Entwicklungsbiologie ist die Studie des Prozesses, um den Organismen wachsen und sich entwickeln. Moderne Entwicklungsbiologie studiert die genetische Kontrolle des Zellwachstums, der Unterscheidung und "morphogenesis", der der Prozess ist, der Gewebe, Organe und Anatomie verursacht.

Perspektiven

Die Entwicklung eines neuen Lebens ist ein sensationeller Prozess und vertritt ein Meisterwerk der zeitlichen und räumlichen Kontrolle des Genausdrucks. Entwicklungsgenetik studiert die Wirkung, die Gene in einem Phänotyp in Anbetracht normaler oder anomaler epigenetic Rahmen haben. Die Ergebnisse der Entwicklungsbiologie können helfen, Entwicklungsabnormitäten wie chromosomale Abweichungen diese Ursache Unten Syndrom zu verstehen. Ein Verstehen der Spezialisierung von Zellen während embryogenesis hat Auskunft darüber gegeben, wie sich Stammzellen in spezifische Gewebe und Organe spezialisieren. Diese Information hat zum Beispiel zum Klonen von spezifischen Organen zu medizinischen Zwecken geführt. Ein anderer biologisch wichtiger Prozess, der während der Entwicklung vorkommt, ist apoptosis — programmierter Zelltod oder "Selbstmord". Viele Entwicklungsmodelle werden verwendet, um die Physiologie und molekulare Basis dieses Zellprozesses aufzuhellen. Ähnlich kann ein tieferes Verstehen der Entwicklungsbiologie größeren Fortschritt in der Behandlung von angeborenen Unordnungen fördern, und Krankheiten, z.B menschlichen Sexualentschluss studierend, können zu Behandlung für Unordnungen wie angeborene Nebennierendrüse hyperplasia führen.

Entwicklungsmusterorganismen

Häufig schließen verwendete Musterorganismen in der Entwicklungsbiologie den folgenden ein:

• Wirbeltiere
• Zebrafish Danio Wiederrio
• Medakafish Oryzias latipes
• Fugu (pufferfish) Takifugu rubripes
• Frosch Xenopus laevis, Xenopus tropicalis
• Huhn Gallus gallus
• Maus Mus musculus (Säugetierembryogenesis)
• Wirbellose Tiere
• Lancelet Branchiostoma lanceolatum
• Ascidian Ciona intestinalis
• Seeigel Strongylocentrotus purpuratus
• Roundworm Caenorhabditis elegans
• Taufliege-Taufliege melanogaster (Taufliege embryogenesis)
• Werke (Werk embryogenesis)
• Patenen von Physcomitrella
• Arabidopsis thaliana
• Mais
• Löwenmaul-Löwenmaul majus

Anderer

• Schlamm-Form Dictyostelium discoideum

Studierte Phänomene

Zellunterscheidung

Unterscheidung ist die Bildung von Zelltypen, davon, was ursprünglich eine Zelle - die Zygote oder Spore ist. Die Bildung von Zelltypen wie Nervenzellen kommt mit mehreren Vermittler, weniger unterschiedene Zelltypen vor. Eine Zelle bleibt ein bestimmter Zelltyp durch das Aufrechterhalten eines besonderen Musters des Genausdrucks. Das hängt von Durchführungsgenen, z.B für Abschrift-Faktoren und Signalproteine ab. Diese können an der Selbstfortsetzung von Stromkreisen im Gen Durchführungsnetz, Stromkreise teilnehmen, die mehrere Zellen einschließen können, die mit einander kommunizieren. Außensignale können Genausdruck durch das Aktivieren eines Empfängers verändern, der eine Signalkaskade auslöst, die Abschrift-Faktoren betrifft. Zum Beispiel veranlasst der Abzug von Wachstumsfaktoren von myoblasts sie aufzuhören, sich zu teilen und stattdessen in Muskelzellen zu differenzieren.

Embryonische Entwicklung

Embryogenesis ist der Schritt im Lebenszyklus nach der Befruchtung - die Entwicklung des Embryos, von der Zygote (fruchtbar gemachtes Ei) anfangend. Organismen können sich drastisch darin unterscheiden, wie sich der Embryo besonders entwickelt, wenn sie verschiedenen Unterabteilungen gehören. Zum Beispiel fängt die Embryonalentwicklung in placental Säugetieren mit der Spaltung der Zygote in acht unbegangene Zellen an, die dann einen Ball (morula) bilden. Die Außenzellen werden der trophectoderm oder trophoblast, der in der Kombination mit dem mütterlichen endometrial Gebärmuttergewebe die Nachgeburt bilden wird, die für das fötale Ernähren über das mütterliche Blut erforderlich ist, während innere Zellen die innere Zellmasse werden, die alle fötalen Organe bilden wird (die Brücke zwischen diesen zwei Teilen bildet schließlich die Nabelschnur). Im Gegensatz bildet die Taufliege-Zygote zuerst einen syncytium in der Form von der Wurst, der noch eine Zelle, aber mit vielen Zellkernen ist.

