Gastrulation: Movements, Patterns and Molecules

گاسترولاسیون فرآیند اساسی رشد جنینی اولیه است. تقریباً تمام جنبه‌های زیست‌شناسی سلولی و رشدی را در بر می‌گیرد و منجر به شکل‌گیری عناصر ساختاری اساسی می‌شود که طرح بدن حیوان در حال رشد حول آن سازماندهی می‌شود. به این ترتیب، این نه تنها یک فرآیند مهم است، بلکه پیچیده است و به راحتی در اجزای سازنده آن تجزیه نمی شود. برای درک مکانیسم‌های گاسترولاسیون، باید اذعان کرد که گاسترولاسیون اساساً یک فرآیند بیومکانیکی است (یعنی مشکل سلول‌هایی که نیروها را در یک آرایه سه بعدی تولید می‌کنند که در فضا و زمان به گونه‌ای طراحی شده‌اند که حرکات بافتی مناسب اجرا شود). سه سؤال در هم تنیده مطرح می‌شود: چه فعالیت‌های سلولی نیرو ایجاد می‌کنند، این فعالیت‌های سلولی چگونه در فضا و زمان الگو می‌شوند و نیروهای حاصل چگونه در حوزه‌های سه‌بعدی مهار می‌شوند؟ برای پرداختن به این مسائل، تعریف و مشخص کردن رفتارهای سلولی منطقه‌ای و یادگیری نحوه الگودهی آنها در تخمک و/یا برهمکنش‌های بعدی سلول و بافت مهم است. در سطح بیوشیمیایی، مولکول های سلولی و خارج سلولی که رفتار سلول را کنترل می کنند کدامند؟ در نهایت، چگونه الگوهای خاص فعالیت سلولی برای ایجاد رفتار بافتی یکپارچه می شوند؟ وظیفه پاسخگویی به سؤالات بالا، که به خودی خود یک کار بسیار بزرگ است، با این واقعیت ترکیب می شود که حرکات مورفوژنتیک گاسترولاسیون و مکانیسم های زیربنایی آنها بین موجودات مختلف متفاوت است.

Gastrulation is a fundamental process of early embryonic development. It involves virtually every aspect of cell and developmental biology and results in the formation of fundamental structural elements around which a developing animal's body plan is organized. As such it is not only an important process, but also one that is complicated and not easily dissected into its component parts. To understand the mechanisms of gastrulation one must acknowledge that gastrulation is fundamentally a biomechanical process (that is, a problem of cells generating forces in a three dimensional array, patterned in space and time such that appropriate tissue movements are executed). Three intertwined questions emerge: what cell activities generate forces, how are these cell activities patterned in space and time, and how are the resulting forces harnessed in three dimensional domains? To address these issues it is important to define and characterize regional cell behaviors and to learn how they are patterned in the egg and/ or by subsequent cell and tissue interactions. At the biochemical level, what are the cellular and extracellular molecules that control cell behavior? Finally, how are specific patterns of cellular activity integrated to produce tissue behavior? The task of answering the above questions, an immense task in itself, is compounded by the fact that the morphogenetic movements of gastrulation and their underlying mechanisms vary between different organisms.