ORGANOGENESI ANIMALE E VEGETALE E LORO CARATTERISTICHE - BIOLOGIA - 2025

L' organogenesi nello sviluppo della biologia, è un momento di cambiamento in cui i tre strati che costituiscono l'embrione diventano il numero di corpi che si trovano in individui completamente sviluppati.

Mettendoci temporaneamente nello sviluppo dell'embrione, il processo di organogenesi inizia alla fine della gastrulazione e prosegue fino alla nascita dell'organismo. Ogni strato germinale dell'embrione è differenziato in organi e sistemi specifici.

Fonte: Anatomist90

Nei mammiferi, l'ectoderma dà origine a strutture epiteliali esterne e organi nervosi. Il mesoderma alla notocorda, cavità, organi del sistema circolatorio, muscolare, parte dello scheletro e sistema urogenitale. Infine, l'endoderma produce l'epitelio delle vie respiratorie, della faringe, del fegato, del pancreas, del rivestimento della vescica e della muscolatura liscia.

Come possiamo dedurre, è un processo finemente regolato in cui le cellule iniziali subiscono una differenziazione specifica in cui vengono espressi geni specifici. Questo processo è accompagnato da cascate di segnalazione cellulare, dove gli stimoli che modulano l'identità cellulare sono costituiti da molecole sia esterne che interne.

Nelle piante, il processo di organogenesi si verifica fino alla morte dell'organismo. Le verdure generalmente producono organi per tutta la loro vita, come foglie, steli e fiori. Il fenomeno è orchestrato dagli ormoni vegetali, dalla loro concentrazione e dalla relazione tra loro.

Cos'è l'organogenesi?

Uno degli eventi più straordinari nella biologia degli organismi è la rapida trasformazione di una piccola cellula fecondata in un individuo costituito da strutture multiple e complesse.

Questa cellula inizia a dividersi e arriva un punto in cui possiamo distinguere gli strati germinali. La formazione degli organi avviene durante un processo chiamato organogenesi e avviene dopo la segmentazione e la gastrulazione (altre fasi dello sviluppo embrionale).

Ogni tessuto primario che si è formato durante la gastrulazione si differenzia in strutture specifiche durante l'organogenesi. Nei vertebrati questo processo è molto omogeneo.

L'organogenesi è utile per determinare l'età degli embrioni, utilizzando l'identificazione dello stadio di sviluppo di ciascuna struttura.

Organogenesi negli animali

Strati embrionali

Durante lo sviluppo degli organismi si generano gli strati embrionali o germinali (da non confondere con le cellule germinali, si tratta degli ovuli e dello sperma), strutture che daranno origine agli organi. Un gruppo di animali multicellulari ha due strati germinali - endoderma ed ectoderma - e sono chiamati diploblastici.

Gli anemoni di mare e altri animali appartengono a questo gruppo. Un altro gruppo ha tre strati, quelli sopra menzionati, e un terzo che si trova tra di loro: il mesoderma. Questo gruppo è noto come triploblastico. Si noti che non esiste un termine biologico per riferirsi ad animali con un singolo strato germinale.

Una volta che tutti e tre gli strati sono stati stabiliti nell'embrione, inizia il processo di organogenesi. Alcuni organi e strutture molto specifici derivano da uno strato specifico, anche se non sorprende che alcuni si formino a partire da due strati germinali. In effetti, non ci sono sistemi di organi che provengono da un singolo strato germinale.

È importante sottolineare che non è lo strato che da solo decide il destino della struttura e il processo di differenziazione. Al contrario, il fattore determinante è la posizione di ciascuna delle celle rispetto alle altre.

Come si verifica la formazione degli organi?

Come accennato, gli organi derivano da regioni specifiche degli strati embrionali che compongono i tuoi embrioni. La formazione può avvenire per formazione di pieghe, divisioni e condense.

Gli strati possono iniziare a formare pieghe che in seguito daranno origine a strutture che assomigliano a un tubo - in seguito vedremo che questo processo dà origine al tubo neurale nei vertebrati. Lo strato germinale può anche dividersi e dare origine a vescicole o estensioni.

Successivamente descriveremo il piano di base della formazione degli organi a partire dai tre strati germinali. Questi modelli sono stati descritti per organismi modello nei vertebrati. Altri animali possono mostrare variazioni sostanziali nel processo.

Ectoderm

La maggior parte dei tessuti epiteliali e nervosi proviene dall'ectoderma e sono i primi organi a comparire.

La notocorda è una delle cinque caratteristiche diagnostiche dei cordati, ed è da qui che viene il nome del gruppo. Al di sotto di questo c'è un ispessimento dell'ectoderma che darà origine alla placca neurale. I bordi della piastra vengono sollevati, quindi piegati, creando un tubo interno cavo allungato chiamato tubo dorsale neurale cavo o semplicemente tubo neurale.

Il tubo neurale genera la maggior parte degli organi e delle strutture che compongono il sistema nervoso. La regione anteriore si allarga, formando il cervello e i nervi cranici. Man mano che lo sviluppo procede, si formano il midollo spinale e i nervi motori spinali.

