I utvecklingsbiologi använder forskare olika termer för att beskriva olika utvecklingsprocesser. Celldifferentiering och processen för morfogenes är termer som hänvisar till två olika processer under utveckling.
För att definiera morfogenes och celldifferentiering hjälper det att studera exempel på var och en.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Differentiering och morfogenes representerar två olika termer som behandlar utvecklingen av biologiska organismer. Differentiering avser hur celler blir specialiserade, medan morfogenes hänvisar till utvecklingen av levande organismer.
Definition av morfogenes
De process av morfogenes hänvisar till utvecklingen av formerna i levande organismer. Detta hänvisar till form, storlek och anslutning av utvecklande former.
Forskare använder matematik för att bestämma tillväxthastighetsförändringar som påverkar organismens utvecklingsformer. Dessa förändringar i former kan spänna över både individuell utveckling och evolutionär utveckling över arter. Med tanke på den stora möjligheten att hur många former som kan bildas i en organism, är det vettigt att begränsningar som tid, tryck och rymd spelar en roll i morfogenesen.
Cellmorfogenes avser storlek, form, position och antal celler.
Exempel på morfogenes
När man försöker definiera morfogenes, det hjälper att använda ett morfogenesexempel. Ett sådant morfogenesexempel skulle vara växttillväxt och hur nya växter ändrar form för att vara antingen raka eller vridande eller förgrenade.
Hos människor ger tarmarna en morfogenes exempel. Det sätt på vilket mänskliga tarmar vrids och viks för att passa in i kroppen är ett sätt att tänka på morfogenes i utveckling.
Den mänskliga hjärnan ger ett anmärkningsvärt exempel på morfogenes på grund av dess "rynkor" eller veck. Hos ett mänskligt foster är hjärnan relativt jämn. Men genom en hälsosam utveckling, resulterar vikning på grund av det geometriska utrymmet där hjärnan växer. Ett annat morfogenesexempel är förgreningen i den mänskliga njuren.
Ny forskning försöker förstå hur generna påverkar geometri och former som förändras i biologiska organismer.
Vad är differentiering?
Förutom processen med morfogenes, differentiering är en term som ofta används inom cell- och utvecklingsbiologi. Celldifferentiering hänvisar till den process genom vilken celler specialiseras i olika typer med olika funktioner. Till skillnad från morfogenesprocessen sker differentiering på mobilnivå och styrs av transkriptionsfaktorer.
Vävnader behöver en bank av stamceller att tillhandahålla en säkerhetskopia i händelse av cellförlust. Transkriptionsfaktorer är proteiner som har instruktioner eller anvisningar för hur stamceller ska utvecklas vidare. Stamceller producerar en uppsättning döttrarceller (eller stamceller) som kan differentieras för att bilda en viss vävnad och en annan uppsättning dotterceller som upprätthåller stamcellspoolen.
Ett exempel på differentiering
I människokroppen uppmanas celler ständigt att differentieras till specialiserade celler med unika funktioner. Ett sådant exempel är lungbascellen. Denna cell kan skilja sig så att den blir en sekretorisk cell som foder lungvävnaden.
Transkriptionsfaktorer arbetar för att göra denna differentiering möjlig. I fallet med lungbascellen sorterar transkriptionsfaktorn "grainyhead-like 2" den process som cellen kommer att ta för att bli ciliated.
Celler kan differentieras till många andra typer av celler, såsom kardiomyocyter (hjärtceller), nervceller, skelettmyocyter och så vidare.
Konsekvenser för medicin
Celldifferentiering och morfogenesprocessen spelar båda stora roller i utvecklingen av organismer. Forskare hoppas få större förståelse för båda dessa discipliner för att hjälpa till med att tillhandahålla nya medicinska behandlingar.
En ny forskningsväg innebär att avslöja hur gener kodar för geometri, vilket ger större förståelse för morfogenesens ursprung. Detta kommer att innebära ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt av biologer, fysiker och matematiker.
När det gäller celldifferentiering till specialiserade celler, hoppas forskare att avslöja hur man styr celldifferentiering för att bekämpa sjukdomar relaterade till specifika celltyper. Ett sådant exempel är Huntingtons sjukdom.
Ett annat viktigt exempel är det stamcellsterapi för cancer och andra sjukdomar. Forskare hoppas kunna rikta celldifferentiering utan behov av benmärgsgivare. Makuladegeneration i ögat representerar en annan instans där retinal-pigmenterade epitelceller skulle kunna spridas in vitro för att ersätta de som förlorades hos åldrande patienter.
Det är möjligt att rikta celldifferentiering i laboratoriet. Förhoppningsvis, genom att lära sig att kontrollera denna process, kommer forskare att kunna rädda och förbättra liv.