VAD ÄR GASTRULERING? - BIOLOGI - 2025

Den gastrulation är en händelse av embryonal utveckling, där en massiv omorganisation sker från en massa av celler - blastula - till en i hög grad organiserad struktur, som bildas av flera groddblad.

För att tillfälligt placera oss i stadierna av den embryonala utvecklingen inträffar befruktning först, sedan segmentering och bildningen av blastulan och organisationen av denna cellmassa är gastrulering. Det är den viktigaste händelsen under den tredje graviditetsveckan hos människor.

Källa: Pidalka44

Diploblastiska djur består av två embryonala skikt: endoderm och ektoderm, medan triblastiska djur består av tre embryonala skikt: endoderm, mesoderm och ektoderm. Korrekt organisering av dessa strukturer och lämplig cellulär lokalisering av dem sker under gastrulering.

Varje embryonskikt som bildas under gastrulering kommer att ge upphov till specifika organ och system i den vuxna organismen.

Processen varierar beroende på den studerade djurlinjen. Det finns emellertid vissa vanliga händelser såsom förändringar i cellers rörlighet, i deras form och i hur de är anslutna.

Principer för embryonal utveckling

Avgörande steg under utvecklingen

För att förstå gastruleringsbegreppet är det nödvändigt att känna till vissa viktiga aspekter av utvecklingen av ett embryo. Vi kommer att lista och kort beskriva vart och ett av de före-gastruleringsstegen för att komma in i kontext.

Även om djurutveckling är en mycket varierande händelse mellan linjer, finns det fyra vanliga stadier: befruktning, blastula bildning, gastrulation och organogenesis.

Steg 1. Befruktning

Det första steget är befruktning: föreningen mellan kvinnliga och manliga gameter. Efter denna händelse inträffar en serie förändringar och transformationer i zygoten. Fenomenet som involverar övergången från en enda cell till ett fullt bildat embryo är målet med embryonal utvecklingsbiologi.

Steg 2. Segmentering och bildning av blastula

Efter befruktningen inträffar repetitiv och massiv celldelning, som i detta skede kallas blastomeren. Under denna period som kallas segmentering är det ingen ökning i storlek, endast uppdelningar av den stora initiala cellmassan. När denna process är klar har en massa celler som kallas en blastula bildats.

I de flesta djur arrangerar cellerna sig runt en vätskefylld central kavitet som kallas en blastocele. Här bildas ett groddskikt, och det är ett steg som alla flercelliga djur genomgår under sin utveckling.

Det är viktigt att nämna att embryot får en polaritet under segmenteringsfenomenet. Det vill säga, de skiljer sig åt i djur- och växtstolpar. Djuret kännetecknas av att det är rikt på cytoplasma och liten äggula.

Steg 3. Gastrulering och bildning av två groddlager

Efter bildandet av det första groddskiktet inträffar bildandet av ett andra lager. Denna process kommer att beskrivas i detalj i den här artikeln.

Steg 4. Organogenes

När alla tre kimlager har upprättats börjar celler interagera med sina partner och bildningen av vävnader och organ inträffar i en händelse som kallas organogenes.

Flera organ innehåller celler från mer än ett grovlager. Det är inte ovanligt att utsidan av orgelet härleds från ett groddskikt och det inre från ett annat. Det tydligaste exemplet på detta heterogena ursprung är huden, som härrör från ektoderm och även från mesoderm.

Liksom vid gastrulering migrerar celler under organogenes långa avstånd för att nå sin slutliga position.

Embryonskikt

Den avgörande händelsen av gastrulering är cellulär organisation i olika embryonala lager. Antalet embryonala lager möjliggör klassificering av djur i två kategorier: diblastic och triploblastic.

Diblastics är djur med en mycket enkel struktur och har bara två groddlager: endoderm och ektoderm.

Däremot har triblastiska organismer tre embryonala lager: de som besitter av diblastics, och en ytterligare en, mesoderm.

Vad är gastrulering?

Gastrulering: ursprunget till de tre grovlagren

Under gastrulering börjar den sfäriska blastulen som beskrivs i föregående sektion att öka i komplexitet, vilket leder till bildandet av groddskikten från totipotenta celler i det epiblastiska skiktet.

Ursprungligen användes termen gastrulering för att beskriva händelsen av tarmbildning. Men det används nu i mycket bredare bemärkelse och beskriver bildandet av ett trilaminärt embryo.

I denna process upprättas kroppsplanen för den utvecklande organismen. Cellerna som ingår i endodermen och mesodermen finns inuti gastrula, medan cellerna som utgör huden och nervsystemet är spridda på ytan av den.

Cellrörelse - eller migrationer - under gastrulation involverar hela embryot och är en händelse som måste samordnas.

