1. Sviluppo del sistema nervoso:
* Induzione neurale: Nei primi embrioni vertebrati, una regione di cellule chiamate "organizzatore" rilascia segnali che indicano alle cellule vicine di diventare tessuto neurale (il futuro cervello e midollo spinale). Le cellule al di fuori di questa regione ricevono segnali diversi e si sviluppano in altri tessuti. Questo esempio dimostra come i segnali posizionali possano portare alla specifica del destino di una cellula.
* Formazione del tubo neurale: Mentre il tessuto neurale si piega per formare il tubo neurale, le cellule all'interno del tubo ricevono segnali posizionali che determinano la loro identità finale. Ad esempio, le cellule nella parte superiore del tubo diventano il cervello, mentre le cellule nella parte inferiore formano il midollo spinale.
2. Sviluppo delle piante:
* Asse apicale-basale: Nelle piante, i sistemi di radice e shoot sono stabiliti lungo un asse apicale-basale. Le cellule sulla punta della radice (apicale) hanno un destino diverso rispetto alle cellule alla base (basale). Questa distinzione è dovuta a gradienti di ormoni e altre molecole di segnalazione stabilite durante lo sviluppo.
* Formazione fogliare: Il posizionamento delle cellule all'interno di un primordio fogliare (la foglia in via di sviluppo) determina se diventano parte della lama, del picciolo o di altre strutture.
3. Orgogenesi:
* Formazione di organi: Durante l'organogenesi, le cellule sono organizzate in schemi e posizioni specifiche all'interno di un organo in via di sviluppo. Questi segnali posizionali influenzano la loro differenziazione in tipi di cellule specializzate. Ad esempio, le cellule al centro di un cuore in via di sviluppo diventeranno cardiomiociti, mentre quelle sugli strati esterni diventeranno altri tipi di cellule cardiache.
4. Rigenerazione dei tessuti:
* Guarigione della ferita: Quando un organismo viene ferito, le cellule ai margini della ferita ricevono segnali che li indirizzano a migrare e dividere per colmare il divario. Queste cellule sono influenzate dalla loro nuova posizione all'interno del sito della ferita.
Principi chiave:
* Comunicazione cellulare: Le cellule in diverse posizioni all'interno di un organismo in via di sviluppo comunicano tra loro attraverso le molecole di segnalazione, influenzando il destino reciproco.
* morfogeni: Alcune molecole di segnalazione, note come morfogeni, creano gradienti di concentrazione nei tessuti in via di sviluppo. Questi gradienti forniscono informazioni posizionali, consentendo alle cellule di interpretare la propria posizione e adottare il destino appropriato.
* Espressione genica differenziale: La posizione di una cellula influenza i geni che esprime. Questi geni, a loro volta, determinano il destino della cellula.
È importante notare: Mentre la posizione svolge un ruolo critico nel determinare il destino di una cellula, altri fattori possono anche influenzare lo sviluppo delle cellule, incluso:
* Fattori intrinseci: La programmazione interna della cellula, il suo trucco genetico e la sua storia di precedenti divisioni cellulari.
* Fattori ambientali: L'ambiente fisico che circonda la cellula, compresa la presenza di nutrienti, ossigeno e altre molecole.
L'interazione intricata tra posizione, comunicazione cellulare e altri fattori determina in definitiva il destino di una cellula all'interno di un organismo in via di sviluppo.
