ONTOGENY: STADIA VAN DE ONTWIKKELING VAN DIEREN EN HUN KENMERKEN - BIOLOGIE - 2026

De ontogenie is het proces waardoor de ontwikkeling van een individu plaatsvindt. Het fenomeen begint met bevruchting en strekt zich uit tot de veroudering van organische wezens. Het gebied van de biologie dat verantwoordelijk is voor de studie van ontogenie is ontwikkelingsbiologie.

In dit proces vindt de "vertaling" plaats van het genotype - alle genetische informatie van een biologische entiteit - in het fenotype dat we kunnen waarnemen. De meest dramatische transformatie vindt plaats in de vroege stadia van ontwikkeling, met de transformatie van een cel tot een compleet individu.

Romanes, GJ; geüpload naar Wikipedia door en: Gebruiker: Phlebas; auteurs van de beschrijvingspagina: en: Gebruiker: Phlebas, en: Gebruiker: SeventyThree, via Wikimedia Commons

Tegenwoordig is de versmelting van ontwikkelingsbiologie en evolutietheorie, bekend als evo-devo, een zeer populaire hoeveelheid kennis die met grote sprongen groeit. Dit nieuwe veld beoogt de evolutie van de immense diversiteit aan morfologieën die levende organismen vertonen te verklaren.

"Ontogeny recapituleert fylogenie"

Historisch perspectief

De relatie tussen ontogenie en fylogenie was een overheersende opvatting gedurende de 21e eeuw. Het is algemeen bekend dat verschillende soorten organismen in hun embryonale stadia veel meer op elkaar lijken dan in volwassen vormen. In het jaar 1828 merkte Karl Ernst von Baer dit patroon op in het vertebrata sybphylum.

Baer merkte op dat er bij verschillende soorten tetrapoden bepaalde overeenkomsten in het embryo zijn, zoals kieuwen, notochord, segmentatie en vinvormige ledematen.

Deze worden gevormd vóór de typische kenmerken waarmee de betreffende groep kan worden gediagnosticeerd in een meer specifieke hiërarchische classificatie.

Dit idee werd geherformuleerd door de beroemde - en een van Charles Darwin's meest gepassioneerde volgelingen - in Duitsland geboren bioloog Ernst Haeckel.

Aan Haeckel wordt de beroemde uitdrukking "ontogenie recapituleert fylogenie" toegeschreven. Met andere woorden, recapitulatie stelt voor dat de ontwikkeling van een organisme zijn evolutionaire geschiedenis herhaalt van de volwassen vormen van zijn voorouders.

Huidige visie

Hoewel de uitdrukking tegenwoordig algemeen bekend is, was het tegen het midden van de 21e eeuw duidelijk dat het voorstel van Haeckel zelden wordt vervuld.

SJ Gould, de beroemde paleontoloog en evolutiebioloog, zette zijn ideeën over recapitulatie uiteen in wat hij het "terminale additieprincipe" noemde. Voor Gould kan recapitulatie plaatsvinden zolang evolutionaire verandering optreedt door de opeenvolgende toevoeging van stadia aan het einde van een voorouderlijke ontogenie.

Op dezelfde manier zou het ook waar moeten zijn dat de tijdsduur van voorouderlijke ontogenie moest worden verkort naarmate de afstamming evolueerde.

Tegenwoordig zijn moderne methodologieën erin geslaagd het concept van toevoeging dat door de biogenetische wet wordt voorgesteld, te weerleggen.

Voor Haeckel gebeurde deze toevoeging vanwege het continue gebruik dat aan de organen werd gegeven. De evolutionaire implicaties van het gebruik en niet-gebruik van organen zijn echter buiten beschouwing gelaten.

Het is momenteel bekend dat de vertakkingsbogen in de embryonale stadia van zoogdieren en reptielen nooit de vorm hebben die overeenkomt met volwassen vissen.

