معلومة

1.4.14.3: التطور الجنيني - علم الأحياء

1.4.14.3: التطور الجنيني - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • قارن وقارن التطور الجنيني للأرومة الثنائية وثلاثية الخلايا ، والبروتستومات و deuterostomes

تخضع معظم أنواع الحيوانات لفصل الأنسجة إلى طبقات جرثومية أثناء التطور الجنيني. تذكر أن هذه الطبقات الجرثومية تتشكل أثناء عملية المعدة ، وأنها محددة سلفًا لتتحول إلى الأنسجة والأعضاء المتخصصة للحيوان. تطور الحيوانات إما طبقتين أو ثلاث طبقات من الجراثيم الجنينية (الشكل 1). تقوم الحيوانات التي تظهر تناظرًا شعاعيًا بتطوير طبقتين من الجراثيم ، طبقة داخلية (الأديم الباطن) وطبقة خارجية (الأديم الظاهر). هذه الحيوانات تسمى دبلوبلاستس. تحتوي الأرومات الثنائية على طبقة غير حية بين الأديم الباطن والأديم الظاهر. الحيوانات الأكثر تعقيدًا (تلك ذات التناظر الثنائي) تطور ثلاث طبقات من الأنسجة: الطبقة الداخلية (الأديم الباطن) ، والطبقة الخارجية (الأديم الظاهر) ، والطبقة الوسطى (الأديم المتوسط). تسمى الحيوانات ذات الطبقات الثلاث من الأنسجة ثلاثية.

سؤال الممارسة

أي من العبارات التالية خاطئة حول الأرومات الثنائية والثلاثية؟

  1. الحيوانات التي تظهر تناظرًا شعاعيًا هي أرومة ثنائية.
  2. الحيوانات التي تظهر التماثل الثنائي هي أرومة ثلاثية.
  3. يؤدي الأديم الباطن إلى ظهور بطانة الجهاز الهضمي والجهاز التنفسي.
  4. يؤدي الأديم المتوسط ​​إلى ظهور الجهاز العصبي المركزي.

[إظهار الإجابة q = ”815922 ″] إظهار الإجابة [/ إظهار الإجابة]
[hidden-answer a = ”815922 ″] العبارة d خاطئة. [/ hidden-answer]

كل طبقة من الطبقات الجرثومية الثلاث مبرمجة لتكوين أنسجة وأعضاء معينة في الجسم. يؤدي الأديم الباطن إلى ظهور بطانة الجهاز الهضمي (بما في ذلك المعدة والأمعاء والكبد والبنكرياس) ، وكذلك بطانة القصبة الهوائية والشعب الهوائية والرئتين في الجهاز التنفسي ، إلى جانب عدد قليل من الهياكل الأخرى. يتطور الأديم الظاهر إلى الغلاف الظهاري الخارجي لسطح الجسم ، والجهاز العصبي المركزي ، وعدد قليل من الهياكل الأخرى. الأديم المتوسط ​​هو الطبقة الجرثومية الثالثة. يتشكل بين الأديم الباطن والأديم الظاهر في الخلايا الثلاثية. تنتج هذه الطبقة الجرثومية جميع أنسجة العضلات (بما في ذلك أنسجة القلب وعضلات الأمعاء) ، والأنسجة الضامة مثل الهيكل العظمي وخلايا الدم ، ومعظم الأعضاء الحشوية الأخرى مثل الكلى والطحال.

وجود أو غياب الجوف

يؤدي التقسيم الفرعي الإضافي للحيوانات ذات ثلاث طبقات جرثومية (الخلايا الثلاثية) إلى فصل الحيوانات التي قد تتطور إلى تجويف داخلي للجسم مشتق من الأديم المتوسط ​​، يسمى جوف، وتلك التي لا تفعل ذلك. يمثل هذا التجويف الكيلومي المبطن بالخلايا الظهارية مساحة مملوءة عادة بسائل يقع بين الأعضاء الحشوية وجدار الجسم. يضم العديد من الأعضاء مثل الجهاز الهضمي والكلى والأعضاء التناسلية والقلب ، ويحتوي على جهاز الدورة الدموية. في بعض الحيوانات ، مثل الثدييات ، يوفر جزء الجوف المسمى بالتجويف الجنبي مساحة لتتوسع الرئتين أثناء التنفس. يرتبط تطور اللولب بالعديد من المزايا الوظيفية. في المقام الأول ، يوفر اللولب توسيدًا وامتصاصًا للصدمات لأنظمة الأعضاء الرئيسية. يمكن للأعضاء الموجودة داخل اللولب أن تنمو وتتحرك بحرية ، مما يعزز نمو الأعضاء وتوضعهم على النحو الأمثل. يوفر اللولب أيضًا مساحة لنشر الغازات والمغذيات ، فضلاً عن مرونة الجسم ، مما يعزز حركية الحيوانات المحسنة.

تسمى Triploblasts التي لا تطور الجوف أكويلومات، ومنطقة الأديم المتوسط ​​الخاصة بهم ممتلئة تمامًا بالأنسجة ، على الرغم من أنها لا تزال تحتوي على تجويف في القناة الهضمية. تتضمن أمثلة acoelomates الحيوانات في فصيلة Platyhelminthes ، والمعروفة أيضًا باسم الديدان المفلطحة. يتم استدعاء الحيوانات ذات الجوف الحقيقي eucoelomates (أو coelomates) (الشكل 2). ينشأ الجوف الحقيقي بالكامل داخل طبقة جرثومة الأديم المتوسط ​​ومبطّن بغشاء ظهاري. يبطن هذا الغشاء أيضًا الأعضاء داخل اللولب ، ويربطها ويثبتها في موضعها مع السماح لها ببعض الحركة الحرة. Annelids ، والرخويات ، والمفصليات ، وشوكيات الجلد ، والحبليات كلها eucoelomates. مجموعة ثالثة من الأرومة الثلاثية لها جوف مختلف قليلاً مشتق جزئياً من الأديم المتوسط ​​وجزئياً من الأديم الباطن ، والذي يوجد بين الطبقتين. على الرغم من أنها لا تزال تعمل ، إلا أنها تعتبر كائنات كاذبة ، وتسمى تلك الحيوانات الزائفة الكاذبة. إن فصيلة النيماتودا (الديدان المستديرة) هي مثال على النيماتودا الكاذبة. يمكن توصيف الجوفيات الحقيقية بشكل أكبر بناءً على سمات معينة لتطورها الجنيني المبكر.

