If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Զարգացում․ ներածություն

Ինչպե՞ս է մի բջջից առաջանում այնպիսի բարդ օրգանիզմ, ինչպիսին է գորտը, ճանճը կամ մարդը։ Սովորի՛ր զարգացման հիմնական սկզբունքները։

Հիմնական դրույթներ

  • Բազմաբջիջ օրգանիզմը մեկ բջջից (զիգոտից) վերածվում է բազմաթիվ տարբեր տեսակի բջիջներից կազմված ամբողջության, որոնք կազմում են հյուսվածքներ և օրգաններ։
  • Զարգացումը ներառում է բջիջների բաժանումը, մարմնի առանցքի ձևավորումը, հյուսվածքների և օրգանների զարգացումը և բջիջների տարբերակումը (բջջի վերջնական ինքնության ձևավորումը):
  • Զարգացման ընթացքում բջիջներն օգտագործում են ինչպես ներքին, այնպես էլ ժառանգաբար ստացված և արտաքին ազդանշաններ հարևաններից՝ իրենց վարքագիծը և ինքնությունը «որոշելու» համար:
  • Զարգացմանը զուգահեռ բջիջները, սովորաբար, ավելի սահմանափակ են դառնում իրենց զարգացման ներուժով (բջիջների տեսակները, որոնք նրանք կարող են արտադրել)։

Ներածություն

Դու քայլում, խոսում, մտածում և սովորում ես ավելի քան 30 տրիլիոն բջիջներից կազմված ամբողջություն ես1։ Բայց դու միշտ այդքան մեծ ու բարդ չես եղել: Փաստորեն, դու (ինչպես մոլորակի յուրաքանչյուր այլ մարդ) սկիզբ ես առել մեկ բջջի՝ զիգոտի տեսքով, որն առաջացել է բեղմնավորման արդյունքում։ Այսպիսով՝ ինչպե՞ս է ձևավորվել քո զարմանալի, բարդ մարմինը:

Զարգացում․ մեծ պատկերը

Զարգացման ընթացքում մարդը կամ այլ բազմաբջիջ օրգանիզմ զարմանալի վերափոխման են ենթարկվում, որն այնքան կտրուկ է, որքան թրթուրի՝ թիթեռի վերածվելու կերպարանափոխությունը: Ժամերի, օրերի և ամիսների ընթացքում օրգանիզմը մեկ բջջից՝ զիգոտից (որն առաջանում է սերմնաբջջի և ձվաբջջի միացումից) վերածվում է բջիջների, հյուսվածքների և օրգանների հսկայական, կազմակերպված ամբողջության;
Սաղմի զարգացմանը ընթացքում նրա բջիջները բաժանվում, աճում և փոփոխվում են հատուկ ձևերով՝ ավելի բարդ մարմին կազմելու համար: Բնականոն գործելու համար այդ մարմնին անհրաժեշտ են լավ սահմանված առանցքներ (օրինակ՝ գլուխ, պոչ): Այն նաև բազմաբջիջ օրգանների և այլ կառույցների կարիք ունի, որոնք տեղակայված են առանցքների երկայնքով ճիշտ տեղերում և միմյանց հետ կապված են ճիշտ ձևերով:
Զարգացման ընթացքում օրգանիզմի բջիջները նույնպես պետք է մասնագիտանան՝ առաջացնելով տարբեր գործառույթներ իրականացնող բջիջներ։ Քո մարմինը (կամ նույնիսկ նորածնի մարմինը) պարունակում է բջիջների տարբեր տեսակներ՝ սկսած նեյրոններից մինչև լյարդի և արյան բջիջներ: Այս բջիջներից յուրաքանչյուրը հանդիպում է միայն մարմնի որոշակի մասերում՝ որոշակի օրգանների որոշակի հյուսվածքներում, որտեղ դրա կարիքը կա։
Ինչպե՞ս է զարգանում այս բարդ բջջային ամբողջությունը։ Զարգացումն ընթանում է գեների վերահսկողությամբ: Մարմնի հասուն բջիջների տեսակները, ինչպիսին նեյրոններն և լյարդի բջիջներն են, գեների տարբեր բազմություններ են էքսպրեսիայի ենթարկում, որոնք նրանց տալիս են իրենց յուրահատուկ հատկություններն ու գործառույթները: Նույն կերպ, զարգացման ընթացքում բջիջները էքսպրեսիայի են ենթարկում նաև գեների որոշակի խմբեր: Գենային էքսպրեսիայի այս օրինաչափություններն ուղղորդում են բջիջների վարքը և թույլ են տալիս նրանց հաղորդակցվել հարևան բջիջների հետ՝ համակարգելով զարգացումը:
Այս հոդվածում և սրան հաջորդող հոդվածներում մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք զարգացման սկզբունքներին և օրինակներին:

Զարգացման մի քանի հիմնական գործընթացներ

Տարբեր օրգանիզմներ զարգանում են տարբեր ձևերով, բայց կա մի քանի հիմնական բան, որոնք պետք է տեղի ունենան գրեթե ցանկացած օրգանիզմի սաղմնային զարգացման ընթացքում.
  • Բաժանման միջոցով բջիջների քանակը պետք է ավելանա
  • Պետք է կազմվեն մարմնի առանցքները (գլուխ-պոչ, աջ-ձախ և այլն)
Գորտի կյանքի շրջափուլի տրամագրի վրա հիմնված տրամագիր ըստ՝ Xenbase-ի2:
  • Հյուսվածքները պետք է ձևավորվեն, և օրգաններն ու կառուցվածքները պետք է ստանան իրենց ձևերը
    Գորտի կյանքի շրջափուլի տրամագրի վրա հիմնված տրամագիր ըստ՝ Xenbase-ի2:
  • Առանձին բջիջները պետք է ձեռք բերեն իրենց բջջային ինքնությունը (օրինակ՝ նեյրոն)
Ավելի պարզ լինելու համար՝ այս գործընթացները իրար հաջորդող առանձին իրադարձություններ չեն: Դրանք շարունակվում են սաղմի զարգացմանը զուգահեռ:
Օրինակ՝ վաղ զարգացման ընթացքում, երբ սաղմի բջիջները բաժանվում են, տարբեր ժամանակներում զարգանում են մարմնի տարբեր առանցքները (օրինակ՝ գլուխ-պոչ և ձախ-աջ)։ Նույն կերպ՝ օրգանի ձևավորման համար բջիջները բաժանվում են և տարբերակվում (բջիջները ստանում են իրենց վերջնական ինքնությունը)՝ հնարավոր դարձնելով բջիջներից օրգանների մասերի առաջացումը։

Տեղեկության աղբյուրները զարգացման ժամանակ

Ինչպե՞ս են բջիջներն իմանում, թե ինչ պետք է անեն զարգացման ընթացքում: Այսինքն՝ ինչպե՞ս է բջիջը իմանում, թե երբ և ինչպես գաղթի, բաժանվի կամ տարբերակվի: Ընդհանուր առմամբ, կա երկու տեսակի տեղեկատվություն, որոնք առաջնորդում են բջիջների վարքը:
  • Ներքին (տեսակային) տեղեկատվությունը ժառանգվում է մայրական բջջից՝ բջիջների բաժանման միջոցով: Օրինակ՝ բջիջը կարող է ժառանգել մոլեկուլներ, որոնք «ասում են» նրան, որ պատկանում է մարմնի նյարդային կամ նյարդային բջիջ արտադրող տեսակին:
  • Արտաքին (դիրքից կախված) տեղեկատվությունը ստացվում է բջջի միջավայրից։ Օրինակ՝ բջիջը կարող է քիմիական ազդանշաններ ստանալ հարևան բջջից՝ հրահանգելով նրան դառնալ լուսաընկալիչի որոշակի տեսակ (լույսը հայտնաբերող նեյրոն):
Զարգացման ընթացքում բջիջներն հաճախ օգտագործում են ինչպես ներքին, այնպես էլ արտաքին տեղեկատվություն՝ իրենց ինքնության և վարքի վերաբերյալ որոշումներ կայացնելու համար: Իհարկե, նրանք իրականում չեն «որոշում»՝ մտածելով խնդիրը, ինչպես դու կամ ես: Փոխարենը, բջիջները որոշումներ են կայացնում այնպես, ինչպես դա կվարեր հաշվիչը կամ համակարգիչը. գեների և սպիտակուցների միջոցով կատարելով տրամաբանական գործողություններ, որոնք հաշվարկում են լավագույն պատասխանը:

