Суббота, 27 Апреля 2024, 13:05

Биология в лицее

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Регуляция эмбрионального развития

Как мы уже рассмотрели выше, материальные основы для регуляторных процессов, создающих из организма не бесформенную массу клеток, а хорошо согласованную систему органов и тканей, закладываются ещё в овогенезе.

Благодаря неоднородности цитоплазмы по содержанию регуляторных агентов, а также неперемешиваемости цитоплазмы в процессе дробления, иРНК, обусловливающие синтез активаторов и ингибиторов активности генов и временно инактивированные регуляторные белки, оказываются в разных клетках зародыша. В конце периода дробления и на стадии ранней гаструлы неодинаковые регуляторы в разных клетках зародыша экспрессируют различные группы генов, определяя тем самым начальные признаки дифференцировки клеток в различных направлениях. Гены «первичной дифференцировки» клеток, обусловливающие путь развития клетки и её потомков, определяющих оси симметрии организма, в свою очередь, активируют гены следующих этапов развития: гены сегментации и др.

В настоящее время большое значение в определении морфогенетических процессов развивающегося зародыша придают гомеозисным генам, регулирующим развитие анатомических особенностей сегментов тела. Первоначально открытые у дрозофилы, эти гены впоследствии были обнаружены практически у всех живых организмов. Их смысловая часть определяет структуру белка, получившего название гомеодомен. Учёные доказали, что различные гомеодомены имеют специфическое сродство к определённым участкам ДНК. Активирующая транскрипцию функция гомеодоменов может быть модифицирована их взаимодействием с другими регуляторными белковыми молекулами.

Гомеодоменная регуляция анатомических особенностей. сегментов тела. Гены, кодирующие развитие органов на передне-задней оси тела, сходны у членистоногих и млекопитающих

Эмбриональная индукция. Наблюдения за оплодотворённой яйцеклеткой лягушки позволили проследить путь развития клеток, входящих в состав того или иного участка зародыша. Оказалось, что строго определённые клетки, занимающие соответствующее место в бластуле, дают начало строго определённым зачаткам органов. Удалось выяснить, какие группы клеток зародыша дают начало нервной трубке, хорде, мезодерме, кожному эпителию. А вот культивирование клеток зародыша вне организма (in vitro) не приводит к формированию типичных тканевых структур, которые могли бы образоваться из этих клеток. Чем же вызывается преобразование тех или иных клеток зародыша в конкретные ткани или органы?

Достижение эмбриональными закладками — тканями достаточной клеточной массы, зрелости, определяющей возможность синтеза регуляторных молекул, и компетентности для восприятия регуляторных стимулов обусловливает следующий этап эмбриональной регуляции путём индукции.

Явление эмбриональной индукции было открыто в 20-х гг. XX в. немецким эмбриологом Г. Шпеманом. На стадии ранней гаструлы он вырезал зачаток хорды вместе с участком зачатка мезодермы у одного зародыша амфибий и пересадил его другому зародышу под эктодерму, из которой должна была развиться кожа. В месте контакта пересаженного участка с эктодермой из зачатка кожного эпителия у второго зародыша возникла дополнительная нервная трубка, а из чужого зачатка — трансплантата — развивалась хорда и мезодерма. Все дополнительные структуры образуются помимо аналогичных нормально развивающихся образований зародыша. Такое влияние одного зачатка на другой, при котором первый — индуктор, определяет направление развития второго — компетентностного, получило название эмбриональной индукции.

Эмбриональная индукция. Схема опыта Г. Шпемана по пересадке зачатка хорды

Насколько важную роль играет эмбриональная индукция в развитии, показывает следующий опыт. Если на стадии ранней гаструлы полностью удалить зачаток хорды, то нервная трубка совсем не развивается. Эктодерма на спинной стороне зародыша, из которой в норме образуется нервная трубка, дифференцируется в кожный эпителий, и такой зародыш погибает.

При дальнейшем изучении развития зародышей оказалось, что зачаток хорды не только представляет собой индуктор нервной трубки, но и сам для своей дифференцировки нуждается в индуцирующем воздействии со стороны зачатка нервной системы. Во время эмбрионального развития имеет место не односторонняя индукция, а взаимодействие частей зародыша.

Современный этап изучения молекулярных механизмов эмбриональной индукции начался во второй половине 80-х гг. XX в., когда, благодаря развитию молекулярной биологии, учёным удалось связать индукционные процессы и дифференцировку клеток с активацией или подавлением работы определённых генов. Некоторые белки, синтезированные в результате экспрессии отдельных генов, оказались способными регулировать активность других генов, формируя в развитии целые каскады генетических программ, активизирующих или репрессирующих друг друга.

Иллюстрировать каскадный характер процессов эмбриональной индукции можно на примере развития глаза у позвоночных животных. Вырост второго мозгового пузыря — глазной бокал является и индуктором по отношению к прилегающей эктодерме, являющейся на этом этапе компетентной тканью. Результатом индуктивного воздействия является дифференцировка кожного эпителия в хрусталик, погружающийся внутрь тела. На следующем этапе уже формирующийся хрусталик выступает как индуктор по отношению к следующей порции эктодермального эпителия, направляя его развитие на образование роговицы.

Эмбриональная индукция при развитии глаза

Таким образом, эмбриональная индукция сопровождает весь процесс эмбриогенеза, причём практически каждый зачаток влияет на другой, определяя путь его развития, и сам подвергается индуцирующему воздействию. В самом скором времени к регуляции эмбрионального развития присоединяются формирующиеся нервная и эндокринная системы.

В процессе эмбрионального развития ткани зародыша оказывают влияние друг на друга

< Предыдущая страница "Эмбриональный период развития"

Следующая страница "Постэмбриональный период развития" >

Меню сайта

Календарь

Статистика

Онлайн всего: 1

Гостей: 1

Пользователей: 0

Наш опрос

Мини-чат

Поиск