טוטוטיות: היסטוריה, מאפיינים וחשיבות - ביולוגיה - 2025

מפוטנציית-על או מפוטנציית-על היא היכולת, היכולת ופוטנציאל דיבוק על ידי כול תאים עובריים לייצר התאים הכוללים של פרט. המונח נובע מהמילה הלטינית totipotentia שמשמעותה יכולת לכל הדברים ו / או יכולת להפוך או ליצור אורגניזם שלם.

התאים הטוטוטוטנטיים המוגדרים או נחקרים בצורה הטובה ביותר הם הזיגוטה והנבגים. חלק מהמחברים משתמשים במונח תאי גזע ותאי טוטוטיפוטנט כמילה נרדפת, אולם עם זאת אין הסכמה בעניין זה.

תאים טוטו-פוטנציאליים. צולם ונערך מתוך: ג'וקומו.

תאי גזע, על פי חלק מהמחברים, הם קבוצות של תאים לא מובחנים שיכולים להפוך לקבוצות שונות או לסוגים של תאים מיוחדים. הם יכולים להיות חד-פוטנציאליים, רב-פוטנציאליים וגם טוטוטוטנטים. רק האחרונים מסוגלים להצמיח אדם שלם.

הִיסטוֹרִיָה

אבי הטוטו-פוטנציאליות הוא הביולוג והפילוסוף הגרמני האנס אדולף אדוארד דריש. מדען זה עשה מהפכה בהבנת האמברולוגיה בזכות הניסויים שלו עם קיפודי ים.

בשנת 1891 דריש ערך ניסויים עם עוברים דו-תאיים (דו-תאיים) של קיפוד הים Echinus microtuberculatus (הידוע כיום בשם Psammechinus microtuberculatus) מאתגר את ההשערות המקובלות באותה תקופה לגבי התפתחות עוברית.

תוצאותיהם הראו כי תאי העובר המוקדם (זיגוטה) כאשר הם מופרדים, מכניים או טבעיים, יכולים להמשיך להתפתח עד שהם יוצרים זחלים תקינים, והגיעו למסקנה כי תאים אלה הם טוטוטוטנטים בשלבי ההתפתחות המוקדמים שלהם.

זאת בניגוד לתוצאותיו של וילהלם רוקס (חלוץ האמבריולוגיה הניסוי), שעבד עם ביצי צפרדע דו תאי. רוקס מצא כי הריגה של אחד משני התאים פיתחה עוברים לא-מוגדרים, והגיעה למסקנה כי לתאים עובריים יש יעדים קבועים מראש.

מאוחר יותר בשנת 1910, הכימאי, הזואולוג והפיזיולוג האמריקני ג'סי פרנסיס מקלנדון יוודא כי ניתן לשכפל את תוצאותיו של דריש בצפרדעים, תרנגולות, קיפודים אחרים ואפילו יונקים.

מאפיינים

הטוטו-פוטנציאליות מאופיינת בפוטנציאל של כמה תאים להצמיח אדם שלם. אלה מסוגלים להפוך לכל סוג של תא בגוף וגם ברקמות חוץ-עובריות אחרות.

תאים טוטו-פוטנטיים נוצרים באורגניזמים של רבייה מינית וגם מינית לא-מינית, הם זיגוטים או נבגים. הם יכולים להיות זיגוטה בזרעו של פנוטרוגם (צמח), בביצה של כל בעל חיים, או ברחם של יונק (כמו בני אדם, פילים או עכברים).

פוטנציאל זה ברוב המקרים הוא בעל אורך חיים קצר במהלך ההתפתחות. בגוף האדם יש להם זמן מוגבל, כ -4 ימים לאחר ההפריה. באורגניזמים אחרים כמו צמחים, ספוגים ימיים, תולעים מבוטלות, כוכב ים ועכברים הם בעלי משך זמן שונה.

טוטו-פוטנציאליות בקבוצות אורגניזמים שונים

בצמחים ובפטריות המתרבים על ידי נבגים אומרים כי תאים אלה שאינם זקוקים להפריה הם מהסוג הטוטוטיפנטי, שכן לזיגוטה של ​​אורגניזמים אלה יש יכולת לייצר את כל סוגי התאים הנדרשים להתפתחות שלם שלם.

מחקרי פיתוח, צמיחה ותרבות רקמות רבים בצמחים הראו שוב ושוב כי תאי צמחים רבים הם טוטוטוטנטים. דוגמה לכך הן תרבויות רקמות קטנות או קטעי גזע שכאשר הם מכניסים לתקשורת צמיחה הם מסוגלים להצמיח או להתחדש לאדם חדש לחלוטין.

חסרי חוליות

כפי שכבר הוזכר לפני כן, המחקר הראשון שהמחיש את קיומם של תאים עובריים טוטוטיפוטנטיים בוצע עם קיפודי ים (קפיצות ים). מאז נערכו מחקרים רבים כדי לשכפל את הניסוי של דריש ובכולם התוצאה זהה (קיומה של הטוטו-פוטנציאליות).

