TOTIPOTENTIALITY: HISTORIE, CHARAKTERISTIKA A VÝZNAM - BIOLOGIE - 2025

Totipotencí nebo totipotencí je schopnost, schopnost a potenciál vlastnil od každého z embryonálních buněk k produkci celkové buňky jedince. Termín pochází z latinského slova totipotentia, což znamená schopnost všech věcí a / nebo schopnost stát se nebo vést k úplnému organismu.

Totipotentní buňky, které jsou nejlépe definovány nebo studovány, jsou zygota a spory. Někteří autoři používají termín kmenové buňky a totipotentní buňky jako synonymum, ale v tomto ohledu neexistuje shoda.

Totipotenciální buňky. Převzato a upraveno z: Jucomo.

Kmenové buňky jsou podle některých autorů skupiny nediferencovaných buněk, které se mohou stát různými skupinami nebo typy specializovaných buněk. Mohou být unipotentní, multipotentní a totipotentní. Pouze posledně jmenovaní jsou schopni vést k úplnému jednotlivci.

Dějiny

Otcem totipotentiality je německý biolog a filozof Hans Adolf Eduard Driesch. Tento vědec díky experimentům s mořskými ježky revolucionizoval chápání embryologie.

V roce 1891 provedl Driesch experimenty s dvoucelulárními (dvoučlánkovými) embryi mořského ježka Echinus microtuberculatus (nyní známého jako Psammechinus microtuberculatus) a zpochybňoval akceptované hypotézy doby o embryonálním vývoji.

Jejich výsledky ukázaly, že buňky raného embrya (zygota), když jsou separovány, ať už mechanicky nebo přirozeně, by se mohly dále vyvíjet, dokud nevytvoří normální larvy, a dospěly k závěru, že tyto buňky jsou totipotentní ve svých časných stádiích vývoje.

To bylo v kontrastu s výsledky Wilhelma Rouxe (průkopníka experimentální embryologie), který pracoval s vejci se dvěma žabími vejci. Roux zjistil, že usmrcením jedné ze dvou buněk se vyvinuly malformované embrya, přičemž došlo k závěru, že embryonální buňky mají předem stanovené cíle.

Později v roce 1910 by americký chemik, zoolog a fyziolog Jesse Francis McClendon ověřil, že Drieschovy výsledky lze replikovat na žáby, kuřata, další ježky a dokonce i savce.

vlastnosti

Totipotenciálnost je charakterizována potenciálem některých buněk vést ke vzniku úplného jednotlivce. Jsou schopné stát se jakýmkoli typem buněk v těle a také v jiné mim embryonální tkáni.

Totipotentní buňky se tvoří v organismech sexuální i asexuální reprodukce, jsou to zygoty nebo spory. Mohou to být zygoty v semeni phanerogamu (rostliny), ve vejci jakéhokoli zvířete nebo v děloze savce (jako jsou lidé, sloni nebo myši).

Tento potenciál má ve většině případů během vývoje krátkou životnost. V lidském těle mají omezenou dobu, přibližně 4 dny po oplodnění. U jiných organismů, jako jsou rostliny, mořské houby, červy, hvězdice a myši, mají různou dobu trvání.

Totipotentiality v různých skupinách organismů

V rostlinách a houbách, které se rozmnožují spóry, se říká, že tyto buňky, které nepotřebují oplodnění, jsou totipotentního typu, protože zygota těchto organismů má schopnost produkovat všechny typy buněk potřebné k vývoji úplného jedince.

Četné studie vývoje, růstu a tkáňových kultur u rostlin opakovaně ukázaly, že mnoho rostlinných buněk je totipotentních. Příkladem toho jsou kultury malých tkání nebo odřezků stonků, které, když jsou umístěny v růstovém médiu, jsou schopné vést nebo regenerovat zcela nového jedince.

Bezobratlí

Jak již bylo uvedeno výše, první studie, která prokázala existenci totipotentních embryonálních buněk, byla provedena s mořskými ježky (ostnokožci). Od té doby bylo provedeno mnoho studií pro replikaci Drieschova experimentu a ve všech je výsledek stejný (existence totipotentiality).