Տարբերակում, որոշում և ցողունային բջիջներ

Զարգացման ընթացքում բջիջներն ավելի ու ավելի սահմանափակ են դառնում իրենց «զարգացման ներուժով»:3 Այսինքն՝ այլ բջիջների տեսակները, որոնք նրանք կարող են ստեղծել բջիջների բաժանմամբ (կամ ուղղակիորեն դրանց վերածվելով), գնալով քչանում են։
Օրինակ՝ մարդու զիգոտը կարող է առաջացնել մարդու մարմնի բոլոր բջիջների տեսակները, ինչպես նաև ընկերքը կազմող բջիջները: Ցողունային բջիջներից այլ տեսակի բջիջների առաջացման այս ունակությունը զիգոտը դաձնում է տոտիպոտենտ: Սակայն, բջիջների բաժանման բազմաթիվ փուլերից հետո սաղմի բջիջները կորցնում են ընկերքի բջիջներ առաջացնելու ունակությունը և դառնում են ավելի սահմանափակ պոտենցիալով բջիջներ (պլուրիպոտենտ)4: Այս փոփոխությունները պայմանավորված են բջիջներում էքսպրեսիայի ենթարկված գեների հավաքածուի փոփոխություններով:
Ի վերջո, սաղմի բջիջները բաժանվում են երեք տարբեր խմբերի, որոնք հայտնի են որպես սաղմնային թաղանթներ՝ մեզոդերմ, էնտոդերմ և էկտոդերմ: Յուրաքանչյուր սաղմնային թաղանթ նորմալ պայմաններում առաջացնում է հյուսվածքների և օրգանների իր յուրահատուկ հավաքածուն:
Մշակված նկարի աղբյուրը՝ Some of the cells that arise from animal gastrulas with three germ layers, ըստ՝ Chinami Michaels, the Embryo Project Encyclopedia-ի CC BY-NC-SA 3.0
Քանի որ սաղմնային թաղանթների բջիջները շարունակում են բաժանվել՝ շփվելով հարևանների հետ և կարդալով իրենց ներքին տեղեկատվությունը, նրանց բջիջների ճակատագրի «տարբերակներն» ավելի ու ավելի նեղ կլինեն: Սկզբում բջիջները կարող են նշվել այնպես, որ նախատեսված լինեն որոշակի ճակատագրի համար, բայց կարող են փոխվել որոշակի ազդանշանների շնորհիվ: Հաջորդը, նրանք կարող են դառնալ որոշված, ինչը նշանակում է, որ նրանք անդառնալիորեն ունեն որոշակի ճակատագիր: Բջիջը որոշելուց հետո, նույնիսկ եթե այն նոր միջավայր է տեղափոխվել, այն կտարբերակվի՝ վերածվելով բջջի տեսակին, որը պարտավորել է դառնալ5:
Ի վերջո, մարմնի բջիջների մեծ մասը տարբերակվում է կամ ստանում է կայուն և վերջնական ինքնություն: Մարդու մարմնում տարբերակված բջիջների տեսակներից են նեյրոնները, աղիքները պատող բջիջները և իմունային համակարգում բակտերիաների հետ պայքարող մակրոֆագները: Յուրաքանչյուր տարբերակված բջջի տեսակ ունի գենային էքսպրեսիայի հատուկ ձև, որը այն կայուն ձևով պահպանում է: Բջջի տվյալ տեսակում էքսպրեսիայի ենթարկվող գեները որոշում են այն սպիտակուցները և ՌՆԹ-ները, որոնք անհրաժեշտ են ջջի տվյալ տեսակին՝ նրան ճիշտ կառուցվածք և գործառույթ տալով՝ իր գործն անելու համար:
Ձախ կողմում․ Լյարդի բջիջ: Լյարդի բջիջը պարունակում է ալկոհոլ դեհիդրոգենազ սպիտակուցներ: Եթե բջջակորիզը նայենք, կտեսնենք, որ ալկոհոլ դեհիդրոգենազի գենը էքսպրեսիայի է ենթարկվում՝ ստեղծելով ՌՆԹ, մինչդեռ նյարդային միջնորդանյութի գենը էքսպրեսիայի չի ենթարկվում։ ՌՆԹ-ն վերամշակվում և տրանսլյացիա է իրականացնում, այդ պատճառով ալկոհոլ դեհիդրոգենազ սպիտակուցները հայտնաբերվում են բջջում:
Աջ կողմում․ Նեյրոն: Նեյրոնը պարունակում է նյարդամիջնորդանյութ սպիտակուցներ: Եթե բջջակորիզը նայենք, կտեսնենք, որ ալկոհոլ դեհիդրոգենազի գենը չի էքսպրեսիայի չի ենթարկվում ՌՆԹ ստեղծելու համար, իսկ նյարդամիջնորդանյութինը էքսպրեսիայի է ենթարկվում: ՌՆԹ-ն վերամշակվում և տրանսլյացիա է իրականացնում, այդ պատճառով էլ բջջում հայտնաբերվում են նյարդային միջնորդանյութ հանդիսացող սպիտակուցները:
Օրինակ, վերը նշված գծապատկերը ցույց է տալիս երկու գեն, որոնք տարբեր կերպ են էքսպրեսիայի ենթարկվում լյարդի բջջում և նեյրոնում: Ալկոհոլը և այլ թույներ քայքայող ֆերմենտի մի մասը կոդավորող մեկ գեն էքսպրեսիայի է ենթարկվում միայն լյարդի բջջում (բայց ոչ նեյրոնում): Նյարդային միջնորդանյութ կոդավորող մյուս գենը էքսպրեսիայի է ենթարկվում միայն նեյրոնում (բայց ոչ լյարդի բջիջում): Շատ այլ գեներ նույնպես տարբեր կերպ են էքսպրեսիայի ենթարկվում այս երկու բջիջներում։

