ONTOGENY: FÁZE VÝVOJE ZVÍŘAT A JEJICH VLASTNOSTI - BIOLOGIE - 2025

Ontogeneze je proces, při kterém dochází k vývoji jedince. Tento jev začíná oplodněním a rozšiřuje se na stárnutí organických bytostí. Biologickým oborem zodpovědným za studium ontogeneze je vývojová biologie.

V tomto procesu dochází k „translaci“ genotypu - veškeré genetické informace biologické entity - do fenotypu, který můžeme pozorovat. K nejdramatičtější transformaci dochází v raných stádiích vývoje, s transformací buňky na úplného jednotlivce.

Romanes, GJ; nahráno na Wikipedii uživatelem en: User: Phlebas; autoři stránky s popisem: en: Uživatel: Phlebas, en: Uživatel: SeventyThree, přes Wikimedia Commons

Dnes je fúze vývojové biologie a evoluční teorie známá jako evo-devo velmi populárním souborem znalostí, který roste mílovými kroky. Cílem tohoto nového pole je vysvětlit vývoj obrovské rozmanitosti morfologií vystavených živými organismy.

"Ontogeny rekapituluje fylogeny"

Historická perspektiva

Vztah mezi ontogenií a fylogenií byl v 21. století dominantním pohledem. Je všeobecně známo, že různé druhy organismů jsou si navzájem ve svých embryonálních stádiích mnohem podobnější než u dospělých forem. V roce 1828 si Karl Ernst von Baer všiml tohoto vzoru ve vertebratské sybphylum.

Baer poznamenal, že u různých druhů tetrapodů existují v embryi určité podobnosti, jako jsou žábry, notochord, segmentace a končetiny ve tvaru ploutví.

Ty jsou vytvořeny před typickými charakteristikami, které umožňují dané skupině diagnostikovat konkrétnější hierarchické pořadí klasifikace.

Tuto myšlenku přeformuloval slavný - a jeden z nejvíce vášnivých následovníků Charlese Darwina - německý biolog Ernst Haeckel.

Haeckelovi je připisována slavná fráze „ontogeneze rekapituluje fylogenii“. Jinými slovy, rekapitulace navrhuje, aby vývoj organismu opakoval jeho evoluční historii od dospělých forem svých předků.

Aktuální vize

Ačkoli je tato věta dobře známa dnes, do poloviny 21. století bylo jasné, že Haeckelův návrh je málokdy splněn.

SJ Gould, slavný paleontolog a evoluční biolog, uvedl své myšlenky týkající se rekapitulace v tom, co nazýval „principem sčítání terminálů“. U Goulde může dojít k rekapitulaci, pokud dojde k evoluční změně postupným přidáváním fází na konci předků ontogeneze.

Stejně tak by mělo platit i to, že časové trvání předků ontogeneze muselo být zkráceno s vývojem linie.

Dnešní moderní metodologie dokázaly vyvrátit koncept přidávání, který navrhuje biogenetický zákon.

U společnosti Haeckel k tomuto přidání došlo z důvodu nepřetržitého používání orgánů. Evoluční důsledky používání a zneužívání orgánů však byly ignorovány.

V současnosti je známo, že větve oblouku v embryonálních stádiích savců a plazů nikdy nemají tvar odpovídající dospělým rybám.

Kromě toho existují rozdíly v načasování nebo načasování určitých fází vývoje. V evoluční biologii se tato změna nazývá heterochronie.

Fáze vývoje zvířat

Ontogeny zahrnuje všechny procesy vývoje organických bytostí, počínaje hnojením a konče stárnutím.

Logicky k nejdramatičtějším transformacím dochází v prvních stádiích, kdy jedna buňka je schopna utvořit celý jedinec. Dále popíšeme proces ontogeneze s důrazem na embryonální stádia.

Zrání oocytů

Během procesu oogeneze se vajíčko (samičí gameta, také nazývaná vajíčko) připravuje na oplodnění a raná stádia vývoje. K tomu dochází akumulací rezervního materiálu pro budoucnost.

Cytoplazma vajíčka je prostředím bohatým na různé biomolekuly, zejména messengerovou RNA, ribozomy, přenosovou RNA a další stroje nezbytné pro syntézu proteinů. Buněčné jádro také podléhá významnému růstu.

Spermatozoa tento proces nevyžadují, jejich strategií je eliminovat co nejvíce cytoplazmy a kondenzovat jádro, aby se zachovaly malé rozměry.

Oplodnění

Událost, která označuje začátek ontogeneze, je oplodnění, které zahrnuje spojení mužského a ženského gametu, obvykle během aktu pohlavní reprodukce.

V případě vnějšího oplodnění, jak se vyskytuje v mnoha mořských organismech, jsou obě gamety vypuzeny do vody a nacházejí se náhodně.

Při oplodnění se diploidní číslo jedince znovu integruje a umožňuje kombinovat procesy mezi otcovskými a mateřskými geny.

V některých případech není pro aktivaci vývoje nutné spermie. Ale u většiny jedinců se embryo nevyvíjí správným způsobem. Podobně se některé druhy mohou množit parthenogenezí, kde dochází k normálnímu vývoji embryí bez potřeby spermatu.

