Эмбриология (от греческого ἔμβρυον, эмбриона , «нерожденный, эмбрион », и -λογία, -logia ) является филиалом биологии , которая изучает внутриутробное развитие из гамет (половые клетки), оплодотворения , и развитие эмбрионов и плодов . Кроме того, эмбриология включает изучение врожденных заболеваний, возникающих до рождения, известных как тератология .
Ранняя эмбриология была предложена Марчелло Мальпиги и известна как преформизм - теория, согласно которой организмы развиваются из уже существующих миниатюрных версий самих себя. Затем Аристотель предложил теорию, которая сейчас принята, эпигенез . Эпигенез - это идея о том, что организмы развиваются из семян или яиц в последовательности шагов. Современная эмбриология развивалась на основе работ Карла Эрнста фон Бэра , хотя точные наблюдения были сделаны в Италии такими анатомами, как Альдрованди и Леонардо да Винчи в эпоху Возрождения.
Сравнительная эмбриология [ править ]
Преформизм и эпигенез [ править ]
Еще в 18 веке преобладающим понятием в западной эмбриологии человека была преформация : идея о том, что сперма содержит эмбрион - предварительно сформированного, миниатюрного младенца или гомункула, - который просто становится больше в процессе развития.
Конкурирующим объяснением эмбрионального развития был эпигенез , первоначально предложенный Аристотелем 2000 лет назад . Большая часть ранних эмбриологий возникла в результате работ итальянских анатомов Альдрованди , Аранцио , Леонардо да Винчи , Марчелло Мальпиги , Габриэле Фаллоппио , Джироламо Кардано , Эмилио Парисано , Фортунио Лицети , Стефано Лоренцини , Спалланцани , Энрико Руско Сертоли и. Согласно эпигенезу, форма животного постепенно возникает из относительно бесформенного яйца. По мере совершенствования микроскопии в 19 веке биологи могли видеть, что эмбрионы формировались в виде ряда прогрессивных шагов, а эпигенез вытеснил преформацию, как излюбленное объяснение среди эмбриологов.
Расщепление [ править ]
Дробление - это самые первые шаги развивающегося эмбриона. Расщепление относится к множеству митотических делений, которые происходят после того, как яйцеклетка оплодотворяется спермой . Способы деления клеток специфичны для определенных типов животных и могут иметь множество форм.
Holoblastic [ править ]
Холобластическое дробление - это полное деление клеток. Голобластическое дробление может быть радиальным (см .: Радиальное дробление ), спиральным (см .: Спиральное дробление ), двусторонним (см .: Двустороннее дробление ) или вращательным (см .: Ротационное дробление ). При голобластном дроблении все яйцо делится и становится эмбрионом, тогда как при меробластном дроблении одни клетки становятся эмбрионом, а другие - желточным мешком.
Меробластик [ править ]
Меробластическое дробление - это неполное деление клеток. Борозда деления не выступает в желточную область, поскольку эти клетки препятствуют образованию мембран, и это вызывает неполное разделение клеток. Меробластическое расщепление может быть двусторонним (см .: Двустороннее расщепление ), дискоидальным (см .: Дискоидное расщепление ) или центролецитальным (см .: Центролецитальное ).
Базальная Типа [ править ]
Животные, принадлежащие к базальным типам, имеют голобластическое радиальное расщепление, которое приводит к радиальной симметрии (см .: Симметрия в биологии ). Во время расщепления есть центральная ось, вокруг которой вращаются все подразделения. Базальный тип также имеет от одного до двух слоев эмбриональных клеток по сравнению с тремя слоями у двусторонних животных ( энтодерма , мезодерма и эктодерма ).
Билатерианцы [ править ]
У двусторонних животных дробление может быть холобластическим или меробластическим в зависимости от вида. Во время гаструляции бластулы развивается в один из двух способов , которые разделяют все царство животных на две половинки (см: Эмбриологические истоках рта и заднего прохода ). Если в бластуле первая пора, или бластопор , становится ртом животного, это протостом ; если бластопор становится анусом, то это дейтеростом . В первичноротых включают большинство беспозвоночных животных, таких как насекомые, черви и моллюски, в то время как вторичноротых включаютпозвоночные . Со временем бластула превращается в более дифференцированную структуру, называемую гаструлой . Вскоре после образования гаструлы три отдельных слоя клеток ( зародышевые листы ), из которых затем развиваются все органы и ткани тела.
Слои зародышей [ править ]
- Самый внутренний слой, или энтодерма , дает начало пищеварительным органам, жабрам, легким или плавательному пузырю, если он присутствует, а также почкам или нефритам.
- Средний слой, или мезодерма , дает начало мышцам, скелету, если таковой имеется, и кровеносной системе.
