WAS IST GASTRULATION?

Die Gastrulation ist ein Ereignis der Embryonalentwicklung, bei dem eine massive Reorganisation von einer Zellmasse - der Blastula - zu einer hochorganisierten Struktur erfolgt, die aus mehreren Keimschichten besteht.

Um uns vorübergehend in die Stadien der Embryonalentwicklung zu versetzen, erfolgt zuerst eine Befruchtung, dann eine Segmentierung und die Bildung der Blastula und die Organisation dieser Zellmasse ist die Gastrulation. Es ist das wichtigste Ereignis in der dritten Schwangerschaftswoche beim Menschen.

Quelle: Pidalka44

Diploblastische Tiere bestehen aus zwei embryonalen Schichten: dem Endoderm und dem Ektoderm, während triblastische Tiere aus drei embryonalen Schichten bestehen: dem Endoderm, dem Mesoderm und dem Ektoderm. Die korrekte Organisation dieser Strukturen und die entsprechende zelluläre Lokalisierung erfolgt während der Gastrulation.

Jede der während der Gastrulation gebildeten embryonalen Schichten führt zu spezifischen Organen und Systemen des erwachsenen Organismus.

Der Prozess variiert je nach untersuchter Tierlinie. Es gibt jedoch bestimmte häufige Ereignisse, wie z. B. Änderungen der Motilität von Zellen, ihrer Form und der Art und Weise, wie sie miteinander verbunden sind.

Prinzipien der Embryonalentwicklung

Entscheidende Schritte während der Entwicklung

Um das Konzept der Gastrulation zu verstehen, müssen bestimmte Schlüsselaspekte der Entwicklung eines Embryos bekannt sein. Wir werden jeden der Schritte vor der Gastrulation auflisten und kurz beschreiben, um in den Kontext zu gelangen.

Obwohl die Tierentwicklung ein sehr variables Ereignis zwischen den Abstammungslinien ist, gibt es vier gemeinsame Stadien: Befruchtung, Blastula-Bildung, Gastrulation und Organogenese.

Schritt 1. Befruchtung

Der erste Schritt ist die Befruchtung: die Vereinigung der weiblichen und männlichen Gameten. Nach diesem Ereignis treten in der Zygote eine Reihe von Änderungen und Transformationen auf. Das Phänomen des Übergangs von einer einzelnen Zelle zu einem vollständig gebildeten Embryo ist das Ziel der embryonalen Entwicklungsbiologie.

Schritt 2. Segmentierung und Bildung der Blastula

Nach der Befruchtung kommt es zu einer sich wiederholenden und massiven Zellteilung, die in diesem Stadium als Blastomer bezeichnet wird. In diesem als Segmentierung bezeichneten Zeitraum gibt es keine Zunahme der Größe, sondern nur Teilungen der großen anfänglichen Zellmasse. Wenn dieser Prozess abgeschlossen ist, hat sich eine Masse von Zellen gebildet, die als Blastula bezeichnet wird.

Bei den meisten Tieren ordnen sich die Zellen um einen mit Flüssigkeit gefüllten zentralen Hohlraum an, der als Blastozele bezeichnet wird. Hier bildet sich eine Keimschicht, und dies ist ein Schritt, den alle mehrzelligen Tiere während ihrer Entwicklung durchlaufen.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass der Embryo während des Segmentierungsphänomens eine Polarität annimmt. Das heißt, sie unterscheiden sich in tierischen und pflanzlichen Polen. Das Tier zeichnet sich dadurch aus, dass es reich an Zytoplasma und wenig Dottersack ist.

Schritt 3. Gastrulation und Bildung von zwei Keimschichten

Nach der Bildung der ersten Keimschicht erfolgt die Bildung einer zweiten Schicht. Dieser Vorgang wird in diesem Artikel ausführlich beschrieben.

Schritt 4. Organogenese

Sobald die drei Keimschichten hergestellt sind, beginnen die Zellen mit ihren Partnern zu interagieren und die Bildung von Geweben und Organen erfolgt in einem Ereignis, das als Organogenese bezeichnet wird.

Mehrere Organe enthalten Zellen aus mehr als einer Keimschicht. Es ist nicht ungewöhnlich, dass das Äußere des Organs von einer Keimschicht und das Innere von einer anderen stammt. Das deutlichste Beispiel für diesen heterogenen Ursprung ist die Haut, die vom Ektoderm und auch vom Mesoderm abgeleitet ist.

Wie bei der Gastrulation wandern die Zellen während der Organogenese über weite Strecken, um ihre endgültige Position zu erreichen.

Embryonale Schichten

Das entscheidende Ereignis der Gastrulation ist die zelluläre Organisation in verschiedenen embryonalen Schichten. Die Anzahl der embryonalen Schichten ermöglicht die Einteilung der Tiere in zwei Kategorien: diblastisch und triploblastisch.

Diblastika sind Tiere mit einer sehr einfachen Struktur und haben nur zwei Keimschichten: das Endoderm und das Ektoderm.

Im Gegensatz dazu haben triblastische Organismen drei embryonale Schichten: die von Diblastikern und eine weitere, das Mesoderm.

Gastrulation: Ursprung der drei Keimschichten

Während der Gastrulation nimmt die Komplexität der im vorherigen Abschnitt beschriebenen kugelförmigen Blastula zu, was zur Bildung von Keimschichten aus den Totipotentialzellen der epiblastischen Schicht führt.

Anfänglich wurde der Begriff Gastrulation verwendet, um das Ereignis der Darmbildung zu beschreiben. Es wird jetzt jedoch in einem viel breiteren Sinne verwendet und beschreibt die Bildung eines trilaminaren Embryos.

