TOTIPOTENȚIALITATE: ISTORIE, CARACTERISTICI ȘI IMPORTANȚĂ - BIOLOGIE - 2025

Totipotența sau totipotența este abilitatea, capacitatea și potențialul posedat de către fiecare dintre celulele embrionare pentru a produce celulele totale ale unui individ. Termenul derivă din cuvântul latin totipotentia, care înseamnă abilitate pentru toate lucrurile și / sau capacitate de a deveni sau de a da naștere unui organism complet.

Celulele totipotente care sunt cele mai bine definite sau studiate sunt zigotul și sporii. Unii autori folosesc termenul de celule stem și celule totipotente ca sinonim, însă nu există un consens în această privință.

Celule totipotențiale. Preluat și editat din: Jucomo.

După unii autori, celulele stem sunt grupuri de celule nediferențiate care pot deveni diferite grupuri sau tipuri de celule specializate. Pot fi unipotente, multipotente și totipotente. Doar aceștia din urmă sunt capabili să dea naștere unui individ complet.

Istorie

Tatăl totipotențialității este biologul și filozoful german Hans Adolf Eduard Driesch. Acest om de știință a revoluționat înțelegerea embriologiei datorită experimentelor sale cu arici de mare.

În 1891 Driesch a efectuat experimente cu embrioni cu două celule (două celule) de archinul de mare Echinus microtuberculatus (acum cunoscut sub numele de Psammechinus microtuberculatus), provocând ipotezele acceptate ale vremii despre dezvoltarea embrionară.

Rezultatele lor au arătat că celulele unui embrion timpuriu (zigot) atunci când sunt separate, mecanic sau natural, ar putea continua să se dezvolte până la formarea larvelor normale, ajungând la concluzia că aceste celule sunt totipotente în stadiile lor timpurii de dezvoltare.

Acest lucru a fost în contrast cu rezultatele lui Wilhelm Roux (pionier al embriologiei experimentale), care lucrase cu ouă de broască cu două celule. Roux a descoperit că uciderea uneia dintre cele două celule a dezvoltat embrioni malformați, ajungând la concluzia că celulele embrionare au destinații predeterminate.

Mai târziu, în 1910, chimistul, zoologul și fiziologul american Jesse Francis McClendon va verifica dacă rezultatele lui Driesch ar putea fi reproduse în broaște, pui, alți arici și chiar mamifere.

caracteristici

Totipotențialitatea se caracterizează prin potențialul unor celule de a da naștere unui individ complet. Acestea sunt capabile să devină orice tip de celulă din corp și, de asemenea, în alte țesuturi extra-embrionare.

Celulele totipotente se formează în organisme de reproducere atât sexuală cât și asexuală, sunt zigotoți sau spori. Ele pot fi un zigot în sămânța unui fanerogam (plantă), într-un ou al oricărui animal sau într-un uter al unui mamifer (cum ar fi oameni, elefanți sau șoareci).

Acest potențial în majoritatea cazurilor are o durată de viață scurtă în timpul dezvoltării. În corpul uman au un timp limitat, la aproximativ 4 zile de la fertilizare. În alte organisme, cum ar fi plantele, bureții marini, viermii anelizi, stelele de mare și șoarecii au o durată diferită.

Totipotențialitate în diferite grupuri de organisme

La plantele și ciupercile care se reproduc prin spori, se spune că aceste celule care nu au nevoie de fertilizare sunt de tip totipotent, deoarece zigotul acestor organisme are capacitatea de a produce toate tipurile de celule necesare dezvoltării unui individ complet.

Numeroase studii de dezvoltare, creștere și cultura țesuturilor la plante au arătat în mod repetat că multe celule vegetale sunt totipotente. Un exemplu în acest sens sunt culturile de țesuturi mici sau tăieturi de tije care, atunci când sunt plasate în medii de creștere, sunt capabile să dea naștere sau să regenereze un individ complet nou.

nevertebrate

Așa cum s-a menționat deja, primul studiu care a demonstrat existența celulelor embrionare totipotente a fost realizat cu arici de mare (echinoderme). De atunci au fost efectuate numeroase studii pentru a reproduce experimentul lui Driesch și în toate acestea rezultatul este același (existența totipotențialității).

