- Geschiedenis van ontwikkelingsbiologie
- Theorie van preformationisme
- Theorie van spontane generatie
- Het ei en de oorsprong van leven
- Veranderingen tijdens de groei
- Mendel, een zee-egel en een reageerbuis
- Studies en toepassingen van ontwikkelingsbiologie
- Celgroei
- Celdifferentiatie
- Morfogenese
- Uitdagingen van ontwikkelingsbiologie
- Referenties
De biologie van ontwikkeling is de studie van evolutionaire processen die betrokken zijn bij de vorming van meercellige organismen vanaf conceptie, geboorte, groei, veroudering en dood.
Deze processen staan in de wetenschappelijke wereld bekend als ontogenie, een term die alle stappen beschrijft die een levend wezen doorloopt van zijn oorsprong tot zijn volledige ontwikkeling.
Bron: atlasdeanatomia.com
Het belang van ontwikkelingsbiologie ligt niet alleen in het diepgaand bekend maken van het proces van vorming van levende wezens, maar ook in het anticiperen in sommige gevallen op de mogelijke opkomst van genetische afwijkingen, dankzij de wetenschappelijke vooruitgang die op dit gebied is ontstaan.
Geschiedenis van ontwikkelingsbiologie
De grote vraag over de oorsprong en evolutie van het leven heeft filosofen en wetenschappers achtervolgd, die in hun zoektocht naar meer informatie over evolutionaire processen hypothesen en belangrijke ontdekkingen op het gebied van ontwikkelingsbiologie ontwikkelden, zelfs voordat het werd genoemd op die manier.
Theorie van preformationisme
Het was een oude genetische hypothese die ervoor zorgde dat het levend wezen al volledig gevormd was in zijn meest minieme fase en dat zijn ontwikkeling plaatsvond door de groei van dat wezen. De Grieken Leucippus van Miletus (5e eeuw voor Christus) en Democritus (5e eeuw voor Christus) waren de belangrijkste voorlopers.
Theorie van spontane generatie
De Griekse filosoof Aristoteles (384 v.Chr. - 322 v.Chr.), Die als de vader van de biologie wordt beschouwd, wees erop dat leven op twee manieren plaatsvond: door seksuele voortplanting, in reactie op het ontwerp van de schepper God; en door spontane generatie.
De theorie van spontane opwekking stelde dat leven werd voortgebracht door een kracht gevormd door de vereniging van aarde, lucht, water en vuur. Aristoteles dacht bijvoorbeeld dat vliegen van rot vlees kwamen en dat sommige insecten werden geboren uit hout, bladeren of de huid van dieren.
En hoewel het tegenwoordig moeilijk te geloven is, werd deze theorie lange tijd het meest geaccepteerd, totdat de wetenschapper Louis Pasteur (1822-1895) vaststelde wat nu bekend staat als de wet van biogenese, waarvan het principe ervoor zorgt dat een wezen levend kan alleen van een ander levend wezen komen.
Het ei en de oorsprong van leven
Lang voordat Pasteur bijdroeg, bestudeerde de Engelse arts William Harvey (1578-1657) de ontwikkeling van kippeneieren en concludeerde dat alle levende wezens zich op een vergelijkbare manier voortplantten.
Hij publiceerde zijn theorie in zijn werk Exercises on the generation of animals (1651), waarin voor het eerst werd voorgesteld dat mensen zich voortplanten door de bevruchting van een ei. Van daaruit breidde hij zijn onderzoek uit naar de analyse van zoogdieren.
Veranderingen tijdens de groei
De Duitse arts Caspar Friedrich Wolff (1733-1794), bekend als de grondlegger van de embryologie, stelde in zijn werken Theoria Generationis (1759) en De formatie Intestinorum (1769) voor dat de ontwikkeling van levende wezens voortkomt uit een differentiatie die produceert geleidelijk.
Zijn theorie weerlegt die van preformationisme, door uit te leggen dat er elementen zijn in het volwassen stadium die niet aanwezig zijn tijdens de embryonale fase, en daarom concludeerde hij dat deze in de loop van de tijd worden gevormd.
Mendel, een zee-egel en een reageerbuis
Een van de belangrijkste bijdragen kwam voort uit bemestingsexperimenten die aan het einde van de 19e eeuw werden uitgevoerd op zee-egels, aangezien werd vastgesteld dat het bevruchte ei elementen bevatte van beide ouders verenigd in een kern.
