Клетъчна смърт и диференциация
В развитието на ембрионите, наред с репродукцията на клетките, важна роля играят и процеси на клетъчна смърт. В момента има два фундаментално различни вида клетъчна смърт: апоптоза (в превод от гръцки "отпадане") и некроза.
Апоптоза широко разпространен и типичен за физиологичните условия. Той допринася за постигането на характерните черти на определен биологичен вид от неговата морфофункционална организация. Следователно, апоптозата е еволюционно определен и генетично контролиран механизъм на морфогенезата.
Некроза клетки се среща в нефизиологични условия, например, поради действието на неблагоприятни фактори, като постоянен кислороден глад, различни видове токсини и други. Некрозата обикновено е придружена от възпаление и е патологичен процес.
Най-поразителните примери за унищожаване на клетки и органи се отнасят до постембрионните етапи на метаморфоза на земноводни и насекоми. При папаголите се абсорбират опашката, червата и хрилните покривки; при ларвите на насекомите повечето от вътрешните органи са унищожени. В хода на ембрионалното развитие на висшите гръбначни и хората също протичат процеси на дегенерация на органи, които първоначално се залагат и след това изчезват. При жените волфовите канали се дегенерират, при мъжете - мюлеровите, което очевидно е резултат от влиянието на половите хормони. В човешки ембрион ребрата първо се полагат на 7-ми шиен прешлен и 9-10 опашни прешлени, след това те обикновено изчезват, така че шийните прешлени, като правило, не носят ребра, а 4-5 прешлени остават в опашната кост . В централната нервна система първо се образуват повече нервни клетки, отколкото след това се съхраняват, тъй като някои от невроните, които не са установили комуникация със своите цели, умират.
Апоптозата на определени клетки е генетично програмирана и понякога се нарича „вътрешен часовник на смъртта“. Освен това клетъчната смърт се контролира на нивото на клетъчните взаимодействия.
По този начин селективната клетъчна смърт е не по-малко важна за морфогенезата. Различни експерименти дават възможност да се установи, че клетъчната смърт има три нива на регулиране: генетичен контрол, междуклетъчни взаимодействия и организма.
Диференциация - Това е процес, в резултат на който клетката става специализирана, тоест придобива химични, морфологични и функционални характеристики. Това променя формата на клетките, структурата на клетъчните мембрани и набор от органели. Има много примери, тъй като в човешкото тяло има около 220 различни вида клетки.
Широко под диференциация разбират постепенното възникване на все повече и повече разлики и посоки на специализация между клетките, които произхождат от един и същ първоначален примордиум. Този процес е придружен от морфогенетични трансформации, тоест появата и по-нататъшното развитие на зачатъците на определени органи в окончателни органи. Първите химически и морфогенетични разлики между клетките, причинени от самия ход на ембриогенезата, се откриват по време на гаструлация. Зародишните слоеве и техните производни са пример за ранна диференциация, водеща до ограничаване на потентността на ембрионалните клетки.
Могат да се разграничат редица характеристики, които характеризират степента на клетъчна диференциация. По този начин недиференцираното състояние се характеризира с относително голямо ядро и високо ядрено-цитоплазматично съотношение, диспергиран хроматин и добре дефинирано ядро, многобройни рибозоми и интензивен синтез на РНК, висока митотична активност и неспецифичен метаболизъм. Всички тези признаци се променят в хода на диференциацията, характеризирайки придобиването на специализация от клетката.
Процесът, в резултат на който отделни тъкани по време на диференциацията придобиват характерния си вид, се нарича хистогенеза. Клетъчната диференциация, хистогенезата и органогенезата се проявяват в комбинация и в определени части на ембриона и в определен момент. Това е много важно, защото показва координацията и интеграцията на ембрионалното развитие.
От момента на едноклетъчния стадий (зигота), развитието на организъм от определен вид от него вече е строго предопределено. Всички знаят, че птица се развива от птиче яйце, а жаба се развива от жабешко яйце. Фенотипите на организмите обаче винаги са различни и могат да бъдат нарушени до смърт или малформация и често дори могат да бъдат изкуствено изградени, например при химерни животни.