التطور الجنيني للفم

يمكن تقسيم eucoelomates المتناظرة ثنائية الأطراف إلى مجموعتين بناءً على الاختلافات في تطورها الجنيني المبكر. البروتستومات تشمل المفصليات ، الرخويات ، والحلقيات. Deuterostomes تشمل حيوانات أكثر تعقيدًا مثل الحبليات ولكن أيضًا بعض الحيوانات البسيطة مثل شوكيات الجلد. يتم فصل هاتين المجموعتين بناءً على فتح التجويف الهضمي أولاً: الفم أو فتحة الشرج. تأتي كلمة protostome من الكلمة اليونانية التي تعني "الفم أولاً" ، وتأتي كلمة deuterostome من الكلمة التي تعني "الفم الثاني" (في هذه الحالة ، تتطور فتحة الشرج أولاً). يتطور الفم أو فتحة الشرج من بنية تسمى المثانة المتفجرة (الشكل 3).

ال بلاستوبور هي المسافة البادئة المتكونة خلال المراحل الأولى من المعدة. في مراحل لاحقة ، يتشكل فتح ثانٍ ، وستؤدي هاتان الفتحتان في النهاية إلى الفم والشرج (الشكل 3). ساد الاعتقاد منذ فترة طويلة أن ثقب المتفجرات يتطور إلى فم البروتستومات ، مع فتح الفتحة الثانية في فتحة الشرج ؛ العكس هو الصحيح بالنسبة للثنائيات. تحدت الأدلة الحديثة وجهة النظر هذه لتطور الانفجار المتفجر للبروتستومات ، ومع ذلك ، لا تزال النظرية قيد المناقشة.

تمييز آخر بين البروتستومات و deuterostomes هو طريقة تشكيل اللولب ، بدءًا من مرحلة المعدة. يتكون اللولب لمعظم البروتستومات من خلال عملية تسمى الفصام، مما يعني أنه أثناء التطور ، تنقسم كتلة صلبة من الأديم المتوسط ​​عن بعضها وتشكل الفتحة المجوفة للجوف. تختلف Deuterostomes في أن اللولب يتكون من خلال عملية تسمى معوي. هنا ، يتطور الأديم المتوسط ​​على شكل أكياس يتم ضغطها من أنسجة الأديم الباطن. تندمج هذه الأكياس في النهاية لتشكل الأديم المتوسط ​​، والذي يؤدي بعد ذلك إلى نشوء اللولب.

أول تمييز بين البروتستومات و deuterostomes هو نوع الانقسام الذي تتعرض له البيضة الملقحة. البروتستومات تخضع انشقاق حلزوني، وهذا يعني أن خلايا أحد أقطاب الجنين يتم تدويرها ، وبالتالي منحرفة ، فيما يتعلق بخلايا القطب المقابل. هذا بسبب الزاوية المائلة للانقسام. يخضع Deuterostomes انشقاق شعاعي، حيث تكون محاور الانقسام إما موازية أو عمودية على المحور القطبي ، مما يؤدي إلى محاذاة الخلايا بين القطبين.

هناك تمييز ثانٍ بين أنواع الانقسام في البروتوستومات و deuterostomes. بالإضافة إلى الانقسام الحلزوني ، تخضع البروتستومات أيضًا تحديد الانقسام. هذا يعني أنه حتى في هذه المرحلة المبكرة ، تم تحديد مصير تطور كل خلية جنينية بالفعل. لا تملك الخلية القدرة على التطور إلى أي نوع من الخلايا. في المقابل ، يخضع deuterostomes انشقاق غير محدد، حيث لم يتم تحديد الخلايا مسبقًا في هذه المرحلة المبكرة لتتطور إلى أنواع خلايا معينة. يشار إلى هذه الخلايا بالخلايا غير المتمايزة. تنعكس هذه الخاصية من deuterostomes في وجود خلايا جذعية جنينية مألوفة ، والتي لديها القدرة على التطور إلى أي نوع من الخلايا حتى يتم برمجة مصيرها في مرحلة لاحقة من التطور.

جربها

تتمثل إحدى الخطوات الأولى في تصنيف الحيوانات في فحص جسم الحيوان. تخبرنا دراسة أجزاء الجسم ليس فقط بأدوار الأعضاء المعنية ولكن أيضًا كيف يمكن أن تكون الأنواع قد تطورت. أحد هذه الهياكل المستخدمة في تصنيف الحيوانات هو الجوف. الجوف هو تجويف جسم يتشكل أثناء التطور الجنيني المبكر. يسمح اللولب بتجزئة أجزاء الجسم ، بحيث يمكن أن تتطور أنظمة الأعضاء المختلفة ويمكن نقل المغذيات. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن اللولب عبارة عن تجويف مملوء بسائل ، فإنه يحمي الأعضاء من الصدمات والضغط. الحيوانات البسيطة ، مثل الديدان وقناديل البحر ، ليس لديها جوف. تمتلك جميع الفقاريات جوفًا ساعدها على تطوير أنظمة عضوية معقدة.

تسمى الحيوانات التي لا تحتوي على جوف جوف (acoelomates). الديدان المفلطحة والديدان الشريطية هي أمثلة على acoelomates. يعتمدون على الانتشار السلبي لنقل المغذيات عبر أجسامهم. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأعضاء الداخلية لل acoelomates ليست محمية من التكسير.

