EMBRYOLOGIE: GESCHICHTE, FACHGEBIET UND BRANCHEN - BIOLOGIE - 2025

Die Embryologie (aus dem Griechischen: Embryon = Frucht in der Gebärmutter; Logos = Vertrag), Tiere (einschließlich Menschen), ist das Studium aller Fragen im Zusammenhang mit der Entwicklung seit der Bildung der Zygote bis zur Geburt.

Die Entwicklung beginnt, wenn eine Eizelle von einem Sperma befruchtet wird und eine Zygote bildet. Eier und Sperma sind Gameten. Sie werden durch Gametogenese in den Eierstöcken von Frauen und den Hoden von Männern gebildet.

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Die Produktion von Gameten erfolgt durch einen Prozess der Zellteilung, der als Meiose bezeichnet wird. Bei diesem Prozess werden vier Zellen oder Gameten gebildet, die die Hälfte der Chromosomen (N = haploide) aufweisen, die eine somatische Zelle aufweist (2N = diploid). Die Zygote hat die Hälfte der Chromosomen von der Mutter und die andere Hälfte vom Vater. Daher ist es diploid.

Das Wissen darüber, wie eine normale Entwicklung des Embryos und des Fetus stattfindet und welche Ursachen für Defekte bei Säuglingen bei der Geburt vorliegen, ist hilfreich, um die Wahrscheinlichkeit einer normalen Entwicklung zu erhöhen. Zum Beispiel ist es jetzt möglich, bestimmte Defekte des Fetus durch eine Operation zu korrigieren.

Geschichte der Embryologie

Embryologie in der Antike und bis ins Mittelalter

Im Jahr 3000 a. C., die Ägypter dachten, dass der Sonnengott Aten einen Keim in der Frau, einen Samen im Mann, schuf und dem Baby in der Frau Leben gab.

Im Jahr 1416 a. C., eine hinduistische Abhandlung über Embryologie, geschrieben in Sanskrit, beschrieb, dass einen Tag nach der sexuellen Begegnung ein Embryo (Kalada) gebildet wird, gefolgt von der Bildung eines Vesikels (nach 7 Nächten), einer festen Masse (nach einem Monat), der Kopf (nach zwei Monaten) und die Gliedmaßen (nach drei Monaten).

Pythagoras (570–495 v. Chr.) Schlug vor, dass der Vater die wesentlichen Merkmale des Nachwuchses liefert, was als "Spermismus" bekannt ist. Hippokrates, 460–377 a. C. stellte fest, dass die Entwicklung des Hühnerembryos der des Menschen ähnlich sein kann.

Aristoteles (384–322 v. Chr.) Schrieb eine Abhandlung über die Embryonen von Hühnern und anderen Tieren. Aus diesem Grund gilt er als Begründer der Embryologie.

Claudius Galenus (129–216 v. Chr.) Schrieb eine Abhandlung über die Bildung des Fötus, in der er Strukturen wie die Plazenta, das Amnion und die Allantois beschrieb.

Samuel-el-Yehudi, ~ 200 n. Chr., Beschrieb die Entwicklung des Embryos, indem er sechs Stadien unterschied, von einem formlosen Embryo bis zu einem Fötus.

Embryologie von der Renaissance bis zum 18. Jahrhundert

Leonardo da Vinci (1452–1519) machte durch Präparation der Gebärmutter einer schwangeren Frau sehr genaue Zeichnungen des Fötus.

William Harvey (1578–1657) glaubte, dass Sperma in die Gebärmutter gelangte und sich verwandelte und sich in ein Ei und dann in einen Embryo verwandelte.

Marcello Malpighi (1628–1694) und Jan Swammerdam (1637–1680) lieferten durch mikroskopische Beobachtungen Informationen, von denen sie postulierten, dass sie die Präformismustheorie unterstützen, die vorschlug, dass Sperma ganze Menschen enthält.

Regnier de Graaf (1641–1643) sezierte und beobachtete die Eierstöcke verschiedener Säugetierarten, einschließlich des Menschen, und beschrieb das Corpus luteum (Graafscher Follikel).

Casper Friedrich Wolff (1733–1794) argumentierte in seiner Veröffentlichung Theory of Generation von 1759, dass die Organe des Körpers nicht vor der Schwangerschaft existieren, sondern stufenweise aus undifferenziertem Material gebildet werden.

