אונטוגניה: שלבי התפתחות בעלי חיים ומאפייניהם - ביולוגיה - 2025

Ontogeny הוא תהליך שבו קורה בהתפתחות הפרט. התופעה מתחילה בהפריה, ונמשכת להזדקנות של יצורים אורגניים. תחום הביולוגיה האחראי לחקר האונטוגניות הוא ביולוגיה התפתחותית.

בתהליך זה מתרחש ה"תרגום "של הגנוטיפ - כל המידע הגנטי של ישות ביולוגית - לפנוטיפ שאנו יכולים לראות. השינוי הדרמטי ביותר מתרחש בשלבים הראשונים של ההתפתחות, עם הפיכת תא לאדם שלם.

רומנס, GJ; הועלה לויקיפדיה על ידי en: משתמש: Phlebas; מחברי עמוד התיאור: en: משתמש: Phlebas, en: User: SeventyThree, באמצעות ויקימדיה Commons

כיום, המיזוג של ביולוגיה התפתחותית ותורת האבולוציה, המכונה evo-devo, הוא גוף ידע פופולרי מאוד שצומח בקפיצות. תחום חדש זה נועד להסביר את התפתחות המגוון העצום של המורפולוגיות שהציג אורגניזמים חיים.

"אונטוגני מחזירה את הפילוגניות"

פרספקטיבה היסטורית

הקשר בין אונטוגניה לפילוגניה היה השקפה שולטת לאורך כל המאה ה -21. ידוע לרוב שמינים שונים של אורגניזמים דומים זה לזה הרבה יותר בשלבים עובריים שלהם מאשר בצורות מבוגרים. בשנת 1828 הבחין קארל ארנסט פון בער בתבנית זו בסיבפילום של ורטברטה.

באאר ציין כי במינים שונים של טטראפודים ישנם קווי דמיון מסוימים בעובר, כמו זימים, נוגוטורד, פילוח וגפיים בצורת סנפיר.

אלה נוצרים לפני המאפיינים האופייניים המאפשרים לאבחן את הקבוצה המדוברת בסדר סיווג היררכי ספציפי יותר.

רעיון זה היה מנוסח על ידי המפורסם - ואחד מחסידיו הנלהבים ביותר של צ'רלס דארווין - הביולוג יליד גרמניה ארנסט האקל.

לזיכויו של האקל הביטוי המפורסם "אונטוגניה משחזר פילוגניות". במילים אחרות, הכרה מחדש מציעה שהתפתחות של אורגניזם תחזור על ההיסטוריה האבולוציונית שלו מהצורות הבוגרות של אבותיו.

חזון נוכחי

למרות שהביטוי ידוע היטב כיום, באמצע המאה ה -21 היה ברור שהצעתו של האקל כמעט ולא מתקיימת.

ש.ג. גולד, הפליאונטולוג והביולוג האבולוציוני המפורסם, פרש את רעיונותיו לגבי הכרה מחדש במה שכינה "עקרון התוספת הטרמינלית". עבור גולד, הכרה מחדש יכולה להתרחש כל עוד מתרחש שינוי אבולוציוני על ידי תוספת רציפה של שלבים בסוף אונטוגניה קדמונית.

באותה צורה, ראוי היה גם להיות שצריך לקצר את משך הזמן הזמני של אונטוגניות אבות ככל שהתפתחו השושלת.

כיום, מתודולוגיות מודרניות הצליחו להפריך את מושג התוספת המוצע על ידי החוק הביוגנטי.

עבור Heckel, תוספת זו התרחשה בגלל השימוש המתמשך שניתן לאברים. עם זאת, הוזלו ההשלכות האבולוציוניות של השימוש באיברים ושימוש בהן.

ידוע כיום כי קשתות הענפים בשלבים העובריים של יונקים וזוחלים לעולם אינן בעלות צורה המתאימה לדגים בוגרים.

בנוסף, ישנם וריאציות בתזמון או בתזמון של שלבים מסוימים בפיתוח. בביולוגיה אבולוציונית נקרא שינוי זה הטרוכרוניה.

