В биологии развития ученые используют разные термины для описания различных процессов развития. Дифференциация клеток и процесс морфогенез - это термины, относящиеся к двум различным процессам разработки.
Чтобы определить морфогенез и дифференцировку клеток, полезно изучить примеры каждого из них.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Дифференциация и морфогенез представляют собой два разных термина, которые относятся к развитию биологических организмов. Дифференциация относится к тому, как клетки становятся специализированными, тогда как морфогенез относится к развитию форм живых организмов.
Определение морфогенеза
В процесс морфогенеза относится к развитию форм в живых организмах. Это относится к форме, размеру и связанности развивающихся форм.
Ученые используют математику, чтобы определить изменения скорости роста, которые влияют на развивающиеся формы организма. Эти изменения в формах могут охватывать как индивидуальное развитие, так и эволюционное развитие между видами. Учитывая огромную вероятность того, сколько форм может быть сформировано в организме, имеет смысл, что ограничения, такие как время, давление и пространство, играют роль в морфогенезе.
Морфогенез клеток относится к размеру, форме, положению и количеству клеток.
Примеры морфогенеза
При стремлении определить морфогенез, это помогает использовать пример морфогенеза. Одним из таких примеров морфогенеза может быть рост растений и то, как новые растения меняют форму, становясь либо прямой, либо извилистой, либо ветвистой.
У людей кишечник обеспечивает пример морфогенеза. Способ, которым человеческий кишечник скручивается и складывается, чтобы поместиться внутри тела, является одним из способов размышления о морфогенезе в развитии.
Человеческий мозг дает замечательный пример морфогенеза благодаря своим «морщинкам» или складкам. У человеческого плода мозг сравнительно гладкий. Но в процессе здорового развития складывание происходит из-за геометрического пространства, в котором растет мозг. Другой пример морфогенеза - ветвление в почках человека.
Недавние исследования направлены на понимание того, как гены влияют на геометрию и изменение формы биологических организмов.
Что такое дифференциация?
Помимо процесса морфогенеза, дифференциация это термин, обычно используемый в клеточной биологии и биологии развития. Клеточная дифференциация относится к процессу, при котором клетки становятся специализированными по разным типам с разными функциями. В отличие от процесса морфогенеза, дифференцировка происходит на клеточном уровне и контролируется факторами транскрипции.
Тканям нужен банк стволовые клетки для обеспечения резервной копии в случае потери ячеек. Факторы транскрипции - это белки, у которых есть инструкции или указания о том, как должны развиваться стволовые клетки. Стволовые клетки будут производить набор дочерних клеток (или клеток-предшественников), которые могут дифференцироваться, чтобы сформировать определенную ткань, и другой набор дочерних клеток, который поддерживает пул стволовых клеток.
Пример дифференциации
В человеческом теле клетки постоянно вынуждены дифференцироваться в специализированные клетки с уникальными функциями. Одним из таких примеров является базальная клетка легкого. Эта клетка может дифференцироваться и становится секреторной клеткой, выстилающей ткань легкого.
Факторы транскрипции работают, чтобы сделать эту дифференциацию возможной. В случае базальной клетки легкого фактор транскрипции «подобный зернистой головке 2» сортирует процесс, который клетка должна предпринять, чтобы стать ресничным.
Клетки могут дифференцироваться во множество других типов клеток, таких как кардиомиоциты (клетки сердца), нейроны, скелетные миоциты и так далее.
Значение для медицины
Дифференцировка клеток и процесс морфогенеза играют огромную роль в развитии организмов. Ученые надеются достичь большего понимания обеих этих дисциплин, чтобы помочь обеспечить новые методы лечения.
Одно из новых направлений исследований - это раскрытие того, как гены кодируют геометрию, что позволяет лучше понять происхождение морфогенеза. Это потребует междисциплинарного подхода со стороны биологов, физиков и математиков.
Что касается дифференцировки клеток в специализированные клетки, ученые надеются раскрыть, как управлять клеточной дифференцировкой, чтобы бороться с заболеваниями, связанными с определенными типами клеток. Одним из таких примеров является болезнь Хантингтона.
Другой важный пример - это терапия стволовыми клетками при раке и других заболеваниях. Исследователи надеются управлять клеточной дифференцировкой без доноров костного мозга. Макулярная дегенерация глаза представляет собой еще один случай, когда пигментированные эпителиальные клетки сетчатки могут пролиферировать in vitro, чтобы заменить клетки, потерянные у стареющих пациентов.
Управлять дифференцировкой клеток можно в лаборатории. Надеюсь, научившись контролировать этот процесс, исследователи смогут спасать и улучшать жизни.