23-10-2023
Морфогене́з (англ. Morphogenesis, от греч. morphê форма и genesis происхождение, или буквально «формообразование») — возникновение и развитие органов, систем и частей тела организмов как в индивидуальном (онтогенез), так и в историческом, или эволюционном, развитии (филогенез). Изучение особенностей морфогенеза на разных этапах онтогенеза в целях управления развитием организмов составляет основную задачу биологии развития, а также генетики, молекулярной биологии, биохимии, эволюционной физиологии, и связано с изучением закономерностей наследственности.
Процесс морфогенеза контролирует организованное пространственное распределение клеток во время эмбрионального развития организма. Морфогенез может проходить также и в зрелом организме, в клеточных культурах или опухолях. Морфогенез также описывает развитие неклеточных форм жизни, у которых нет эмбриональной стадии в их жизненном цикле. Морфогенез описывает эволюцию структур тела в пределах таксономической группы.
Морфогенетический ответ в организме может быть вызван гормонами, окружающими химическими сигналами широкого диапазона: от продуктов жизнедеятельности других клеток и организмов до токсических веществ и радионуклидов, или механическими воздействиями.
Содержание |
Некоторые из самых ранних идей того, как физические процессы и математические ограничения влияют на биологический рост, были высказаны D'Arcy Wentworth Thompson и Аланом Тьюрингом. В 1952 году Тьюринг опубликовал работу под названием «Химические основы морфогенеза» (The chemical basis of morphogenesis), где впервые[1] математически описывается процесс самоорганизации материи. Эти работы постулировали наличие химических сигналов и физико-химических процессов таких как диффузия, активация и деактивация, в процессе роста клеток и организмов. Более полное понимание механизмов морфогенеза пришло с изучением ДНК, молекулярной биологии и биохимии, молекулярных механизмов регуляции работы генов.
Некоторые типы молекул особенно важны для морфогенеза. Морфогены — растворимые молекулы, которые могут диффундировать и нести сигналы, контролирующие клеточную дифференцировку в зависимости от концентрации. Морфогены обычно действуют путём специфического связывания с белковыми рецепторами.
Важный класс молекул, участвующих в морфогенезе — факторы транскрипции, определяющие судьбу клетки путём взаимодействия с ДНК. Они могут быть закодированы основными регуляторными генами и активируют или деактивируют транскрипцию других генов. В свою очередь, эти генные продукты могут регулировать экспрессию следующих генов по каскадному принципу.
Другой класс молекул-морфогенов — молекулы, контролирующие агрегацию клеток. Например, во время гаструляции группы клеток зародыша выключают их собственную агрегацию, становятся свободно подвижными и занимают новую позицию в эмбрионе, где они могут снова включить агрегацию и сформировать новые ткани и органы.
Морфогенез возникает из-за изменений в клеточной структуре или из-за взаимодействий клеток в тканях. Клетки некоторых типов сортируются. Это означает, что клетки собираются в кластеры так, чтобы максимизировать контакт с клетками того же типа (см. агрегация клеток). Два хорошо известных типа таких клеток — эпителиальные и мезенхимальные. В процессе эмбрионального развития происходят несколько событий клеточной дифференцировки, когда мезенхимальные клетки становятся эпителиальными и наоборот (см. Эпителиально-мезенхимальный переход). При этом клетки могут мигрировать из эпителия и ассоциироваться с другими подобными клетками в новом месте.
| Это заготовка статьи по биологии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Морфогенез.