totipotency atau totipotency adalah kemampuan, kemampuan dan potensi yang dimiliki oleh masing-masing sel embrio untuk menghasilkan total sel individu. Istilah ini berasal dari kata latin totipotentia, yang berarti kemampuan untuk segala sesuatu dan/atau kemampuan untuk menjadi atau menimbulkan organisme yang utuh.
Sel-sel totipoten yang paling baik didefinisikan atau dipelajari adalah zigot dan spora. Beberapa penulis menggunakan istilah sel punca dan sel totipoten sebagai sinonim, namun demikian tidak ada konsensus dalam hal ini.
sel-sel totipotensi. Diambil dan diedit dari: Jucomo [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)].
Sel induk, menurut beberapa penulis, adalah kelompok sel yang tidak berdiferensiasi yang dapat menjadi kelompok atau jenis sel khusus yang berbeda. Mereka bisa unipoten, multipoten dan juga totipotensi. Hanya yang terakhir yang mampu memunculkan individu yang lengkap.
Indeks artikel
Sejarah
Bapak dari totipotensi adalah ahli biologi dan filsuf Jerman Hans Adolf Eduard Driesch. Ilmuwan ini merevolusi pemahaman embriologi berkat eksperimennya dengan bulu babi.
Pada tahun 1891 Driesch melakukan eksperimen dengan dua bersel (dua-sel) embrio dari laut landak Echinus microtuberculatus (sekarang dikenal sebagai Psammechinus microtuberculatus ) menantang hipotesis diterima dari waktu tentang perkembangan embrio.
Hasil mereka menunjukkan bahwa sel-sel embrio awal (zigot) ketika mereka dipisahkan, baik secara mekanis atau alami, dapat terus berkembang sampai mereka membentuk larva normal, menyimpulkan bahwa sel-sel ini totipoten pada tahap awal perkembangannya.
Hal ini berbeda dengan hasil Wilhelm Roux (pelopor embriologi eksperimental), yang pernah bekerja dengan telur katak bersel dua. Roux menemukan bahwa membunuh salah satu dari dua sel mengembangkan embrio cacat, menyimpulkan bahwa sel embrio memiliki nasib yang telah ditentukan.
Kemudian pada tahun 1910, ahli kimia, zoologi dan fisiologi Amerika Jesse Francis McClendon akan memverifikasi bahwa hasil Driesch dapat direplikasi pada katak, ayam, landak lain dan bahkan mamalia.
Karakteristik
Totipotensialitas dicirikan oleh potensi beberapa sel untuk menimbulkan individu yang lengkap. Ini mampu menjadi semua jenis sel dalam tubuh dan juga di jaringan ekstra-embrionik lainnya.
Sel totipoten terbentuk dalam organisme baik reproduksi seksual dan aseksual, mereka adalah zigot atau spora. Mereka bisa menjadi zigot dalam benih phanerogam (tanaman), dalam telur hewan apa pun, atau dalam rahim mamalia (seperti manusia, gajah, atau tikus).
Potensi ini dalam banyak kasus memiliki periode keberadaan yang singkat selama pengembangan. Di dalam tubuh manusia mereka memiliki waktu yang terbatas, kurang lebih 4 hari setelah pembuahan. Pada organisme lain seperti tumbuhan , spons laut, cacing annelid, bintang laut dan tikus, mereka memiliki durasi yang berbeda.
Totipotensial dalam berbagai kelompok organisme
Tumbuhan dan jamur
Pada tumbuhan dan jamur yang berkembang biak dengan spora, dikatakan bahwa sel-sel yang tidak memerlukan pembuahan ini adalah jenis totipoten, karena zigot organisme ini memiliki kapasitas untuk menghasilkan semua jenis sel yang diperlukan untuk mengembangkan individu yang lengkap.
Berbagai studi perkembangan, pertumbuhan, dan kultur jaringan pada tumbuhan telah berulang kali menunjukkan bahwa banyak sel tumbuhan bersifat totipotensi. Contohnya adalah kultur jaringan kecil atau bagian batang yang, ketika ditempatkan di media pertumbuhan, mampu memunculkan atau meregenerasi individu yang sama sekali baru.
Invertebrata
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, penelitian pertama yang menunjukkan keberadaan sel embrio totipoten dilakukan dengan bulu babi (echinodermata). Sejak itu banyak penelitian yang dilakukan untuk mereplikasi eksperimen Driesch dan semuanya hasilnya sama (adanya totipotensi).
