Ontogeni: Tahapan perkembangan hewan dan ciri-cirinya

ontogeni adalah proses dimana terjadi perkembangan individu. Fenomena itu dimulai dengan pembuahan, dan meluas ke penuaan makhluk-makhluk organik. Bidang biologi yang bertugas mempelajari ontogeni adalah biologi perkembangan.

Dalam proses ini, “translasi” genotipe terjadi – semua informasi genetik entitas biologis – ke dalam fenotipe yang dapat kita amati. Transformasi paling dramatis terjadi pada tahap awal perkembangan, dengan transformasi sel menjadi individu yang lengkap.

Romanes, GJ; diunggah ke Wikipedia oleh en: Pengguna: Phlebas; penulis halaman deskripsi: id: Pengguna: Phlebas, id: Pengguna: SeventyThree [Domain publik], melalui Wikimedia Commons

Saat ini, perpaduan antara biologi perkembangan dan teori evolusi, yang dikenal sebagai evo-devo, adalah kumpulan pengetahuan yang sangat populer yang berkembang pesat. Bidang baru ini bertujuan untuk menjelaskan evolusi keragaman besar morfologi yang ditunjukkan oleh organisme hidup.

Indeks artikel

“Ontogeni merekapitulasi filogeni”

Perspektif sejarah

Hubungan antara ontogeni dan filogeni adalah pandangan yang dominan sepanjang abad ke-21. Diketahui secara luas bahwa spesies organisme yang berbeda jauh lebih mirip satu sama lain dalam tahap embrio daripada dalam bentuk dewasa. Pada tahun 1828, Karl Ernst von Baer memperhatikan pola ini di sybphylum Vertebrata.

Baer mencatat bahwa pada spesies tetrapoda yang berbeda ada kesamaan tertentu dalam embrio, seperti insang, notochord, segmentasi dan anggota badan berbentuk sirip.

Ini dibentuk sebelum karakteristik khas yang memungkinkan kelompok tersebut didiagnosis dalam urutan klasifikasi hierarkis yang lebih spesifik.

Ide ini dirumuskan kembali oleh yang terkenal – dan salah satu pengikut Charles Darwin yang paling bersemangat – ahli biologi kelahiran Jerman Ernst Haeckel.

Haeckel dikreditkan dengan ungkapan terkenal “ontogeni merekapitulasi filogeni.” Dengan kata lain, rekapitulasi mengusulkan bahwa perkembangan suatu organisme mengulangi sejarah evolusionernya dari bentuk dewasa nenek moyangnya.

Visi saat ini

Meskipun ungkapan itu terkenal saat ini, pada pertengahan abad ke-21 jelas bahwa usulan Haeckel jarang terpenuhi.

SJ Gould, ahli paleontologi dan biologi evolusioner terkenal, memaparkan gagasannya tentang rekapitulasi dalam apa yang disebutnya “prinsip penjumlahan terminal.” Bagi Gould, rekapitulasi dapat terjadi selama perubahan evolusioner terjadi dengan penambahan tahapan yang berurutan pada akhir ontogeni leluhur.

Dengan cara yang sama, juga harus dipenuhi bahwa durasi temporal ontogeni leluhur harus dipersingkat seiring dengan evolusi garis keturunan.

Saat ini, metodologi cararn telah berhasil menyangkal konsep penjumlahan yang diajukan oleh hukum biogenetik.

Bagi Haeckel, penambahan ini terjadi karena penggunaan terus menerus yang diberikan pada organ. Namun, implikasi evolusioner dari penggunaan dan tidak digunakannya organ telah dikesampingkan.

Saat ini diketahui bahwa lengkungan insang pada tahap embrio mamalia dan reptil tidak pernah memiliki bentuk yang sesuai dengan ikan dewasa.

Selanjutnya, ada variasi dalam waktu atau waktu tahap perkembangan tertentu. Dalam biologi evolusioner, perubahan ini disebut heterokroni.

