TOTIPOTENTIALITEIT: GESCHIEDENIS, KENMERKEN EN BELANG - BIOLOGIE - 2025

De totipotentie of totipotentie is het vermogen, het vermogen en het potentieel dat elk van de embryonale cellen bezit om de totale cellen van een individu te produceren. De term is afgeleid van het Latijnse woord totipotentia, wat het vermogen voor alle dingen betekent en / of het vermogen om een ​​compleet organisme te worden of te doen ontstaan.

De totipotente cellen die het best worden gedefinieerd of bestudeerd, zijn de zygote en sporen. Sommige auteurs gebruiken de term stamcellen en totipotente cellen als synoniem, maar hierover bestaat geen consensus.

Totipotentiële cellen. Genomen en bewerkt uit: Jucomo.

Volgens sommige auteurs zijn stamcellen groepen ongedifferentieerde cellen die verschillende groepen of soorten gespecialiseerde cellen kunnen worden. Ze kunnen unipotent, multipotent en ook totipotent zijn. Alleen de laatsten zijn in staat om een ​​compleet individu te doen ontstaan.

Geschiedenis

De vader van totipotentialiteit is de Duitse bioloog en filosoof Hans Adolf Eduard Driesch. Deze wetenschapper zorgde voor een revolutie in het begrip van embryologie dankzij zijn experimenten met zee-egels.

In 1891 voerde Driesch experimenten uit met tweecellige (tweecellige) embryo's van de zee-egel Echinus microtuberculatus (nu bekend als Psammechinus microtuberculatus) om de aanvaarde hypothesen van die tijd over de embryonale ontwikkeling uit te dagen.

Hun resultaten toonden aan dat de cellen van een vroeg embryo (zygote), wanneer ze mechanisch of natuurlijk gescheiden worden, zich zouden kunnen blijven ontwikkelen tot normale larven gevormd worden, met de conclusie dat deze cellen totipotent zijn in hun vroege stadia van ontwikkeling.

Dit in tegenstelling tot de resultaten van Wilhelm Roux (pionier op het gebied van experimentele embryologie), die had gewerkt met tweecellige kikkereieren. Roux ontdekte dat het doden van een van de twee cellen misvormde embryo's ontwikkelde, en concludeerde dat embryonale cellen vooraf bepaalde bestemmingen hebben.

Later in 1910 zou de Amerikaanse chemicus, zoöloog en fysioloog Jesse Francis McClendon verifiëren dat de resultaten van Driesch konden worden gerepliceerd in kikkers, kippen, andere egels en zelfs zoogdieren.

kenmerken

Totipotentialiteit wordt gekenmerkt door het potentieel van sommige cellen om een ​​volledig individu te vormen. Deze kunnen elk type cel in het lichaam worden en ook in ander extra-embryonaal weefsel.

Totipotente cellen worden gevormd in organismen van zowel seksuele als aseksuele voortplanting, het zijn zygoten of sporen. Ze kunnen een zygote zijn in het zaad van een phanerogam (plant), in een ei van een dier of in de baarmoeder van een zoogdier (zoals mensen, olifanten of muizen).

Dit potentieel heeft in de meeste gevallen een korte levensduur tijdens de ontwikkeling. In het menselijk lichaam hebben ze een beperkte tijd, ongeveer 4 dagen na de bevruchting. In andere organismen zoals planten, zeesponzen, ringwormen, zeesterren en muizen hebben ze een verschillende duur.

Totipotentialiteit in verschillende groepen organismen

Bij planten en schimmels die zich voortplanten via sporen, wordt gezegd dat deze cellen die geen bevruchting nodig hebben van het totipotente type zijn, aangezien de zygoot van deze organismen het vermogen heeft om alle soorten cellen te produceren die nodig zijn om een ​​compleet individu te ontwikkelen.

Talrijke ontwikkelings-, groei- en weefselkweekonderzoeken bij planten hebben herhaaldelijk aangetoond dat veel plantencellen totipotent zijn. Een voorbeeld hiervan zijn de culturen van kleine weefsels of stengelsneden die, wanneer ze in groeimedia worden geplaatst, een geheel nieuw individu kunnen doen ontstaan ​​of regenereren.

Ongewervelden

Zoals eerder vermeld, werd de eerste studie die het bestaan ​​van totipotente embryonale cellen aantoonde, uitgevoerd met zee-egels (stekelhuidigen). Sindsdien zijn er veel onderzoeken uitgevoerd om het experiment van Driesch te repliceren en bij alle is het resultaat hetzelfde (het bestaan ​​van totipotentialiteit).