Lázaro Spallanzani (1729–1799) führte In-vitro-Fertilisationstests bei Amphibien und Befruchtung bei Hunden durch und kam zu dem Schluss, dass Eizellen und Sperma notwendig sind, um die Entwicklung eines Individuums zu initiieren.

Heinrich Christian Pander (1794–1865) beobachtete die frühe Entwicklung von Hühnerembryonen und beschrieb die drei Keimschichten: Ektoderm, Mesoderm, Endoderm.

Moderne Embryologie

Karl Ernst von Bär (1792–1876) behauptete, dass Sperma Millionen von sich bewegenden Zellen enthielt, die er Spermatozoen nannte. Außerdem entdeckte er die Eizellen der Eierstöcke von Säugetieren, die Zygote in den Eileitern und die Blastozyste in der Gebärmutter. Aus diesem Grund gilt er als Begründer der modernen Embryologie.

Hans Spemann (1869–1941) führte das Konzept der Induktion in die Entwicklung des Embryos ein, wonach die Identität bestimmter Zellen die Entwicklung anderer Zellen in ihrer Umgebung beeinflusst. Spermann erhielt 1935 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin.

Patrick Steptoe (1913–1988) und Robert Edwards (1925–1988) waren die Gynäkologen und Wissenschaftler, die 1978 die Geburt von Louise Brown ermöglichten, dem ersten Baby, das durch In-vitro-Fertilisation geboren wurde.

Edward Lewis (1918–2004), Christiane Nüsslein-Volhard (1942–) und Eric F. Wieschaus (1947–) erhielten 1995 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin für ihre Entdeckung von Genen, die die Embryonalentwicklung steuern.

Ian Wilmut (1944–) und seine Kollegen waren die ersten, die den Kern einer differenzierten adulten Zelle transferierten, um einen Klon eines Säugetiers, des 1996 geborenen Schafs namens Dolly, zu produzieren.

Zweige der Embryologie

Die Embryologie ist unterteilt in allgemeine Embryologie, systemische Embryologie, deskriptive Embryologie, vergleichende Embryologie, experimentelle Embryologie, chemische Embryologie und Teratologie.

Allgemeine Embryologie

Untersuchung der Entwicklung von der Befruchtung und Zygotenbildung über die Bildung und Implantation von Blastozysten, die Bildung von Embryoblasten bis zur Embryonenbildung. Diese Ereignisse erstrecken sich über acht Wochen und sind in präembryonale und embryonale Perioden unterteilt.

Systemische Embryologie

Untersuchung der Entwicklung von Organen und Systemen im Embryo-Stadium.

Beschreibende Embryologie

Untersuchung der Entwicklungsstadien des Embryos anhand direkter Beobachtung und Beschreibung.

Vergleichende Embryologie

Vergleich der Entwicklung von Embryonen verschiedener Tierarten. Dieser Zweig ist mit der vergleichenden und integrativen Biologie verwandt, aus der in den neunziger Jahren die als evo-devo bekannte Biologie der evolutionären Entwicklung hervorging.

Experimentelle Embryologie

Experimente mit Labortieren (Ratten, Mäuse, Amphibien usw.) zur Untersuchung der Embryonalentwicklung.

Chemische Embryologie

Biochemische Untersuchung der Blastozyste, des Embryos und des Fötus bis zum Zeitpunkt der Geburt.

Teratologie

Untersuchung der Wirkung von Infektionserregern, chemischen Substanzen, Strahlung und anderen externen Faktoren, die die Morphologie und Funktion des Fötus verändern.

Humane Embryologie

Beim Menschen wurden drei Stadien der pränatalen Entwicklung beschrieben: 1) Präembryo-Periode von der Empfängnis bis zur zweiten Woche; 2) Zeitraum der Embryonenbildung von der zweiten bis zur achten Woche; 3) fetale Periode von der neunten Woche bis zur Geburt.

Im Allgemeinen beinhaltet die pränatale Entwicklung des Menschen die Bildung von: 1) Embryo; 2) Plazenta; 3) Membranen des Fötus; 4) Körperhöhlen und Zwerchfell; 5) Muskel-, Skelett-, Atmungs-, Herz-Kreislauf-, Verdauungs-, Harn-, Fortpflanzungs- und Nervensystem; 6) Kopf und Hals; 7) Augen und Ohren.

Entscheidende Stadien der embryologischen Entwicklung

Bildung des Embryos, der Plazenta und der Membranen des Fötus

Sobald sich die Zygote gebildet hat, beginnt sie sich durch Mitose zu teilen und erhöht die Anzahl der Zellen, ohne ihre Größe zu erhöhen. Die Zellen der Zygote werden Blastomere genannt. Wenn 12 Zellen erreicht sind, wird die Morula gebildet. Dann bildet dies die Blastozyste, eine mit Flüssigkeit gefüllte Hohlkugel.

Die Blastozyste hat eine innere Zellmasse an einem Pol. Es ist von einer dünnen Zellschicht umgeben, die als Trophoblast bezeichnet wird und für die Befestigung an der Uteruswand verantwortlich ist und schließlich den fetalen Teil der Plazenta bildet.

Die Fruchtwasser- und Chorionhöhlen umgeben den Embryo. Seine Wände bilden die Membranen des Fötus. Die innere Zellmasse bildet durch Gastrulation die Scheibe eines bilaminaren Embryos, der vom Epiblasten (späteres Ektoderm) und vom Hypoblasten (späteres Endoderm) gebildet wird. Das Ektoderm differenziert und bildet eine dritte Schicht: das Mesoderm.

Das Mesoderm bildet unter anderem die Knochen, das Bindegewebe, den Knorpel, das Herz-Kreislauf-, Lymph- und Fortpflanzungssystem, die Nieren, die Dermis der Haut. Das Ektoderm bildet das Nervensystem. Das Endoderm bildet den Magen-Darm-Trakt, die Lunge und die Atemwege.

Nach acht Wochen haben sich die meisten Organe und Systeme bereits gebildet, sind aber noch nicht ausgereift.

Bildung von Körperhöhlen und Zwerchfell

In der vierten Woche ist der Embryo dreidimensional geformt und zeigt infolge der Bildung des Darmschlauchs eine Faltung. Innerhalb des Embryos bildet sich ein Koelom oder eine geschlossene Höhle, die durch die somatischen und viszeralen Schichten der lateralen Platte des Mesoderms entsteht.

Die somatische mesodermale Schicht bildet die parietale seröse Membran, während die splanchnische mesodermale Schicht die viszerale seröse Membran bildet. Wenn sich der Embryo faltet, geht die Vereinigung mit der Chorionhöhle verloren und es bildet sich eine Höhle, die von der Beckenregion zur Brustregion geht.

Das Koelom führt zu den Perikard-, Pleura- und Peritonealhöhlen. Das Querseptum teilt die Höhle in zwei Teile: die Brusthöhle und die Bauchhöhle (oder das Peritoneum). Die Kommunikation zwischen beiden Hohlräumen wird jedoch durch perikardioperitoneale Kanäle aufrechterhalten, die ihre eigenen Membranen haben.

Die neu benannten Membranen unterteilen die Brusthöhle in die Perikardhöhle und die Pleurahöhle und werden als Pleuroperikardfalten bezeichnet. Vom einundzwanzigsten Tag bis zur achten Woche bilden sich Hohlräume.

Das Zwerchfell wird hauptsächlich aus den Querseptum- und Pleuroperitonealmembranen gebildet. Das Querseptum entsteht auf zervikaler Ebene um den zweiundzwanzigsten Tag. Es erhält seine Innervation von den Spinalnerven C3 - C5.

Training des Muskel-, Skelett-, Atmungs- und Herz-Kreislaufsystems

Der größte Teil des Muskels stammt aus dem paraxialen Mesoderm. Es werden drei Arten von Skelettmuskeln gebildet: glatte und kardiale. Der Skelettmuskel kommt von Somiten, der somatopleurischen Schicht der Seitenplatte und dem Nervenkamm. Die glatte Muskulatur der Eingeweide. Der Magen-Darm-Trakt und der Herzmuskel des splanchnischen Mesoderms.

