а також партеногенез) клітини, присутні між зиготою та морулою (перші сегментації зиготи), мають здатність виробляти всі типи клітин та організовувати їх у цілісний бауплан (цілий організм ).

Типи клітин відповідно до їх тотипотентної здатності

Добра частина наукової спільноти класифікує тотипотентні клітини відповідно до їх походження та потенційності. За походженням їх класифікують на ембріональні, плодові та дорослі, тоді як за потенціалом вони класифікуються на наступні групи.

Тотипотент

Ті, що породжують повну особу.

Плюріпотент

Вони можуть утворювати клітини, які будуть породжувати будь-які ембріональні лінії, але вони не дають повної цілісності організму.

Мультипотентний

Ті, які можуть породити клітини одного і того ж родового або ембріонального шару.

Неможливий

Спеціалізовані клітини, які мають здатність диференціюватися в один тип клітин.

Важливість

Дослідження з тотипотентними клітинами (у широкому розумінні класифікація відповідно до їх потенціалу) дозволяють розглянути їх як можливе лікування багатьох захворювань, регенерації тканин, клітинної терапії та навіть потенційних джерел клонування рослин, тварин та самої людини. що було предметом багато етичних дискусій.

Дослідження вроджених захворювань та раку підходять фахівцями-вченими у тотипотентних клітинах, завдяки розвитку клітин та розмноженню при деяких із цих захворювань.

Аналізи та дослідження перших зиготичних відділів (тотипотентних клітин) дали багато знань про активацію та інактивацію генів, а також про залучення білків, які роблять цей процес можливим.

Інші наукові досягнення, пов'язані з дослідженнями перших ембріональних або зиготичних відділів, - це вади розвитку та / або вроджені дефекти, спричинені аномальними ранньоклітинними поділами та диференціюванням.

Список літератури

Маточні клітини. Тотипотенційність. Відновлено з biologia.edu.ar.
М. Л. Кондік (2014). Тотипотентність: що це таке, а що ні. Стовбурові клітини та розвиток.
Клітинна потенція. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
Ю. Кортес Рівера. Р.І. Ернандес, П. Сан-Мартін-дель-Анхель, Е. Зарза Меза, Р. Куерво
Гонсалес (2016). Регенеративний потенціал морської зірки Linckia guildinguii. Гідробіологічні.
М. Керл (2012). Потенціал перших двох клітин розщеплення в розвитку ехінодерми. Експериментальне виробництво часткових і подвійних утворень »(1891-1892) Ганса Дріше. Енциклопедія проекту ембріона. Відновлено з embryo.asu.edu.
Види стовбурових клітин. Товариство стволових клітин Латинської Америки. Відновлено з solcema.com.
JFMcClendon (1910). Розвиток ізольованих бластомерів яєчка жаби » Американський журнал анатомії.

ТОТИПОТЕНЦІЙНІСТЬ: ІСТОРІЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ЗНАЧЕННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025