تسمى الحيوانات التي لديها جوف حقيقي eucoelomates ؛ جميع الفقاريات هي eucoelomates. يتطور اللولب من الأديم المتوسط ​​أثناء التطور الجنيني. يحتوي التجويف البطني على المعدة والكبد والمرارة وأعضاء الجهاز الهضمي الأخرى. فئة أخرى من الحيوانات اللافقارية تعتمد على تجويف الجسم هي الزائفة الزائفة. هذه الحيوانات لها تجويف زائف غير مبطّن بالكامل بالأديم المتوسط. تشمل الأمثلة طفيليات الديدان الخيطية والديدان الصغيرة. يُعتقد أن هذه الحيوانات قد تطورت من جوفيات وربما فقدت قدرتها على تكوين جوف من خلال الطفرات الجينية. وهكذا ، فإن هذه الخطوة في التطور الجنيني المبكر - تشكيل الجوف - كان لها تأثير تطوري كبير على الأنواع المختلفة في المملكة الحيوانية.


رف الكتب

NCBI Bookshelf. خدمة للمكتبة الوطنية للطب ، المعاهد الوطنية للصحة.

جيلبرت سادس. علم الأحياء التنموي. الطبعة السادسة. سندرلاند (ماجستير): سينيور أسوشيتس 2000.

  • بالاتفاق مع الناشر ، يمكن الوصول إلى هذا الكتاب من خلال ميزة البحث ، ولكن لا يمكن تصفحه.


وجود أو غياب الجوف

يؤدي التقسيم الإضافي للحيوانات ذات ثلاث طبقات جرثومية (الخلايا الثلاثية) إلى فصل الحيوانات التي قد تتطور إلى تجويف داخلي للجسم مشتق من الأديم المتوسط ​​، يسمى جوف، وتلك التي لا تفعل ذلك. يمثل هذا التجويف الكيلومي المبطن بالخلايا الظهارية مساحة مملوءة عادة بسائل يقع بين الأعضاء الحشوية وجدار الجسم. يضم العديد من الأعضاء مثل الجهاز الهضمي والكلى والأعضاء التناسلية والقلب ، ويحتوي على جهاز الدورة الدموية. في بعض الحيوانات ، مثل الثدييات ، يوفر جزء الجوف المسمى بالتجويف الجنبي مساحة لتتوسع الرئتين أثناء التنفس. يرتبط تطور اللولب بالعديد من المزايا الوظيفية. في المقام الأول ، يوفر اللولب توسيدًا وامتصاصًا للصدمات لأنظمة الأعضاء الرئيسية. يمكن للأعضاء الموجودة داخل اللولب أن تنمو وتتحرك بحرية ، مما يعزز نمو الأعضاء وتوضعهم على النحو الأمثل. يوفر اللولب أيضًا مساحة لنشر الغازات والمغذيات ، فضلاً عن مرونة الجسم ، مما يعزز حركية الحيوانات المحسنة.

تسمى Triploblasts التي لا تطور الجوف أكويلومات، ومنطقة الأديم المتوسط ​​الخاصة بهم ممتلئة تمامًا بالأنسجة ، على الرغم من أنها لا تزال تحتوي على تجويف في القناة الهضمية. تتضمن أمثلة acoelomates الحيوانات في فصيلة Platyhelminthes ، والمعروفة أيضًا باسم الديدان المفلطحة. يتم استدعاء الحيوانات ذات الجوف الحقيقي eucoelomates (أو coelomates) (الشكل 2). ينشأ اللولب الحقيقي بالكامل داخل طبقة جرثومة الأديم المتوسط ​​ويصطف بواسطة غشاء ظهاري. يبطن هذا الغشاء أيضًا الأعضاء داخل اللولب ، ويربطها ويثبتها في موضعها مع السماح لها ببعض الحركة الحرة. Annelids ، والرخويات ، والمفصليات ، وشوكيات الجلد ، والحبليات كلها eucoelomates. تحتوي المجموعة الثالثة من الخلايا الثلاثية على جوف مختلف قليلاً مشتق جزئيًا من الأديم المتوسط ​​وجزئيًا من الأديم الباطن ، والذي يوجد بين الطبقتين. على الرغم من أنها لا تزال تعمل ، إلا أنها تعتبر كائنات كاذبة ، وتسمى تلك الحيوانات الزائفة الكاذبة. إن فصيلة النيماتودا (الديدان المستديرة) هي مثال على النيماتودا الكاذبة. يمكن توصيف الجوفيات الحقيقية بشكل أكبر بناءً على سمات معينة لتطورها الجنيني المبكر.

الشكل 2. قد تكون الأرومات الثلاثية: (أ) الخلايا الكاذبة ، (ب) الخلايا الكاذبة ، أو (ج) الزائفة الزائفة. Acoelomates ليس لها تجويف في الجسم. يحتوي Eucoelomates على تجويف جسم داخل الأديم المتوسط ​​، يُسمى coelom ، وهو مبطن بالأديم المتوسط. تحتوي الجسيمات الكاذبة أيضًا على تجويف في الجسم ، لكنها محصورة بين الأديم الباطن والأديم المتوسط. (الائتمان أ: تعديل العمل بائتمان جان ديرك ب: تعديل العمل بائتمان NOAA ج: تعديل العمل بواسطة وزارة الزراعة الأمريكية ، ARS)


مقارنة النماذج الحيوانية
نماذج حيوانات ما بعد الولادة الفأر جرذ شخص شره
فترة الحمل (أيام) 18 – 21 21 – 23 110 – 118
نوع المشيمة قرصي ، ساقطي
المشيمية البطانية
قرصي ، ساقطي
المشيمية البطانية
ظهاري
حجم القمامة 6 – 12 6 – 15 11 – 16
الوزن عند الولادة (ز) 0.5 – 1.5 3 – 5 900 – 1600
وزن الفطام ذكر / أنثى (جم) 18 – 25/16 – 25 55 – 90/45 – 80 6000 – 8000
فترة الرضاعة (أيام) 21–28 21 28–49
بداية الحمية الصلبة (أيام) 10 12 12 – 15
سن البلوغ ذكر / أنثى (أسبوع) 4 – 6/5 6/6 – 8 20 – 28
العمر المتوقع (سنوات) 1 - 2 2 - 3 14 – 18
بيانات الجدول - Otis و Brent (1954) & # 9115 & # 93 & # 160 & # 160 الروابط: الجدول الزمني

