In de ontwikkelingsbiologie gebruiken wetenschappers verschillende termen om verschillende ontwikkelingsprocessen te beschrijven. celdifferentiatie en het proces van morfogenese zijn termen die verwijzen naar twee verschillende processen in ontwikkeling.
Om morfogenese en celdifferentiatie te definiëren, helpt het om voorbeelden van elk te bestuderen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Differentiatie en morfogenese vertegenwoordigen twee verschillende termen die betrekking hebben op de ontwikkeling van biologische organismen. Differentiatie verwijst naar hoe cellen gespecialiseerd worden, terwijl morfogenese verwijst naar de ontwikkeling van de vormen van levende organismen.
Morfogenese Definitie
De proces van morfogenese verwijst naar de ontwikkeling van de vormen in levende organismen. Dit verwijst naar de vorm, grootte en connectiviteit van ontwikkelende vormen.
Wetenschappers gebruiken wiskunde om veranderingen in groeisnelheid te helpen bepalen die de zich ontwikkelende vormen van een organisme beïnvloeden. Deze veranderingen in vormen kunnen zowel de individuele ontwikkeling als de evolutionaire ontwikkeling tussen soorten omvatten. Gezien de enorme mogelijkheid hoeveel vormen er in een organisme kunnen worden gevormd, is het logisch dat beperkingen zoals tijd, druk en ruimte een rol spelen bij morfogenese.
Celmorfogenese verwijst naar de grootte, vorm, positie en het aantal cellen.
Voorbeelden van morfogenese
Bij het zoeken naar definieer morfogenese, helpt het om een voorbeeld van morfogenese te gebruiken. Een voorbeeld van zo'n voorbeeld van morfogenese is plantengroei en hoe nieuwe planten van vorm veranderen om ofwel recht, kronkelend of vertakkend te zijn.
Bij mensen zorgen darmen voor een morfogenese voorbeeld. De manier waarop menselijke darmen draaien en vouwen om in het lichaam te passen, is een manier van denken over morfogenese in ontwikkeling.
Het menselijk brein geeft een opmerkelijk voorbeeld van morfogenese vanwege zijn "rimpels" of plooien. Bij een menselijke foetus zijn de hersenen relatief glad. Maar in de loop van een gezonde ontwikkeling resulteert vouwing als gevolg van de geometrische ruimte waarin de hersenen groeien. Een ander voorbeeld van morfogenese is dat van de vertakking in de menselijke nier.
Recent onderzoek probeert te begrijpen hoe de genen de geometrie en vormen die veranderen in biologische organismen beïnvloeden.
Wat is differentiatie?
Naast het proces van morfogenese, differentiatie is een term die veel wordt gebruikt in de cel- en ontwikkelingsbiologie. Cellulaire differentiatie verwijst naar het proces waarbij cellen gespecialiseerd worden in verschillende typen met verschillende functies. In tegenstelling tot het proces van morfogenese vindt differentiatie plaats op cellulair niveau en wordt deze gecontroleerd door transcriptiefactoren.
Weefsels hebben een bank nodig stamcellen om een back-up te bieden in geval van celverlies. Transcriptiefactoren zijn eiwitten die instructies of aanwijzingen hebben voor hoe stamcellen moeten worden ontwikkeld. Stamcellen zullen een reeks dochtercellen (of voorlopercellen) produceren die kunnen differentiëren om een bepaald weefsel te vormen, en een andere reeks dochtercellen die de stamcelpool in stand houdt.
Een voorbeeld van differentiatie
In het menselijk lichaam wordt er voortdurend een beroep gedaan op cellen om te differentiëren tot gespecialiseerde cellen met unieke functies. Een voorbeeld hiervan is de long basale cel. Deze cel kan differentiëren zodat het een secretoire cel wordt die het longweefsel bekleedt.
Transcriptiefactoren werken om deze differentiatie mogelijk te maken. In het geval van de basale longcel, sorteert de transcriptiefactor "grainyhead-like 2" het proces dat de cel nodig heeft om trilhaartjes te krijgen.
Cellen kunnen differentiëren in tal van andere soorten cellen, zoals cardiomyocyten (hartcellen), neuronen, skeletmyocyten enzovoort.
Implicaties voor geneeskunde
Celdifferentiatie en het proces van morfogenese spelen beide een grote rol bij de ontwikkeling van organismen. Wetenschappers hopen meer inzicht te krijgen in beide disciplines om te helpen bij het bieden van: nieuwe medische behandelingen.
Een nieuwe weg van onderzoek is het blootleggen van hoe genen coderen voor geometrie, waardoor een beter begrip ontstaat van de oorsprong van morfogenese. Dit vraagt om een multidisciplinaire aanpak door biologen, natuurkundigen en wiskundigen.
Met betrekking tot celdifferentiatie in: gespecialiseerde cellen, hopen wetenschappers te ontdekken hoe cellulaire differentiatie kan worden gestuurd om ziekten te bestrijden die verband houden met specifieke celtypen. Een voorbeeld hiervan is de ziekte van Huntington.
Een ander belangrijk voorbeeld is dat van stamceltherapie voor kanker en andere ziekten. Onderzoekers hopen cellulaire differentiatie te sturen zonder beenmergdonoren. Maculaire degeneratie van het oog vertegenwoordigt een ander geval waarin retinale-gepigmenteerde epitheelcellen in vitro zouden kunnen worden geprolifereerd om die verloren bij ouder wordende patiënten te vervangen.
Het is mogelijk om celdifferentiatie in het lab te sturen. Hopelijk kunnen onderzoekers, door te leren hoe ze dit proces kunnen beheersen, levens redden en verbeteren.