Bovendien zijn er variaties in de timing of timing van bepaalde stadia in ontwikkeling. In de evolutiebiologie wordt deze verandering heterochronie genoemd.

Stadia van de ontwikkeling van dieren

Ontogenie omvat alle ontwikkelingsprocessen van organische wezens, beginnend met bevruchting en eindigend met veroudering.

Logischerwijs vinden de meest dramatische transformaties plaats in de eerste fasen, waar een enkele cel in staat is om een ​​heel individu te vormen. Vervolgens zullen we het ontogenieproces beschrijven, met de nadruk op de embryonale stadia.

Rijping van de eicel

Tijdens het proces van oögenese bereidt een eicel (de vrouwelijke gameet, ook wel een ei genoemd) zich voor op bevruchting en de vroege stadia van ontwikkeling. Dit gebeurt door het verzamelen van reservemateriaal voor de toekomst.

Het cytoplasma van de eicel is een omgeving die rijk is aan verschillende biomoleculen, voornamelijk boodschapper-RNA, ribosomen, transfer-RNA en andere machines die nodig zijn voor de synthese van eiwitten. De celkern ondergaat ook een aanzienlijke groei.

Spermatozoa hebben dit proces niet nodig; hun strategie is om zoveel mogelijk cytoplasma te elimineren en de kern te condenseren om kleine afmetingen te behouden.

Bevruchting

De gebeurtenis die het begin van ontogenie markeert, is de bevruchting, die de vereniging van een mannelijke en een vrouwelijke gameet inhoudt, meestal tijdens de daad van seksuele voortplanting.

Bij uitwendige bevruchting, zoals bij veel mariene organismen gebeurt, worden beide gameten in het water verdreven en willekeurig aangetroffen.

Bij de bevruchting wordt het diploïde aantal van het individu opnieuw geïntegreerd en worden de combinatieprocessen tussen de vaderlijke en moederlijke genen mogelijk gemaakt.

In bepaalde gevallen is sperma niet nodig om de ontwikkeling te activeren. Maar bij de meeste mensen ontwikkelt het embryo zich niet op de juiste manier. Evenzo kunnen sommige soorten zich voortplanten door parthenogenese, waarbij normale embryonale ontwikkeling plaatsvindt zonder dat er een sperma nodig is.

Daarentegen vereisen sommige eieren activering van het sperma, maar nemen het genetisch materiaal van deze mannelijke gameet niet op in het embryo.

Het sperma en de eicel moeten correct worden herkend, zodat alle gebeurtenissen na de bevruchting kunnen plaatsvinden. Deze herkenning wordt gemedieerd door een reeks eiwitten die specifiek zijn voor elke soort. Er zijn ook barrières die voorkomen dat een eicel, eenmaal bevrucht, wordt bereikt door een tweede sperma.

Embryogenese

Na bevruchting en activering van het ei treden de eerste ontwikkelingsstadia op. Bij segmentatie deelt het embryo zich herhaaldelijk om een ​​groep cellen te worden die blastomeren worden genoemd.

Tijdens deze laatste periode vindt geen celgroei plaats, alleen de onderverdeling van de massa. Uiteindelijk heb je honderden of duizenden cellen, die plaats maken voor de blastula-toestand.

Naarmate het embryo zich ontwikkelt, krijgt het een polariteit. Daarom kan men onderscheid maken tussen de plantenpaal, aan het ene uiteinde, en de dierenpaal, rijk aan cytoplasma. Deze as biedt een referentiepunt voor ontwikkeling.

Soorten eieren

Afhankelijk van de hoeveelheid dooier die het ei heeft, en de verdeling van genoemde substantie, kan het ei worden geclassificeerd als oligolecyten, heteroleyieten, telolecyten en centrolecyten.

De eerste hebben, zoals hun naam aangeeft, een kleine hoeveelheid dooier en worden min of meer gelijkmatig over het ei verdeeld. Over het algemeen is het formaat klein. Heterolecyten hebben meer dooier dan oligolecyten, en dooier is geconcentreerd op de vegetatieve pool.