يصل حجم البويضة إلى حجم أقصى يبلغ 70 ميكرومتر في جريب قطره 125 ميكرومتر ، متبوعًا بنمو جريب مستمر في المتدربين وتطور الغار. & ltref name = Brambell1928 <> & lt / المرجع & GT


تظهر الرسوم البيانية مقارنة الفئران والأنواع الأخرى (الإنسان ، الخنازير ، الهامستر) في نمو حجم الجريب والبويضات. & # 9117 & # 93 (انظر أيضًا الرسم البياني لحجم الجريب)


مادة الاحياء

لماذا تعتقد أن علماء الأحياء يستخدمون كلاً من التطور الجنيني وخطط جسم البالغين لتصنيف حيوان؟

إجابتي:
يستخدم علماء الأحياء كلاهما لأن هناك العديد من الشعب المختلفة في خطط جسم البالغين. يساعد التطور الجنيني على تمييز التصنيف.

لست متأكدًا بنسبة 100٪ إذا كنت & # 039 م صحيحًا. يساعد؟

هذا & # 039s مشابه لما أضعه في هذا السؤال

أعتقد أن العلماء يستخدمون كلاً من التطور الجنيني وخطط جسم البالغين لتصنيف حيوان لأسباب عديدة. يمكن أن يؤدي التطور الجنيني نفسه إلى خطط جسم مختلفة. يمكن الوصول إلى نفس التكيفات الجسدية على شخص بالغ من خلال طرق متعددة للتطور الجنيني. بعض الحيوانات لديها خطط جسم مختلفة مثل البالغين ، ولكن التطور الجنيني مماثل ، مما يدل على أن الحيوانات ربما تشترك في سلف مشترك. في بعض الأحيان ، توجد اختلافات واضحة في مخططات أجسام البالغين ، بحيث يتعين على العلماء الاعتماد على التطور الجنيني لإظهار خصائص متشابهة ، مثل الخياشيم والحبل الظهري والذيل اللاحق ، والتي ربما تكون قد اختفت مع نضوج الحيوان ونموه. والمثير للدهشة أن العلماء يستخدمون هذه الخصائص الصغيرة لتصنيف مجموعات مختلفة مكونة من مئات الأنواع. هناك أيضًا العديد من الحيوانات التي تطور خصائص متشابهة أو تشترك في تكيفات معينة مع خطة أجسامها البالغة والتي تساعدها على البقاء في بيئتها. التطور المتقارب ليس نادرًا ، ولكن لمجرد أن الحيوانات البالغة تشترك في خصائص متشابهة ، لا يعني دائمًا أنها مرتبطة ببعضها البعض. على سبيل المثال ، تصنف الخفافيش على أنها Mammalia ، بينما تصنف الطيور على أنها Aves ، على الرغم من أن لكل منهما جناحان ، يحل محل الأطراف الأمامية.


علم الأجنة البشرية وعلم الأحياء التنموي

إتقان المفاهيم التي تحتاج إلى معرفتها مع علم الأجنة البشرية وعلم الأحياء التنموي. توفر التفسيرات الواضحة للدكتور بروس إم كارلسون & # x27s خريطة طريق سهلة المتابعة ومقتطفات من خلال أحدث المعارف العلمية ، مما يمنحك فهمًا أعمق للمعلومات الأساسية التي تحتاج إلى معرفتها لدوراتك وامتحاناتك و الممارسة السريرية في نهاية المطاف.

إتقان المفاهيم التي تحتاج إلى معرفتها مع علم الأجنة البشرية وعلم الأحياء التنموي. توفر التفسيرات الواضحة للدكتور بروس إم كارلسون & # x27s خريطة طريق سهلة المتابعة ومقتطفات من خلال أحدث المعارف العلمية ، مما يمنحك فهمًا أعمق للمعلومات الأساسية التي تحتاج إلى معرفتها لدوراتك وامتحاناتك و الممارسة السريرية في نهاية المطاف.

دلائل الميزات

  • تصور التطور الطبيعي وغير الطبيعي مع مئات الصور السريرية الرائعة والرسومات الجنينية.
  • الوصول إلى النص القابل للبحث بالكامل عبر الإنترنتوعرض الرسوم المتحركة والإجابة على أسئلة التقييم الذاتي والمزيد في www.studentconsult.com.
  • فهم الأساس الجزيئي لعلم الأجنة، بما في ذلك عمليات التفرع والطي - المعرفة الأساسية لتحديد جذر العديد من التشوهات.
  • فهم المظاهر السريرية لاضطراب النمو مع الصناديق القصيرة السريرية والارتباطات السريرية في جميع الأنحاء.

الشراء يخولك الوصول إلى موقع الويب حتى يتم نشر الإصدار التالي ، أو حتى لا يتم عرض الإصدار الحالي للبيع من قبل Elsevier ، أيهما يحدث أولاً. إذا تم نشر الإصدار التالي بعد أقل من عام من الشراء ، فيحق لك الوصول عبر الإنترنت لمدة عام واحد من تاريخ الشراء. تحتفظ Elsevier بالحق في تقديم منتج بديل مناسب (مثل إصدار إلكتروني قابل للتنزيل أو مستند إلى قرص مضغوط) في حالة إيقاف الوصول إلى موقع الويب.