שלבי התפתחות בעלי חיים

אונטוגניות מקיפה את כל תהליכי התפתחותם של יצורים אורגניים, החל מהפריה ומסתיימת בהזדקנות.

מבחינה הגיונית, התמורות הדרמטיות ביותר מתרחשות בשלבים הראשונים, שבהם תא יחיד מסוגל להרכיב אינדיבידואל שלם. בשלב הבא נתאר את תהליך האונטוגניות, תוך הדגשת השלבים העובריים.

התבגרות בביוץ

במהלך תהליך האוגנוזה, הביצה (הגאמט הנשי, המכונה גם ביצה) מתכוננת להפריה ולשלבי ההתפתחות הראשונים. זה מתרחש על ידי צבירת חומר עתודה לעתיד.

הציטופלסמה של הביצית היא סביבה עשירה בביולקולקציות שונות, בעיקר RNA של שליח, ריבוזומים, העברת RNA ומכונות אחרות הנחוצות לסינתזה של חלבונים. גרעין התא עובר גם צמיחה משמעותית.

Spermatozoa אינם דורשים תהליך זה, האסטרטגיה שלהם היא לחסל ציטופלזמה כמה שיותר ולחזק את הגרעין כדי לשמור על ממדים קטנים.

הַפרָיָה

האירוע המסמן את תחילתה של אונטוגניות הוא הפריה, הכרוכה באיחוד בין גבר לגמיטה נשית, בדרך כלל במהלך פעולת ההתרבות המינית.

במקרה של הפריה חיצונית, כמו שקורה באורגניזמים ימיים רבים, שני הגנים גורשים למים ונמצאים באופן אקראי.

בהפריה, המספר הדיפולואידי של הפרט משתלב מחדש ומאפשר את תהליכי השילוב בין הגנים האבהיים והאימהיים.

במקרים מסוימים אין צורך בזרע להפעלת התפתחות. אך ברוב האנשים, העובר אינו מתפתח בצורה הנכונה. באופן דומה, מינים מסוימים יכולים להתרבות באמצעות פרתנוגנזה, כאשר התפתחות עוברית תקינה מתרחשת ללא צורך בזרע.

לעומת זאת, ביצים מסוימות דורשות הפעלת הזרע, אך אינן משלבות את החומר הגנטי של הגאמט הגברי הזה בעובר.

יש לזהות נכון את הזרע והביצית כך שכל אירועי ההפריה לאחר ההפריה יוכלו להתקיים. הכרה זו מתווכת על ידי סדרת חלבונים ספציפיים לכל מין. ישנם גם חסמים המונעים הגעת ביצה, לאחר הפריה, באמצעות זרע שני.

עוברית

לאחר הפריה והפעלת הביצה מתרחשים שלבי ההתפתחות הראשונים. בפילוח העובר מתחלק שוב ושוב והפך לקבוצת תאים הנקראים בלסטומרים.

בתקופה האחרונה זו לא מתרחשת צמיחת תאים, רק חלוקת המשנה של המסה מתרחשת. בסוף יש לך מאות או אלפי תאים, שמפנים את מקומם למצב הפיצוץ.

עם התפתחות העובר הוא מקבל קוטביות. לכן ניתן להבחין בין עמוד הצמח, הממוקם בקצהו האחד, לבין עמוד החי, העשיר בציטופלזמה. ציר זה מספק נקודת ייחוס להתפתחות.

סוגי ביצים

תלוי בכמות החלמון שיש לביצה, והתפלגות החומר האמור, ניתן לסווג את הביצה כ אוליגוליציטים, הטרולציטים, טלולציטים וצנטרולציטים.

לראשונים יש, כפי ששמם מעיד, כמות חלמון קטנה והיא מופצת באופן אחיד פחות או יותר ברחבי הביצה. באופן כללי גודלו קטן. להטרולציטים יש יותר חלמון מאשר אוליגוליציטים, והחלמון מרוכז בקוטב הצמחתי.

הטלולציטוס מציג כמות גדולה של חלמון, שכובשת כמעט את כל הביצה. לבסוף, בצנטרולציטוס כל החלמון מרוכז באזור המרכזי של הביצה.

