Ontogenia Στάδια της ανάπτυξης των ζώων και τα χαρακτηριστικά τους



Το οντογένεια είναι η διαδικασία με την οποία συμβαίνει η ανάπτυξη ενός ατόμου. Το φαινόμενο αρχίζει με τη γονιμοποίηση και εκτείνεται μέχρι τη γήρανση των οργανικών όντων. Το πεδίο της βιολογίας που είναι υπεύθυνο για τη μελέτη της οντογένειας είναι η βιολογία της ανάπτυξης.

Σε αυτή τη διαδικασία, η "μετάφραση" του γονότυπου - όλες οι γενετικές πληροφορίες μιας βιολογικής οντότητας - συμβαίνει στον φαινότυπο που μπορούμε να παρατηρήσουμε. Ο πιο δραματικός μετασχηματισμός συμβαίνει στα αρχικά στάδια της ανάπτυξης, με τη μετατροπή ενός κυττάρου σε ένα πλήρες άτομο.

Αυτή τη στιγμή, η σύντηξη της αναπτυξιακής βιολογίας και της θεωρίας της εξέλιξης, γνωστή ως evo-devo, είναι ένα πολύ δημοφιλές σώμα γνώσης που αυξάνεται με άλματα. Αυτό το νέο πεδίο στοχεύει να εξηγήσει την εξέλιξη της τεράστιας ποικιλίας των μορφολογιών που εμφανίζουν οι ζωντανοί οργανισμοί.

Ευρετήριο

  • 1 "Η οντογένεση ανακεφαλαιώνει τη φυλογενία"
    • 1.1 Ιστορική προοπτική
    • 1.2 Τρέχουσα όραση
  • 2 Στάδια της ανάπτυξης των ζώων
    • 2.1 Ωρίμανση του ωαρίου
    • 2.2 Γονιμοποίηση
    • 2.3 Εμβρυογένεση
    • 2.4 Τύποι αυγών
    • 2.5 Blastulation
    • 2.6 Γραμματισμός
    • 2.7 Ο σχηματισμός του coelom
    • 2.8 Οργανογένεση
    • 2.9 Γονιδιακή έκφραση κατά την οντογένεση
  • 3 Αναφορές

"Η οντογένεια ανακεφαλαιώνει τη φυλογενία"

Ιστορική προοπτική

Η σχέση μεταξύ οντογένειας και φυλογενίας ήταν μια κυρίαρχη άποψη σε ολόκληρο τον 21ο αιώνα. Είναι ευρέως γνωστό ότι διάφορα είδη οργανισμών είναι πολύ πιο παρόμοια μεταξύ τους στα εμβρυϊκά στάδια τους παρά σε ενήλικες μορφές. Το έτος 1828, ο Karl Ernst von Baer παρατήρησε αυτό το μοτίβο στο σύμπλεγμα Vertebrata.

Baer προειδοποίησε ότι υπάρχουν ορισμένες ομοιότητες στο έμβρυο σε διαφορετικά είδη τετράποδα, όπως τα κότσια, τη νωτιαία χορδή, ο κατακερματισμός και η μορφή πτερυγίων άκρων.

Αυτά διαμορφώνονται πριν από τα τυπικά χαρακτηριστικά που επιτρέπουν τη διάγνωση της εν λόγω ομάδας με τη σειρά της πιο συγκεκριμένης ιεραρχικής ταξινόμησης.

Αυτή η ιδέα αναδιατυπώθηκε από το περίφημο - και έναν από τους πιο παθιασμένους οπαδούς του Καρόλου Δαρβίνος - βιολονόμο της Γερμανίας, Ernst Haeckel.

Ο Haeckel πιστώνεται με τη διάσημη φράση "οντογένεια ανακεφαλαιώνει τη φυλογενία". Με άλλα λόγια, η ανακεφαλαίωση προτείνει ότι η ανάπτυξη ενός οργανισμού να επαναλαμβάνει την εξελικτική του ιστορία των ενήλικων μορφών των προγόνων του.

Τρέχουσα προβολή

Αν και σήμερα η φράση είναι γνωστή, στα μέσα του 21ου αιώνα ήταν σαφές ότι η πρόταση του Haeckel σπανίως εκπληρώνεται.