Tahapan perkembangan hewan

Ontogeni mencakup semua proses perkembangan makhluk organik, dimulai dengan pembuahan dan berakhir dengan penuaan.

Logikanya, transformasi paling dramatis terjadi pada tahap pertama, di mana satu sel mampu membentuk keseluruhan individu. Kita sekarang akan menjelaskan proses ontogeni, menekankan tahap embrionik.

Pematangan oosit

Selama proses oogenesis, ovum (gamet betina, juga disebut sel telur) bersiap untuk pembuahan dan tahap awal perkembangan. Ini terjadi dengan mengumpulkan bahan cadangan untuk masa depan.

Sitoplasma sel telur adalah lingkungan yang kaya akan berbagai biomolekul , terutama RNA pembawa pesan, ribosom , RNA transfer, dan mesin lain yang diperlukan untuk sintesis protein. Inti sel juga mengalami pertumbuhan yang signifikan.

Spermatozoa tidak memerlukan proses ini, strategi mereka adalah menghilangkan semua kemungkinan sitoplasma dan memadatkan nukleus untuk mempertahankan dimensi kecil.

Pemupukan

Peristiwa yang menandai awal ontogeni adalah pembuahan, yang melibatkan penyatuan gamet jantan dan betina, umumnya selama tindakan reproduksi seksual.

Dalam kasus fertilisasi eksternal, seperti yang terjadi pada banyak organisme laut, kedua gamet dikeluarkan ke dalam air dan ditemukan secara acak.

Dalam pembuahan, jumlah diploid individu diintegrasikan kembali dan memungkinkan proses kombinasi antara gen ayah dan ibu.

Dalam kasus tertentu, sperma tidak diperlukan untuk mengaktifkan perkembangan. Tetapi pada kebanyakan individu, embrio tidak berkembang dengan cara yang benar. Demikian pula, beberapa spesies dapat bereproduksi dengan partenogenesis, di mana perkembangan embrio normal terjadi tanpa memerlukan sperma.

Sebaliknya, beberapa telur memerlukan aktivasi sperma, tetapi tidak memasukkan materi genetik gamet jantan ini ke dalam embrio.

Sperma dan sel telur harus dikenali dengan benar agar semua peristiwa pasca fertilisasi dapat berlangsung. Pengenalan ini dimediasi oleh serangkaian protein spesifik spesies. Ada juga penghalang yang mencegah sel telur, setelah dibuahi, untuk dicapai oleh sperma kedua.

Embriogenesis

Setelah pembuahan dan aktivasi sel telur, tahap pertama perkembangan terjadi. Dalam segmentasi, embrio berulang kali membelah menjadi sekelompok sel yang disebut blastomer.

Selama periode terakhir ini, tidak ada pertumbuhan sel yang terjadi, hanya terjadi pembagian massa. Pada akhirnya Anda memiliki ratusan atau ribuan sel, memberi jalan ke keadaan blastula.

Saat embrio berkembang, ia memperoleh polaritas. Untuk alasan ini, adalah mungkin untuk membedakan antara kutub tumbuhan, yang terletak di satu ujung, dan kutub hewan, yang kaya akan sitoplasma. Sumbu ini menyediakan titik referensi untuk pengembangan.

Jenis telur

Tergantung pada jumlah kuning telur yang dimiliki, dan distribusi zat tersebut, telur dapat diklasifikasikan sebagai oligolesit, heterolekit, telolesit, dan sentrolosit.

Yang pertama memiliki, seperti namanya, sejumlah kecil kuning telur dan kurang lebih merata di seluruh telur. Umumnya ukurannya kecil. Heterolosit memiliki kuning telur lebih banyak daripada oligolesit, dan kuning telur terkonsentrasi di kutub vegetatif.