Gastrulering är en mycket varierande process

Beroende på den studerade djurgruppen finner vi markanta variationer i gastruleringsprocessen

I synnerhet varierar denna process i olika klasser av ryggradsdjur. Detta inträffar delvis på grund av de geometriska begränsningarna som varje gastrula uppvisar.

Trots dessa markanta variationer är stadierna efter gastrula mycket lika mellan grupperna. Faktum är att likheten mellan ryggradsembryon är ett faktum av populär kunskap.

Det är mycket svårt - även för de ledande myndigheterna inom embryologi - att skilja ett embryo från en fågel och en reptil i dess begynnande stadier.

Klassificering av bilaterala djur enligt ödet för blastopore.

Under gastrulation bildas en öppning som kallas blastopore. Den slutliga destinationen för detta möjliggör klassificering av bilatererade djur i två stora grupper: protostomer och deuterostomer.

I protostomaterna - en term från de grekiska rötterna "första mun" - ger den nämnda öppningen upphov till munnen. Denna avstamning innehåller blötdjur, leddjur och olika phyla av vermiform djur.

I deuterostomer ger blastoporen anus, och munnen bildas från en annan sekundär öppning. I den här gruppen hittar vi hästdjur och kordater - vi människor befinner oss inom kordater.

Andra embryonala och molekylära egenskaper har hjälpt till att validera förekomsten av dessa två evolutionära linjer.

Typer rörelser under gastrulering

Blastulans öde beror på flera faktorer, inklusive äggtyp och segmentering. De vanligaste typerna av gastrulation är följande:

Gastrulering genom invagination

I de flesta djurgrupper är segmenteringen av holoblastisk typ, där blastulen liknar en boll utan ingenting inuti och hålrummet kallas en blastocele.

Under gastrisk invagination invaginerar en del av blastulan inåt och ger upphov till det andra groddskiktet: endodermen. Dessutom visas ett nytt hålrum, kallat archenteron.

Det är analogt med att ta en boll eller en mjuk plastkula, och med fingret trycker vi på tills vi bildar ett hål: detta är invaginationen som vi hänvisar till. Havsborre uppvisar denna typ av gastrulation.

Grastrulering genom epibolia

Denna typ av gastrulation förekommer i ägg som har avsevärda mängder äggula i den vegetativa polen. Av dessa skäl blir det svårt att skapa en intussusception (processen som vi beskrev i den tidigare typen av gastrulation).

För bildandet av groddlagren finns det en multiplikation av mikromererna belägna i djurpolen, som sjunker och omger makromererna. Vid denna tidpunkt har blastopore redan bildats vid den vegetativa polen,

Ektodermen kommer att bildas av mikromererna, medan makromererna ger upphov till endodermen.

Denna typ av gastrulering finns i bildningen av ektodermen hos mycket heterogena djurgrupper, såsom paddor, sjöborrar och tunicates (även känd som havsprutor eller havssprutor).

Involution gastrulation

Denna process sker när ägget uppvisar enorma mängder äggula - mer än när det gäller epibolisk gastrulering. Processen består av att cellerna kollapsar på skivans periferi.

Dessa celler rör sig sedan bakåt och bildar ett andra lager som viks inuti och bildar endoderm och ektoderm. Mesoderm av amfibier bildas genom att följa detta utvecklingsmönster.

Gastrulering genom delaminering

Endodermen härstammar från uppdelningar av ektodermala celler. Dessutom migrerar och sjunker dessa celler. Sedan inträffar separationen i två lager av celler, vilket kommer att vara ektoderm och endoderm.

Denna typ av gastrulation är inte ofta och det finns ingen blastopore. Hypoblastbildning hos fåglar och däggdjur sker genom delaminering.

Ingression gastrulation

Det liknar gastrulering genom delaminering i flera avseenden, med undantag för att endoderm bildas av rörelsen av celler från ektodermen.

Liksom vid gastrulering genom delaminering förekommer inte bildningen av en blastopore och är karakteristisk för inte särskilt komplexa djur såsom havssvampar och märg. Sjöborrarnas mesoderm bildas på detta sätt, och så är neuroblaster i släktet Drosophila.

referenser

1. Carlson, BM (2018). Human Embryology and Developmental Biology E-Book. Elsevier.
2. Hall, BK (2012). Evolutionär utvecklingsbiologi. Springer Science & Business Media.
3. Hickman, CP (2007). Integrerade zoologiska principer. McGraw-Hill.
4. Holtfreter, J. (1944). En studie av gastrikens mekanik. Journal of experimentell zoologi, 95 (2), 171-212.
5. Kalthoff, K. (1996). Analys av biologisk utveckling. New York: McGraw-Hill.
6. Nance, J., Lee, JY, & Goldstein, B. (2005). Gastrulering i C. elegans. I WormBook: The Online Review of C. elegans Biology. WormBook.