  • تصور التطور الطبيعي وغير الطبيعي مع مئات الصور السريرية الرائعة والرسومات الجنينية.
  • الوصول إلى النص القابل للبحث بالكامل عبر الإنترنتوعرض الرسوم المتحركة والإجابة على أسئلة التقييم الذاتي والمزيد في www.studentconsult.com.
  • فهم الأساس الجزيئي لعلم الأجنة، بما في ذلك عمليات التفرع والطي - المعرفة الأساسية لتحديد جذر العديد من التشوهات.
  • فهم المظاهر السريرية لاضطراب النمو مع المربعات المصغرة السريرية ومربعات الارتباطات السريرية في جميع الأنحاء.

الشراء يخولك الوصول إلى موقع الويب حتى يتم نشر الإصدار التالي ، أو حتى لا يتم عرض الإصدار الحالي للبيع من قبل Elsevier ، أيهما يحدث أولاً. إذا تم نشر الإصدار التالي بعد أقل من عام من الشراء ، فيحق لك الوصول عبر الإنترنت لمدة عام واحد من تاريخ الشراء. تحتفظ Elsevier بالحق في تقديم منتج بديل مناسب (مثل إصدار إلكتروني قابل للتنزيل أو مستند إلى قرص مضغوط) في حالة إيقاف الوصول إلى موقع الويب.


علم الأجنة

علم الأجنة هو دراسة تطور الكائنات الحية. وهذا ينطبق على النباتات كما ينطبق على الحيوانات.

يستمر تكوين البذور بعد ذلك التخصيب في النباتات العليا. تتكون البذرة من الجنين ، وغطاء البذرة ، وجزء آخر يسمى أحيانًا السويداء. في حين أن النباتات مهمة للغاية للبقاء على قيد الحياة حيوان الحياة ، يتم وصف علم الأجنة الحيواني هنا.

يحد تعريف القاموس من معنى مصطلح "الجنين" لتنمية الحيوانات التي لم تُفقس أو التي لم تولد بعد. يتم تعريف الأجنة البشرية على أنها تطور البشر خلال الأسابيع الثمانية الأولى بعد الحمل. السبب الذي يجعل العديد من علماء الأجنة يجدون صعوبة في التعامل مع هذه المصطلحات هو أنها تعسفية بحتة. سيكون من الصعب بالفعل ، إن لم يكن من المستحيل ، التمييز بين جنين بشري يقترب من نهاية الأسبوع الثامن من إنسان نامٍ خلال الأسبوع التاسع بعد الحمل. في المقابل ، لا توجد أحداث مورفولوجية تميز شرغوف الضفدع قبل الفقس عن الشرغوف بعد الفقس (لا يحدث الفقس أبدًا بشكل متزامن في كتلة البيض ، وهناك دائمًا تلك التي تفقس مبكرًا وتلك اليرقات المتوسعة).

يعتبر علماء الأجنة التطور من الزيجوت إلى متعدد الخلايا الكائن الحي. في حالة البشر الخاصة ، لا تتوقف التنمية عند حد ولادة. لاحظ أن الأسنان تستمر في التطور والجنس الغدد مع التمايز الجنسي ينضج بعد الولادة بفترة طويلة. لعدد من السنوات ، أشار العديد من علماء الأجنة إلى تخصصهم على أنه تطوري مادة الاحياء للهروب من ضرورة حصر دراستهم بالمراحل السابقة. علم الأجنة بالمعنى الحديث هو دراسة تاريخ الحياة علم الأجنة الحيوانية والبشرية يأخذ بعين الاعتبار الجوانب التنموية للحياة ككل وليس فقط الأسابيع الثمانية الأولى.

يمكن إرجاع دراسة علم الأجنة ، وهو العلم الذي يتعامل مع تكوين وتطور الجنين والجنين ، إلى الفلاسفة اليونانيين القدماء. في الأصل ، كان علم الأجنة جزءًا من المجال المعروف باسم "الجيل" ، وهو مصطلح يشمل أيضًا دراسات التكاثر والتطور والتمايز وتجديد الأجزاء و علم الوراثة. وصف الجيل الوسائل التي ظهرت بها حيوانات أو نباتات جديدة. اعتقد القدماء أن كائنات جديدة يمكن أن تنشأ من خلالها التكاثر الجنسي, التكاثر اللاجنسي، أو جيل عفوي. في وقت مبكر من القرن السادس ب.ج. ، اقترح الأطباء والفلاسفة اليونانيون استخدام بيضة الفرخ النامية كوسيلة للتحقيق في علم الأجنة.

أرسطو (384 & ndash322 ب.ج.) نموذجين مهمين تاريخياً للتطور يعرفان بالتكوين الأولي والتكوين اللاجيني. وفقًا لنظريات التشكل المسبق ، جنين أو مصغر فرد توجد مسبقًا في بويضة الأم أو في السائل المنوي للأب وتبدأ في النمو عندما يتم تحفيزها بشكل صحيح. يعتقد بعض خبراء التكوين أن جميع الأجنة التي ستنمو على الإطلاق قد تكونت من قبل الله في الخلق. فضل أرسطو في الواقع نظرية التخلق اللاجيني ، التي تفترض أن الجنين يبدأ على أنه غير متمايز. كتلة وتضاف تلك الأجزاء الجديدة أثناء التطوير. اعتقد أرسطو أن الوالد الأنثى ساهم فقط بشكل غير منظم شيء على الجنين. وجادل بأن السائل المنوي من الوالد الذكر يوفر "الشكل ،" أو الروح ، التي توجه التطور وأن الجزء الأول من الكائن الحي الجديد الذي سيتم تكوينه هو قلب.