- Внешний слой клеток, или эктодерма , дает начало нервной системе, включая мозг, а также кожу или панцирь, волосы, щетину или чешую.
Drosophila melanogaster (плодовая муха) [ править ]
Дрозофилы много лет использовались в качестве модели развития. Проведенные исследования обнаружили множество полезных аспектов развития, которые применимы не только к плодовым мухам, но и к другим видам.
Ниже описан процесс, который приводит к дифференцировке клеток и тканей.
- Гены материнского эффекта помогают определить передне-заднюю ось с помощью Bicoid (ген) и Nanos (ген) .
- Гены гэпа устанавливают 3 широких сегмента эмбриона.
- Гены парных правил определяют 7 сегментов эмбриона в пределах второго широкого сегмента, который был определен генами гэпа.
- Гены полярности сегмента определяют еще 7 сегментов, разделяя каждый из ранее существовавших 7 сегментов на переднюю и заднюю половины с использованием градиента Hedgehog и Wnt .
- Гомеотические (Hox) гены используют 14 сегментов в качестве точек для определения конкретных типов дифференцировки клеток и гистологического развития, соответствующего каждому типу клеток.
Люди [ править ]
Люди - двусторонние животные , у которых есть голобластическое вращательное дробление. Люди также являются вторичными роговицами . В отношении людей термин «эмбрион» относится к шару делящихся клеток с момента имплантации зиготы в стенку матки до конца восьмой недели после зачатия. По истечении восьмой недели после зачатия (десятая неделя беременности) развивающийся человек называется плодом.
Эволюционная эмбриология [ править ]
Эволюционная эмбриология - это расширение сравнительной эмбриологии идеями Чарльза Дарвина . Подобно принципам Карла Эрнста фон Бэра , которые объясняли, почему многие виды часто кажутся похожими друг на друга на ранних стадиях развития, Дарвин утверждал, что отношения между группами могут быть определены на основе общих эмбриональных и личиночных структур.
Принципы фон Бэра [ править ]
- Общие функции появляются раньше в разработке, чем специализированные.
- Более специализированные персонажи развиваются из более общих.
- Эмбрион данного вида никогда не напоминает взрослую форму низшего.
- Эмбрион данного вида действительно напоминает эмбриональную форму более низкого. [1]
Используя теорию Дарвина, эволюционные эмбриологи с тех пор смогли различать гомологичные и аналогичные структуры между различными видами. Гомологичные структуры - это те, в которых сходство между ними происходит от общего предка, например, человеческая рука и крылья летучей мыши. Аналогичные структуры - это те, которые кажутся похожими, но не имеют общего наследственного происхождения. [1]
Истоки современной эмбриологии [ править ]
До зарождения современной эмбриологии в результате наблюдения за яйцеклеткой млекопитающих Карлом Эрнстом фон Бэром в 1827 году не существовало четкого научного понимания эмбриологии. Только в конце 1950-х годов, когда ультразвук впервые был использован для сканирования матки, была доступна истинная хронология развития человеческого плода. Карл Эрнст фон Бэр вместе с Хайнцем Кристианом Пандером также предложили теорию развития зародышевого слоя, которая помогла объяснить, как эмбрион развивался постепенно. Часть этого объяснения исследовала, почему эмбрионы многих видов часто кажутся похожими друг на друга на ранних стадиях развития, используя его четыре принципа.
Современные исследования эмбриологии [ править ]
Эмбриология занимает центральное место в эволюционной биологии развития («evo-DevO»), которая изучает генетический контроль процесса развития (например, морфогены ), ее связь с передачей сигналов клеток , ее роль в определенных заболеваниях и мутациях , а также ее связь с исследованиями стволовых клеток. . Эмбриология является ключом к гестационному суррогатному материнству , когда сперма предполагаемого отца и яйцеклетка предполагаемой матери сливаются в лаборатории, образуя эмбрион. Затем этот эмбрион помещают в суррогатную мать, которая выносит ребенка до срока.
Медицинская эмбриология [ править ]
Медицинская эмбриология широко используется для выявления аномалий еще до рождения. 2-5% младенцев рождаются с наблюдаемыми аномалиями, и медицинская эмбриология исследует различные пути и стадии, на которых появляются эти аномалии. [1] Генетические аномалии называются пороками развития . Когда есть несколько пороков развития, это считается синдромом . Когда аномалии появляются из-за внешних участников, это сбои. Внешние участники, вызывающие сбои, известны как тератогены . Обычными тератогенами являются алкоголь, ретиноевая кислота, [2] ионизирующее излучение или гипертермический стресс.