In 1865 presenteerde Gregor Mendel (1822-1884) zijn onderzoek dat tegenwoordig wereldwijd bekend staat als Mendel's Laws, waarin hij de genetische overerving uitlegde die van vader op zoon wordt overgedragen.
In 1978 had de wereld al de eerste mens die in vitro werd geboren en tegenwoordig wordt begrepen dat voor het genereren van een levend wezen de combinatie van elementen van twee individuen van dezelfde soort nodig is om een ander met vergelijkbare kenmerken te produceren.
Wetenschappelijk wordt ook begrepen dat organismen bestaan uit cellen die ontstaan door de vermenigvuldiging van een stamcel.
Studies en toepassingen van ontwikkelingsbiologie
Rekening houdend met het feit dat wetenschappers al weten hoe een levend wezen wordt geproduceerd, is ontwikkelingsbiologie momenteel gericht op het uitvoeren van onderzoek naar de processen die zich tijdens vorming en groei ontwikkelen.
Experts in ontwikkelingsbiologie leggen uit dat er twee soorten voortplanting zijn: seksueel, waarbij twee individuen van verschillende geslachten betrokken zijn; en aseksueel waarin een enkel organisme een ander individu voortbrengt en een kopie genereert zonder uitwisseling van genetisch materiaal.
Een voorbeeld van dit soort reproductie komt voor bij de bacterie Escherichia coli of amoeben.
Na seksuele of aseksuele activiteit begint de ontwikkelingsbiologie haar werk door zich te concentreren op de volgende studieobjecten:
Celgroei
Dit proces begint wanneer een stamcel zich in tweeën splitst en dochtercellen produceert, en vanaf daar begint de bovengenoemde fase van celvermenigvuldiging.
Om dit te bereiken condenseren de DNA-moleculen en vormen ze chromosomen, die door microscopen gezien worden als staafvormige structuren met een centraal element dat ze in twee armen verdeelt.
Celdifferentiatie
Tijdens celdifferentiatie genereert een niet-gespecialiseerde cel, die geen moeder is, andere soorten cellen die deel zullen uitmaken van specifieke elementen van het levende wezen.
Dit soort cellen zijn myocyten (spiercellen), hepatocyten (levercellen), sterocyten (cellen van de darm) of neuronen (cellen van het zenuwstelsel).
Celdifferentiatie heeft ook invloed op de vorming van het geslacht van het individu, zoals het voorkomt in de cellen van de kiembaanlijnen, die bestemd zijn voor de geslachtsorganen van het zich ontwikkelende wezen.
In deze kiemlijnen worden mannelijke gameten gegenereerd, een proces dat spermatogenese wordt genoemd; of oöcyten in het vrouwelijke geval, oögenese genaamd.
Morfogenese
Dit proces is het proces dat de vorm geeft aan de organen en het lichaam in het algemeen van het organisme, door de vorming van weefsels tijdens de embryonale ontwikkeling.
Uitdagingen van ontwikkelingsbiologie
Ontwikkelingsbiologie bevordert continu nieuw onderzoek met betrekking tot de vorming van levende wezens, met als doel vooruitgang te boeken bij het voorkomen van ziekten en anomalieën.
Wetenschappers bestuderen abnormale celgroei door onderzoek te doen naar ziekten zoals kanker, waarvan de kenmerken juist liggen in een abnormale vermenigvuldiging van cellen.
Om deze reden zal het begrijpen van de processen een antwoord bieden op veel onbekenden en mogelijk ontdekkingen opleveren van elementen die nog niet aan de orde zijn gekomen in de complexe ontwikkeling van een levend wezen.
Abnormale celgroei
Bron: Wikimedia Commons
Referenties
- Laura Castellano, Guadalupe Martínez, Juan López, Patricia Cuéllar, Jesús García. (2010). De gameten van de zee-egel als model voor de studie van bevruchting. Overgenomen van pdfs.semanticscholar.org
- Ontwikkelingsbiologie. (2015). Genomen van web.uamex.mx
- Ontwikkelmetaalbiologie. (2015). Ontleend aan plato.stanford.edu
- Andrea Prokop. (2018). Wat is ontwikkelingsbiologie en waarom is het belangrijk? Genomen van openaccessgoverment.org
- Ontwikkelingsbiologie. (2019). Genomen van nature.com
- Conrad H. Waddington. (2019). Biologische ontwikkeling. Genomen van britannica.com
- Ontwikkelingsbiologie. (2019). Genomen van atlasdeanatomia.com