Animal embryosEdit

Play media

salamanterin alkionkehitys 1920-luvun tienoilla

eläimillä hedelmöitys aloittaa alkionkehitysprosessin, kun syntyy tsygootti, yksi solu, joka syntyy sukusolujen (esim.munasolu ja siittiö) fuusioituessa. Tsygootin kehittyminen monisoluiseksi alkioksi etenee sarjan tunnistettavia vaiheita, jotka usein jakautuvat pilkkoutumiseen, blastulaan, gastrulaatioon ja organogeneesiin.

pilkkoutuminen on nopeiden mitoottisten solunjakautumisten jakso, joka tapahtuu hedelmöityksen jälkeen. Pilkkoutumisen aikana alkion kokonaiskoko ei muutu, mutta yksittäisten solujen koko pienenee nopeasti jakautuessaan kasvattaen solujen kokonaismäärää. Pilkkominen johtaa blastulaan.

lajista riippuen blastula-vaiheen alkio voi esiintyä solupallona keltuaisen päällä tai onttona solupallona, joka ympäröi keskimmäistä onteloa. Alkion solut jatkavat jakautumista ja määrän lisääntymistä, kun taas soluissa olevat molekyylit, kuten RNAs ja proteiinit, edistävät aktiivisesti keskeisiä kehitysprosesseja, kuten geeniekspressiota, solujen fate-spesifikaatiota ja napaisuutta.

gastrulaatio on alkionkehityksen seuraava vaihe, ja siihen kuuluu kahden tai useamman solukerroksen (itukerroksen) kehittyminen. Eläimiä, jotka muodostavat kaksi kerrosta (kuten Cnidaria) kutsutaan diploblastisiksi, ja niitä, jotka muodostavat kolme (useimmat muut eläimet, laakamatoista ihmisiin) kutsutaan triploblastisiksi. Triploblastisten eläinten gastrulaation aikana muodostuvia kolmea itukerrosta kutsutaan ektodermeiksi, mesodermeiksi ja endodermeiksi. Kaikki sukukypsän eläimen kudokset ja elimet voivat jäljittää alkuperänsä johonkin näistä kerroksista. Esimerkiksi ektodermi synnyttää ihon orvaskeden ja hermoston, Mesodermi synnyttää verisuonijärjestelmän, lihakset, luu, ja sidekudokset, ja endodermi synnyttää elimet ruoansulatuskanavan ja epiteelin ruoansulatuskanavan ja hengityselimiä. Monia näkyviä muutoksia alkion rakenteessa tapahtuu koko gastrulaation ajan, kun eri itukerroksia muodostavat solut vaeltavat ja saavat aiemmin pyöreän alkion taittumaan tai tunkeutumaan kuppimaisen näköiseksi.

gastrulaation jälkeen alkio kehittyy edelleen kypsäksi monisoluiseksi organismiksi muodostamalla kohdun tai munasolun ulkopuoliselle elämälle välttämättömiä rakenteita. Kuten nimestä voi päätellä, organogeneesi on alkion kehitysvaihe, kun elimiä muodostuu. Organogeneesin aikana molekyyli-ja soluvuorovaikutukset saavat tietyt solupopulaatiot eri itukerroksista erilaistumaan elimille ominaisiksi solutyypeiksi. Esimerkiksi neurogeneesissä ektodermin alapopulaatio eristäytyy muista soluista ja erikoistuu edelleen aivo -, selkäydin-tai ääreishermoiksi.

alkioaika vaihtelee lajeittain. Ihmisen kehityksessä termiä sikiö käytetään alkion sijaan yhdeksännen viikon kuluttua hedelmöityksestä, kun taas seeprakalalla alkionkehityksen katsotaan päättyneen, kun kleithrum-niminen luu tulee näkyviin. Munasta kuoriutuvilla eläimillä, kuten linnuilla, nuorta eläintä ei tyypillisesti enää kutsuta alkioksi, kun se on kuoriutunut. Vivaparous eläimet (eläimet, joiden jälkeläiset viettävät vähintään jonkin aikaa kehittää sisällä vanhempi), jälkeläinen on tyypillisesti kutsutaan alkio, kun sisällä vanhempi, eikä sitä enää pidetä alkio syntymän jälkeen tai poistumisen vanhempi. Se, missä määrin munasolun tai emon sisällä tapahtuu kehitystä ja kasvua, vaihtelee kuitenkin huomattavasti lajeittain, niin paljon, että kuoriutumisen tai syntymän jälkeiset prosessit voivat tapahtua yhdessä lajissa jo paljon ennen näitä tapahtumia toisessa lajissa. Siksi erään oppikirjan mukaan on tavallista, että tutkijat tulkitsevat embryologian laajuuden laajasti eläinten kehityksen tutkimiseksi.

