Organogenese
Organogenese ist der Prozess, durch den sich die drei Keimgewebeschichten des Embryos, das Ektoderm, Endoderm und Mesoderm, zu den inneren Organen des Organismus entwickeln. Organe bilden sich aus den Keimschichten durch die Differenzierung: der Prozess, durch den eine weniger spezialisierte Zelle zu einem spezielleren Zelltyp wird. Dies muss viele Male vorkommen, da eine Zygote zu einem voll entwickelten Organismus wird. Während der Differenzierung exprimieren die embryonalen Stammzellen bestimmte Sätze von Genen, die ihren endgültigen Zelltyp bestimmen. Zum Beispiel exprimieren einige Zellen im Ektoderm die für Hautzellen spezifischen Gene. Infolgedessen differenzieren sich diese Zellen zu Epidermiszellen. Daher wird der Differenzierungsprozess durch zelluläre Signalkaskaden reguliert.
Bei Wirbeltieren ist einer der primären Schritte während der Organogenese die Bildung des neuralen Systems. Das Ektoderm bildet Epithelzellen und Gewebe sowie neuronale Gewebe. Während der Bildung des neuronalen Systems signalisieren spezielle Signalmoleküle, sogenannte Wachstumsfaktoren, einigen Zellen am Rand des Ektoderms, dass sie zu Epidermiszellen werden. Die verbleibenden Zellen in der Mitte bilden die Nervenplatte. Wenn die Signalisierung durch Wachstumsfaktoren gestört wäre, würde sich das gesamte Ektoderm in neurales Gewebe differenzieren. Die Neuralplatte durchläuft eine Reihe von Zellbewegungen, in denen sie sich aufrollt und eine Röhre bildet, die als Neuralrohr bezeichnet wird. In der weiteren Entwicklung wird das Neuralrohr das Gehirn und das Rückenmark hervorbringen.
Das Mesoderm, das auf beiden Seiten des Neuralrohrs des Wirbeltiers liegt, entwickelt sich zu den verschiedenen Bindegeweben des Tierkörpers. Ein räumliches Muster der Genexpression reorganisiert das Mesoderm in Gruppen von Zellen, die Somiten genannt werden, mit Zwischenräumen zwischen ihnen. Die Somiten entwickeln sich weiter zu Rippen, Lunge und Segmentmuskel (Wirbelsäule). Das Mesoderm bildet auch eine Struktur namens Notochord, die stabförmig ist und die zentrale Achse des Tierkörpers bildet.
Das Endoderm besteht zunächst aus abgeflachten Zellen, die anschließend säulenförmig werden. Es bildet die Epithelauskleidung des gesamten Verdauungsschlauchs (mit Ausnahme eines Teils des Mundes und des Rachens) und des terminalen Teils des Rektums (der von Involutionen des Ektoderms ausgekleidet ist). Es bildet auch die Auskleidungszellen aller Drüsen, die in den Verdauungsschlauch münden, einschließlich der der Leber und der Bauchspeicheldrüse; das Epithel des Gehörschlauchs und der Trommelfellhöhle; die Luftröhre, Bronchien und Luftzellen der Lunge; die Harnblase und ein Teil der Harnröhre; und die Follikelauskleidung der Schilddrüse und des Thymus. Darüber hinaus bildet das Endoderm innere Organe wie den Magen, den Dickdarm, die Leber, die Bauchspeicheldrüse, die Harnblase, die epithelialen Teile der Luftröhre, die Lunge, den Pharynx, die Schilddrüse, die Nebenschilddrüse und den Darm.
