Animal embryosEdit

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Embryonalentwicklung des Salamanders, um die 1920er Jahre

Embryonen (und eine Kaulquappe) des faltigen Frosches (Rana rugosa)

Bei Tieren beginnt die Befruchtung den Prozess der Embryonalentwicklung mit der Bildung einer Zygote, einer einzelnen Zelle, die aus der Fusion von Gameten (z. B. Ei und Sperma) resultiert. Die Entwicklung einer Zygote zu einem vielzelligen Embryo verläuft durch eine Reihe erkennbarer Stadien, die häufig in Spaltung, Blastula, Gastrulation und Organogenese unterteilt sind.

Spaltung ist die Periode schneller mitotischer Zellteilungen, die nach der Befruchtung auftreten. Während der Spaltung ändert sich die Gesamtgröße des Embryos nicht, aber die Größe der einzelnen Zellen nimmt schnell ab, wenn sie sich teilen, um die Gesamtzahl der Zellen zu erhöhen. Spaltung führt zu einer Blastula.

Je nach Art kann ein Embryo im Blastula-Stadium als Zellkugel auf dem Eigelb oder als Hohlkugel von Zellen erscheinen, die einen mittleren Hohlraum umgeben. Die Zellen des Embryos teilen sich weiter und nehmen an Zahl zu, während Moleküle in den Zellen wie RNAs und Proteine aktiv wichtige Entwicklungsprozesse wie Genexpression, Zellschicksalsspezifikation und Polarität fördern.

Die Gastrulation ist die nächste Phase der Embryonalentwicklung und beinhaltet die Entwicklung von zwei oder mehr Zellschichten (Keimschichten). Tiere, die zwei Schichten bilden (wie Cnidaria), werden diploblastisch genannt, und solche, die drei bilden (die meisten anderen Tiere, von Plattwürmern bis zu Menschen), werden triploblastisch genannt. Während der Gastrulation von triploblastischen Tieren werden die drei sich bildenden Keimschichten Ektoderm, Mesoderm und Endoderm genannt. Alle Gewebe und Organe eines reifen Tieres können ihren Ursprung auf eine dieser Schichten zurückführen. Zum Beispiel führt das Ektoderm zur Epidermis der Haut und zum Nervensystem, das Mesoderm zum Gefäßsystem, zu Muskeln, Knochen und Bindegewebe und das Endoderm zu Organen des Verdauungssystems und des Epithels des Verdauungssystems und des Atmungssystems. Viele sichtbare Veränderungen in der embryonalen Struktur treten während der Gastrulation auf, wenn die Zellen, aus denen die verschiedenen Keimschichten bestehen, wandern und den zuvor runden Embryo zu einem becherartigen Aussehen falten oder invaginieren.

Nach der Gastrulation entwickelt sich ein Embryo weiter zu einem reifen vielzelligen Organismus, indem er Strukturen bildet, die für das Leben außerhalb der Gebärmutter oder des Eies notwendig sind. Wie der Name schon sagt, ist die Organogenese das Stadium der Embryonalentwicklung, in dem sich Organe bilden. Während der Organogenese veranlassen molekulare und zelluläre Wechselwirkungen bestimmte Zellpopulationen aus den verschiedenen Keimschichten zur Differenzierung in organspezifische Zelltypen. In der Neurogenese trennt sich beispielsweise eine Subpopulation von Zellen aus dem Ektoderm von anderen Zellen und spezialisiert sich weiter, um das Gehirn, das Rückenmark oder die peripheren Nerven zu werden.

Die Embryonalperiode variiert von Art zu Art. In der menschlichen Entwicklung wird der Begriff Fötus anstelle von Embryo nach der neunten Woche nach der Empfängnis verwendet, während bei Zebrafischen die Embryonalentwicklung als abgeschlossen gilt, wenn ein Knochen namens Cleithrum sichtbar wird. Bei Tieren, die aus einem Ei schlüpfen, wie Vögeln, wird ein junges Tier typischerweise nicht mehr als Embryo bezeichnet, sobald es geschlüpft ist. Bei vivaparen Tieren (Tiere, deren Nachkommen sich mindestens einige Zeit im Körper eines Elternteils entwickeln) wird der Nachwuchs typischerweise als Embryo bezeichnet, während er sich innerhalb des Elternteils befindet, und wird nach der Geburt oder dem Austritt aus dem Elternteil nicht mehr als Embryo betrachtet. Das Ausmaß der Entwicklung und des Wachstums, die innerhalb eines Eies oder Elternteils erreicht werden, variiert jedoch von Art zu Art erheblich, so dass die Prozesse, die nach dem Schlüpfen oder der Geburt bei einer Art stattfinden, weit vor diesen Ereignissen bei einer anderen stattfinden können. Daher ist es nach einem Lehrbuch üblich, dass Wissenschaftler den Umfang der Embryologie im Großen und Ganzen als das Studium der Entwicklung von Tieren interpretieren.

