Морфогенетическое поле - Википедия - Morphogenetic field

Эта статья о концепции биологии развития. О концепции морфических полей Шелдрейка см. Руперт Шелдрейк.
А. Г. Гурвич проанализировал эмбриональное развитие морской еж как векторное поле, как если бы распространение клеток в органы было вызвано предполагаемыми внешними силами.

в биология развития начала двадцатого века, морфогенетическое поле это группа клетки способен реагировать на дискретные, локализованные биохимический сигналы, ведущие к развитие специфических морфологических структур или же органы.[1][2] В пространственный и временный экстенты эмбрионального поля динамичны, и внутри поля находится совокупность взаимодействующих клеток, из которых формируется конкретный орган.[3] Как группа, клетки в данном морфогенетическом поле ограничены: таким образом, клетки в поле конечностей станет тканью конечности, те, кто в сердечный поле станет тканью сердца.[4] Однако специфическое клеточное программирование отдельных клеток в поле является гибким: отдельная клетка в сердечном поле может быть перенаправлена ​​с помощью межклеточной передачи сигналов для замены конкретных поврежденных или отсутствующих клеток.[4] Имагинальные диски в насекомых личинки являются примерами морфогенетических полей.[5]

Историческое развитие

Концепция морфогенетического поля, фундаментальная в начале двадцатого века для изучения эмбриологического развития, была впервые введена в 1910 г. Александр Г. Гурвич.[6] Экспериментальную поддержку оказали Росс Грэнвилл Харрисон Эксперименты по пересадке фрагментов эмбриона тритона в разные места.[7]

Харрисон смог идентифицировать «поля» клеток, производящих такие органы, как конечности, хвост и жабры, и показать, что эти поля могут быть фрагментированы или содержать недифференцированные клетки, и в результате все равно будет получена полная нормальная конечная структура. Таким образом, считалось, что это «поле» клеток, а не отдельные клетки, которые были сформированы для последующего развития конкретных органов. Концепция поля была развита другом Харрисона. Ганс Спеманн, а затем Пол Вайс и другие.[3] Концепция была похожа на значение термина энтелехия виталистов вроде Ганс Адольф Эдуард Дриш (1867–1941).

Однако к 1930-м годам работы генетиков, особенно Томас Хант Морган, выявили важность хромосом и генов для контроля развития, а также рост новый синтез в эволюционной биологии уменьшила воспринимаемую важность гипотезы поля. Морган был особенно резким критиком полей, поскольку ген и поле воспринимались как конкуренты за признание в качестве основной единицы онтогенез.[3] С открытием и картированием основных контрольных генов, таких как гомеобокс гены превосходство генов казалось гарантированным. Но в конце двадцатого века концепция поля была «заново открыта» как полезная часть биологии развития. Было обнаружено, например, что разные мутации могут вызывать одни и те же пороки развития, предполагая, что мутации влияют на комплекс структур как единое целое, единицу, которая может соответствовать области эмбриологии начала 20 века.

Скотт Гилберт предположил, что морфогенетическое поле - это нечто среднее между генами и эволюцией.[3] То есть гены воздействуют на поля, которые затем действуют на развивающийся организм.[3] Джессика Болкер описала морфогенетические поля не просто как зарождающиеся структуры или органы, но как динамические сущности со своими собственными локализованными процессами развития, которые являются центральными в возникающей области Эволюционная биология развития ("эво-дево").[8] В 2005 году, Шон Б. Кэрролл и коллеги упоминают морфогенетические поля только как концепцию, предложенную ранними эмбриологами для объяснения открытия, что зачаток передних конечностей может быть трансплантирован и все же дать начало передней конечности; они определяют «поле» просто как «дискретную область» в эмбрионе.[9]

Рекомендации

  1. ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). Универсальные механизмы развития животных. в: Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирлянда. ISBN  978-0-8153-3218-3.
  2. ^ Якобсон А.Г., Сатер А.К. (1 ноября 1988 г.). «Особенности эмбриональной индукции». Разработка. 104 (3): 341–59. PMID  3076860.
  3. ^ а б c d е Гилберт С.Ф., Опиц Дж. М., Рафф Р. А. (1996). «Ресинтезирующая эволюционная биология и биология развития». Dev. Биол. 173 (2): 357–72. Дои:10.1006 / dbio.1996.0032. PMID  8605997.
  4. ^ а б Гилберт С.Ф. (2003). Биология развития (7-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. С. 65–6. ISBN  978-0-87893-258-0.
  5. ^ Альбертс Б. и др. (2002). Органогенез и формирование придатков. в: Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирлянда. ISBN  978-0-8153-3218-3.
  6. ^ Белоусов, Л.В. (1997). «Жизнь Александра Г. Гурвича и его вклад в теорию морфогенетических полей». Международный журнал биологии развития. 41 (6): 771–779.[постоянная мертвая ссылка ], с комментариями С.Ф. Гилберта и Дж. М. Оптиза.
  7. ^ де Робертис, EM; Morita, EA; Чо, KWY (1991). «Градиентные поля и гены гомеобокса» (PDF). Разработка. 112 (3): 669–678. PMID  1682124.
  8. ^ Болкер, Дж. А. (2000). «Модульность в разработке и почему это важно для Evo-Devo». Американский зоолог. 40 (5): 770–776. CiteSeerX  10.1.1.590.6792. Дои:10.1668 / 0003-1569 (2000) 040 [0770: MIDAWI] 2.0.CO; 2.
  9. ^ Кэрролл, Шон Б.; Гренье, Дженнифер К .; Уэтерби, Скотт Д. (2005). От ДНК к разнообразию: молекулярная генетика и эволюция дизайна животных (2-е изд.). Блэквелл. С. 20, 242. ISBN  978-1-4051-1950-4.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

  • См. Модель морфогенетического поля и моделирование по адресу: Lahoz-Beltra, R., Selem Mojica, N., Perales-Gravan, C., Navarro, J., Marijuan, P.C., 2008. К теории морфогенетического поля. [1]