Naproti tomu některá vejce vyžadují aktivaci spermatu, ale nezahrnují genetický materiál této samčí gamety do embrya.

Spermie a vajíčko musí být správně rozpoznány, aby mohly proběhnout všechny události po oplodnění. Toto rozpoznání je zprostředkováno řadou proteinů specifických pro každý druh. Existují také bariéry, které brání vajíčku, jakmile je oplodněno, dosáhnout druhého spermatu.

Embryogeneze

Po oplodnění a aktivaci vajíčka nastanou první fáze vývoje. Při segmentaci se embryo opakovaně dělí na skupinu buněk zvanou blastomery.

Během tohoto posledního období nedochází k buněčnému růstu, dochází pouze k dělení hmoty. Nakonec máte stovky nebo tisíce buněk, které ustupují stavu blastuly.

Jak se embryo vyvíjí, získává polaritu. Proto je možné rozlišovat mezi rostlinným pólem, který se nachází na jednom konci, a zvířecím pólem, bohatým na cytoplazmu. Tato osa poskytuje referenční bod pro vývoj.

Druhy vajec

V závislosti na množství žloutku, které má vejce, a distribuci uvedené látky, může být vejce klasifikováno jako oligolecyty, heterolekuly, telolecyty a centrolecyty.

První z nich má, jak již název napovídá, malé množství žloutku a je distribuováno více či méně rovnoměrně do celého vejce. Jeho velikost je obecně malá. Heterolekuly mají více žloutku než oligolecytů a žloutek je koncentrován na vegetativním pólu.

Telolecitos představují hojné množství žloutku, zabírající téměř celé vejce. Konečně, centrolecitos mají veškerý žloutek koncentrovaný ve střední oblasti vejce.

Blastulace

Blastula je hmota buněk. U savců se toto buněčné seskupení nazývá blastocysta, zatímco u většiny zvířat jsou buňky uspořádány kolem centrální tekutinové dutiny, zvané blastocele.

Ve stavu blastuly bylo možné ukázat velké zvýšení množství DNA. Velikost celého embrya však není o moc větší než původní zygota.

Grastrulace

Gastrulace mění sférickou a jednoduchou blastulu na mnohem složitější strukturu se dvěma zárodečnými vrstvami. Tento proces je heterogenní, pokud porovnáme různé linie zvířat. V některých případech je vytvořena druhá vrstva bez vytvoření vnitřní dutiny.

Otevření střeva se nazývá blastopora. Osud blastopory je velmi důležitou charakteristikou pro rozdělení dvou velkých linií: protostomátů a deuterostomů. V první skupině způsobuje blastopora ústa, zatímco ve druhé blastopore vede konečník.

Gastrula má tedy dvě vrstvy: vnější vrstvu, která obklopuje blastocele, nazývanou ektoderm, a vnitřní vrstvu, která se nazývá endoderm.

Většina zvířat má třetí zárodečnou vrstvu, mezoderm, umístěnou mezi výše uvedenými dvěma vrstvami. Mezoderm může být vytvořen dvěma způsoby: buňky pocházejí z ventrální oblasti rtu blastopory a odtud proliferují nebo vycházejí z centrální oblasti stěn arcteronu.

Na konci gastrulace pokrývá ektoderm embryo a mezoderm a endoderm jsou umístěny ve vnitřní části. Jinými slovy, buňky mají jinou koncovou polohu, než jakou začaly.

Formování coelomu

Coelom je tělesná dutina, která je obklopena mesodermem. K tomu dochází, protože během procesu gastrulace je blastocele téměř úplně naplněna mesodermem.

Tato coelomatická dutina se může objevit dvěma způsoby: schizocelickou nebo enterocelickou. Obě coelomy jsou však funkčně ekvivalentní.

Organogeneze

Organogeneze zahrnuje řadu procesů, ve kterých se tvoří každý z orgánů.

Mezi nejdůležitější události patří migrace konkrétních buněk na místo, kde jsou nezbytné pro vytvoření uvedeného orgánu.

Exprese genu během ontogeneze

Ve vývoji bylo zjištěno, že epigeneze probíhá ve třech fázích: tvorba vzoru, stanovení polohy těla a indukce správné polohy končetin a různých orgánů.

K vyvolání odpovědi existují určité genové produkty, které se nazývají morfogeny (definice těchto entit je teoretická, nikoli chemická). Tyto práce fungují díky vytvoření diferenciálního gradientu, který poskytuje prostorové informace.

Pokud jde o zahrnuté geny, homeotické geny hrají zásadní roli ve vývoji jednotlivců, protože definují identitu segmentů.

Reference

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF a Wake, DB (1979). Velikost a tvar ontogeneze a fylogeneze. Paleobiology, 5 (3), 296-317.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Pozvánka k biologii. Macmillan.
3. Gould, SJ (1977). Ontogeneze a fylogeneze. Harvard University Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrované základy zoologie. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, vývoj. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML a McNamara, KJ (2013). Heterochronie: vývoj ontogeneze. Springer Science & Business Media.