Ο S. J. Gould, ο διάσημος παλαιοντολόγος και ο εξελικτικός βιολόγος, παρουσίασε τις ιδέες του σχετικά με την ανακεφαλαίωση σε αυτό που ονομάζεται "αρχή προσθήκης τερματικού". Για τον Gould, η ανακεφαλαιοποίηση μπορεί να συμβεί όσο η εξελικτική αλλαγή συμβαίνει με την διαδοχική προσθήκη σταδίων στο τέλος μιας προγονικής οντογένειας.

Κατά τον ίδιο τρόπο, πρέπει επίσης να εκπληρωθεί ότι η χρονική διάρκεια της προγονικής οντογένειας πρέπει να συντομευθεί καθώς εξελίσσεται η γενεαλογία..

Σήμερα, οι σύγχρονες μεθοδολογίες κατάφεραν να αντικρούσουν την έννοια της προσθήκης που προτάθηκε από το βιογενετικό δίκαιο.

Για τον Haeckel, η προσθήκη αυτή συνέβη λόγω της συνεχούς χρήσης των οργάνων. Ωστόσο, οι εξελικτικές επιπτώσεις της χρήσης και της αχρησίας οργάνων έχουν απορριφθεί.

Είναι πλέον γνωστό ότι οι υποκαταστάσεις των τόξων στις εμβρυϊκές καταστάσεις των θηλαστικών και των ερπετών δεν έχουν ποτέ τη μορφή που αντιστοιχεί σε ενήλικα ψάρια.

Επιπλέον, υπάρχουν παραλλαγές στο χρονοδιάγραμμα ή τον χρόνο κατά τον οποίο συμβαίνουν ορισμένα στάδια ανάπτυξης. Στην εξελικτική βιολογία, αυτή η αλλαγή ονομάζεται ετεροχρονία.

Στάδια ανάπτυξης των ζώων

Η οντογένεση περιλαμβάνει όλες τις διεργασίες ανάπτυξης οργανικών όντων, αρχίζοντας από τη γονιμοποίηση και τελειώνοντας με τη γήρανση.

Λογικά, οι πιο δραματικοί μετασχηματισμοί συμβαίνουν στις πρώτες αταξίες, όπου ένα μόνο κύτταρο είναι ικανό να σχηματίζει ένα ολόκληρο άτομο. Στη συνέχεια θα περιγράψουμε τη διαδικασία οντογένεσης, δίνοντας έμφαση στα εμβρυϊκά στάδια.

Ωρίμανση ωοκυττάρου

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ογκογένεσης, ένα ωοθυλάκιο (το θηλυκό γαμέτα, που ονομάζεται επίσης αυγό) είναι έτοιμο για γονιμοποίηση και για τα πρώτα στάδια ανάπτυξης. Αυτό συμβαίνει μέσω της συσσώρευσης αποθεματικού υλικού για το μέλλον.

Το κυτταρόπλασμα αυγό είναι ένα περιβάλλον πλούσιο σε διαφορετικά βιομόρια, ως επί το πλείστον mRNAs, ριβοσώματα, RNA και άλλες μεταφορά είναι αναγκαία για την μηχανημάτων πρωτεϊνική σύνθεση. Ο πυρήνας του κυττάρου επίσης παρουσιάζει σημαντική ανάπτυξη.

Το σπέρμα δεν απαιτεί αυτή τη διαδικασία, η στρατηγική του είναι να εξαλείψει κάθε πιθανό κυτταρόπλασμα και να συμπυκνώσει τον πυρήνα για να διατηρήσει μικρές διαστάσεις.

Γονιμοποίηση

Το γεγονός που σηματοδοτεί την αρχή της οντογένειας είναι η γονιμοποίηση, η οποία περιλαμβάνει την ένωση ενός αρσενικού και ενός θηλυκού γαμέτη, συνήθως κατά τη διάρκεια της σεξουαλικής αναπαραγωγής.

Σε περίπτωση εξωτερικής γονιμοποίησης, όπως και σε πολλούς θαλάσσιους οργανισμούς, και οι δύο γαμέτες εκδιώχθηκαν στο νερό και απαντώνται τυχαία.

Στη γονιμοποίηση ο διπλοειδής αριθμός του ατόμου επανεντάσσεται και επιτρέπει τη διεργασία συνδυασμού μεταξύ πατρικού και μητρικού γονιδίου.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, το σπέρμα δεν είναι απαραίτητο για την ενεργοποίηση της ανάπτυξης. Αλλά στα περισσότερα άτομα, το έμβρυο δεν θα αναπτυχθεί με τον σωστό τρόπο. Κατά τον ίδιο τρόπο, ορισμένα είδη μπορούν να αναπαραχθούν με τη μερογονόνοια, όπου η κανονική ανάπτυξη του εμβρύου συμβαίνει χωρίς την ανάγκη για σπερματοζωάριο.