Een ander geval bij stekelhuidigen, maar dit keer met zeesterren en zeesterren, is het vermogen van sommige soorten om een ​​compleet organisme te regenereren uit een sectie of deel van een arm (zonder delen van de centrale schijf). Dit regeneratievermogen is te danken aan de aanwezigheid van volwassen totipotente stamcellen.

Linckia guildingi zeester, organisme geregenereerd uit een arm van andere organismen. Genomen en bewerkt uit: Emőke Dénes.

Poreuze (spons) weefselstudies laten zien dat deze primitieve organismen grote aantallen totipotente cellen hebben. Hierdoor kunnen ze elk type cel dat ze nodig hebben produceren of verkrijgen en soms ook een compleet organisme uit een klein lichaamsdeel regenereren.

Gewervelde dieren

Bij gewervelde dieren worden totipotentialiteitsstudies beschreven in de embryonale ontwikkeling; dat wil zeggen dat de embryonale cellen van gewervelde dieren zoals vissen, reptielen, vogels en zoogdieren een totipotent gedrag vertonen dat vergelijkbaar is met dat van Drieschs egels.

Ongeacht het type reproductie (kruisbestuiving, zelfbevruchting en ook parthenogenese) hebben de cellen die aanwezig zijn tussen de zygote en de morula (eerste segmentaties van de zygote) het vermogen om alle soorten cellen te produceren en ze te ordenen in een samenhangend bauplan (een compleet organisme). ).

Celtypes volgens hun totipotente capaciteit

Een groot deel van de wetenschappelijke gemeenschap classificeert totipotente cellen op basis van hun oorsprong en potentie. Volgens hun oorsprong worden ze ingedeeld in embryonaal, foetaal en volwassen, terwijl ze volgens hun potentieel in de volgende groepen worden ingedeeld.

Totipotent

Degenen die aanleiding geven tot een compleet individu.

Pluripotent

Ze kunnen cellen vormen die aanleiding geven tot een embryonale afstamming, maar ze vormen geen compleet organisme.

Multipotent

Degenen die alleen cellen van dezelfde afstamming of embryonale laag kunnen voortbrengen.

Unipotent

Gespecialiseerde cellen die kunnen differentiëren tot één celtype.

Belang

Studies met totipotente cellen (in de brede zin van de classificatie volgens hun potentieel) stellen ons in staat om ze te zien als een mogelijke remedie voor vele ziekten, weefselregeneratie, celtherapieën en zelfs mogelijke bronnen voor het klonen van planten, dieren en de mens zelf. dat is het onderwerp geweest van veel ethische discussies.

Studies van aangeboren ziekten en kanker worden benaderd door deskundige wetenschappers in totipotente cellen, vanwege de celontwikkeling en vermenigvuldiging die aanwezig is bij sommige van deze ziekten.

Analyses en studies van de eerste zygotische delen (van totipotente cellen) hebben veel inzicht opgeleverd in de activering en inactivering van genen en ook over de betrokkenheid van eiwitten die dit proces mogelijk maken.

Andere wetenschappelijke vorderingen met betrekking tot studies van de eerste embryonale of zygotische delingen zijn misvormingen en / of geboorteafwijkingen veroorzaakt door abnormale vroege celdelingen en differentiatie.

Referenties

1. Moedercellen. Totipotentialiteit. Hersteld van biologia.edu.ar.
2. ML Condic (2014). Totipotentie: wat het is en wat het niet is. Stamcellen en ontwikkeling.
3. Cel potentie. Opgehaald van en.wikipedia.org.
4. Y. Cortés Rivera. RI Hernández, P. San Martín del Angel, E. Zarza Meza, R. Cuervo
5. González (2016). Herstelpotentieel van de zeester Linckia guildinguii. Hydrobiologisch.
6. M. Kearl (2012). De potentie van de eerste twee splitsingscellen bij de ontwikkeling van stekelhuidigen. Experimentele productie van gedeeltelijke en dubbele formaties »(1891-1892), door Hans Driesch. Embryo Project Encyclopedia. Hersteld van embryo.asu.edu.
7. Soorten stamcellen. Latin American Stem Cell Society. Opgehaald van solcema.com.
8. JFMcClendon (1910). De ontwikkeling van geïsoleerde blastomeren van het kikkerei. » American Journal of Anatomy.