Στην αναπτυξιακή βιολογία, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν διαφορετικούς όρους για να περιγράψουν διαφορετικές αναπτυξιακές διαδικασίες. Κυτταρική διαφοροποίηση και η διαδικασία του μορφογένεση είναι όροι που αναφέρονται σε δύο διαφορετικές διαδικασίες ανάπτυξης.
Για τον ορισμό της μορφογένεσης και της διαφοροποίησης των κυττάρων, βοηθά στη μελέτη παραδειγμάτων καθενός.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Η διαφοροποίηση και η μορφογένεση αντιπροσωπεύουν δύο διαφορετικούς όρους που αφορούν την ανάπτυξη βιολογικών οργανισμών. Η διαφοροποίηση αναφέρεται στον τρόπο εξειδίκευσης των κυττάρων, ενώ η μορφογένεση αναφέρεται στην ανάπτυξη των μορφών ζωντανών οργανισμών.
Ορισμός μορφογένεσης
ο διαδικασία μορφογένεσης αναφέρεται στην ανάπτυξη των μορφών σε ζώντες οργανισμούς. Αυτό αναφέρεται στο σχήμα, το μέγεθος και τη συνδεσιμότητα των αναπτυσσόμενων μορφών.
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τα μαθηματικά για να καθορίσουν τις αλλαγές στο ρυθμό ανάπτυξης που επηρεάζουν τα αναπτυσσόμενα σχήματα ενός οργανισμού. Αυτές οι αλλαγές στις μορφές μπορούν να καλύπτουν τόσο την ατομική ανάπτυξη όσο και την εξελικτική ανάπτυξη μεταξύ ειδών. Δεδομένης της τεράστιας πιθανότητας πόσων σχημάτων θα μπορούσαν να σχηματιστούν σε έναν οργανισμό, είναι λογικό ότι περιορισμοί όπως ο χρόνος, η πίεση και ο χώρος παίζουν ρόλο στη μορφογένεση.
Η μορφογένεση των κυττάρων αναφέρεται στο μέγεθος, το σχήμα, τη θέση και τον αριθμό των κυττάρων.
Παραδείγματα μορφογένεσης
Όταν αναζητάτε ορίστε μορφογένεση, βοηθά στη χρήση ενός παραδείγματος μορφογένεσης. Ένα τέτοιο παράδειγμα μορφογένεσης θα ήταν η ανάπτυξη των φυτών και ο τρόπος με τον οποίο τα νέα φυτά αλλάζουν σχήμα ώστε να είναι ευθεία ή συστροφή ή διακλάδωση.
Σε ανθρώπους, τα έντερα παρέχουν ένα παράδειγμα μορφογένεσης. Ο τρόπος με τον οποίο τα ανθρώπινα έντερα στρίβονται και διπλώνονται για να ταιριάζουν στο σώμα είναι ένας τρόπος σκέψης για τη μορφογένεση στην ανάπτυξη.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος δίνει ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα μορφογένεσης λόγω των «ρυτίδων» ή των πτυχών του. Σε ένα ανθρώπινο έμβρυο, ο εγκέφαλος είναι συγκριτικά ομαλός. Όμως, μέσω της υγιούς ανάπτυξης, το δίπλωμα οφείλεται στον γεωμετρικό χώρο στον οποίο αναπτύσσεται ο εγκέφαλος. Ένα άλλο παράδειγμα μορφογένεσης είναι αυτό της διακλάδωσης στον ανθρώπινο νεφρό.
Πρόσφατη έρευνα επιδιώκει να καταλάβει πώς τα γονίδια επηρεάζουν τη γεωμετρία και τα σχήματα που αλλάζουν στους βιολογικούς οργανισμούς.
Τι είναι η διαφοροποίηση;
Εκτός από τη διαδικασία της μορφογένεσης, ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΤΗΤΑ-διάκριση είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται συνήθως στην κυτταρική και αναπτυξιακή βιολογία. Κυτταρική διαφοροποίηση αναφέρεται στη διαδικασία με την οποία τα κύτταρα εξειδικεύονται σε διαφορετικούς τύπους με διαφορετικές λειτουργίες. Σε αντίθεση με τη διαδικασία της μορφογένεσης, η διαφοροποίηση συμβαίνει στο κυτταρικό επίπεδο και ελέγχεται από παράγοντες μεταγραφής.
