ORGANOGENEZE ZVÍŘAT A ROSTLIN A JEJICH VLASTNOSTI - BIOLOGIE - 2025

Organogeneze ve vývoji biologie, je čas změny, kde tyto tři vrstvy tvoří embryo, aby se stal počet těl nalezených v plně vyvinutých jedinců.

Dočasným umístěním do vývoje embrya začíná proces organogeneze na konci gastrulace a pokračuje až do narození organismu. Každá zárodečná vrstva embrya je rozlišena na specifické orgány a systémy.

Zdroj: Anatomist90

U savců způsobuje ektoderm vnější vnější epiteliální struktury a nervové orgány. Mezoderm do notochordu, dutin, orgánů oběhového systému, svalového systému, části kostry a urogenitálního systému. A konečně endoderm produkuje epitel dýchacích cest, hltanu, jater, slinivky břišní, výstelky močového měchýře a hladkých svalů.

Jak můžeme odvodit, jedná se o jemně regulovaný proces, kdy počáteční buňky podléhají specifické diferenciaci, kde jsou exprimovány specifické geny. Tento proces je doprovázen buněčnými signalizačními kaskádami, kde podněty, které modulují buněčnou identitu, sestávají z vnějších i vnitřních molekul.

U rostlin dochází k organogenezi až do smrti organismu. Zelenina obecně produkuje orgány po celý život - jako jsou listy, stonky a květiny. Tento jev je řízen rostlinnými hormony, jejich koncentrací a vzájemným vztahem.

Co je to organogeneze?

Jednou z nejneobvyklejších událostí v biologii organismů je rychlá přeměna malé oplodněné buňky na jednotlivce, který se skládá z mnoha komplexních struktur.

Tato buňka se začíná dělit a přichází místo, kde můžeme rozlišit zárodečné vrstvy. K tvorbě orgánů dochází během procesu zvaného organogeneze a probíhá po segmentaci a gastrulaci (další fáze embryonálního vývoje).

Každá primární tkáň, která se vytvořila během gastrulace, se během organogeneze diferencuje na specifické struktury. U obratlovců je tento proces velmi homogenní.

Organogeneze je užitečná pro stanovení věku embryí pomocí identifikace vývojové fáze každé struktury.

Organogeneze u zvířat

Embryonální vrstvy

Během vývoje organismů se vytvářejí embryonální nebo zárodečné vrstvy (nezaměňovat je se zárodečnými buňkami, jedná se o vajíčka a spermie), struktury, které povedou k vytvoření orgánů. Skupina mnohobuněčných zvířat má dvě zárodečné vrstvy - endoderm a ektoderm - a nazývají se diploblasty.

Do této skupiny patří mořské sasanky a jiná zvířata. Další skupina má tři vrstvy, výše uvedené, a třetí, která je umístěna mezi nimi: mesoderm. Tato skupina se nazývá triploblastic. Všimněte si, že neexistuje žádný biologický termín pro označení zvířat s jedinou zárodečnou vrstvou.

Jakmile jsou všechny tři vrstvy vytvořeny v embryu, začíná proces organogeneze. Některé velmi specifické orgány a struktury jsou odvozeny od specifické vrstvy, ačkoliv není překvapivé, že některé vznikají počínaje dvěma zárodečnými vrstvami. Ve skutečnosti neexistují žádné orgánové systémy, které pocházejí z jediné zárodečné vrstvy.

Je důležité zdůraznit, že osud struktury a proces diferenciace sám o sobě nerozhoduje vrstva. Naproti tomu určujícím faktorem je poloha každé z buněk vzhledem k ostatním.

Jak dochází k tvorbě orgánů?

Jak jsme již zmínili, orgány pocházejí ze specifických oblastí embryonálních vrstev, které tvoří vaše embrya. K tvorbě může dojít vytvořením záhybů, dělení a kondenzací.

Vrstvy mohou začít tvořit záhyby, které později vedou ke strukturám podobným trubici - později uvidíme, že tento proces vede ke vzniku neurální trubice u obratlovců. Zárodková vrstva se také může rozdělit a způsobit vznik vezikul nebo prodloužení.

Dále popíšeme základní plán tvorby orgánů počínaje třemi zárodečnými vrstvami. Tyto vzorce byly popsány pro modelové organismy na obratlovcích. Jiná zvířata mohou vykazovat podstatné změny v procesu.

Ectoderm

Většina epiteliálních a nervových tkání pochází z ektodermy a jsou prvními orgány, které se objevily.

Notochord je jednou z pěti diagnostických vlastností akordů - a odtud název skupiny pochází. Pod tímto je zesílení ektodermu, které dá vzniknout nervové desce. Okraje desky se zvednou, pak se ohnou a vytvoří protáhlou, dutou vnitřní trubici, nazývanou dutá neurální dorzální trubice nebo jednoduše neurální trubice.

Neurální trubice vytváří většinu orgánů a struktur, které tvoří nervový systém. Přední oblast se rozšiřuje a vytváří mozkové a lebeční nervy. Jak vývoj pokračuje, tvoří se mícha a míchové motorické nervy.