Un alt caz în echinodermele, dar de data aceasta cu stele de mare și stele de mare, este capacitatea unor specii din acestea de a regenera un organism complet dintr-o secțiune sau o parte a unui braț (fără porțiuni ale discului central). Această capacitate de regenerare se datorează prezenței celulelor stem totipotente adulte.

Linckia guildingi stele de mare, organism regenerat dintr-un braț al altor organisme. Preluat și editat din: Emőke Dénes.

Studiile de țesuturi poriferice (bureți) dezvăluie că aceste organisme primitive au un număr mare de celule totipotente. Acest lucru le permite să producă sau să obțină orice tip de celulă de care au nevoie și uneori, de asemenea, să poată regenera un organism complet dintr-o porțiune de corp mică.

vertebrate

La vertebrate, studiile de totipotențialitate sunt descrise în dezvoltarea embrionară; adică celulele embrionare ale vertebratelor precum peștii, reptilele, păsările și mamiferele au un comportament totipotent similar cu cel al ariciilor lui Driesch.

Indiferent de tipul de reproducere (fertilizare încrucișată, autofertilizare și, de asemenea, partenogeneză), celulele prezente între zigot și morulă (primele segmentări ale zigotului) au capacitatea de a produce toate tipurile de celule și de a le organiza într-un bauplan coerent (un organism complet ).

Tipuri de celule în funcție de capacitatea lor totipotentă

O bună parte a comunității științifice clasifică celulele totipotente în funcție de originea și potențialitatea lor. În funcție de originea lor, acestea sunt clasificate în embrioniști, fetali și adulți, în timp ce, în funcție de potențialitatea lor, sunt clasificate în următoarele grupuri.

totipotent

Cele care dau naștere unui individ complet.

pluripotente

Ele pot forma celule care vor da naștere la orice linie embrionară, dar nu dau naștere unui organism complet.

multipotente

Cele care pot da naștere numai celulelor cu același strat sau embrionar.

Unipotent

Celule specializate care au capacitatea de a se diferenția într-un singur tip de celule.

Importanţă

Studiile efectuate cu celule totipotente (în sensul larg al clasificării în funcție de potențialul lor) ne permit să le vedem ca un posibil remediu pentru multe boli, regenerarea țesuturilor, terapii celulare și chiar surse potențiale pentru clonarea plantelor, animalelor și a ființei umane în sine. care a fost subiectul multor dezbateri etice.

Studii privind bolile congenitale și cancerul sunt abordate de oamenii de știință experți în celulele totipotente, datorită dezvoltării și înmulțirii celulare prezente în unele dintre aceste boli.

Analizele și studiile primelor diviziuni zigotice (ale celulelor totipotente) au oferit o perspectivă multă despre activarea și inactivarea genelor și, de asemenea, despre implicarea proteinelor care fac posibil acest proces.

Alte progrese științifice legate de studiile primelor diviziuni embrionare sau zigotice sunt malformații și / sau defecte de naștere cauzate de divizări și diferențieri anormale ale celulelor.

Referințe

1. Celulele mamă. Totipotentiality. Recuperat din biologia.edu.ar.
2. ML Condic (2014). Totipotență: Ce este și ce nu este. Celule stem și dezvoltare.
3. Potența celulară. Recuperat de pe en.wikipedia.org.
4. Y. Cortés Rivera. RI Hernández, P. San Martín del Angel, E. Zarza Meza, R. Cuervo
5. González (2016). Potențialul regenerativ al stelelor de stele Linckia guildinguii. Hidrobiologice.
6. M. Kearl (2012). Potența primelor două celule de clivaj în dezvoltarea echinodermului. Producția experimentală a formațiunilor parțiale și duble »(1891-1892), de Hans Driesch. Enciclopedia de proiecte embrionare. Recuperat din embrion.asu.edu.
7. Tipuri de celule stem. Societatea de celule stem din America Latină Recuperat de la solcema.com.
8. JFMcClendon (1910). Dezvoltarea blastomerelor izolate ale oului broaștei. » American Journal of Anatomy.