Οι ιστοί χρειάζονται μια τράπεζα βλαστοκύτταρα για παροχή αντιγράφου ασφαλείας σε περίπτωση απώλειας κυττάρων. Παράγοντες μεταγραφής είναι πρωτεΐνες που έχουν οδηγίες ή οδηγίες για το πώς πρέπει να αναπτυχθούν τα βλαστικά κύτταρα. Τα βλαστοκύτταρα θα παράγουν ένα σύνολο θυγατρικών κυττάρων (ή προγονικών κυττάρων) που μπορούν να διαφοροποιηθούν για να σχηματίσουν έναν συγκεκριμένο ιστό και ένα άλλο σύνολο θυγατρικών κυττάρων που διατηρεί την ομάδα βλαστικών κυττάρων.
Ένα παράδειγμα διαφοροποίησης
Στο ανθρώπινο σώμα, τα κύτταρα καλούνται συνεχώς να διαφοροποιούνται εξειδικευμένα κελιά με μοναδικές λειτουργίες. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το βασικό κύτταρο του πνεύμονα. Αυτό το κύτταρο μπορεί να διαφοροποιηθεί έτσι ώστε να γίνει ένα εκκριτικό κύτταρο που περιβάλλει τον πνευμονικό ιστό.
Οι παράγοντες μεταγραφής λειτουργούν για να καταστήσουν δυνατή αυτήν τη διαφοροποίηση. Στην περίπτωση του βασικού κυττάρου του πνεύμονα, ο συντελεστής μεταγραφής «κόκκος-όπως 2» ταξινομεί τη διαδικασία που θα λάβει το κύτταρο για να γίνει ακρωτηριασμός.
Τα κύτταρα μπορούν να διαφοροποιηθούν σε πολλούς άλλους τύπους κυττάρων, όπως καρδιομυοκύτταρα (καρδιακά κύτταρα), νευρώνες, σκελετικά μυοκύτταρα και ούτω καθεξής.
Επιπτώσεις στην ιατρική
Η διαφοροποίηση των κυττάρων και η διαδικασία της μορφογένεσης παίζουν τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη των οργανισμών. Οι επιστήμονες ελπίζουν να αποκτήσουν μεγαλύτερη κατανόηση και στους δύο αυτούς κλάδους για να βοηθήσουν στην παροχή νέες ιατρικές θεραπείες.
Μια νέα οδός έρευνας συνεπάγεται την αποκάλυψη του τρόπου με τον οποίο τα γονίδια κωδικοποιούν τη γεωμετρία, ανοίγοντας μεγαλύτερη κατανόηση της προέλευσης της μορφογένεσης. Αυτό θα περιλαμβάνει μια διεπιστημονική προσέγγιση από βιολόγους, φυσικούς και μαθηματικούς.
Όσον αφορά τη διαφοροποίηση των κυττάρων σε εξειδικευμένα κελιά, οι επιστήμονες ελπίζουν να ανακαλύψουν πώς να κατευθύνουν την κυτταρική διαφοροποίηση προκειμένου να καταπολεμήσουν ασθένειες που σχετίζονται με συγκεκριμένους τύπους κυττάρων. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η νόσος του Χάντινγκτον.
Ένα άλλο σημαντικό παράδειγμα είναι αυτό του θεραπεία με βλαστικά κύτταρα για καρκίνο και άλλες ασθένειες. Οι ερευνητές ελπίζουν να κατευθύνουν την κυτταρική διαφοροποίηση χωρίς την ανάγκη δοτών μυελού των οστών. Ο εκφυλισμός της ωχράς κηλίδας του οφθαλμού αντιπροσωπεύει μια άλλη περίπτωση στην οποία τα επιθηλιακά κύτταρα που έχουν χρωματιστεί με αμφιβληστροειδή μπορεί να πολλαπλασιαστούν in vitro για να αντικαταστήσουν εκείνα που χάθηκαν σε ηλικιωμένους ασθενείς.
Είναι δυνατή η άμεση διαφοροποίηση των κυττάρων στο εργαστήριο. Ας ελπίσουμε ότι, μαθαίνοντας πώς να ελέγχουν αυτήν τη διαδικασία, οι ερευνητές θα είναι σε θέση να σώσουν και να βελτιώσουν ζωές.