Αντίθετα, μερικά αυγά απαιτούν ενεργοποίηση σπέρματος, αλλά δεν ενσωματώνουν το γενετικό υλικό αυτού του αρσενικού γαμέτη στο έμβρυο.

Το σπέρμα και το αυγό πρέπει να αναγνωρίζονται σωστά έτσι ώστε να μπορούν να γίνουν όλα τα γεγονότα μετά τη γονιμοποίηση. Αυτή η αναγνώριση διαμεσολαβείται από μια σειρά ειδικών πρωτεϊνών κάθε είδους. Υπάρχουν επίσης φραγμοί που εμποδίζουν ένα ωάριο, που έχει γονιμοποιηθεί, να φτάσει σε ένα δεύτερο σπέρμα.

Εμβρυογένεση

Μετά τη γονιμοποίηση και την ενεργοποίηση των αυγών, εμφανίζονται τα πρώτα στάδια ανάπτυξης. Κατά την κατάτμηση, το έμβρυο διαιρείται επαναλαμβανόμενα για να γίνει μια ομάδα κυττάρων που ονομάζονται βλαστομερή.

Κατά τη διάρκεια αυτής της τελευταίας περιόδου, δεν παρατηρείται ανάπτυξη κυττάρων, μόνο η υποδιαίρεση της μάζας λαμβάνει χώρα. Στο τέλος έχετε εκατοντάδες ή χιλιάδες κύτταρα, δίνοντας τη θέση σας στην κατάσταση του blastula.

Καθώς το έμβρυο αναπτύσσεται, αποκτά πολικότητα. Επομένως, μπορούμε να διακρίνουμε μεταξύ του φυτικού πόλου, που βρίσκεται στο ένα άκρο, και του ζωικού πόλου, πλούσιου σε κυτταρόπλασμα. Αυτός ο άξονας παρέχει ένα σημείο αναφοράς για την ανάπτυξη.

Τύποι αυγών

Ανάλογα με την ποσότητα του κρόκου αυγού που έχει και την κατανομή της ουσίας, το αυγό μπορεί να χαρακτηριστεί ως oligolecitos, heterolecitos, telolecitos και Centrolecitos.

Οι πρώτες έχουν, όπως υποδηλώνει το όνομα, μια μικρή ποσότητα κρόκου και κατανέμονται λίγο-πολύ ομοιόμορφα σε όλο το αυγό. Γενικά το μέγεθός του είναι μικρό. Οι ετερολεκκίτες έχουν περισσότερο κρόκο από τους ολιγολέθους και ο κρόκος συγκεντρώνεται στον φυτικό πόλο.

Οι τελεόλιττοι παρουσιάζουν άφθονο κρόκο, καταλαμβάνοντας σχεδόν όλο το ωάριο. Τέλος, οι κεντροκολίτοι έχουν όλο τον συμπυκνωμένο κρόκο στην κεντρική περιοχή του αυγού.

Ελασματοποίηση

Το blastula είναι μια μάζα που αποτελείται από κύτταρα. Στα θηλαστικά, αυτή η δομή των κυττάρων ονομάζεται βλαστοκύστη, ενώ στις περισσότερες ζωικά κύτταρα διατεταγμένα γύρω από μια κεντρική κοιλότητα ρευστού, που ονομάζεται blastocele.

Στην κατάσταση του blastula, ήταν δυνατό να παρατηρηθεί μεγάλη αύξηση όσον αφορά την ποσότητα DNA. Ωστόσο, το μέγεθος ολόκληρου του εμβρύου δεν είναι πολύ μεγαλύτερο από το αρχικό ζύγω.

Διαγράμμιση

Η γαστρίτιδα μετατρέπει το βλαστοκύτταρο με έναν σφαιρικό και απλό τρόπο, σε μια πολύ πιο σύνθετη δομή με δύο στρώματα βλαστών. Αυτή η διαδικασία είναι ετερογενής εάν συγκρίνουμε τις διαφορετικές γενεές των ζώων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, σχηματίζεται μια δεύτερη στρώση χωρίς να δημιουργείται εσωτερική κοιλότητα.

