Morfogeneza ( ing. morfogeneza ← alt grecesc μορφή "formă" + γένεσις "apariție": literalmente "configurare") - apariția și dezvoltarea organelor, sistemelor și părților corpului organismelor atât la individ ( ontogeneză ), cât și în istoric, sau evolutiv , dezvoltare ( filogeneza ). Studiul caracteristicilor morfogenezei în diferite stadii ale ontogenezei pentru a controla dezvoltarea organismelor este sarcina principală a biologiei dezvoltării , precum și a geneticii , biologiei moleculare , biochimiei , fiziologiei evolutive și este asociată cu studiul legilor. de ereditate .
Procesul de morfogeneză controlează distribuția spațială organizată a celulelor în timpul dezvoltării embrionare a unui organism. Morfogeneza poate avea loc și într-un organism matur, în culturi celulare sau tumori . Morfogeneza descrie, de asemenea, dezvoltarea formelor de viață non-celulare care nu au un stadiu embrionar în ciclul lor de viață . Morfogeneza descrie evoluția structurilor corpului într -un grup taxonomic .
Răspunsul morfogenetic în organism poate fi cauzat de hormoni , semnale chimice de mediu dintr-o gamă largă: de la produse reziduale ale altor celule și organisme la substanțe toxice și radionuclizi , sau influențe mecanice.
Există, de asemenea, o a doua interpretare a conceptului de morfogeneză . Aceasta este dinamica modificărilor morfologice ale țesuturilor în timpul proceselor patologice și bolilor. Este posibil să se studieze o astfel de dinamică pe modele experimentale ale diferitelor procese și boli. Fără cunoașterea morfogenezei în acest sens, este imposibil să înțelegem pe deplin patogeneza unui întreg proces patologic sau a unei boli.
Unele dintre cele mai vechi idei despre modul în care procesele fizice și constrângerile matematice afectează creșterea biologică au fost ale lui D'Arcy Wentworth Thompson și Alan Turing . Așadar, în 1952, Turing a publicat o lucrare numită „ Chemical foundations of morphogenesis ” [1] , unde pentru prima dată [2] este descris matematic procesul de auto-organizare a materiei . Lucrările acestor autori au postulat prezența semnalelor chimice și a proceselor fizico-chimice, cum ar fi difuzia, activarea și dezactivarea, în timpul creșterii celulelor și organismelor. O înțelegere mai completă a mecanismelor morfogenezei a venit cu studiul ADN-ului , al biologiei moleculare și al biochimiei și al mecanismelor moleculare ale reglării genelor.
Substanțele care afectează morfogeneza se numesc morfogene. Morfogenii sunt un concept funcțional, nu chimic, așa că substanțele chimice simple precum acidul retinoic pot acționa și ca un morfogen.
O clasă importantă de morfogeni sunt factorii de transcripție care determină soarta celulei prin interacțiunea cu ADN-ul. Factorii de transcripție catalizează transcripția anumitor gene implicate în diferențierea celulelor, precum și gene pentru alți factori de transcripție. Astfel, reglarea expresiei genelor are loc conform principiului cascadei.
O altă clasă de morfogeni sunt substanțele care controlează contactele intercelulare , inclusiv agregarea celulară . De exemplu, în timpul gastrulației , unele celule ale embrionului pierd contactele intercelulare, devin capabile să migreze, ocupă o nouă poziție în embrion , unde pot forma din nou contacte intercelulare și pot forma țesuturi și organe .
Morfogeneza apare din cauza modificărilor structurii celulare sau datorită interacțiunilor celulare din țesuturi. Conform conceptelor moderne, veriga de legătură de control și reglare dintre celulă și întregul organism este nișa celulelor stem . Celulele din anumite tipuri sunt sortate . Aceasta înseamnă că celulele se grupează în așa fel încât să maximizeze contactul cu celulele de același tip (vezi agregarea celulară ). Două tipuri binecunoscute de astfel de celule sunt epiteliale și mezenchimale . În timpul dezvoltării embrionare, apar mai multe evenimente de diferențiere celulară atunci când celulele mezenchimale devin epiteliale și invers (vezi tranziția epitelial-mezenchimală ). În acest caz, celulele pot migra din epiteliu și se pot asocia cu alte celule similare într-o nouă locație.