Հասուն ցողունային բջիջներ

Մարդու մարմնի ոչ բոլոր բջիջներն են տարբերակվում: Մեծահասակների մարմնի որոշ բջիջներ պահպանում են բաժանվելու և բազմատեսակ բջիջներ արտադրելու ունակությունը: Դրանք ներառում են հասուն ցողունային բջիջները, որոնք սովորաբար մուլտիպոտենտ են. դրանք կարող են արտադրել մեկից ավելի տեսակի բջիջներ, բայց ոչ բջիջների մեծ տեսականի4: Օրինակ՝ ոսկրածուծի արյունաստեղծ ցողունային բջիջները կարող են առաջացնել արյան համակարգի բոլոր բջիջների տեսակները (ցույց է տրված ստորև), բայց ոչ այլ բջիջներ, ինչպիսիք են նեյրոնները կամ մաշկի բջիջները:
Մշակված նկարի աղբյուրը՝ Hematopoietic system of bone marrow, ըստ՝ OpenStax College, Anatomy & Physiology-ի CC BY 3.0
Ցողունային բջիջների առանձնահատկությունն այն է, որ նրանք ենթարկվում են անհավասարաչափ բջջային բաժանման՝ առաջացնելով երկու դուստր բջիջներ, որոնք տարբերվում են միմյանցից: Դուստր բջիջներից մեկը մնում է որպես ցողունային բջիջ․ դա կոչվում է ինքնավերականգնման գործընթաց (բաժանվող բջիջը «նորացնում» է ինքն իրեն՝ առաջացնելով իրեն նույնական դուստր բջիջ): Մյուս դուստր բջիջը ստանում է այլ ինքնություն՝ ուղղակի տարբերակվելով անհրաժեշտ բջջային տեսակի կամ անցնելով լրացուցիչ բաժանումներ՝ ավելի շատ բջիջներ ստեղծելու համար:
Մշակված նկարի աղբյուրը՝ Hematopoietic system of bone marrow, ըստ՝ OpenStax College, Anatomy & Physiology-ի CC BY 3.0
Դու կարող ես ավելին իմանալ զարգացման մասին և տեսնել դրա սկզբունքների և գործընթացների ավելի շատ օրինակներ այս հոդվածներում.
  • Գորտի զարգացում: սովորիր գորտի վաղ զարգացման մասին։ Բոնուս. տես փորձ, որը ստեղծում է երկգլխանի տրիտոն:
  • Հոմեոտիկ գեներ: սովորիր «գլխավոր կարգավորող» գեների մասին, որոնք որոշում են մարմնի ամբողջական հատվածները կամ կառուցվածքները: Բոնուս. տես ճանճ, որի ոտքերը աճում են գլխի վրայից։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: