Náttúrufræðingurinn

Ukioqatigiit
Ataaseq assigiiaat ilaat

Náttúrufræðingurinn - 2014, Qupperneq 55

Náttúrufræðingurinn - 2014, Qupperneq 55
55 Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags Til að árétta, er hægt að líta á þroskun sem vörpun á arfgerð yfir í svipgerð. Mikilvægt er að hafa í huga að vörpunin er langt frá því að vera augljós, og veltur á miklu leyti á umhverfisaðstæðum. Erfðafræði og þroskaferlin skiptir einnig máli. Til að mynda hvert líffæri eða móta eiginleika (t.d. hjarta eða móður- eðli) þarf margra gena við. Og hvert gen hefur áhrif á fleiri en einn eigin- leika. Í ljós hefur komið að ákveðinn hópur gena er mikilvægastur fyrir þroskun lífvera. Þessi þroskunargen eru annars eðlis en gen sem sinna efnaskiptum, sérhæfingu og hefð- bundnum búskap fruma. Í grein þessari verður mest fjallað um þroskunargenin og virkni þeirra. Samspil gena, umhverfis og til- viljana ræður því hvaða breytileiki í svipfari finnst í stofni lífvera. En með því að kafa í ferli þroskunar getum við lært hvernig líffæri eru byggð og hvernig þau þróast. Þroskun vitnar einnig um djúpstæða varðveislu þroskunarferla, vefjagerða, líkams- forma og gena sem þar koma við sögu, eins og rakið verður hér að neðan. Reglur þroskunar Í stuttu máli er þroskun umbreyting sem verður þegar frjóvgað egg leiðir af sér fullorðinn einstakling. Þroskun stefnir alltaf í sömu átt, frá eggi til fullorðins dýrs.13 Allar fjöl- fruma lífverur þroskast. Þær hefja lífið sem ein fruma, og í kjölfar flókinnar atburðarásar verður til lífvera með kosti, kyn og margs- konar hæfileika. En hvaða lögmál stjórna því hvernig frjóvgað egg (eða knappskot) myndar alla vefina og frumugerðirnar úr einu eggi? Þroskunarfræðingar fóru seint á nítjándu öld að takast á við þessa og skyldar spurningar, með því að fylgjast með þroskun, lita frumur, eyða þeim, flytja á milli staða og meðhöndla fóstur á marga vegu. Rannsóknirnar voru lengi torveldar. Egg margra lífvera eru frekar smá og frjóvgun og þroskun er innvortis hjá þeim tegundum sem okkur eru hjartfólgnastar. Hagræði leiddi þroskunarfræðinga (sem þá hétu tilraunadýrafræðingar) til að brúka froskaegg og lirfur, hænuegg, ígulker, ávaxtaflugur og fleiri lífverur með ákjósanlega eiginleika fyrir rann- sóknir af þessu tagi. Samanburður á fóstrum hryggdýra gaf snemma mikilsverðar vísbendingar um skyldleika lífvera og þróun þeirra. Einnig kom í ljós að frumur flestra dýra eiga uppruna sinn í þremur fósturlögum. Þau kallast innlag (myndar meltingarveg og lungu í þeim sem þau hafa), miðlag (innri líffæri önnur og vöðva), og útlag (húð, hár og taugakerfi).13 Þroskun felur í sér vöxt og myndun fjölbreytts svipfars dýra og plantna. Form, eins og t.d. lögun höfuðkúpu mismunandi hunda- tegunda, getur verið mjög fjöl- breytileg og breytingar á þroskun hljóta að liggja að baki. Hér ein- beitum við okkur að útliti, en aðrir eiginleikar lífvera þroskast einnig, t.d. lífeðlisfræðileg kerfi og atferli (samanber kynþroska). Þroskun líf- vera getur falið í sér umbreytingu og vöxt, hamskipti og tilurð nýrra eiginleika. En þroskun lýkur ekki á ákveðnum tímapunkti. Rétt eins og laxaseiði þroskast áfram eftir klak, þroskast aðrar lífverur á lífsferli sínum og sumar ganga í gegnum grundvallarbreytingar á svipfari. Eitt mikilfenglegasta dæmið um mynd- breytingu eru fiðrildi, sem hefja sinn lífsferil sem óásjálegar lirfur. Þegar þróunartré liðdýra er skoðað kemur í ljós að myndbreyting er undantekning en ekki reglan. Frum- stæðustu dýrin þroskast fyrst í litlar útgáfur af fullorðnu dýrunum, sem