Das Mustern ist wichtig, um zu bestimmen, welche Zellen sich in der Organe entwickeln. Das wird durch die Nachrichtenübermittlung zwischen angrenzenden Zellen durch Proteine auf ihren Oberflächen, und durch Anstiege vermittelt, verborgenen Molekülen Zeichen zu geben. Ein Beispiel ist retinoic Säure, die einen Anstieg im Kopf bildet, um Richtung in Tieren zu verfolgen. Säure von Retinoic geht in Zellen ein und aktiviert Gene von Hox auf eine von der Konzentration abhängige Weise - Gene von Hox unterscheiden sich darin, wie viel retinoic Säure sie für die Aktivierung verlangen und so schiffsschnabelförmige Differenzialausdruck-Grenzen auf eine colinear Mode mit ihrer Genomic-Ordnung zeigen werden. Da Hox Gene für Abschrift-Faktoren codieren, veranlasst das verschiedene aktivierte Kombinationen sowohl von Hox als auch von anderen Genen in getrennten anteroposterior Quersegmenten der Nerventube (neuromeres) und verwandten Muster in Umgebungsgeweben, wie Branchial-Bögen, seitlicher mesoderm, Nervenkamm, Haut und endoderm im Kopf, Richtung zu verfolgen. Das ist für z.B wichtig. die Segmentation des Stachels in Wirbeltieren.

Embryonische Entwicklung geht richtig nicht immer weiter, und Fehler können auf Geburtsdefekte oder Fehlgeburt hinauslaufen. Häufig ist der Grund (Veränderung oder Chromosom-Abnormität) genetisch, aber es kann Umwelteinfluss (wie teratogens) oder stochastische Ereignisse geben. Anomale durch die Veränderung verursachte Entwicklung ist auch vom Entwicklungsinteresse, weil es einen Mechanismus für Änderungen im Körperplan zur Verfügung stellt (sieh Entwicklungsentwicklungsbiologie).

Wachstum

Wachstum ist die Vergrößerung eines Gewebes oder Organismus. Wachstum geht nach der Embryonalbühne weiter, und kommt durch die Zellproliferation, Vergrößerung von Zellen oder Anhäufung des extracellular Materials vor. In Werken läuft Wachstum auf einen erwachsenen Organismus hinaus, der vom Embryo auffallend verschieden ist. Die wuchernden Zellen neigen dazu, von unterschiedenen Zellen verschieden zu sein (sieh Stammzelle und Ahn-Zelle). In einigen Geweben, die wuchern, werden Zellen auf Spezialgebiete wie die Wachstumsteller von Knochen eingeschränkt. Aber einige Stammzellen wandern dazu ab, wo sie wie Mesenchymal-Stammzellen erforderlich sind, die vom Knochenmark abwandern können, um z.B Muskel, Knochen oder fetthaltiges Gewebe zu bilden. Die Größe eines Organs bestimmt oft sein Wachstum, als im Fall von der Leber, die zurück zu seiner vorherigen Größe wächst, wenn ein Teil entfernt wird. Wachstumsfaktoren, wie Fibroblast-Wachstumsfaktoren im Tierembryo und Wachstumshormon in jugendlichen Säugetieren, kontrollieren auch das Ausmaß des Wachstums.

Metamorphose

Die meisten Tiere haben eine Larvenbühne mit einem von diesem des erwachsenen Organismus verschiedenen Körperplan. Die Larve abrubtly entwickelt sich in einen Erwachsenen in einem Prozess genannt Metamorphose. Zum Beispiel werden Raupen (Schmetterling-Larven) spezialisiert, um zu fressen, wohingegen erwachsene Schmetterlinge (imagos) für den Flug und die Fortpflanzung spezialisiert werden. Als die Raupe genug gewachsen ist, verwandelt sie sich in eine unbewegliche Puppe. Hier entwickelt sich der imago von imaginal innerhalb der Larve gefundenen Scheiben.

Regeneration

Regeneration ist die Reaktivierung der Entwicklung, so dass ein fehlender Körperteil zurück wächst. Dieses Phänomen ist besonders in Salamandern studiert worden, wo die Erwachsenen ein ganzes Glied wieder aufbauen können, nachdem es amputiert worden ist. Forscher hoffen zu einem Tag im Stande zu sein, Regeneration in Menschen zu veranlassen (sieh verbessernde Medizin). Es gibt wenig spontane Regeneration in erwachsenen Menschen, obwohl die Leber eine bemerkenswerte Ausnahme ist. Wie für Salamander ist die Regeneration der Leber mit dedifferentiation von einigen Zellen zu einem mehr Embryonalstaat verbunden.

Entwicklungssystembiologie

Die Computersimulation der Mehrzellentwicklung ist eine Forschungsmethodik, um die Funktion der sehr komplizierten an der Entwicklung von Organismen beteiligten Prozesse zu verstehen. Das schließt Simulation der Zellnachrichtenübermittlung, Mehrzellwechselwirkungen und genomic Durchführungsnetze in der Entwicklung von Mehrzellstrukturen und den Prozessen ein (sieh französische Fahne vorbildliche oder Biologische Physik des sich Entwickelnden Embryos für die Literatur). Minimale Genome für minimale Mehrzellorganismen können den Weg ebnen, um solche komplizierten Prozesse in vivo zu verstehen.

Siehe auch

Außenverbindungen

• Entwicklungsbiologie von Werken und Tieren
• Entwicklungsbiologie - 8. Ausgabe von Scott Gilbert (Online-Lehrbuch)