Le strutture corrispondenti al sistema nervoso periferico derivano dalle cellule della cresta neurale. Tuttavia, la cresta non solo dà origine agli organi nervosi, ma partecipa anche alla formazione di cellule pigmentate, cartilagine e ossa che compongono il cranio, i gangli del sistema nervoso autonomo, alcune ghiandole endocrine, tra gli altri.

Endoderma

Organi di filiale

Nella maggior parte dei vertebrati, il canale di alimentazione è formato da un intestino primitivo, dove la regione finale del tubo si apre verso l'esterno e si allinea con l'ectoderma, mentre il resto del tubo si allinea con l'endoderma. Dalla regione anteriore dell'intestino provengono i polmoni, il fegato e il pancreas.

Vie respiratorie

Uno dei derivati ​​del tratto digerente comprende il diverticolo faringeo, che compare all'inizio dello sviluppo embrionale in tutti i vertebrati. Nel pesce, gli archi branchiali danno origine alle branchie e ad altre strutture di supporto che persistono negli adulti e consentono l'estrazione dell'ossigeno dai corpi idrici.

Nell'evoluzione evolutiva, quando gli antenati degli anfibi iniziano a sviluppare una vita fuori dall'acqua, le branchie non sono più necessarie o utili come organi respiratori dell'aria e sono funzionalmente sostituite dai polmoni.

Allora perché gli embrioni dei vertebrati terrestri possiedono archi branchiali? Sebbene non siano correlati alle funzioni respiratorie degli animali, sono necessari per la generazione di altre strutture, come la mascella, le strutture dell'orecchio interno, le tonsille, le ghiandole paratiroidi e il timo.

Mesoderma

Il mesoderma è il terzo strato germinale e lo strato aggiuntivo che appare negli animali triploblastici. È correlato alla formazione del muscolo scheletrico e di altri tessuti muscolari, del sistema circolatorio e degli organi coinvolti nell'escrezione e nella riproduzione.

La maggior parte delle strutture muscolari derivano dal mesoderma. Questo strato germinale dà origine a uno dei primi organi funzionali dell'embrione: il cuore, che inizia a battere in una fase iniziale di sviluppo.

Ad esempio, uno dei modelli più utilizzati per lo studio dello sviluppo embrionale è il pollo. In questo modello sperimentale, il cuore inizia a battere il secondo giorno di incubazione: l'intero processo dura tre settimane.

Il mesoderma contribuisce anche allo sviluppo della pelle. Possiamo pensare all'epidermide come una sorta di "chimera" evolutiva, poiché più di uno strato germinale è coinvolto nella sua formazione. Lo strato esterno proviene dall'ectoderma e lo chiamiamo epidermide, mentre il derma è formato dal mesoderma.

Migrazione cellulare durante l'organogenesi

Un fenomeno prominente nella biologia dell'organogenesi è la migrazione cellulare che alcune cellule subiscono per raggiungere la loro destinazione finale. Cioè, le cellule hanno origine in un punto dell'embrione e sono in grado di spostarsi su lunghe distanze.

Tra le cellule in grado di migrare, abbiamo i precursori del sangue, le cellule del sistema linfatico, le cellule del pigmento e i gameti. In effetti, la maggior parte delle cellule legate all'origine ossea del cranio migrano ventralmente dalla regione dorsale della testa.

Organogenesi nelle piante

Come negli animali, l'organogenesi nelle piante consiste nel processo di formazione degli organi che compongono le piante. C'è una differenza fondamentale in entrambi i lignaggi: mentre l'organogenesi negli animali avviene negli stadi embrionali e termina quando l'individuo nasce, nelle piante l'organogenesi si ferma solo quando la pianta muore.

Le piante mostrano una crescita durante tutte le fasi della loro vita, grazie a regioni situate in regioni specifiche della pianta chiamate meristemi. Queste aree di crescita continua producono regolarmente rami, foglie, fiori e altre strutture laterali.

Ruolo dei fitormoni

In laboratorio è stata ottenuta la formazione di una struttura chiamata callo. Viene indotto applicando un cocktail di fitormoni (principalmente auxine e citochinine). Il callo è una struttura non differenziata ed è totipotenziale, cioè può produrre qualsiasi tipo di organo, come le ben note cellule staminali negli animali.

Sebbene gli ormoni siano un elemento chiave, non è la concentrazione totale dell'ormone che dirige il processo di organogenesi ma la relazione tra citochinine e auxine.

Riferimenti

1. Gilbert, SF (2005). Biologia dello sviluppo. Ed. Medica panamericana
2. Gilbert, SF e Epel, D. (2009). Biologia ecologica dello sviluppo: integrazione di epigenetica, medicina ed evoluzione.
3. Hall, BK (2012). Biologia evolutiva dello sviluppo. Springer Science & Business Media.
4. Hickman, CP, Roberts, LS e Larson, A. (2007). Principi integrati di zoologia. McGraw-Hill
5. Raghavan, V. (2012). Biologia dello sviluppo delle piante da fiore. Springer Science & Business Media.
6. Rodríguez, FC (2005). Basi di produzione animale. Università di Siviglia.