Telolecitos memiliki jumlah kuning telur yang melimpah, menempati hampir seluruh telur. Akhirnya, centrolecitos memiliki semua kuning telur yang terkonsentrasi di wilayah tengah telur.

ledakan

Blastula adalah kumpulan sel. Pada mamalia, pengelompokan sel ini disebut blastokista, sedangkan pada kebanyakan hewan sel-selnya tersusun di sekitar rongga cairan pusat, yang disebut blastokel.

Dalam keadaan blastula, dimungkinkan untuk menunjukkan peningkatan besar dalam hal jumlah DNA . Namun, ukuran seluruh embrio tidak jauh lebih besar dari zigot asli.

Grastrulasi

Gastrulasi mengubah blastula yang bulat dan sederhana menjadi struktur yang jauh lebih kompleks dengan dua lapisan germinal. Proses ini heterogen jika kita membandingkan garis keturunan hewan yang berbeda. Dalam beberapa kasus, lapisan kedua terbentuk tanpa membuat rongga internal.

Pembukaan ke usus disebut blastopore. Nasib blastopori adalah karakteristik yang sangat penting untuk pembagian dua garis keturunan besar: protostomata dan deuterostom. Pada kelompok pertama, blastopori memunculkan mulut, sedangkan pada kelompok kedua, blastopori memunculkan anus.

Dengan demikian, gastrula memiliki dua lapisan: lapisan luar yang mengelilingi blastokel, yang disebut ektoderm, dan lapisan dalam yang disebut endoderm.

Sebagian besar hewan memiliki lapisan benih ketiga, mesoderm, yang terletak di antara dua lapisan yang disebutkan di atas. Mesoderm dapat dibentuk dengan dua cara: sel-sel muncul dari daerah ventral bibir blastopori dan dari sana mereka berproliferasi atau muncul dari daerah tengah dinding arkenteron.

Pada akhir gastrulasi, ektoderm menutupi embrio dan mesoderm dan endoderm terletak di bagian interior. Dengan kata lain, sel-sel memiliki posisi akhir yang berbeda dari yang mereka mulai.

Formasi coelom

Selom adalah rongga tubuh yang dikelilingi oleh mesoderm. Hal ini terjadi karena selama proses gastrulasi, blastokel hampir terisi penuh dengan mesoderm.

Rongga coelomatic ini dapat muncul dalam dua cara: schizocelic atau enterocelic. Namun, kedua coelom secara fungsional setara.

Organogenesis

Organogenesis terdiri dari serangkaian proses di mana masing-masing organ terbentuk.

Peristiwa yang paling relevan termasuk migrasi sel-sel tertentu ke tempat di mana mereka diperlukan untuk membentuk organ tersebut.

Ekspresi gen selama ontogeni

Dalam perkembangannya, telah ditentukan bahwa epigenesis berlangsung dalam tiga tahap: pembentukan pola, penentuan posisi tubuh, dan induksi posisi yang benar untuk ekstremitas dan berbagai organ.

Untuk menghasilkan respons, ada produk gen tertentu, yang disebut morfogen (definisi entitas ini bersifat teoretis, bukan kimiawi). Ini bekerja berkat pembentukan gradien diferensial, yang menyediakan informasi spasial.

Mengenai gen yang terlibat, gen homeotik memainkan peran mendasar dalam perkembangan individu, karena mereka menentukan identitas segmen.

Referensi

  1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF, & Wake, DB (1979). Ukuran dan bentuk dalam ontogeni dan filogeni. Paleobiologi , 5 (3), 296-317.
  2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Undangan biologi . Macmillan.
  3. Gould, SJ (1977). Ontogeni dan filogeni . Pers Universitas Harvard.
  4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip terintegrasi zoologi . McGraw – Bukit.
  5. Kardong, KV (2006). Vertebrata: anatomi komparatif, fungsi, evolusi . McGraw-Hill.
  6. McKinney, ML, & McNamara, KJ (2013). Heterochrony: evolusi ontogeni . Ilmu Pengetahuan & Media Bisnis Springer.