Morfogeneesi ( eng. morphogenesis ← muu kreikka μορφή "muoto" + γένεσις "syntyminen": kirjaimellisesti "muotoilu") - eliöiden , järjestelmien ja kehon osien syntyminen ja kehittyminen sekä yksilössä ( historiallinen, että intogeneesi , ), tai evoluutio , kehitys ( filogeneesi ). Morfogeneesin piirteiden tutkiminen ontogeneesin eri vaiheissa organismien kehityksen hallitsemiseksi on kehitysbiologian , samoin kuin genetiikan , molekyylibiologian , biokemian , evoluutiofysiologian, päätehtävä, ja se liittyy lakien tutkimiseen. perinnöllisyydestä .
Morfogeneesiprosessi ohjaa solujen organisoitua alueellista jakautumista organismin alkionkehityksen aikana. Morfogeneesi voi tapahtua myös kypsässä organismissa, soluviljelmissä tai kasvaimissa . Morfogeneesi kuvaa myös sellaisten ei- soluisten elämänmuotojen kehittymistä, joilla ei ole alkiovaihetta elinkaaressaan . Morfogeneesi kuvaa kehon rakenteiden kehitystä taksonomisen ryhmän sisällä .
Kehon morfogeneettinen vaste voi johtua hormoneista , ympäristön kemiallisista signaaleista monenlaisista: muiden solujen ja organismien jätetuotteista myrkyllisiin aineisiin ja radionuklideihin tai mekaanisiin vaikutuksiin.
Morfogeneesin käsitteelle on olemassa myös toinen tulkinta . Tämä on morfologisten muutosten dynamiikkaa kudoksissa patologisten prosessien ja sairauksien aikana. Tällaista dynamiikkaa on mahdollista tutkia erilaisten prosessien ja sairauksien kokeellisilla malleilla. Ilman tietoa morfogeneesistä tässä mielessä on mahdotonta ymmärtää täysin koko patologisen prosessin tai sairauden patogeneesiä.
D'Arcy Wentworth Thompson ja Alan Turing saivat varhaisimmista ideoista fysikaalisten prosessien ja matemaattisten rajoitteiden vaikutuksesta biologiseen kasvuun . Joten vuonna 1952 Turing julkaisi teoksen nimeltä " Morphogenesis Chemical Foundations " [1] , jossa ensimmäistä kertaa [2] aineen itseorganisoitumisprosessi kuvataan matemaattisesti . Näiden kirjoittajien työt olettivat kemiallisten signaalien ja fysikaalis-kemiallisten prosessien, kuten diffuusion, aktivaation ja deaktivoitumisen, läsnäolon solujen ja organismien kasvun aikana. Täydellisempi ymmärrys morfogeneesin mekanismeista tuli DNA :n , molekyylibiologian ja biokemian sekä geenisäätelyn molekyylimekanismien tutkimisen myötä.
Morfogeneesiin vaikuttavia aineita kutsutaan morfogeeneiksi. Morfogeenit ovat toiminnallinen, eivät kemiallinen käsite, joten yksinkertaiset kemikaalit, kuten retinoiinihappo, voivat toimia myös morfogeeneina.
Tärkeä morfogeenien luokka ovat transkriptiotekijät, jotka määräävät solun kohtalon vuorovaikutuksessa DNA:n kanssa. Transkriptiotekijät katalysoivat tiettyjen solujen erilaistumiseen osallistuvien geenien sekä muiden transkriptiotekijöiden geenien transkriptiota. Siten geeniekspression säätely tapahtuu kaskadiperiaatteen mukaisesti.
Toinen morfogeenien luokka ovat aineet, jotka säätelevät solujen välisiä kontakteja , mukaan lukien solujen aggregaatiota . Esimerkiksi gastrulaation aikana jotkut alkion solut menettävät solujen väliset kontaktit, tulevat kykeneviksi vaeltamaan, ottavat uuden aseman alkiossa , jossa ne voivat jälleen muodostaa solujen välisiä kontakteja ja muodostaa kudoksia ja elimiä .
Morfogeneesi johtuu solurakenteen muutoksista tai solujen vuorovaikutuksista kudoksissa. Nykyaikaisten käsitysten mukaan solun ja koko organismin välinen ohjauksen ja säätelyn yhdistävä lenkki on kantasolurako . Joidenkin tyyppien solut lajitellaan . Tämä tarkoittaa, että solut klusteroituvat siten, että ne maksimoivat kosketuksen samantyyppisten solujen kanssa (katso soluaggregaatio ). Kaksi hyvin tunnettua tällaisten solujen tyyppiä ovat epiteelisolut ja mesenkymaaliset solut . Alkion kehityksen aikana tapahtuu useita solujen erilaistumisen tapahtumia, kun mesenkymaaliset solut muuttuvat epiteelisoluiksi ja päinvastoin (katso epiteeli-mesenkymaalinen siirtymä ). Tässä tapauksessa solut voivat siirtyä epiteelistä ja liittyä muihin samankaltaisiin soluihin uudessa paikassa.