Морфогенетическое поле
В биологии развития начала двадцатого века морфогенетическое поле — это исследовательская гипотеза и дискретная область клеток эмбриона . [1] [2]
Термин «морфогенетическое поле» концептуализирует научные экспериментальные открытия о том, что эмбриональная группа клеток , например, зачаток передних конечностей, может быть трансплантирована в другую часть эмбриона и в продолжающемся индивидуальном развитии все же давать начало передней конечности в странном месте организма. И оно описывает группу эмбриональных клеток, реагировать на локализованные биохимические сигналы, называемые полем , приводящие к возникновению морфологических способных структур: тканей , органов или частей организма . [3] [4]
Пространственные временные и . размеры такой области эмбриональных стволовых клеток динамичны, и внутри нее находится совокупность взаимодействующих клеток, из которых формируется определенная ткань, орган или часть тела [5] Как группа, клетки в морфогенетическом поле эмбриона ограничены: таким образом, клетки в поле конечности станут тканью конечности, клетки в сердца поле станут тканью сердца. [6] Отдельные клетки в морфогенетическом поле эмбриона являются гибкими: таким образом, клетки в сердечном поле могут перенаправляться посредством межклеточной передачи сигналов для замены поврежденных или отсутствующих клеток. [6]
Имагинальный диск личинок области морфогенетического является примером дискретной поля клеток эмбриона насекомого. [7]
История [ править ]
- Ранняя разработка концепции
Понятие морфогенетического поля было впервые введено в 1910 году Александром Гурвичем . [1] Экспериментальную поддержку оказали эксперименты Росса Грэнвилла Харрисона по пересадке фрагментов эмбриона тритона в разные места. [8]
Харрисону удалось идентифицировать «поля» клеток, продуцирующих такие органы, как конечности, хвост и жабры, и показать, что эти поля могут быть фрагментированы или к ним могут быть добавлены недифференцированные клетки, в результате чего все равно получится полная нормальная конечная структура. Таким образом, считалось, что именно «поле» клеток, а не отдельные клетки, были созданы для последующего развития определенных органов. Концепция поля была развита другом Харрисона Гансом Шпеманном , а затем Полом Вайсом и другими. [5] Эта концепция была аналогична значению термина энтелехия таких виталистов, как Ганс Адольф Эдуард Дриш (1867–1941). Таким образом, полевая гипотеза онтогенеза стала в начале двадцатого века фундаментальной для изучения эмбриологического развития.
- Расцвет современной генетики
Однако к 1930-м годам работы генетиков, особенно Томаса Ханта Моргана , выявили важность хромосом и генов для контроля развития, а появление нового синтеза в эволюционной биологии уменьшило воспринимаемую важность поля гипотезы . Морган был особенно резким критиком полей, поскольку ген и поле воспринимались как конкуренты за признание в качестве базовой единицы онтогенеза . [5] С открытием и картированием главных контрольных генов, таких как гены гомеобокса , которые были впервые открыты в 1983 году, превосходство генов казалось гарантированным.
- Новое открытие концепции месторождения
В конце двадцатого века полевая концепция онтогенеза была «заново открыта» как полезная часть биологии развития. Было обнаружено, например, что разные мутации могут вызывать одни и те же пороки развития, что позволяет предположить, что мутации затрагивают комплекс структур как единое целое , которое могло бы соответствовать области эмбриологии начала 20-го века. В 1996 году Скотт Ф. Гилберт предположил, что морфогенетическое поле является золотой серединой между генами и эволюцией. [5] То есть гены воздействуют на поля , которые затем действуют на развивающийся организм. [5] Затем в 2000 году Джессика Болкер описала морфогенетические поля не просто как зарождающиеся структуры или органы, но как динамические сущности со своими собственными локализованными процессами развития, которые занимают центральное место в развивающейся области эволюционной биологии развития («эво-дево»). [9]
- Упадок концепции
В 2005 году Шон Б. Кэрролл и его коллеги упоминают морфогенетические поля просто как концепцию, предложенную ранними эмбриологами для объяснения открытия о том, что зачаток передней конечности может быть трансплантирован и при этом давать начало передней конечности; они определяют «поле» просто как «отдельную область» эмбриона. [2]
Ссылки [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б Белоусов, Л.В. (1997). «Жизнь Александра Гурвича и его соответствующий вклад в теорию морфогенетических полей» . Международный журнал биологии развития . 41 (6): 771–779. ПМИД 9449452 . [ постоянная мертвая ссылка ] , с комментариями С. Ф. Гилберта и Дж. М. Оптиза.
- ^ Перейти обратно: а б Кэрролл, Шон Б .; Гренье, Дженнифер К.; Уэзерби, Скотт Д. (2005). От ДНК к разнообразию: молекулярная генетика и эволюция дизайна животных (2-е изд.). Блэквелл. стр. 20, 242. ISBN. 978-1-4051-1950-4 .
- ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). Универсальные механизмы развития животных. в: Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирлянда. ISBN 978-0-8153-3218-3 .
- ^ Джейкобсон А.Г., Сатер А.К. (1 ноября 1988 г.). «Особенности эмбриональной индукции» . Разработка . 104 (3): 341–59. дои : 10.1242/dev.104.3.341 . ПМИД 3076860 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Гилберт С.Ф., Опиц Дж.М., Рафф Р.А. (1996). «Ресинтез эволюционной биологии и биологии развития» . Дев. Биол . 173 (2): 357–72. дои : 10.1006/dbio.1996.0032 . ПМИД 8605997 .
- ^ Перейти обратно: а б Гилберт С.Ф. (2003). Биология развития (7-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр. 65–6. ISBN 978-0-87893-258-0 .
- ^ Альбертс Б. и др. (2002). Органогенез и формирование паттерна придатков. в: Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирлянда. ISBN 978-0-8153-3218-3 .
- ^ де Робертис, EM; Морита, Э.А.; Чо, KWY (1991). «Градиентные поля и гены гомеобокса» (PDF) . Разработка . 112 (3): 669–678. дои : 10.1242/dev.112.3.669 . ПМИД 1682124 .
- ^ Болкер, Дж. А. (2000). «Модульность в разработке и почему это важно для Evo-Devo». Американский зоолог . 40 (5): 770–776. CiteSeerX 10.1.1.590.6792 . doi : 10.1668/0003-1569(2000)040[0770:MIDAWI]2.0.CO;2 . S2CID 198157009 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Дэвидсон Э.Х. (1 июля 1993 г.). «Поздний эмбриогенез: регуляторные схемы в морфогенетических полях» . Разработка . 118 (3): 665–90. дои : 10.1242/dev.118.3.665 . ПМИД 7915668 .
- Гилберт С.Ф. (2006). «Повторное открытие» морфогенных полей. в: DevBio: дополнение к биологии развития, 8-е изд.» . Синауэр Ассошиэйтс. Архивировано из оригинала 9 июня 2007 г. Проверено 20 июля 2007 г.
Внешние ссылки [ править ]
- См. модель и моделирование морфогенетического поля: Лахоз-Бельтра, Р., Селем Мохика, Н., Пералес-Граван, К., Наварро, Дж., Марихуан, ПК, 2008. На пути к морфогенетической теории поля. [1]