הפיצוץ

הפיצוץ הוא מסה של תאים. אצל יונקים קיבוץ התאים הזה נקרא בלסטוציסט, ואילו ברוב בעלי החיים התאים מסודרים סביב חלל נוזלים מרכזי, המכונה בלסטוצלה.

במצב הפיצוץ ניתן היה להראות עלייה רבה מבחינת כמות ה- DNA. עם זאת, גודל העובר כולו אינו גדול בהרבה מהזיגוטה המקורית.

חסידות

האיבה ממירה את הפיצוץ הכדורי והפשוט למבנה מורכב בהרבה עם שתי שכבות נבט. תהליך זה הוא הטרוגני אם נשווה בין השושלות השונות של בעלי החיים. בחלק מהמקרים נוצרת שכבה שנייה מבלי ליצור חלל פנימי.

הפתח למעי נקרא הבלסטופור. גורלו של הפיצוץ הוא מאפיין חשוב מאוד לחלוקת שתי שושלות גדולות: הפרוטוסטומטים והדאוטרוסטומים. בקבוצה הראשונה הבלסטופור מוליד את הפה ואילו בשני הבלסטופור מוליד פי הטבעת.

לפיכך, לגסטולה יש שתי שכבות: שכבה חיצונית המקיפה את הבלסטוצלה, הנקראת אקטודרם, ושכבה פנימית הנקראת אנדודרם.

לרוב בעלי החיים יש שכבת נבט שלישית, המזודרם, שנמצאת בין שתי השכבות שהוזכרו לעיל. ניתן ליצור את המזודרם בשני אופנים: התאים נובעים מאזור מרכזי בשפת הבלסטופור ומשם הם מתפשטים או נובעים מהאזור המרכזי של קירות הארננטרון.

בסוף הגסטרולציה, האקטודרם מכסה את העובר והמזודרם והאנדודרם נמצאים בחלק הפנימי. במילים אחרות, לתאים יש עמדת קצה שונה מזו שהם התחילו איתם.

היווצרות קולום

הסלום הוא חלל גוף המוקף מזודרם. תופעה זו מתרחשת מכיוון שבתהליך גסטוליזציה, הבלסטוצלה מלאה כמעט לחלוטין במזודרם.

חלל coelomatic זה יכול להופיע בשתי דרכים: סכיזוצלי או enterocelic. עם זאת, שני הקלומים שקולים מבחינה תפקודית.

אורגנוזה

האורגנוגנזה כוללת סדרה של תהליכים בהם כל אחד מהאיברים נוצרים.

האירועים הרלוונטיים ביותר כוללים הגירה של תאים מסוימים למקום בו הם נחוצים ליצירת האיבר האמור.

ביטוי גנים במהלך אונטוגניות

בפיתוח נקבע כי האפיגנזה מתבצעת בשלושה שלבים: היווצרות דפוסים, קביעת תנוחת גוף ושרירה של המיקום הנכון לגפיים ולאיברים השונים.

כדי לייצר תגובה יש מוצרים מסוימים של גנים, המכונים מורפוגנים (ההגדרה של ישויות אלה היא תיאורטית, לא כימית). עבודות אלה הודות ליצירת שיפוע דיפרנציאלי, המספק מידע מרחבי.

לגבי הגנים המעורבים, הגנים ההומוטיים ממלאים תפקיד מהותי בהתפתחותם של פרטים, מכיוון שהם מגדירים את זהות המקטעים.

הפניות

1. אלברך, פ., גולד, ש"י, אוסטר, GF ו- Wake, DB (1979). גודל וצורה באונטוגניות ופילוגניות. Paleobiology, 5 (3), 296-317.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). הזמנה לביולוגיה. מקמילן.
3. גולד, ש"י (1977). אונטוגניות ופילוגניות. הוצאת אוניברסיטת הרווארד.
4. היקמן, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה. מקגרו - היל.
5. קרדונג, KV (2006). חוליות חוליות: אנטומיה השוואתית, תפקוד, אבולוציה. מקגרו-היל.
6. מקינייני, מ.ל., ומקנמרה, קיי ג'יי (2013). Heterochrony: התפתחות האנטוגניות. ספרינגר מדע ומדיה עסקית.