erilaistuminen

erilaistuminen biologiassa merkitsee siirtymistä heikosti erilaistuneesta tilasta erittäin erilaistuneeseen tilaan. Tämä prosessi on erityisen tärkeä hedelmöitetyn munasolun kehittyessä kokonaiseksi organismiksi. Erotteluprosessin häiriöt voivat johtaa vakaviin sairauksiin, kuten syöpään tai epämuodostumiin.

Mikä on erottelu?

Biologinen erottelu tarkoittaa diferensoitumattomien kantasolujen erikoistumista erilaistuneisiin kehosoluihin. Näillä prosesseilla on erityisen tärkeä rooli alkion muodostumisen ja sitä seuraavan kasvun aikana. Erilaistumisprosessit ovat tärkeitä myös kehon toiminnan ylläpitämiseksi aikuisissa organismeissa.

Alun perin erittelemättömillä kantasoluilla on edelleen kyky muuntua kaikkiin muihin kehon soluihin. Prosessissa erikoistuneet kehosolut syntyvät useiden erilaistumisprosessien kautta, jotka muodostavat eri elimet ja lopulta menettävät kyvyn jakaa.

Kantasoluja on useita tyyppejä. Joten niin kutsutut totipotentit kantasolut kykenevät edelleen muuttamaan itsensä kokonaiseksi organismiksi. Pluripotentit kantasolut voivat puolestaan ​​eriyttää kaikki ruumiinsolut. Heillä ei kuitenkaan ole enää mahdollista kehittyä yksittäisiksi organismeiksi. Monpotentiaaliset kantasolut ovat jo kehittäneet tietyn erilaistumisen tiettyyn solulinjaan. Ne voivat silti eriyttää kaikkiin muihin tämän solulinjan soluihin.

Toiminto ja tehtävä

Biologinen erilaistuminen on yksi tärkeimmistä prosesseista kasvi-, eläin- tai ihmisorganismien kehityksessä, jonka aikana muun muassa Kehosolut, jotka erottuvat yhä enemmän hedelmöitetyistä munasoluista useissa vaiheissa.

Hedelmöitetty munasolu on ensimmäinen totipotentti kantasolu, jolle alun perin solut jaetaan neljään yhtä suureen soluun. Jokainen näistä neljästä solusta voi kehittyä täysin geneettisesti identtiseksi organismiksi. Kun nelisoluinen vaihe saavutetaan, muodostuu blastosystta, joka koostuu pluripotentteista alkion kantasoluista. Nämä pluripotentit kantasolut voivat kehittyä kolmesta alkiokerroksesta ektodermiksi, endodermiksi ja mesodermiksi seuraavan erilaistumisvaiheen kautta ja edustaa siten lähtökohtaa kaikille muille kehosoluille.

Toisin kuin totipotenttiset kantasolut, nämä ovat kuitenkin jo menettäneet kykynsä kehittyä geneettisesti identtisiksi riippumattomiksi organismeiksi.

Kolmesta sirkkalevystä nousee lisää solulinjoja, jotka koostuvat alun perin potentiaalisista kantasoluista. Monipotenttiset kantasolut kykenevät kehittymään kaikissa vastaavan solulinjan solutyypeissä. Näillä soluilla ei enää ole kykyä muuttaa itseään muiksi kehonsoluiksi, koska ne ovat jo saavuttaneet korkeamman erilaistumisasteen kuin pluripotentit kantasolut.

Eläin- ja ihmisorganismeissa erilaistumisprosessi liittyy määritykseen. Määritys kuvaa erikoistumisen perustamista sen jälkeen, kun solulinjojen jatkokehitys siirtyy epigeneettisesti. Tietenkin, solut, jotka on jo eroteltu etukäteen, erilaistuvat edelleen vastaavan solulinjan soluiksi osana määritystään.

Kunkin yksittäisen solun koko geneettinen tieto on identtinen, mutta geeniekspression kautta se kutsutaan esiin eri tavalla solutyypistä riippuen. Tämä tarkoittaa muun muassa, että esimerkiksi maksasolussa dekoodataan vain maksan toiminnan geneettiset tiedot, kun taas kaikki muu informaatio pysyy lukemattomana.

Erotteluun vaikuttavat monet ulkoiset tai sisäiset tekijät. Hormonit ja kasvutekijät ovat tärkeässä roolissa. Solukontaktit vierekkäisiin soluihin määräävät myös erilaistumisen suunnan.

Uudelleenmääritys voi tapahtua tietyissä olosuhteissa. Solun määritys muuttuu. Tällä on erityinen merkitys haavan paranemisessa. Jos solut on sitten jo eriytetty, ne menettävät erilaistumisensa näissä tapauksissa ja erilaistuvat uudelleen. Jos tämä prosessi on häiriintynyt, syöpää voi kuitenkin esiintyä.

Erottelu on välttämätöntä, jotta organismi pystyy toimimaan ollenkaan yhtenäisenä biologisena järjestelmänä.

Sairaudet ja vaivat

Solujen erilaistumisen yhteydessä voi kuitenkin tapahtua häiriöitä, jotka voivat johtaa elimen epämuodostumisiin alkion syntymän aikana. Joitakin geneettisiä sairauksia, joilla on monenlaisia ​​elinten toimintahäiriöitä. Sisäelinten epämuodostumien lisäksi ulkoinen ulkonäkö on usein epäharmoninen.

Elin epämuodostumille on kuitenkin myös ei-geneettisiä syitä. Yksi esimerkki on munuaisten agenesis ilman amnioottista nestettä. Koska ihmisen alkio voi kehittyä vain amnioottisen nesteen sisällä, tilan puute johtaa tässä virheelliseen elinten erilaistumiseen, jolloin myös muut elimet ja kudokset vaikuttavat niihin.

Huumeet voivat myös häiritä erilaistumisprosessia alkion syntymän aikana. Tunnettu esimerkki on sedatiivinen Contergan, joka johti vaurioihin sikiön kasvukehityksessä varhaisen raskauden aikana. Se tuli julkiseksi vuonna 1961 ns. Contergansandalin kautta.

Kuitenkin voi myös tapahtua, että solut, jotka ovat jo erottuneet, eroavat toisistaan ​​ja lisääntyvät sitten hallitsemattomasti. Tämä on tilanne syöpään. Mitä edistyneempi solujen erilaistuminen, sitä pahanlaatuisempi kasvain. Kuten jo mainittiin, erottelu on välttämätöntä joissakin tapauksissa, kun solujen kasvua tarvitaan enemmän. Tämä koskee muun muassa haavan paranemista. Näissä prosesseissa diferencilaatiota seuraa kuitenkin solujen erilaistuminen. Jos erottelu epäonnistuu, syöpä kuitenkin kehittyy.

Somaattiset mutaatiot soluissa voivat vaikuttaa myös geeniin, jotka vaikuttavat erilaistumiseen. Siksi syövän kehittymisen todennäköisyys kasvaa elämän aikana.