Kasus lain pada echinodermata, tetapi kali ini dengan bintang laut dan bintang laut, adalah kemampuan beberapa spesies ini untuk meregenerasi organisme lengkap dari bagian atau bagian lengan (tanpa bagian dari cakram pusat). Kapasitas regenerasi ini disebabkan oleh adanya sel punca totipoten dewasa.
Linckia guildingi starfish, organisme yang diregenerasi dari lengan organisme lain. Diambil dan diedit dari: Emőke Dénes [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].
Studi jaringan di porifer (spons) mengungkapkan bahwa organisme primitif ini memiliki sejumlah besar sel totipoten. Hal ini memungkinkan mereka untuk menghasilkan atau memperoleh semua jenis sel yang mereka butuhkan dan kadang-kadang juga untuk dapat meregenerasi organisme lengkap dari sebagian kecil tubuh.
Vertebrata
Pada vertebrata , studi totipotensialitas dijelaskan dalam perkembangan embrio; yaitu, sel embrio vertebrata seperti ikan, reptil, burung, dan mamalia memiliki perilaku totipoten yang mirip dengan landak Driesch.
Terlepas dari jenis reproduksi (fertilisasi silang, pembuahan sendiri dan juga partenogenesis), sel-sel yang ada di antara zigot dan morula (segmentasi pertama zigot) memiliki kemampuan untuk menghasilkan semua jenis sel dan mengaturnya menjadi koheren. bauplan (organisme lengkap).
Jenis sel menurut kapasitas totipotensinya
Sebagian besar komunitas ilmiah mengklasifikasikan sel totipoten menurut asal dan potensinya. Menurut asalnya mereka diklasifikasikan menjadi embrionik, janin dan dewasa, sedangkan menurut potensinya mereka diklasifikasikan ke dalam kelompok berikut.
Totipotensi
Mereka yang memunculkan individu yang lengkap.
berpotensi majemuk
Mereka dapat membentuk sel yang akan memunculkan garis keturunan embrio, tetapi mereka tidak menghasilkan organisme yang lengkap.
Multipoten
Mereka yang hanya dapat memunculkan sel-sel dari garis keturunan atau lapisan embrionik yang sama.
tidak berdaya
Sel khusus yang memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi satu jenis sel.
Pentingnya
Studi dengan sel totipoten (dalam arti luas klasifikasi menurut potensi mereka) memungkinkan kita untuk melihat mereka sebagai obat yang mungkin untuk banyak penyakit, regenerasi jaringan, terapi sel dan bahkan sumber potensial untuk kloning tanaman, hewan dan manusia itu sendiri, yang telah menjadi subyek banyak perdebatan etis.
Studi penyakit bawaan dan kanker didekati oleh ilmuwan ahli dalam sel totipoten, karena perkembangan dan penggandaan sel yang ada pada beberapa penyakit ini.
Analisis dan studi pembelahan zigotik pertama (sel totipoten) telah memberikan banyak pengetahuan tentang aktivasi dan inaktivasi gen dan juga tentang keterlibatan protein yang memungkinkan proses ini.
Kemajuan ilmiah lainnya yang berkaitan dengan studi tentang pembelahan embrio atau zigotik pertama adalah malformasi dan/atau cacat lahir yang disebabkan oleh pembelahan dan diferensiasi sel awal yang tidak normal.
Referensi
- sel ibu. Totipotensi. Dipulihkan dari biologia.edu.ar.
- ML Condic (2014). Totipotensi: Apa Itu dan Apa Bukan. Sel Induk dan Perkembangannya.
- Potensi sel. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
- Y. Cortés Rivera. RI Hernández, P. San Martín del Angel, E. Zarza Meza, R. Cuervo
- Gonzalez (2016). Potensi regeneratif dari bintang laut Linckia guildinguii. Hidrobiologi.
- M.Kerl (2012). Potensi Dua Sel Pembelahan Pertama dalam Perkembangan Echinodermata. Produksi Eksperimental Formasi Parsial dan Ganda ”(1891-1892), oleh Hans Driesch. Ensiklopedia Proyek Embrio. Dipulihkan dari embrio.asu.edu.
- Jenis Sel Punca. Masyarakat Sel Induk Amerika Latin. Dipulihkan dari solcema.com.
- JFMcClendon (1910). Perkembangan Blastomer Terisolasi dari Telur Katak.” Jurnal Anatomi Amerika.