De telolecito's bevatten een overvloedige hoeveelheid dooier, die bijna het hele ei beslaat. Ten slotte hebben de centrolecitos alle dooier geconcentreerd in het centrale gebied van het ei.

Ontploffing

De blastula is een massa cellen. Bij zoogdieren wordt deze celgroep een blastocyst genoemd, terwijl bij de meeste dieren de cellen zijn gerangschikt rond een centrale vloeistofholte, een blastocele genaamd.

In de blastula-toestand was het mogelijk om een ​​grote toename in de hoeveelheid DNA te laten zien. De grootte van het hele embryo is echter niet veel groter dan de oorspronkelijke zygote.

Grastrulatie

Gastrulatie zet de bolvormige en eenvoudige blastula om in een veel complexere structuur met twee kiemlagen. Dit proces is heterogeen als we de verschillende afstammingslijnen van dieren vergelijken. In sommige gevallen wordt een tweede laag gevormd zonder een interne holte te maken.

De opening naar de darm wordt de blastopore genoemd. Het lot van de blastopore is een zeer belangrijk kenmerk voor de verdeling van twee grote lijnen: de protostomaten en de deuterostomes. In de eerste groep geeft de blastopore aanleiding tot de mond, terwijl in de tweede de blastopore aanleiding geeft tot de anus.

De gastrula heeft dus twee lagen: een buitenste laag die de blastocele omgeeft, het ectoderm genaamd, en een binnenste laag, het endoderm.

De meeste dieren hebben een derde kiemlaag, het mesoderm, gelegen tussen de twee bovengenoemde lagen. Het mesoderm kan op twee manieren worden gevormd: de cellen komen voort uit een ventraal gebied van de lip van de blastopore en van daaruit prolifereren ze of komen ze voort uit het centrale gebied van de wanden van de archnteron.

Aan het einde van de gastrulatie bedekt het ectoderm het embryo en bevinden het mesoderm en het endoderm zich in het binnenste gedeelte. Met andere woorden, de cellen hebben een andere eindpositie dan waarmee ze begonnen.

Coelom-formatie

Het coelom is een lichaamsholte die is omgeven door mesoderm. Dit gebeurt omdat tijdens het gastrulatieproces de blastocele bijna volledig is gevuld met mesoderm.

Deze coelomatische holte kan op twee manieren voorkomen: schizocelisch of enterocelisch. Beide coeloms zijn echter functioneel equivalent.

Organogenese

Organogenese omvat een reeks processen waarbij elk van de organen wordt gevormd.

De meest relevante gebeurtenissen zijn onder meer de migratie van bepaalde cellen naar de plaats waar ze nodig zijn om genoemd orgaan te vormen.

Genexpressie tijdens ontogenie

Bij de ontwikkeling is vastgesteld dat epigenese in drie fasen verloopt: patroonvorming, bepaling van de lichaamspositie en inductie van de juiste positie voor de extremiteiten en verschillende organen.

Om een ​​respons te genereren, zijn er bepaalde genproducten, morfogenen genaamd (de definitie van deze entiteiten is theoretisch, niet chemisch). Deze werken dankzij de vorming van een differentiële gradiënt die ruimtelijke informatie levert.

Wat betreft de betrokken genen: homeotische genen spelen een fundamentele rol bij de ontwikkeling van individuen, aangezien ze de identiteit van de segmenten bepalen.

Referenties

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF, & Wake, DB (1979). Grootte en vorm in ontogenie en fylogenie. Paleobiology, 5 (3), 296-317.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Uitnodiging voor biologie. Macmillan.
3. Gould, SJ (1977). Ontogenie en fylogenie. Harvard University Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Gewervelde dieren: vergelijkende anatomie, functie, evolutie. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML en McNamara, KJ (2013). Heterochronie: de evolutie van ontogenie. Springer Science & Business Media.