سيطرت نظرية التطور فوق الجيني لأرسطو على علم علم الأجنة حتى أثار عمل الفيزيولوجي ويليام هارفي (1578 & ndash1657) الشكوك حول جنين بشري مكون من خليتين بعد 24 ساعة من الإخصاب. تصوير ريتشارد جي رولينز. العرف صور الأسهم الطبية. مستنسخة بإذن. العديد من جوانب النظريات الكلاسيكية. في دراساته علم الأجنة ، كما في بحثه حول تداول دم، استوحى هارفي من عمل أستاذه جيرولامو فابريسي (حوالي 1533 و ndash1619). يعتقد بعض المؤرخين أن فابريسي يجب اعتباره مؤسس علم الأجنة الحديث نظرًا لأهمية نصوصه في علم الأجنة: على الجنين المشكل و حول نمو البيض والفرخ. هارفي على جيل الحيوانات لم يتم نشرها حتى عام 1651 ، لكنها كانت نتيجة سنوات عديدة من البحث. على الرغم من أن هارفي بدأ هذه التحقيقات من أجل تقديم دليل تجريبي لنظرية أرسطو عن التخلق ، فقد أثبتت ملاحظاته أن العديد من جوانب نظرية أرسطو للجيل كانت خاطئة.

يعتقد أرسطو أن الجنين يتكون أساسًا من التخثر في الرحم مباشرة بعد التزاوج عندما يتصرف مبدأ بناء الشكل للذكر على المادة المادية التي توفرها الأنثى. استخدام الغزال الذي تزاوج ، قام هارفي بتشريح الرحم وبحث عن الجنين. لم يتمكن من العثور على أي علامات على نمو جنين في الرحم حتى حوالي ستة أو سبعة أسابيع بعد حدوث التزاوج. بالإضافة إلى تجاربه على الغزلان ، أجرى هارفي دراسات منهجية لتطور بيضة الفرخ. أقنعته ملاحظاته أن التوليد بدأ بالتكوين اللاجيني ، أي الإضافة التدريجية للأجزاء. ومع ذلك ، رفض العديد من أتباع هارفي التخلق اللاجيني وتحولوا إلى نظريات التكوين المسبق.

استلهم علماء الطبيعة الذين فضلوا نظريات التشكل المسبق للجيل من الفلسفة الميكانيكية الجديدة و مجهر، وهو جهاز سمح لهم برؤية الجنين في مراحل مبكرة من التطور. أنتج بعض علماء الطبيعة ملاحظات غير موثوقة للغاية للأجنة المبكرة ، لكن مارسيلو مالبيجي (1628 و ndash1694) وجان سواميردام (1637 و ndash1680) ، وهما من رواد الفحص المجهري، قدمت الملاحظات التي بدا أنها تدعم التشكيل. بناءً على دراسات سد سوامر لـ الحشرات و البرمائيات، اقترح علماء الطبيعة أن الأجنة كانت موجودة مسبقًا داخل بعضها البعض مثل عش من الصناديق. ومع ذلك ، بالنظر إلى مثل هذه النظرية ، يمكن لأحد الوالدين فقط أن يعمل كمصدر لتسلسل الأفراد الذين تم تشكيلهم مسبقًا. في ذلك الوقت كانت بيضة كثيرة محيط كان معروفًا جيدًا ، ولكن عندما كشف المجهر عن وجود "حيوانات صغيرة" في السائل المنوي الذكري ، جادل بعض علماء الطبيعة بأن الأفراد الذين تم تشكيلهم مسبقًا يجب أن يكونوا موجودين في الحيوانات المنوية.

العلماء المحترمون في ذلك الوقت ، بما في ذلك Albrecht von Haller (1708 & ndash1777) و Charles Bonnet (1720 & ndash1793) و Lazzaro Spallanzani (1729 & ndash1799) و Ren & eacute Antoine Ferchault de Reaumur (1683 & ndash1757) ، دعموا عملية التشكيل. دراسات Bonnet ل التوالد العذري في حشرات المن كانت تعتبر بمثابة دعم قوي لتشكيل المبايض. وهكذا ، جادل بعض علماء الطبيعة بأن الجنس البشري بأكمله كان موجودًا مسبقًا في مبايض حواء ، بينما أفاد آخرون برؤية homunculi (أشخاص صغار) داخل الحيوانات المنوية. رفض علماء الطبيعة الآخرون في القرن الثامن عشر كلاً من آراء البويضات والحيوانات المنوية. كان Casper Friedrich Wolff (1733 & ndash1794) أحد أكثرها تأثيرًا ، حيث نشر مقالًا بارزًا في تاريخ علم الأجنة بعنوان "Theory of Generation" في عام 1759. جادل وولف بأن أعضاء الجسم لم تكن موجودة في بداية الحمل ، لكنها تتكون من بعض المواد غير المتمايزة في الأصل من خلال سلسلة من الخطوات. وجد علماء الطبيعة الذين شاركوا في الحركة المعروفة باسم فلسفة الطبيعة أفكار وولف جذابة للغاية. خلال القرن التاسع عشر ، زنزانة النظرية ، اكتشاف البويضة الثديية بواسطة كارل إرنست فون باير (1792 & ndash1876) ، وتأسيس علم الأجنة التجريبي بواسطة فيلهلم رو (1850 & ndash1924) وهانس دريش (1867 & ndash1941) حول الحجج الفلسفية حول طبيعة التطور الجنيني.

منذ حوالي قرن من الزمان ، تم إجراء ملاحظات دقيقة لعدد من الكائنات الحية النامية. بحلول هذا الوقت ، كانت هناك نظرية خلوية وكانت المجاهر الجيدة متاحة. بعد ذلك جاء التحليل السببي. على سبيل المثال ، كان معروفًا أن الأديم الظهري الظهري لجميع أجنة الفقاريات يتدحرج في أنبوب ليشكل الجزء المركزي. الجهاز العصبي. ما هي العوامل التي تتحكم في المظهر المنتظم جدًا للجهاز العصبي والتمايز اللاحق في أجزاء مختلفة من مخ والنخاع الشوكي؟ تم الافتراض بأن خلايا الأديم الظاهر الكامنة في المعدة تشير إلى الأديم الظاهر ليصبح عصبيًا. تمت الإشارة إلى الإشارة باسم الاستقراء. كما يبدو أن أعضاء جنينية أخرى تظهر نتيجة التحريض. سعى علم الأجنة الكيميائي إلى توصيف طبيعة الإشارات المحرضة. الآن ، يسعى علم الأجنة الجزيئي الحديث إلى الفحص على مستوى الجين ما يتحكم في التمايز المحدد الانسجة والخلية المصنّعة لكائن حي نامي.