Pflanzenembryosedit

Das Innere eines Ginkgo-Samens, das den Embryo zeigt

Blütenpflanzen (Angiospermen) bilden Embryonen nach der Befruchtung einer haploiden Eizelle durch Pollen. Die DNA aus der Eizelle und dem Pollen verbindet sich zu einer diploiden, einzelligen Zygote, die sich zu einem Embryo entwickelt. Die Zygote, die sich während der gesamten Embryonalentwicklung mehrmals teilt, ist ein Teil eines Samens. Andere Samenkomponenten umfassen das Endosperm, ein Gewebe, das reich an Nährstoffen ist, die den wachsenden Pflanzenembryo unterstützen, und die Samenschale, die eine schützende äußere Hülle darstellt. Die erste Zellteilung einer Zygote ist asymmetrisch, was zu einem Embryo mit einer kleinen Zelle (der apikalen Zelle) und einer großen Zelle (der Basalzelle) führt. Die kleine, apikale Zelle wird schließlich die meisten Strukturen der reifen Pflanze hervorbringen, wie Stamm, Blätter und Wurzeln. Aus der größeren Basalzelle entsteht der Suspensor, der den Embryo mit dem Endosperm verbindet, damit Nährstoffe zwischen ihnen gelangen können. Die Pflanzenembryozellen teilen sich weiter und durchlaufen Entwicklungsstadien, die nach ihrem allgemeinen Erscheinungsbild benannt sind: kugelförmig, herzförmig und Torpedo. Im globulären Stadium können drei grundlegende Gewebetypen (dermal, gemahlen und vaskulär) erkannt werden. Das Hautgewebe führt zur Epidermis oder äußeren Hülle einer Pflanze, das Bodengewebe führt zu innerem Pflanzenmaterial, das bei der Photosynthese, der Ressourcenspeicherung und der physischen Unterstützung fungiert, und das Gefäßgewebe führt zu Bindegewebe wie Xylem und Phloem, das Flüssigkeit, Nährstoffe und Mineralien durch die Pflanze transportiert. In diesem Stadium bilden sich ein oder zwei Keimblätter (embryonale Blätter). Meristeme (Zentren der Stammzellaktivität) entwickeln sich während des Torpedostadiums und produzieren schließlich viele der reifen Gewebe der erwachsenen Pflanze während ihres gesamten Lebens. Am Ende des embryonalen Wachstums wird der Samen normalerweise bis zur Keimung ruhen. Sobald der Embryo zu keimen beginnt (aus dem Samen herauswachsen) und sein erstes wahres Blatt bildet, wird er Sämling oder Pflänzchen genannt.Pflanzen, die Sporen anstelle von Samen produzieren, wie Moose und Farne, produzieren auch Embryonen. In diesen Pflanzen beginnt der Embryo seine Existenz an der Innenseite des Archegoniums auf einem elterlichen Gametophyten, aus dem die Eizelle erzeugt wurde. Die Innenwand des Archegoniums liegt in engem Kontakt mit dem „Fuß“ des sich entwickelnden Embryos; dieser „Fuß“ besteht aus einer bauchigen Masse von Zellen an der Basis des Embryos, die von ihrem Eltern-Gametophyten ernährt werden können. Die Struktur und Entwicklung des restlichen Embryos variiert je nach Pflanzengruppe.Da alle Landpflanzen Embryonen bilden, werden sie kollektiv als Embryophyten (oder mit ihrem wissenschaftlichen Namen Embryophyta) bezeichnet. Dies unterscheidet Landpflanzen zusammen mit anderen Merkmalen von anderen Pflanzenarten wie Algen, die keine Embryonen produzieren.