síðan stækka með einföldum ham- skiptum (dýr með skeljar þurfa að skipta um ham til að geta vaxið af því að ytri stoðgrindin setur þeim skorður). En fiðrildi hafa þróað frávik frá þessari reglu. Lirfustigið sér um allan vöxt. Lirfan er einföld vera sem aðallega borðar. Síðan finnur hún athvarf, myndar púpu og þar inni eru flestir vefir lirfunnar brotnir niður og fullorðni ein- staklingurinn þroskast, eiginlega frá grunni. Út skríður fiðrildi, sem lifir létt en leitar strax að maka, fjárfestir í afkvæmum og kemur genunum til næstu kynslóðar. Þroskunar- fræði myndbreytinga fiðrilda og annarra skordýra er mjög sérhæfð, en sambærileg undur hafa þróast í sögu lífsins. Vöxtur og þróun Egg eru einföld að upplagi. Þau eru flest kúlu- eða sporöskjulaga, en fullvaxta dýr hafa margbreyti- leg form, útlimi, vefjabyggingu og líffæri. Myndun forms full- orðinna dýra byggir á nokkrum grundvallarferlum, vexti, myndun öxla og ása, mörkun og sérhæfingu fruma, ferðalögum fruma og breytingum á lögun þeirra. Þroskun felur augljóslega í sér vöxt, bæði vegna fjölgunar fruma og vegna þess að þær auka rúmmál sitt. Þetta sést skýrt við spírun fræja, þegar vaxtar- sproti myndast. Fremst í sprotanum er vaxtarbroddur, með frumur í örum skiptingum. Þar eru nýjustu frumurnar. Frumurnar neðar í stilknum taka líka þátt í vexti, með því að stækka og lengjast. Laufblöð plantna eru líka góð dæmi um það hvernig vöxtur mótar form og útlit lífvera. Laufblaðavísar eru veigalitlir nabbar. En þegar frumurnar fjölga sér og/eða lengjast tekur laufblaðið á sig form. Það fer eftir því hverjir ásar vaxtarins eru hvaða lag lauf- blaðið fær. Enski líffræðingurinn, stærðfræðingurinn og bókmennta- fræðingurinn Darcy Thompson sýndi að hlutföll geta breyst samfara vexti.14 Misvöxtur er þegar lífvera stækkar en hlutföll formsins breytast. Í kúlufiski (Takifugu rubripes) verður vöxtur fiskseyðis meiri á hæð en lengd. Á svipaðan hátt er vöxturinn meiri á lengd en hæð í löngu (Molva molva), samanber 2. mynd. Mikilvægast er að mismunur á hlutföllum vaxtar getur líka verið staðbundinn, samanber lengingu á fingurbeinum leðurblaka, sem bera uppi stóran hluta vængs þeirra. Annað dæmi eru goggar fugla. Í þeim ræður lengd og þykkt mestu um endanlegt form. Ef frumurnar taka út meiri vöxt fram á við, þá verður goggurinn langur, en ef
Qupperneq 1
Qupperneq 2
Qupperneq 3
Qupperneq 4
Qupperneq 5
Qupperneq 6
Qupperneq 7
Qupperneq 8
Qupperneq 9
Qupperneq 10
Qupperneq 11
Qupperneq 12
Qupperneq 13
Qupperneq 14
Qupperneq 15
Qupperneq 16
Qupperneq 17
Qupperneq 18
Qupperneq 19
Qupperneq 20
Qupperneq 21
Qupperneq 22
Qupperneq 23
Qupperneq 24
Qupperneq 25
Qupperneq 26
Qupperneq 27
Qupperneq 28
Qupperneq 29
Qupperneq 30
Qupperneq 31
Qupperneq 32
Qupperneq 33
Qupperneq 34
Qupperneq 35
Qupperneq 36
Qupperneq 37
Qupperneq 38
Qupperneq 39
Qupperneq 40
Qupperneq 41
Qupperneq 42
Qupperneq 43
Qupperneq 44
Qupperneq 45
Qupperneq 46
Qupperneq 47
Qupperneq 48
Qupperneq 49
Qupperneq 50
Qupperneq 51
Qupperneq 52
Qupperneq 53
Qupperneq 54
Qupperneq 55
Qupperneq 56
Qupperneq 57
Qupperneq 58
Qupperneq 59
Qupperneq 60
Qupperneq 61
Qupperneq 62
Qupperneq 63
Qupperneq 64
Qupperneq 65
Qupperneq 66
Qupperneq 67
Qupperneq 68
Qupperneq 69
Qupperneq 70
Qupperneq 71
Qupperneq 72
Qupperneq 73
Qupperneq 74
Qupperneq 75
Qupperneq 76
Qupperneq 77
Qupperneq 78
Qupperneq 79
Qupperneq 80

x

Náttúrufræðingurinn

Direct Links

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Náttúrufræðingurinn
https://timarit.is/publication/337

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.