Ich habe über die Arbeit von Townes und Holtfreter aus dem Jahr 1955 gelesen, in der Zellen aus einer Blastozyste in einer alkalischen Lösung dissoziiert, dann zusammengemischt und je nach Typ spontan wieder aggregiert werden, also Epidermiszellen außen herum und Neuralplattenzellen in der Mitte.
Ich verstehe genug von Zelladhäsion, um zu verstehen, warum die Zellen Zellen ihres eigenen Typs anzuziehen scheinen, würde aber gerne wissen, wie sie zunächst erkennen können, was sie werden sollen und wo sie in einer spezialisierten Form gebraucht werden, ohne dass etwas wie ein Gehirn wirkt ihnen sagen, was sie werden und wohin sie gehen sollen.
Wenn die Auswahl aus den verfügbaren Typen zufällig ist, wie ich vermute, was passiert dann mit Blastozysten mit zu viel Epidermisgewebe oder umgekehrt? Ich kann mir nur schwer vorstellen, wie sich Organismen wie dieser entwickeln können, ohne dass etwas die Führung übernimmt und aktiv koordiniert, was wohin geht.
Zelldifferenzierung, Zellschicksal und Zellkartierung ist ein Zusammenspiel zugänglicher evolutionärer Strategien/Programme und Reaktionen auf dynamische Umweltreize wie spezialisierte Hormone (z. B. Morphogene) und physikalische Parameter und Einschränkungen. Das ist sehr weit gefasst. Es ist ein komplexes Thema, ob die PLOS-Assays von L. Wolpert irgendeinen Hinweis geben. Ich habe ein paar Links zusammengestellt, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern.
R. Moore et al . , die das Thema Ihres zitierten klassischen Experiments neu bewerten, sind insbesondere :
Die von Townes und Holtfreter durchgeführten klassischen Zellsortierungsexperimente beschrieben die intrinsische Neigung dissoziierter embryonaler Zellen, sich selbst zu organisieren und sich in ihre ursprünglichen embryonalen Keimblätter mit charakteristischer histotypischer Positionierung zu versöhnen. Steinberg stellte die differentielle Adhäsionshypothese vor, um diese Musterphänomene zu erklären.....
Apropos: ...ohne dass irgendetwas die Führung übernimmt und aktiv koordiniert...
Aus der Vermutung heraus, dass Sie nicht über Komplexität, Attraktoren und Polarität sprechen, möchte ich ein paar Worte sagen. Sie können sie vollständig ignorieren, wenn Sie möchten.
Meine persönliche Erfahrung (aus meinem Land) ist, dass sich nur wenige Biologen mit "diesem" Zweig von EvoDevo befassen, weil ein tiefes Verständnis Kalkül, Modellierung und ein Händchen für theoretische Biologie beinhaltet. Dennoch hatten einige wenige Mühe, die evolutionäre Logik zu verstehen, einen Organismus allein auf der Grundlage von Alberts Buchkapiteln zu erschaffen.
Siehe :
Ich persönlich empfehle die von G.Müller verfassten/mitverfassten Artikel:
(frei zugänglich) http://homepage.univie.ac.at/gerhard.mueller/publications-papers.html
Haftungsausschluss : Ich bin nicht auf das Gebiet von EvoDevo oder Theoretischer Biologie spezialisiert.
Die hier geäußerten Ansichten sind meine eigenen.
Ich möchte die nette Antwort von Lo Sauer ergänzen, aber eine etwas andere Perspektive geben.
Was Sie als „Gehirn“ der Zelle bezeichnet haben, ist hauptsächlich ihr regulatorisches Programm. Eine abstrakte Art, über das Regulierungsprogramm nachzudenken, ist wie ein Computer oder eine mathematische Funktion, die Eingaben (in Form von Signalmolekülen innerhalb und außerhalb der Zelle) erhält und eine Ausgabe (Verhalten – zum Beispiel welche Gene/Proteine aktiviert werden) berechnet ) basierend auf dieser Eingabe. Auf diese Weise treffen Zellen normalerweise Entscheidungen, sowohl bei der Differenzierung als auch bei der Reaktion auf die Umwelt.
Der wirklich interessante Teil ist natürlich, wie das Regulierungsprogramm umgesetzt wird. Es scheint, dass das meiste davon in der DNA kodiert ist, obwohl auch epigenetische Faktoren (Nicht-DNA-Faktoren, die von den Zygoten vererbt werden) eine bedeutende Rolle spielen. Wie Sie sich vorstellen können, ist dieses regulatorische Programm hochkomplex und wird von vielen Gruppen untersucht, hauptsächlich unter Verwendung genomischer experimenteller und computergestützter Techniken. Es ist derzeit noch weit davon entfernt, umfassend verstanden zu werden.
Sie können an einigen der von Lo Sauer erwähnten Stellen über konkrete einfache Beispiele nachlesen, zum Beispiel Segmentierung/Musterbildung von Drosophila-Embryonen.