Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Definícia morfogenézy
- Príklady morfogenézy
- Čo je diferenciácia?
- Príklad diferenciácie
- Dôsledky pre medicínu
Vo vývojovej biológii vedci používajú rôzne výrazy na opis rôznych vývojových procesov. Bunková diferenciácia a proces morfogeneze sú termíny odkazujúce na dva rôzne procesy vo vývoji.
Na definovanie morfogenézy a diferenciácie buniek pomáha študovať príklady každého z nich.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Diferenciácia a morfogenéza predstavuje dva rôzne pojmy, ktoré sa zaoberajú vývojom biologických organizmov. Diferenciácia sa týka toho, ako sa bunky špecializujú, zatiaľ čo morfogenéza sa týka vývoja foriem živých organizmov.
Definícia morfogenézy
proces morfogenézy odkazuje na vývoj foriem v živých organizmoch. To sa týka tvaru, veľkosti a prepojiteľnosti vyvíjajúcich sa foriem.
Vedci používajú matematiku, aby pomohli určiť zmeny v tempe rastu, ktoré ovplyvňujú vývojové tvary organizmu. Tieto zmeny foriem môžu pokrývať individuálny aj evolučný vývoj naprieč druhmi. Vzhľadom na obrovskú možnosť, koľko tvarov by sa mohlo v organizme vytvoriť, má zmysel, že v morfogenéze zohrávajú úlohu obmedzenia, ako sú čas, tlak a priestor.
Morfogenéza buniek sa týka veľkosti, tvaru, polohy a počtu buniek.
Príklady morfogenézy
Pri hľadaní definovať morfogenézu, pomáha použiť príklad morfogenézy. Jedným takýmto príkladom morfogenézy by bol rast rastlín a spôsob, akým nové rastliny menia tvar, aby boli rovné alebo skrútené alebo vetvené.
Črevá u ľudí poskytujú a príklad morfogenézy, Jedným zo spôsobov premýšľania o morfogenéze vo vývoji je spôsob, akým sa ľudské črevá krútia a skladajú, aby sa vošli do tela.
Ľudský mozog predstavuje pozoruhodný príklad morfogenézy kvôli svojim „vráskam“ alebo záhybom. V prípade ľudského plodu je mozog pomerne hladký. Ale v priebehu zdravého vývoja vedie skladanie v dôsledku geometrického priestoru, v ktorom mozog rastie. Ďalším príkladom morfogenézy je vetvenie v ľudskej obličke.
Nedávny výskum sa snaží pochopiť, ako gény ovplyvňujú geometriu a zmeny tvaru biologických organizmov.
Čo je diferenciácia?
Okrem procesu morfogenézy, odlíšenie je termín bežne používaný v bunkovej a vývojovej biológii. Bunková diferenciácia sa týka procesu, ktorým sa bunky špecializujú na rôzne typy s rôznymi funkciami. Na rozdiel od morfogenézy dochádza k diferenciácii na bunkovej úrovni a je riadená transkripčnými faktormi.
Tkanivá potrebujú banku kmeňových buniek, aby poskytli zálohu v prípade straty buniek. Transkripčné faktory sú proteíny, ktoré majú inštrukcie alebo pokyny na vývoj kmeňových buniek. Kmeňové bunky budú produkovať súbor dcérskych buniek (alebo progenitorových buniek), ktoré sa môžu diferencovať za vzniku konkrétneho tkaniva, a ďalšiu sadu dcérskych buniek, ktoré udržiavajú zásobu kmeňových buniek.
Príklad diferenciácie
V ľudskom tele sa bunky neustále vyzývajú, aby sa diferencovali špecializované bunky s jedinečnými funkciami. Jedným takým príkladom je pľúcna bazálna bunka. Táto bunka sa môže diferencovať tak, že sa stáva sekrečnou bunkovou výstelkou pľúcneho tkaniva.
Faktory transkripcie sa snažia túto diferenciáciu umožniť. V prípade pľúcnych bazálnych buniek transkripčný faktor „grainyhead-like 2“ triedi proces, ktorý bude bunka trvať, aby sa stala riasinkou.
Bunky sa môžu diferencovať na mnoho ďalších typov buniek, ako sú napríklad kardiomyocyty (srdcové bunky), neuróny, kostrové myocyty a tak ďalej.
Dôsledky pre medicínu
Bunková diferenciácia a proces morfogenézy zohrávajú pri vývoji organizmov obrovské úlohy. Vedci dúfajú, že lepšie pochopia obidve tieto disciplíny, aby im pomohli zabezpečiť nové lekárske ošetrenia.
Jedna nová cesta výskumu spočíva v odhalení toho, ako gény kódujú geometriu, čím sa otvára väčšie pochopenie pôvodu morfogenézy. Bude si to vyžadovať multidisciplinárny prístup biológov, fyzikov a matematikov.
Pokiaľ ide o diferenciáciu buniek na špecializované bunky, vedci dúfajú, že objavia, ako usmerniť bunkovú diferenciáciu s cieľom bojovať proti chorobám súvisiacim so špecifickými typmi buniek. Jedným takým príkladom je Huntingtonova choroba.
Ďalším významným príkladom je terapia kmeňovými bunkami na rakovinu a iné choroby. Vedci dúfajú, že usmernia bunkovú diferenciáciu bez potreby darcov kostnej drene. Makulárna degenerácia oka predstavuje ďalší príklad, v ktorom by mohli byť epiteliálne bunky pigmentované sietnicou proliferované in vitro, aby nahradili tie, ktoré sa stratili u starnúcich pacientov.
V laboratóriu je možné nasmerovať diferenciáciu buniek. Dúfajme, že vedci sa naučia, ako kontrolovať tento proces, a budú môcť zachraňovať a zlepšovať životy.