Биология развития - это область биологии, изучающая процессы, посредством которых многоклеточные организмы растут и развиваются. Очевидно, что развитие растения или животного из одной оплодотворенной яйцеклетки в сложную особь с различными типами клеток и тканей требует дифференцировки клеток в процессе развития. Поэтому такие процессы, как поляризация клеток и асимметричное деление клеток, приводящие к дифференцировке клеток, имеют особое значение для биологов.
В течение истории Земли сложная многоклеточная жизнь развилась из одноклеточных организмов по крайней мере пятью независимыми путями, а именно: животные, растения, грибы, красные водоросли и бурые водоросли. В то время как симметричные клеточные деления просто увеличивают количество эквивалентных клеток в организме, асимметричные деления необходимы для создания различных типов клеток.
Сначала клетка подвергается поляризации, в ходе которой молекулярные компоненты, такие как мРНК, белки или даже органеллы, становятся неравномерно распределенными в клетке. В результате после асимметричного клеточного деления две дочерние клетки больше не эквивалентны и получат разные клеточные судьбы.
Поляризация и асимметричное деление клеток интенсивно изучаются на животных, для которых доступны элегантные и легкодоступные модельные системы, таких как круглый червь C. elegans и плодовая муха Drosophila. Однако у растений развилась многоклеточность при наличии жесткой клеточной стенки, ограничивающей движение клеток и препятствующей межклеточному контакту. Это не относится к животным, у которых развились разные механизмы для создания асимметрии во время деления. Отклоняющаяся эволюционная траектория, которой следовали растения и животные, вероятно, является причиной отсутствия гомологичных компонентов асимметричного деления между двумя группами.
На протяжении многих лет группа психологов под руководством профессора доктора Оливье де Клерка изучает различные биологические аспекты бурой водоросли Dictyota. Что касается изучения клеточной поляризации и асимметричного клеточного деления, бурые водоросли представляют собой интересный объект для изучения. У них развилась многоклеточность вместе с клеточными стенками, как у растений. Оплодотворение и ранняя поляризация происходят в голом яйцеклетке, которое более доступно для исследователя, чем яйца высших растений, интернализованные в цветках и шишках.
По этой причине группа Phycology объединилась с группой Root Development в VIB профессора доктора Тома Бекмана. Это сотрудничество привело к открытию доктором Кенни Богартом неизвестного процесса поляризации клеток у бурой водоросли Dictyota, который характеризуется двумя этапами: во-первых, после оплодотворения яйцеклетка сразу же поляризуется вдоль заранее запрограммированной оси (Bogaert et al., 2017)., Растения природы, в печати). В этот момент смысл поляризации еще не определен, или, другими словами, еще не решено, какая сторона будет развиваться в листовидную верхнюю часть или нижнюю корневидную часть водоросли. Это происходит на следующем этапе, характеризующемся зиготической транскрипционной активностью de novo и зависящей от внешних раздражителей, таких как свет.
В классическом представлении ось и смысл поляризации во время эмбриогенеза устанавливаются за один единственный шаг. Наличие модельной системы, в которой эти процессы поэтапны и, таким образом, различимы, открывает большие возможности для распутывания процессов, связанных с поляризацией клеток и ACD в многоклеточном контексте, основанном на клеточной стенке..