Эмбриология позвоночных и беспозвоночных [ править ]
Многие принципы эмбриологии применимы как к беспозвоночным, так и к позвоночным. Таким образом, изучение эмбриологии беспозвоночных продвинуло изучение эмбриологии позвоночных. Однако есть и много отличий. Например, многие виды беспозвоночных выпускают личинку.до завершения разработки; в конце личиночного периода животное впервые становится похожим на взрослого человека, похожего на своего родителя или родителей. Хотя эмбриология беспозвоночных в чем-то схожа для разных беспозвоночных животных, существует также бесчисленное множество вариаций. Например, в то время как пауки переходят непосредственно от яйца к взрослой форме, многие насекомые развиваются по крайней мере через одну личиночную стадию. В течение десятилетий для эмбриологии определенных видов был разработан ряд так называемых нормальных таблиц стадий, в основном сосредоточенных на внешних признаках развития. Поскольку различия в прогрессе развития затрудняют сравнение между видами, была разработана основанная на признаках Стандартная система событий , которая документирует эти различия и позволяет проводить филогенетические сравнения между видами. [3]
Рождение биологии развития [ править ]
После того, как 1950 - х лет, с ДНК - спиральной структурой будучи разгадать и увеличение знаний в области молекулярной биологии , биология развития возникла как область исследования , которая пытается соотнести гены с морфологическим изменением, и так пытается определить , какие гены ответственны за каждое морфологическое изменение, происходящее в эмбрионе, и то, как эти гены регулируются.
Человеческие эмбрионы по Леонардо да Винчи
Человеческий эмбрион на сроке беременности шесть недель
Гистологический снимок 10-дневного эмбриона мыши
На сегодняшний день эмбриология человека преподается в качестве краеугольного предмета в медицинских школах , а также в программах биологии и зоологии как на уровне бакалавриата, так и на уровне магистратуры.
См. Также [ править ]
- Аборт
- Эмбриогенез
- Волны эмбриональной дифференциации
- Эмбриология пищеварительной системы и полостей тела
- Модель французского флага
- Морфоген
- Онтогенез
- Теория перепросмотра
Ссылки [ править ]
Цитаты [ править ]
- ^ a b c Гилберт, Скотт Ф., 1949- (15 июня 2016 г.). Биология развития . Баррези, Майкл JF, 1974- (Одиннадцатое изд.). Сандерленд, Массачусетс. ISBN 978-1-60535-470-5. OCLC 945169933 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Сопрано, Дайан Роберт; Сопрано, Кеннет Дж. (1 июля 1995 г.). «Ретиноиды как тератогены». Ежегодный обзор питания . 15 (1): 111–132. DOI : 10.1146 / annurev.nu.15.070195.000551 . ISSN 0199-9885 . PMID 8527214 .
- ^ Werneburg, Ингмар (2009). «Стандартная система для изучения эмбрионов позвоночных» . PLOS ONE . 4 (6): e5887. Bibcode : 2009PLoSO ... 4.5887W . DOI : 10.1371 / journal.pone.0005887 . PMC 2693928 . PMID 19521537 .
Источники [ править ]
- Эмбриология - история эмбриологии как науки ». Science Encyclopedia. Web. 6 ноября 2009 г. < http://science.jrank.org/pages/2452/Embryology.html >.
- «Росточный слой». Encyclopdia Britannica. 2009. Британская энциклопедия онлайн. 6 ноября 2009 г. < http://www.britannica.com/EBchecked/topic/230597/germ-layer >.
- Велтон, Джон. «| Circle Surrogacy ". Circle Surrogacy, Full Service, Worldwide Surrogate-Parenting Agency, www.circlesurrogacy.com/about/what-is-surrogacy.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Апостоли, Пьетро; Каталани, Симона (2011). «Глава 11. Ионы металлов, влияющие на размножение и развитие». В Астрид Сигель, Гельмут Сигель и Роланд К.О. Сигель (ред.). Ионы металлов в токсикологии . Ионы металлов в науках о жизни. 8 . Издательство РСК. С. 263–303. DOI : 10.1039 / 9781849732116-00263 . ISBN 978-1-84973-091-4.
- Скотт Ф. Гилберт. Биология развития . Sinauer, 2003. ISBN 0-87893-258-5 .
- Льюис Вулперт. Принципы развития . Oxford University Press, 2006. ISBN 0-19-927536-X .
- Карлсон, Брюс М .; Кантапутра, Пиранит Н. (2014). Эмбриология человека и биология развития . Филадельфия, Пенсильвания: Эльзевьер / Сондерс. ISBN 978-1-4557-2794-0.( нажмите здесь для получения дополнительной информации )
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме эмбриологии . |
 | В Wikisource есть текст статьи « Эмбриология» из Британской энциклопедии 1911 года . |
- Онлайн-курс по эмбриологии
- Анимация по эмбриологии человека Университета Индианы
- UNSW Embryology Большой ресурс информации и СМИ.
- Что такое человеческий эмбрион?
- Определение эмбриона по Вебстеру