מקרה נוסף בהיריון, אך הפעם עם כוכב ים וכוכב ים, הוא היכולת של כמה מינים כאלה לחדש אורגניזם שלם מקטע או חלק מזרוע (ללא חלקים מהדיסק המרכזי). יכולת התחדשות זו נובעת מנוכחותם של תאי גזע טוטוטוטנטיים בוגרים.

Linckia guildingi כוכב ים, אורגניזם המתחדש מזרוע של אורגניזמים אחרים. צולם ונערך מתוך: Emőke Dénes.

מחקרי רקמות נקבוביות (ספוגיות) חושפים כי לאורגניזמים פרימיטיביים אלה יש מספר רב של תאים טוטוטיפיים. זה מאפשר להם לייצר או להשיג כל סוג של תא שהם צריכים ולפעמים גם להיות מסוגלים לחדש אורגניזם שלם מחלק גוף קטן.

חוליות

אצל בעלי חוליות, מתוארים מחקרי הטוטו-פוטנציאליות בהתפתחות העוברית; כלומר, לתאים העובריים של בעלי חוליות כמו דגים, זוחלים, ציפורים ויונקים יש התנהגות טוטוטוטית דומה לזו של הקיפודים של דריש.

ללא קשר לסוג ההתרבות (הפריה צולבת, הפריה עצמית וגם פרתנוגנזה), התאים הקיימים בין הזיגוטה למורולה (פילוחים ראשונים של הזיגוטה) הם בעלי יכולת לייצר את כל סוגי התאים ולארגן אותם למערך bauplan קוהרנטי (אורגניזם שלם) ).

סוגי תאים בהתאם ליכולת הטוטו-פוטנטית שלהם

חלק טוב מהקהילה המדעית מסווג תאים טוטוטוטנטיים לפי מקורם ופוטנציאלם. על פי מקורם הם מסווגים לעובר, עוברי ומבוגר, ואילו על פי פוטנציאלם הם מסווגים לקבוצות הבאות.

מוחלט

אלה שמולידים אדם שלם.

פלוריפוטנט

הם יכולים ליצור תאים שיולידו כל שושלת עוברית, אך הם לא מולידים אורגניזם שלם.

רב-משתתפים

אלה שיכולים רק להוליד תאים מאותה שושלת או שכבה עוברית.

חד-פעמי

תאים מומחים שיש להם יכולת להתמיין לסוג תא יחיד.

חֲשִׁיבוּת

מחקרים עם תאים טוטוטוטנטיים (במובן הרחב של המיון לפי הפוטנציאל שלהם) מאפשרים לנו לראות בהם תרופה אפשרית למחלות רבות, התחדשות רקמות, טיפולי תאים ואפילו מקורות פוטנציאליים לשיבוט של צמחים, בעלי חיים ושל האדם עצמו. שהיה נושא לוויכוח אתי רב.

מחקרים על מחלות מולדות וסרטן פונים על ידי מדענים מומחים בתאים טוטוטיפוטנטיים, עקב התפתחות התא וכפל הקיימים בחלק ממחלות אלה.

ניתוחים ומחקרים של הפילוגים הזיגוטיים הראשונים (של תאים טוטוטוטנטיים) סיפקו תובנות רבות להפעלה וגיבוי של גנים וגם לגבי מעורבותם של חלבונים שמאפשרים תהליך זה.

התקדמויות מדעיות אחרות הקשורות למחקרים על חלוקות העוברים או הזיגוטיות הראשונות הן מומים ו / או מומים מולדים הנגרמים כתוצאה מחלוקות שונות של תאים מוקדמים ובידול.

הפניות

1. תאי אם. טוטו-פוטנציאליות. התאושש מ- biologia.edu.ar.
2. ML Condic (2014). טוטוטיות: מה זה ומה לא. תאי גזע והתפתחות.
3. עוצמה של התא. התאושש מ- en.wikipedia.org.
4. י. קורטס ריברה. RI Hernández, P. San Martín del Angel, E. Zarza Meza, R. Cuervo
5. גונזלס (2016). פוטנציאל התחדשות של כוכב הים Linckia guildinguii. הידרוביולוגי.
6. מ 'Kearl (2012). עוצמתם של שני תאי המחשוף הראשונים בהתפתחות של מערכת הקול. הפקה ניסיונית של תצורות חלקיות וכפולות »(1891-1892), מאת האנס דריש. אנציקלופדיה של פרויקט עוברים. התאושש מ- embryo.asu.edu.
7. סוגי תאי גזע. אגודת תאי הגזע של אמריקה הלטינית. התאושש מ- solcema.com.
8. JFMcClendon (1910). התפתחות בלסטומרים מבודדים מביצת הצפרדע. » כתב העת האמריקאי לאנטומיה.