Med få unntak formerer alle dyr seg ved kjønnet formering. Den befruktede eggcellen vokser og utvikler seg til å bli et voksent individ. Hvordan foregår denne utviklingen i dyreriket?
Plantelus (Aphididae). Voksent individ med vinger sammen med unge individer av samme art.
Nysgjerrigper!
Hvordan utviklet du deg fra å være én celle til å bli et velfungerende menneske?
Vekst og utvikling – fra celle til voksent individ
Dyr starter livet som én enkelt celle – vanligvis en befruktet eggcelle. Gjennom celledeling vokser og utvikler denne ene cellen seg. Den blir til ulike celletyper, vev og organer i et spesifikt mønster, og etter hvert til et voksent individ. Informasjon i arvestoffet styrer hvilke gener som er aktive i ulike celler og til ulike tider, og regulerer dermed prosessen for vekst og utvikling.
Ulike stadier i utviklingen hos fisk. Fra egg til frittsvømmende larve.
Hos dyr foregår utviklingen hovedsakelig på fosterstadiet, og eventuelt på larvestadiet, før dyret går over i en vekstfase og ender opp som et voksent individ.
Fosterutvikling
Fosterutviklingen starter når en eggcelle og en sædcelle smelter sammen ved befruktning, og omfatter utviklingen fram til klekking eller fødsel. Den befruktede eggcellen (zygoten) gjennomgår flere utviklingsstadier før organismen får sin karakteristiske form og funksjon.
Cellekløyving – fra én celle til et flercellet embryo
En celleklump som består av åtte celler. Dette er et tre dager gammelt menneskeembryo.
Først gjennomgår den befruktede eggcellen et delingsstadium der det skjer en rekke celledelinger ved mitose. Det er nå dannet en celleklump. De første 5–7 celledelingene skjer veldig raskt uten at hver enkelt celle får tid til å vokse. Hos mange dyr former celleklumpen seg til en hul "celleball", en såkalt blastula. Blastulaen har samme størrelse som den opprinnelige zygoten.
Gastrulering – tre ulike cellelag dannes
Gastruleringsprosessen, det stadiet i fosterutviklingen der de tre første cellelagene dannes.
Blastulaen danner utgangspunktet for videre inndeling i ulike cellelag. På dette utviklingssteget skjer det nye celledelinger og masseforflytning av cellene i blastulaen. Prosessen starter ved at de ytterste cellene foldes inn i det indre hulrommet og danner et slags beger, den såkalte urmagen. Urmagen er forløperen til kroppshulen og gjør at celleklumpen deles inn i tre ulike cellelag:
ektoderm – det ytterste cellelaget, forløperen til hud og nervesystem
endoderm – det innerste cellelaget, som danner innsiden av urmagen og er forløperen til slimhinnen på innsiden av alle kroppens hulrom
mesoderm – det midterste cellelaget, forløperen til blant annet muskulatur, blod, bein og bindevev
Denne prosessen kalles gastrulering, og embryoet er nå blitt til en gastrula. På dette stadiet starter celledifferensieringen.
Se gastrulering hos den afrikanske frosken Xenopus
De primitive nesledyrene danner bare to cellelag, ektoderm og endoderm, og beholder urmagen hele livet.
I disse gjennomsiktige amfibieeggene er det tydelig at cellene er organisert i ulike vev og organer på et tidlig stadium i organismens liv.
Organogenese – vev og organer utvikles
Fra gastrulaen formes de grunnleggende organene og den ytre strukturen til kroppen. Dette er det siste steget i fosterutviklingen og kalles organogenese. På dette utviklingsstadiet endrer cellene fasong og plasseres på riktig sted.
Hos dyr finnes det fem ulike typer vev:
Overflatevev – danner en ytre avgrensing av organismen og dekker alle overflatene inne i kroppen.
Støttevev – spesialisert på å knytte sammen, støtte og beskytte ulike kroppsstrukturer.
Nervevev – spesialisert på elektriske impulser og kommunikasjon over lange avstander.
Muskelvev – spesialisert på kraft og bevegelse.
Flytende vev – består av celler i stadig bevegelse rundt i kroppen som blodceller og celler tilknyttet immunforsvaret.
Spesifikke utviklingsgener
Hox-gener bestemmer embryoutviklingen hos dyr. Virveldyr har fire sett med Hox-gener (A–D). Ulike Hox-gener er aktive i ulike celler og på ulike tidspunkt i embryoutviklingen. De kroppsdelene som styres av de ulike genene, har samme fargekode. Illustrasjonen viser også hvordan Hox-genene uttrykkes hos mus sammenlignet med hos mennesker.
Uavhengig av art er utviklingstrinnene i fosterutviklingen mer eller mindre de samme for alle dyr.
Alle dyr, med unntak av svamper, har ei bestemt gruppe gener, såkalte Hox-gener. Disse genene er bevart gjennom evolusjonen og bestemmer hvordan utviklingen hos dyr skal foregå. De er dermed hovedansvarlige for den generelle kroppsbygningen:
hvor mange ledd kroppen skal deles inn i
antall og plassering av ulike utvekster som vinger, bein og antenner
hode–hale-retning
Det er antall sett med Hox-gener som bestemmer kompleksiteten hos ulike dyrearter. Primitive har bare ett sett, mens alle har fire eller flere sett med Hox-gener.
Kilder
Openstax (2018). Introduction to Animal Diversity. Hentet 14. oktober 2021 fra https://openstax.org/books/biology-2e/pages/27-introduction