CE ESTE GASTRULAȚIA?

Gastrulation este un eveniment de dezvoltare embrionară , unde are loc o reorganizare masiva dintr - o masă de celule - pentru blastula - la o structură foarte organizată, formată din mai multe straturi de germeni.

Pentru a ne plasa temporar în etapele dezvoltării embrionare, fertilizarea are loc mai întâi, apoi segmentarea și formarea blastulei și organizarea acestei mase celulare este gastrulația. Este cel mai important eveniment din a treia săptămână de gestație la om.

Sursa: Pidalka44

Animalele diplomoblastice sunt alcătuite din două straturi embrionare: endodermul și ectodermul, în timp ce animalele triblastice sunt alcătuite din trei straturi embrionare: endodermul, mezodermul și ectodermul. Organizarea corectă a acestor structuri și localizarea celulară corespunzătoare a acestora are loc în timpul gastrulației.

Fiecare dintre straturile embrionare formate în timpul gastrulației va da naștere unor organe și sisteme specifice ale organismului adult.

Procesul variază în funcție de linia animală studiată. Cu toate acestea, există anumite evenimente comune, cum ar fi modificările motilității celulelor, în forma lor și în modul în care acestea sunt conectate.

Principiile dezvoltării embrionare

Pași cruciali în timpul dezvoltării

Pentru a înțelege conceptul de gastrulație, este necesar să cunoaștem anumite aspecte cheie ale dezvoltării unui embrion. Vom enumera și descrie pe scurt fiecare dintre etapele de pre-gastrulare pentru a intra în context.

În ciuda faptului că dezvoltarea animalelor este un eveniment extrem de variabil între linie, există patru etape comune: fertilizarea, formarea blastulei, gastrulația și organogeneza.

Etapa 1. Fertilizare

Primul pas este fertilizarea: unirea dintre gameții feminin și masculin. După acest eveniment, o serie de schimbări și transformări apar în zigot. Fenomenul care implică trecerea de la o singură celulă la un embrion complet format este scopul biologiei dezvoltării embrionare.

Etapa 2. Segmentarea și formarea blastulei

După fertilizare, are loc divizarea repetată și masivă a celulelor, care în acest stadiu se numește blastomere. În această perioadă numită segmentare, nu există o creștere a mărimii, ci doar diviziuni ale masei celulare inițiale mari. Când acest proces este terminat, s-a format o masă de celule numită blastula.

La majoritatea animalelor, celulele se aranjează în jurul unei cavități centrale pline de lichid numită blastocel. Aici se formează un strat de germeni și este o etapă prin care toate animalele multicelulare suferă în timpul dezvoltării lor.

Este important de menționat că în timpul fenomenului de segmentare embrionul are o polaritate. Adică se deosebesc de stâlpii de animale și plante. Animalul se caracterizează prin faptul că este bogat în citoplasmă și sac de gălbenuș.

Etapa 3. Gastrulația și formarea a două straturi germinale

După formarea primului strat germinativ, are loc formarea unui al doilea strat. Acest proces va fi descris în detaliu în acest articol.

Etapa 4. Organogeneza

Odată ce toate cele trei straturi germinale au fost stabilite, celulele încep să interacționeze cu partenerii lor și formarea țesuturilor și organelor are loc într-un eveniment numit organogeneză.

Mai multe organe conțin celule din mai mult de un strat germinativ. Nu este neobișnuit ca exteriorul organului să fie derivat dintr-un strat germinativ și interiorul de la altul. Cel mai clar exemplu al acestei origini eterogene este pielea, care este derivată din ectoderm și, de asemenea, din mezoderm.

Ca și în gastrulație, în timpul organogenezei, celulele migrează distanțe lungi pentru a atinge poziția finală.

Straturi embrionare

Evenimentul crucial al gastrulației este organizarea celulară în diferite straturi embrionare. Numărul de straturi embrionare permite clasificarea animalelor în două categorii: diblastic și triploblastic.

Diblasticele sunt animale cu o structură foarte simplă și au doar două straturi germinale: endodermul și ectodermul.

În schimb, organismele triblastice au trei straturi embrionare: cele posedate de diblastice, și unul suplimentar, mezodermul.

Gastrulare: originea celor trei straturi germinale

În timpul gastrulației, blastula sferică descrisă în secțiunea precedentă începe să crească în complexitate, ceea ce duce la formarea straturilor germinale din celulele totipotențiale ale stratului epiblastic.

Inițial, termenul de gastrulare a fost utilizat pentru a descrie evenimentul formării intestinului. Cu toate acestea, acum este utilizat într-un sens mult mai larg, descriind formarea unui embrion trilaminar.

În acest proces, este stabilit planul corporal al organismului în curs de dezvoltare. Celulele care fac parte din endoderm și mezoderm sunt localizate în interiorul gastricei, în timp ce celulele care alcătuiesc pielea și sistemul nervos sunt împrăștiate pe suprafața acesteia.

Mișcarea celulară - sau migrațiile - în timpul gastrulației implică întregul embrion și este un eveniment care trebuie să fie bine coordonat.