In diesem Prozess wird der Körperplan des sich entwickelnden Organismus erstellt. Die Zellen, die Teil des Endoderms und des Mesoderms sind, befinden sich innerhalb der Gastrula, während die Zellen, aus denen die Haut und das Nervensystem bestehen, auf der Oberfläche verteilt sind.

Zellbewegungen - oder Migrationen - während der Gastrulation betreffen den gesamten Embryo und sind ein Ereignis, das genau koordiniert werden muss.

Die Gastrulation ist ein sehr variabler Prozess

Abhängig von der untersuchten Tiergruppe finden wir deutliche Unterschiede im Gastrulationsprozess

Insbesondere variiert dieser Prozess in verschiedenen Klassen von Wirbeltieren. Dies ist teilweise auf die geometrischen Einschränkungen zurückzuführen, die jede Gastrula aufweist.

Trotz dieser deutlichen Unterschiede sind die Post-Gastrula-Stadien zwischen den Gruppen sehr ähnlich. Tatsächlich ist die Ähnlichkeit zwischen Wirbeltierembryonen eine Tatsache, die allgemein bekannt ist.

Selbst für die führenden Behörden in der Embryologie ist es sehr schwierig, einen Embryo in seinen Anfangsstadien von einem Vogel und einem Reptil zu unterscheiden.

Klassifizierung bilateraler Tiere nach dem Schicksal der Blastopore.

Während der Gastrulation bildet sich eine Öffnung, die als Blastopore bezeichnet wird. Das endgültige Ziel ermöglicht die Klassifizierung bilaterierter Tiere in zwei große Gruppen: Protostome und Deuterostome.

In den Protostomaten - ein Begriff aus den griechischen Wurzeln "erster Mund" - führt die erwähnte Öffnung zum Mund. Diese Linie enthält die Mollusken, Arthropoden und verschiedene Phyla von Wurmtieren.

In Deuterostomen führt die Blastopore zum Anus, und der Mund wird aus einer anderen sekundären Öffnung gebildet. In dieser Gruppe finden wir Stachelhäuter und Akkordaten - wir Menschen befinden uns in Akkordaten.

Andere embryonale und molekulare Eigenschaften haben dazu beigetragen, die Existenz dieser beiden Evolutionslinien zu bestätigen.

Arten von Bewegungen während der Gastrulation

Das Schicksal der Blastula hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Art des Eies und der Segmentierung. Die häufigsten Arten der Gastrulation sind die folgenden:

Gastrulation durch Invagination

In den meisten Tiergruppen ist die Segmentierung holoblastisch, wobei die Blastula einer Kugel ähnelt, in der sich nichts befindet, und die Höhle als Blastozele bezeichnet wird.

Während der Invaginationsgastrulation invaginiert ein Teil der Blastula nach innen und führt zur zweiten Keimschicht: dem Endoderm. Außerdem erscheint ein neuer Hohlraum, der als Archenteron bezeichnet wird.

Es ist analog zu einem Ball oder einem weichen Plastikball, und mit dem Finger drücken wir, bis wir ein Loch bilden: Dies ist die Invagination, auf die wir uns beziehen. Seeigel weisen diese Art der Gastrulation auf.

Grastrulation durch Epibolie

Diese Art der Gastrulation tritt bei Eiern auf, die im vegetativen Pol nennenswerte Mengen an Eigelb aufweisen. Aus diesen Gründen wird es schwierig, eine Intussuszeption zu erzeugen (der Prozess, den wir in der vorherigen Art der Gastrulation beschrieben haben).

Für die Bildung der Keimschichten gibt es eine Vermehrung der im Tierpol befindlichen Mikromere, die die Makromere absinken und umgeben. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die Blastopore bereits am vegetativen Pol gebildet,

Das Ektoderm wird von den Mikromeren gebildet, während die Makromere das Endoderm bilden.

Diese Art der Gastrulation findet sich in der Bildung des Ektoderms sehr heterogener Tiergruppen wie Amphibien, Seeigel und Manteltiere (auch als Seespritzer oder Seespritzen bekannt).

Involution Gastrulation

Dieser Prozess tritt auf, wenn das Ei enorme Mengen an Eigelb aufweist - mehr als bei der epibolischen Gastrulation. Der Prozess besteht aus dem Zusammenbruch der Zellen am Rand der Scheibe.

Diese Zellen bewegen sich dann rückwärts und bilden eine zweite Schicht, die sich im Inneren faltet und das Endoderm und das Ektoderm bildet. Das Mesoderm der Amphibien wird nach diesem Entwicklungsmuster gebildet.

Gastrulation durch Delaminierung

Das Endoderm stammt aus Teilungen von Ektodermzellen. Außerdem wandern diese Zellen und sinken. Dann erfolgt die Trennung in zwei Zellschichten, nämlich das Ektoderm und das Endoderm.

Diese Art der Gastrulation ist nicht häufig und es gibt keine Blastopore. Die Hypoblastenbildung bei Vögeln und Säugetieren erfolgt durch Delaminierung.

Ingression Gastrulation

Es ähnelt in mehrfacher Hinsicht der Gastrulation durch Delaminierung, mit der Ausnahme, dass das Endoderm aus der Bewegung von Zellen aus dem Ektoderm gebildet wird.

Wie bei der Gastrulation durch Delaminierung tritt keine Blastoporenbildung auf und ist charakteristisch für weniger komplexe Tiere wie Seeschwämme und Mark. Das Mesoderm der Seeigel wird auf diese Weise gebildet, ebenso wie Neuroblasten der Gattung Drosophila.

Verweise

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