kasvien embryosEdit

Ginkgo-siemenen sisäpuoli, jossa näkyy alkio

kukkivat kasvit (koppisiemeniset) luovat alkioita haploidin hedelmöitymisen jälkeen siitepölyn aiheuttama munasolu. Munasolun ja siitepölyn DNA yhdistyvät diploidiseksi yksisoluiseksi tsygootiksi, josta kehittyy alkio. Tsygootti, joka jakaantuu useita kertoja edetessään koko alkionkehityksen ajan, on yksi siemenen osa. Muita siemenkomponentteja ovat endospermi, joka on kudoksessa runsaasti ravinteita, jotka auttavat tukemaan kasvavaa kasvin alkiota, ja siemenvaippa, joka on suojaava ulkokuori. Tsygootin ensimmäinen solunjakautuminen on epäsymmetrinen, jolloin syntyy alkio, jossa on yksi pieni solu (apikaalisolu) ja yksi suuri solu (tyvisolu). Pieni, apinen solu synnyttää lopulta suurimman osan kypsän kasvin rakenteista, kuten varren, lehtien ja juurten. Suurempi tyvisolu synnyttää suspensorin, joka yhdistää alkion endospermiin niin, että ravinteet pääsevät kulkemaan niiden välistä. Kasvin alkiosolut jakautuvat edelleen ja etenevät yleisilmeensä mukaan nimetyissä kehitysvaiheissa: pallomainen, sydän ja torpedo. Pallomaisessa vaiheessa voidaan tunnistaa kolme peruskudostyyppiä (iho, maa ja verisuonisto). Ihokudos synnyttää orvaskeden tai ulomman peitteen kasvin, pohjakudos synnyttää sisäisen kasvimateriaalin, joka toimii fotosynteesissä, resurssien varastointiin ja fyysiseen tukeen, ja verisuonikudos synnyttää sidekudosta, kuten xylem ja phloem, jotka kuljettavat nestettä, ravinteita ja mineraaleja koko kasvin. Sydänvaiheessa muodostuu yksi tai kaksi kotyledonia (alkion lehtiä). Meristeemit (kantasolujen toiminnan keskukset) kehittyvät torpedovaiheessa ja tuottavat lopulta monia aikuisen kasvin kypsiä kudoksia koko sen eliniän ajan. Alkiokasvun lopussa siemen menee yleensä lepotilaan itämiseen asti. Kun alkio alkaa itää (kasvaa ulos siemenestä) ja muodostaa ensimmäisen oikean lehtensä, sitä kutsutaan taimeksi tai kasvilehdeksi.

myös itiöitä siementen sijaan tuottavat kasvit, kuten sammaleet ja saniaiset, tuottavat alkioita. Näissä kasveissa alkio aloittaa olemassaolonsa kiinnittyneenä arkegonionin sisäpuolelle vanhempaisgametofyytillä, josta munasolu on syntynyt. Archegoniumin sisäseinä on läheisessä kosketuksessa kehittyvän alkion ”jalan” kanssa; tämä ”jalka” koostuu alkion tyvessä olevasta sipulimaisesta solumassasta, joka voi saada ravintoa kantagametofyytiltään. Muun alkion rakenne ja kehitys vaihtelee kasviryhmittäin.

koska kaikki maakasvit synnyttävät alkioita, niistä käytetään yhteisnimitystä embryofyytit (tai niiden tieteellinen nimi Embryophyta). Tämä yhdessä muiden ominaisuuksien kanssa erottaa maakasvit muista kasvilajeista, kuten levistä, jotka eivät tuota alkioita.