Struktury odpovídající perifernímu nervovému systému jsou odvozeny od buněk nervového hřebenu. Hřeben však vede nejen k nervovým orgánům, ale podílí se také na tvorbě pigmentových buněk, chrupavek a kostí, které tvoří lebku, ganglií autonomního nervového systému, některých endokrinních žláz.

Endoderm

Pobočkové orgány

U většiny obratlovců je přívodní kanál vytvořen z primitivního střeva, kde konečná oblast trubice se otevírá ven a líčí se s ektodermou, zatímco zbytek trubice se vyrovnává s endodermou. Z přední části střeva vyvstávají plíce, játra a slinivka.

Dýchací trakt

Jedním z derivátů zažívacího traktu je divertikulum hltanu, které se objevuje na začátku embryonálního vývoje všech obratlovců. U ryb vytváří žiabrové oblouky žábry a další podpůrné struktury, které přetrvávají u dospělých, a umožňují extrakci kyslíku z vodních útvarů.

V evoluční evoluci, kdy si předkové obojživelníků začínají rozvíjet život mimo vodu, nejsou již žábry nezbytné nebo užitečné jako dýchací orgány vzduchu a jsou funkčně nahrazeny plícemi.

Proč vlastně suchozemská embrya obratlovců mají žaberní oblouky? Ačkoli to nesouvisí s dýchacími funkcemi zvířat, jsou nezbytné pro vytváření dalších struktur, jako je čelist, struktura vnitřního ucha, mandle, příštítná tělíska a brzlík.

Mesoderm

Mesoderm je třetí zárodečná vrstva a další vrstva, která se objevuje u triploblastických zvířat. Souvisí s tvorbou kosterního svalu a dalších svalových tkání, oběhového systému a orgánů zapojených do exkrece a reprodukce.

Většina svalových struktur je odvozena od mesodermu. Tato zárodečná vrstva dává vzniknout jednomu z prvních funkčních orgánů embrya: srdci, které začíná bít v rané fázi vývoje.

Například jedním z nejpoužívanějších modelů pro studium embryonálního vývoje je kuře. U tohoto experimentálního modelu začíná srdce bít druhý den inkubace - celý proces trvá tři týdny.

Mesoderm také přispívá k rozvoji kůže. Epidermu můžeme považovat za jakýsi vývojový „chiméra“, protože na jeho tvorbě se podílí více než jedna zárodečná vrstva. Vnější vrstva pochází z ektodermy a nazýváme ji epidermis, zatímco dermis je tvořena z mesodermu.

Migrace buněk během organogeneze

Významným jevem v biologii organogeneze je buněčná migrace, kterou některé buňky podstoupí, aby dosáhly svého konečného cíle. To znamená, že buňky pocházejí z jednoho místa v embryu a jsou schopny pohybovat se na velké vzdálenosti.

Mezi buňkami, které jsou schopné migrace, máme buňky krevního prekurzoru, buňky lymfatického systému, pigmentové buňky a gamety. Ve skutečnosti většina buněk souvisejících s kostnatým původem lebky migruje ventrálně z dorzální oblasti hlavy.

Organogeneze v rostlinách

Stejně jako u zvířat, organogeneze v rostlinách spočívá v procesu tvorby orgánů, které tvoří rostliny. V obou liniích je klíčový rozdíl: zatímco organogeneze u zvířat se vyskytuje v embryonálních stádiích a končí, když se jedinec narodí, v organogenezi rostlin se zastaví pouze tehdy, když rostlina umře.

Rostliny vykazují růst ve všech fázích svého života, a to díky regionům, které se nacházejí ve specifických oblastech rostliny zvaných meristemy. Tyto oblasti neustálého růstu pravidelně produkují větve, listy, květy a další postranní struktury.

Úloha fytohormonů

V laboratoři bylo dosaženo vytvoření struktury zvané kalus. Je indukována aplikací koktejlu fytohormonů (hlavně auxinů a cytokininů). Kalus je struktura, která není diferencovaná a je totipotenciální - to znamená, že může produkovat jakýkoli typ orgánu, jako jsou dobře známé kmenové buňky u zvířat.

Ačkoli hormony jsou klíčovým prvkem, není to celková koncentrace hormonu, která řídí proces organogeneze, ale vztah mezi cytokininy a auxiny.

Reference

1. Gilbert, SF (2005). Vývojová biologie. Panamerican Medical Ed.
2. Gilbert, SF, a Epel, D. (2009). Ekologická vývojová biologie: integrace epigenetiky, medicíny a evoluce.
3. Hall, BK (2012). Evoluční vývojová biologie. Springer Science & Business Media.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, a Larson, A. (2007). Integrované základy zoologie. McGraw-Hill
5. Raghavan, V. (2012). Vývojová biologie kvetoucích rostlin. Springer Science & Business Media.
6. Rodríguez, FC (2005). Základy živočišné výroby. Sevilla University.