Das Mesoderm macht den größten Teil der Knochen und des Knorpels aus. Die Sklerotomzellen bilden die einzelnen Wirbel. Bei der Entwicklung des Schädels werden zwei Teile gebildet: Neurocranium und Viscerocranium. Die Rippen entstehen durch Ossifikation knorpeliger Vorläufer. Die Ossifikation der langen Knochen markiert das Ende der Embryonalperiode.

Die Entwicklung des Atmungssystems ist in fünf Stadien unterteilt: 1) embryonale, anfängliche Knospe und Verzweigung; 2) pseudoglanduläre, vollständige Verzweigung; 3) kanikuläre, terminale Bronchien; 4) Saccular-, Terminalsäcke und Kapillaren kommen in Kontakt; 5) Alveolar, 8 Monate, vollständige Entwicklung der Blut-Luft-Schranke.

Die Entwicklung des Herz-Kreislauf-Systems beginnt mit der Bildung des Herzschlauchs. Dann erfolgt eine Septierung, Trennung in Vorhöfe, Ventrikel und große Gefäße. Bei der Septierung bilden sich zwei Septa, die bis zur Geburt nicht vollständig geschlossen sind.

Bildung des Verdauungs-, Harn-, Fortpflanzungs- und Nervensystems

Die Entwicklung des Verdauungssystems beginnt, wenn sich die Keimschichten des frühen Embryos seitlich und cephalocaudal falten. Dies drückt die Eigelbmembran in den Embryo und bildet so den Darmschlauch, der in anterior (zukünftiger Pharynx), mittel (zukünftiger Ösophagus) und posterior (zukünftiger Zwölffingerdarm, Darm, Dickdarm und Analkanal) unterteilt ist.

Das Harn- und das Fortpflanzungssystem könnten als eins betrachtet werden, da sie einen gemeinsamen embryologischen Ursprung haben und gemeinsame Kanäle haben. Beide Systeme entwickeln sich aus dem intermediären Mesoderm, das den Urogenitalkamm bildet und in das nephrogene Kabel und den Kamm der Gonaden unterteilt ist.

Aus dem nephrogenen Strang entstehen die Pronephros, Mesonephros und Metanephros, die an der Bildung der Nieren beteiligt sind. Das Genitalsystem entwickelt sich aus dem Kamm der Gonaden. Die Entwicklung des weiblichen oder männlichen Fortpflanzungssystems hängt vom Paar der Geschlechtschromosomen ab.

Das Nervensystem entwickelt sich in der dritten Woche aus dem Ektoderm. Zunächst wird die Neuralröhre gebildet, deren Falten den Neuralleisten bilden. Es bildet sich ein Rückenmark mit drei Schichten: Neuroepithel, Mantel, Randzone. Anschließend werden die Vesikel des Telencephalons, Diencephalons, Mittelhirns, Metancephalons und Mittelhirns gebildet.

Entwicklung von Kopf, Hals, Auge und Ohr

Der größte Teil des Kopfes von Kopf und Hals besteht aus den Rachenbögen, -säcken und -rillen sowie aus den Rachenmembranen. Diese Strukturen bilden den Pharyngealapparat und verleihen dem Embryo in der vierten Entwicklungswoche sein unverwechselbares Aussehen.

Die Rachenbögen werden von mesomerem Mesoderm und Zellen des Nervenkamms gebildet, die sich jeweils unterscheiden in: 1) Muskeln und Arterien; 2) Knochen und Bindegewebe. Die Pharynxsäcke bestehen aus Invaginationen des Endoderms, die an den Vorderdarm grenzen.

Die Pharyngeal Sulci bestehen aus Invaginationen des Ektoderms. Es befindet sich zwischen den Rachenbögen. Die Pharyngealmembranen bestehen aus Ektoderm, Mesoderm und Endoderm. Sie befinden sich zwischen den Rachenbögen.

Das Ohr besteht aus: Innenohr, Mittelohr, Außenohr. In der vierten Woche entwickelt sich das Innenohr aus der otischen Platte des Ektoderms, die sich zur Bildung der utriculären und sacculären Teile zusammenzieht. Das Mittel- und Außenohr stammen aus den ersten Rachenbögen und aus Neurogliazellen.

Die Augen stammen aus dem optischen Vesikel, das sich zu Beginn der vierten Woche aus dem lateralen Teil des Vorderhirns bildet.

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