Gastrulația este un proces extrem de variabil

În funcție de grupul animal studiat, găsim variații marcate în procesul de gastrulare

În special, acest proces variază în diferite clase de vertebrate. Acest lucru se întâmplă, în parte, datorită restricțiilor geometrice pe care le prezintă fiecare gastrula.

În ciuda acestor variații marcate, etapele post-gastrice sunt foarte similare între grupuri. De fapt, asemănarea dintre embrionii vertebrați este un fapt de cunoaștere populară.

Este foarte dificil - chiar și pentru autoritățile de frunte în embriologie - să diferențieze un embrion de o pasăre și o reptilă în stadiile sale incipiente.

Clasificarea animalelor bilaterale în funcție de soarta blastoporei.

În timpul gastrulației, se deschide o deschidere numită blastopore. Destinația finală permite clasificarea animalelor bilaterate în două grupe mari: protostomi și deuterostomi.

În protostomate - termen din rădăcinile grecești „prima gură” - deschiderea menționată dă naștere la gură. Această linie conține moluște, artropode și diverse fila animale vermiforme.

În deuterostomi, blastopore dă naștere la anus, iar gura se formează dintr-o altă deschidere secundară. În acest grup găsim echinoderme și corordate - noi oamenii ne regăsim în cadrul acordurilor.

Alte caracteristici embrionare și moleculare au contribuit la validarea existenței acestor două linii evolutive.

Tipuri de mișcări în timpul gastrulației

Soarta blastulei depinde de mai mulți factori, inclusiv tipul de ou și segmentarea. Cele mai frecvente tipuri de gastrulare sunt următoarele:

Gastrulație prin invaginare

În majoritatea grupurilor de animale, segmentarea este de tip holoblastic, unde blastula seamănă cu o bilă fără nimic în interior, iar cavitatea se numește blastocel.

În timpul gastrulației de invaginare, o porțiune din blastula se invagină spre interior și dă naștere celui de-al doilea strat germinativ: endodermul. În plus, apare o nouă cavitate, numită arhetanteron.

Este analog cu luarea unei bile sau a unei bile din plastic moale, iar cu degetul apăsăm pentru a forma o gaură: aceasta este invaginarea la care ne referim. Uricinele de mare prezintă acest tip de gastrulare.

Grastrulare de epibolie

Acest tip de gastrulare apare la ouăle care au cantități apreciabile de gălbenuș în polul vegetativ. Din aceste motive, devine dificil să se creeze o intuzuscepție (procesul pe care l-am descris în tipul anterior de gastrulație).

Pentru formarea straturilor de germeni, există o înmulțire a micromeselor situate în polul animal, afundându-se și înconjurând macromerele. În acest moment, blastoporeul s-a format deja la polul vegetativ,

Ectodermul va fi format din micromolii, în timp ce macromerii vor da naștere endodermului.

Acest tip de gastrulare se găsește în formarea ectodermului de grupuri animale foarte eterogene, cum ar fi amfibienii, arici de mare și tunicate (cunoscute și sub numele de căpușe de mare sau seringi de mare).

Gastrulație de evoluție

Acest proces are loc atunci când ovulul prezintă cantități enorme de gălbenuș - mai mult decât în cazul gastrulației epiboliene. Procesul constă în prăbușirea celulelor situate la periferia discului.

Aceste celule se mișcă apoi înapoi și formează un al doilea strat care se pliază în interior, formând endodermul și ectodermul. Mesodermul amfibienilor se formează urmând acest model de dezvoltare.

Gastrulație prin delaminare

Endodermul provine din diviziunile celulelor ectodermale. În plus, aceste celule migrează și se scufundă. Apoi, are loc separarea în două straturi de celule, care vor fi ectodermul și endodermul.

Acest tip de gastrulare nu este frecvent și nu există blastopore. Formarea hipoblastului la păsări și mamifere apare prin delaminare.

Gastrulație prin ingresie

Seamănă cu gastrulația prin delaminare în mai multe privințe, cu excepția faptului că endodermul este format din mișcarea celulelor din ectoderm.

Ca și în gastrulație prin delaminare, formarea unui blastopore nu apare și este caracteristică animalelor nu foarte complexe, cum ar fi bureții de mare și măduva. Mesodermul archinilor de mare este format în acest fel, la fel și neuroblastele din genul Drosophila.

Referințe

Carlson, BM (2018). Cartea electronică a embriologiei umane și a biologiei dezvoltării. Elsevier.
Hall, BK (2012). Biologie evolutivă de dezvoltare. Springer Media științifică și de afaceri.
Hickman, CP (2007). Principii integrate de zoologie. McGraw-Hill.
Holtfreter, J. (1944). Un studiu al mecanicii gastrulației. Journal of zoology experimental, 95 (2), 171-212.
Kalthoff, K. (1996). Analiza dezvoltării biologice. New York: McGraw-Hill.
Nance, J., Lee, JY, & Goldstein, B. (2005). Gastrulația în C. elegans. În WormBook: revizuirea online a C. elegans Biology. WormBook.