هناك اعتبارات عملية تدفع بعض علماء الأجنة. أسباب تشوهات النمو (خلقي التشوهات) في البشر تصبح أكثر قابلية للفهم مع مراعاة علم الأجنة. يكون الجنين البشري عرضة بشكل غير عادي للأدوية والفيروسات و إشعاع خلال الأشهر العديدة الأولى من التطوير عندما يكون العديد منهم حرجًا عضو الأنظمة تتطور.


الديناميات التنظيمية لرابطة الدول المستقلة للتطور الجنيني بدقة خلية واحدة

يعد فهم كيفية تحكم شبكات تنظيم الجينات في التقييد التدريجي لمصائر الخلية تحديًا طويل الأمد. تقدم التطورات الحديثة في قياس التعبير الجيني في الخلايا المفردة رؤى جديدة في التزام النسب. ومع ذلك ، فإن الأحداث التنظيمية الكامنة وراء هذه التغييرات لا تزال غير واضحة. نحن هنا نتحرى ديناميكيات المناظر الطبيعية التنظيمية للكروماتين أثناء التطور الجنيني بدقة خلية واحدة. باستخدام مقايسة فهرسة اندماجية أحادية الخلية للكروماتين الذي يمكن الوصول إليه عبر transposase مع التسلسل (sci-ATAC-seq) ، قمنا بتحديد إمكانية الوصول إلى الكروماتين في أكثر من 20000 نواة مفردة من أجنة Drosophila melanogaster الثابتة التي تغطي ثلاث مراحل جنينية بارزة: 2-4 ساعات بعد وضع البيض (في الغالب) المرحلة 5 من نوى الأديم الأُرْمي) ، عندما يشتمل كل جنين على حوالي 6000 خلية متعددة القدرات 6-8 ساعات بعد وضع البويضة (في الغالب المرحلة 10-11) ، لالتقاط نقطة وسطية في التطور الجنيني عندما يتم تحديد السلالات الرئيسية في الأديم المتوسط ​​والأديم الظاهر و 10-12 h بعد وضع البيض (المرحلة 13 في الغالب) ، عندما تخضع كل خلية من خلايا الجنين التي يزيد عددها عن 20000 خلية إلى تمايز نهائي. تظهر نتائجنا أن هناك تغايرًا مكانيًا في إمكانية الوصول إلى الجينوم التنظيمي قبل المعدة ، وهي ميزة تتماشى مع مصير الخلية المستقبلي ، ويمكن ترتيب هذه النوى مؤقتًا على طول المسارات التنموية. خلال مرحلة التطور الجنيني ، تظهر حبيبات الأنسجة بحيث يمكن الاستدلال على أنواع الخلايا الفردية من خلال إمكانية الوصول إلى الكروماتين مع الحفاظ على توقيع الطبقة الجرثومية الأصلية. يكشف تحليل البيانات عن الاستخدام المتداخل للعناصر التنظيمية بين خلايا الأديم الباطن والأديم المتوسط ​​غير العضلي ، مما يشير إلى برنامج تنموي مشترك يذكرنا بسلالة الأديم المتوسط ​​في الأنواع الأخرى. نحدد 30،075 عنصرًا تنظيميًا بعيدًا يُظهر إمكانية الوصول الخاصة بالأنسجة. لقد تحققنا من صحة خصوصية الطبقة الجرثومية لمجموعة فرعية من هذه المعززات المتوقعة في الأجنة المعدلة وراثيًا ، وحققنا دقة قدرها 90٪. بشكل عام ، تُظهر نتائجنا قوة التنميط الفردي للخلية للأجنة لحل التغييرات الديناميكية في مشهد الكروماتين أثناء التطوير ، وللكشف عن البرامج التنظيمية لطبقات جرثومية metazoan وأنواع الخلايا.

الأرقام

البيانات الموسعة الشكل 1. ملخص القراءة ...

البيانات الموسعة الشكل 1. ملخص لتوزيعات القراءة عبر النقاط الزمنية الثلاث التي تم أخذ عينات منها

البيانات الموسعة الشكل 2. تحسينات الإثراء لـ ...

البيانات الموسعة الشكل 2. تحسينات التخصيب لكتل ​​LSI في 6-8 ساعات و 10-12 ساعة

البيانات الموسعة الشكل 3. العلاقة بين النسخ ...

البيانات الموسعة الشكل 3. العلاقة بين أشكال ربط عامل النسخ وإمكانية الوصول الخاصة بكليد LSI

البيانات الموسعة الشكل 4. أوجه التشابه والاختلاف ...

البيانات الموسعة الشكل 4. أوجه التشابه والاختلاف في إمكانية الوصول عبر جميع النقاط الزمنية الثلاث

البيانات الموسعة الشكل 5. جنس الفرد ...

البيانات الموسعة الشكل 5. جنس الخلايا الفردية التي تم تحديدها بنسبة X: يقرأ صبغية جسمية

البيانات الموسعة الشكل 6. الترتيب الزمني لـ ...

البيانات الموسعة الشكل 6. الترتيب الزمني للخلايا في 2-4 ساعات باستخدام مونوكل

البيانات الموسعة الشكل 7. تعقيد المكتبة و ...

البيانات الموسعة الشكل 7. تعقيد المكتبة وجزء من الكروموسوم X يقرأ مجموعات من ...

البيانات الموسعة الشكل 8. الكتل المعرفة من LSI ...

البيانات الموسعة الشكل 8. تُظهر الكتل المعرفة من LSI ومجموعات t-SNE تناظرًا قويًا

البيانات الموسعة الشكل 9. تخصيص مجموعة الخلايا ...