Το άνοιγμα προς το έντερο ονομάζεται βλαστοπόρο. Η μοίρα του blastopore είναι ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό για τη διαίρεση δύο μεγάλων γραμμών: ο πρωτόστομος και οι δευτερεοτόμοι. Στην πρώτη ομάδα, το blastopore δίνει προέλευση στο στόμα, ενώ στο δεύτερο, το blastopore προέρχεται από τον πρωκτό.

Έτσι, το gastrula έχει δύο στρώματα: ένα εξωτερικό που περιβάλλει το blastocoel, που ονομάζεται ectoderm και ένα εσωτερικό στρώμα που ονομάζεται endoderm..

Τα περισσότερα ζώα έχουν ένα τρίτο βλαστικό στρώμα, το μεσοδερμίδιο, που βρίσκεται ανάμεσα στα δύο στρώματα που αναφέρονται παραπάνω. Μεσόδερμα μπορεί να σχηματίζεται με δύο τρόπους: κύτταρα προκύπτουν από μια κοιλιακή περιοχή blastopore χείλους και πολλαπλασιάζονται ή προκύπτουν εκεί από την κεντρική περιοχή των τοιχωμάτων της arquénteron.

Στο τέλος της γαστρεντερίας, το εξώδερμα καλύπτει το έμβρυο και το μεσόδερμα και το endoderm βρίσκονται στο εσωτερικό τμήμα. Με άλλα λόγια, τα κύτταρα έχουν διαφορετική τελική θέση από αυτή που ξεκίνησαν.

Σχηματισμός του συνόλου

Το coelom είναι μια σωματική κοιλότητα που περιβάλλεται από μεσοδερμία. Αυτό συμβαίνει επειδή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γαστρεντερίας, η βλαστοκήλη είναι σχεδόν πλήρως γεμάτη με μεσοδερμία.

Η κοιλότητα αυτή μπορεί να εμφανιστεί με δύο διαδρομές: schizocélica ή enterocélica. Ωστόσο, λειτουργικά και τα δύο πηνία είναι ισοδύναμα.

Οργανογένεση

Η οργανογένεση περιλαμβάνει μια σειρά διαδικασιών όπου κάθε όργανο σχηματίζεται.

Τα πιο σημαντικά γεγονότα περιλαμβάνουν τη μετακίνηση συγκεκριμένων κυττάρων στον τόπο όπου χρειάζονται για να σχηματίσουν το εν λόγω όργανο.

Γονιδιακή έκφραση κατά την οντογένεση

Στην ανάπτυξη αυτή έχει διαπιστωθεί ότι η epigenesis προχωρά σε τρία στάδια: πρότυπα σχηματισμό, τον καθορισμό της θέσης του σώματος και που προκαλεί τη σωστή θέση για τις άκρες και τα διάφορα όργανα.

Για να δημιουργηθεί μια απάντηση, υπάρχουν ορισμένα γονιδιακά προϊόντα, που ονομάζονται μορφογόνα (ο ορισμός αυτών των οντοτήτων είναι θεωρητικός, όχι χημικός). Αυτές λειτουργούν χάρη στο σχηματισμό διαφορικής κλίσης, παρέχοντας χωρικές πληροφορίες.

Όσον αφορά τα γονίδια που εμπλέκονται, τα ομοιοπαθητικά γονίδια έχουν θεμελιώδη ρόλο στην ανάπτυξη των ατόμων, αφού ορίζουν την ταυτότητα των τμημάτων.

Αναφορές

  1. Alberch, Ρ., Gould, S. J., Oster, G. F., & Wake, D. Β. (1979). Μέγεθος και σχήμα σε οντογένεια και φυλογενία. Paleobiology, 5(3), 296-317.
  2. Curtis, Η., & Barnes, Ν. S. (1994). Πρόσκληση στη βιολογία. Macmillan.
  3. Gould, S. J. (1977). Οντογένεια και φυλογενία. Πανεπιστήμιο Τύπου του Χάρβαρντ.
  4. Hickman, C.Ρ., Roberts, L.S., Larson, Α., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Ολοκληρωμένες αρχές της ζωολογίας. McGraw-Hill.
  5. Kardong, Κ. V. (2006). Σπονδυλωτά: συγκριτική ανατομία, λειτουργία, εξέλιξη. McGraw-Hill.
  6. McKinney, Μ. L. & McNamara, Κ. J. (2013). Ετεροχρονία: η εξέλιξη της οντογένειας. Springer Science & Business Media.