Dalším případem u ostnokožců, ale tentokrát u hvězdic a hvězdic, je schopnost některých druhů regenerovat celý organismus z části nebo části paže (bez částí centrálního disku). Tato regenerační kapacita je způsobena přítomností dospělých totipotentních kmenových buněk.

Linckia guildingi hvězdice, organismus regenerovaný z ramene jiných organismů. Převzato a upraveno od: Emőke Dénes.

Poriferózní (houba) tkáňové studie odhalují, že tyto primitivní organismy mají velké množství totipotentních buněk. To jim umožňuje produkovat nebo získat jakýkoli typ buněk, které potřebují, a někdy také být schopni regenerovat celý organismus z malé části těla.

Obratlovců

U obratlovců jsou studie totipotentiality popsány v embryonálním vývoji; to znamená, že embryonální buňky obratlovců, jako jsou ryby, plazi, ptáci a savci, mají totipotentní chování podobné chování ježek Drieschových.

Bez ohledu na typ reprodukce (křížové oplodnění, samooplodnění a také parthenogeneze) mají buňky přítomné mezi zygota a morula (první segmentace zygoty) schopnost produkovat všechny typy buněk a uspořádat je do koherentního bauplanu (kompletní organismus)).

Typy buněk podle jejich totipotentní kapacity

Velká část vědecké komunity klasifikuje totipotentní buňky podle jejich původu a potenciálu. Podle svého původu se dělí na embryonální, fetální a dospělé, zatímco podle svého potenciálu jsou zařazeny do následujících skupin.

Totipotent

Ti, kteří dávají vznik úplnému jednotlivci.

Pluripotentní

Mohou tvořit buňky, které způsobí vznik jakékoli embryonální linie, ale nevytvoří kompletní organismus.

Multipotentní

Ty, které mohou vést pouze k buňkám stejné linie nebo embryonální vrstvy.

Unipotent

Specializované buňky, které mají schopnost diferenciace na jeden typ buňky.

Důležitost

Studie s totipotentními buňkami (v širokém smyslu klasifikace podle jejich potenciálu) nám umožňují vidět je jako možný lék na mnoho nemocí, regeneraci tkání, buněčné terapie a dokonce i potenciální zdroje pro klonování rostlin, zvířat a samotné lidské bytosti. která byla předmětem mnoha etických debat.

Studie vrozených nemocí a rakoviny přistupují odborní vědci v totipotentních buňkách v důsledku vývoje a množení buněk v některých z těchto chorob.

Analýzy a studie prvních zygotických divizí (totipotentních buněk) poskytly mnoho pohledů na aktivaci a inaktivaci genů a také na zapojení proteinů, které tento proces umožňují.

Další vědecký pokrok související se studiemi prvních embryonálních nebo zygotických divizí jsou malformace a / nebo vrozené vady způsobené abnormálními časnými buněčnými děleními a diferenciací.

Reference

1. Mateřské buňky. Totipotentiality. Získáno z biologia.edu.ar.
2. ML Condic (2014). Úplnost: co to je a co to není. Kmenové buňky a vývoj.
3. Účinnost buněk. Obnoveno z en.wikipedia.org.
4. Y. Cortés Rivera. RI Hernández, P. San Martín del Angel, E. Zarza Meza, R. Cuervo
5. González (2016). Regenerační potenciál hvězdice Linckia guildinguii. Hydrobiologické.
6. M. Kearl (2012). Účinnost prvních dvou buněk štěpení ve vývoji echinodermů. Experimentální výroba dílčích a dvojitých útvarů »(1891-1892), Hans Driesch. Embryo Project Encyclopedia. Obnoveno z embrya.asu.edu.
7. Typy kmenových buněk. Společnost latinskoamerických kmenových buněk. Obnoveno ze stránek solcema.com.
8. JFMcClendon (1910). Vývoj izolovaných blastomerů žabího vajíčka. » American Journal of Anatomy.