البيانات الموسعة الشكل 9. تعيين مجموعة الخلايا مشابه باستخدام إما محسن أو نسيج جيني ...

البيانات الموسعة الشكل 10. يمكن لـ sci-ATAC-seq التنبؤ ...

البيانات الموسعة الشكل 10. sci-ATAC-seq يمكن أن يتنبأ باستخدام مُحسِّن خاص بالأنسجة أثناء التطوير

كل مرشح كليد محدد ...

الشكل 1. التنميط ذو الخلية الواحدة للكروماتين ...

الشكل 1. التنميط خلية واحدة لإمكانية الوصول إلى الكروماتين عبر ذبابة الفاكهة التطور الجنيني

الشكل 2. الديناميات الزمنية وعدم التجانس المكاني ...

الشكل 2. الديناميات الزمنية وعدم التجانس المكاني في إمكانية الوصول إلى الكروماتين في الجنين المبكر

الشكل 3. يتم تخصيص الخلايا المفردة بسهولة ...

الشكل 3. يتم تخصيص الخلايا المفردة بسهولة للأنسجة وأنواع الخلايا بناءً على الكروماتين ...

الشكل 4. التنبؤ بنشاط المعزز الخاص بالأنسجة ...

الشكل 4. توقع نشاط مُحسِّن خاص بالأنسجة باستخدام sci-ATAC-seq


نمذجة التطور الجنيني في المختبر

التطور الجنيني هو عملية حاسمة لجميع الكائنات الحية بما في ذلك البشر. يمكن أن تنشأ العديد من الأمراض المختلفة عندما تكون هناك مشاكل أثناء التطور ، ولكن قد يكون من الصعب للغاية دراسة العمليات الفسيولوجية الأساسية. هناك بعض النماذج الحيوانية الشفافة لهذا الغرض ، مثل الأسماك أو الضفادع ، ويمكن عزل أجنة الثدييات المبكرة وتنميتها في طبق ، ولكن يجب أن تزرع الثدييات في النهاية في الرحم لمواصلة النمو ، مما يحجب النشاط.

نجح الباحثون الآن في إقناع الخلايا داخل هلام خاص لتنمو في الهياكل التي تؤدي إلى تكوين العظام والغضاريف والعضلات والأنسجة العصبية. يبلغ حجم هذه الهياكل ثلاثية الأبعاد حوالي مليمتر وتحتوي على نموذج للأنبوب العصبي الذي يُقصد به تقليد ذلك الذي من شأنه أن يولد الحبل الشوكي. تنتج بعض هذه النماذج ثلاثية الأبعاد أو & # 39 هياكل شبيهة بالجذع & # 39 الجسيدات ، وسلائف الهيكل العظمي والعضلات ، بالإضافة إلى سلائف الأعضاء الداخلية. The process lasts for about five days before the structures no longer parallel normal development.

"This model of embryonic development starts a new era," said joint study supervisor Bernhard G. Herrmann, Director of the Max Planck Institute for Molecular Genetics (MPIMG) and head of the Institute of Medical Genetics at Charité - Universitätsmedizin. "This allows us to observe embryogenesis of the mouse directly, continuously, and with large parallel numbers of samples, which would not be possible in the animal."

This work, which was reported in علم, will advance the study of development without the need for animal embryos, and may one day help scientists create strategies for repairing errors that arise.

"We can obtain more detailed results more quickly, and without the need for animal research," said joint study supervisor Alexander Meissner, Director at the MPIMG. "Of the more complex processes such as morphogenesis, we usually only get snapshots, but this changes with our model."

By using a gel, the researchers were able to provide the embryonic models with an environment that mimics the extracellular matrix. This complex mix of molecules has been the 'special sauce' for this new method, providing a framework for growth and preventing important molecules from diffusing away into the culture medium.

"The gel provides support to the cultured cells and orients them in space they can distinguish inside from outside, for example," said co-lead study author Jesse Veenvliet. "The cells are able to establish better communication, which leads to better self-organization."

In this study, the researchers analyzed the structures at the single-cell level after five days of growth.

"Even though not all cell types are present in the trunk-like structures, they are strikingly similar to an embryo of the same age," said co-lead study author Adriano Bolondi.

Bolondi and colleagues compared the structures' gene expression patterns with those of actual mouse embryos. "We found that all essential marker genes were activated at the right time in the right places in the embryoids, with only a small number of genes being out of line," says Bolondi.

When the scientists added a mutation that causes developmental defects to the model, they were able to mimic what's seen in live embryos that carry the mutation.


معلومات الكاتب

Present address: Present address: Bioimaging and Optofluidics group, IOGS, CNRS & University of Bordeaux Rue Francois Mitterand, 33400 Talence, France.,

Marta N. Shahbazi, Agnieszka Jedrusik and Sanna Vuoristo: These authors contributed equally to this work.

الانتماءات

Department of Physiology, Mammalian Embryo and Stem Cell Group, University of Cambridge, Development and Neuroscience, Downing Street, Cambridge CB2 3DY, UK

Marta N. Shahbazi, Agnieszka Jedrusik, Sanna Vuoristo, Gaelle Recher, Anna Hupalowska & Magdalena Zernicka-Goetz

Faculty of Life Sciences and Medicine, King’s College London, Women’s Health Academic Centre, Assisted Conception Unit, Guy’s Hospital, Great Maze Pond, London SE1 9RT, UK

Virginia Bolton, Liani G. Devito, Dusko Ilic & Yakoub Khalaf

Human Embryo and Stem Cell Laboratory, Francis Crick Institute, Mill Hill Laboratory, London NW7 1AA, UK

Norah M. E. Fogarty & Kathy K. Niakan

CARE Fertility Group, John Webster House, 6 Lawrence Drive, Nottingham Business Park, Nottingham NG8 6PZ, UK


شاهد الفيديو: مراحل تطور الجنين من الإخصاب إلى الولادة (شهر نوفمبر 2022).