Αναδιαμόρφωση μιας κυτταρικής μονοστοιβάδας κατά τη μετατροπή της κάμπιας σε σκώρο
Η μεταμόρφωση στο ζωικό βασίλειο περιλαμβάνει τη χορογραφία μιας σύνθετης σειράς κυτταρικών ανακατατάξεων, κυτταρικών θανάτων και κυτταρικών διαιρέσεων. Στα έντομα, διακριτοί κυτταρικοί πληθυσμοί που παραμερίζονται νωρίς στην ανάπτυξη προορίζονται να σχηματίσουν πολλές ενήλικες (imago) δομές όπως φτερά, μάτια, πόδια και κεραίες.
Αυτοί οι φανταστικοί δίσκοι παραμένουν ήρεμοι και αδιαφοροποίητοι μέχρι να παρακινηθούν από συγκεκριμένους ορμονικούς τίτλους να ξεκινήσουν τη διαφοροποίηση των ενηλίκων.
Μέσα σε κάθε κοιλιακό τμήμα της προνύμφης Manduca Ωστόσο, τα κύτταρα που προορίζονται να σχηματίσουν δομές της επιδερμίδας των ενηλίκων (εξωσκελετός) δεν διαχωρίζονται σε διακριτές ομάδες φανταστικών δίσκων. αλλά αυτά τα υποτιθέμενα ενήλικα κύτταρα δεν αναμιγνύονται μόνο με κύτταρα που σχηματίζουν δομές νύμφης και νυμφικής επιδερμίδας αλλά συμβάλλουν επίσης στο σχηματισμό αυτών των κοιλιακών επιδερμίδων. Η επιδερμίδα και η υποκείμενη επιθηλιακή μονοστοιβάδα των κυττάρων που την παράγουν αναφέρονται συλλογικά ως έντερο.
Στο επάνω πλαίσιο, τα ραχιαία κοιλιακά τμήματα (τεργίτες) της τελευταίας προνύμφης ηλικίας (αριστερά), της νύμφης (μέση) και του ενήλικου σκόρου (δεξιά) του Manduca sexta μετασχηματίζονται σε διάστημα 25 ημερών. Στο μεσαίο πλαίσιο, η επιδερμίδα της περιπλανώμενης προνύμφης (ημέρα 0) έχει χαρακτηριστικές μακριές αισθητήριες τρίχες (βέλη). Η παχιά καφέ νυφική επιδερμίδα (β) έχει χαρακτηριστικές κολπικές κηλίδες επιδερμίδας (σημάδια) και η πιο λεπτή επιδερμίδα του νεοεμφανιζόμενου ενήλικα την ημέρα 25 (γ) έχει χαρακτηριστικά πυκνά συσκευασμένα λέπια.
Στο κάτω πλαίσιο, τα κρυφά αναπτυξιακά συμβάντα που συμβαίνουν σε διαφορετικά στάδια στα κύτταρα της υποκείμενης μονοστιβάδας του επιθηλίου αντικατοπτρίζουν αυτές τις διαφορές στα πετσάκια της προνύμφης, της νύμφης και των ενηλίκων.
Τα επιθηλιακά κύτταρα που παράγουν αυτά τα πετσάκια υφίστανται εντυπωσιακές αλλαγές στο σχήμα και το μέγεθος κατά τη διάρκεια του μετασχηματισμού προνύμφης-νύμφης-ενήλικα. Οι διαφορές στα σχήματα και τα μεγέθη των προνυμφών, των νυμφών και των ενηλίκων κυττάρων αποκαλύπτονται από την επισήμανση αντισωμάτων των κυτταρικών μεμβρανών. Το μεγαλύτερο ζεύγος προνυμφικών κυττάρων αντιπροσωπεύει μια από τις εμφανείς αισθητήριες τρίχες (τριχογόνο) και το σχετικό κύτταρο υποδοχής (tormogen) του περιβλήματος της προνύμφης. Αυτό το ζεύγος κυψελών τριχών/υποδοχής υποδεικνύεται με μια αιχμή βέλους. Τα μεγάλα κύτταρα της μονοστοιβάδας της προνύμφης και της μονοστιβάδας της νύμφης είτε μετασχηματίζονται είτε εξαφανίζονται στο στάδιο της ανάπτυξης του ενήλικα όταν κύτταρα ομοιόμορφου μεγέθους και ομοιόμορφου σχήματος καταλαμβάνουν τη μονοστιβάδα του τεργίτη. Στο στάδιο της ανάπτυξης του ενήλικα, οι αιχμές των βελών δείχνουν προς τα κύτταρα που θα σχηματίσουν τις μελλοντικές κλίμακες του ενήλικου σκόρου (κλιμακωτά μητρικά κύτταρα).
Τα μεγαλύτερα κύτταρα επιθηλιακά κύτταρα των κοιλιακών τμημάτων είναι γνωστά ως πολυπλοειδή κύτταρα. Τα μεγαλύτερα κύτταρα έχουν υποστεί αρκετούς διπλασιασμούς DNA χωρίς κυτταρικές διαιρέσεις. Αυτά τα κύτταρα είναι γνωστά ως πολυπλοειδή κύτταρα. Ένα φυσιολογικό διπλοειδές κύτταρο περιέχει δύο ομάδες χρωμοσωμάτων (2C), ενώ αυτά τα πολυπλοειδή κύτταρα περιέχουν από 4 έως 128 φορές το φυσιολογικό διπλοειδές συμπλήρωμα του DNA.
Κατά την απόλυση προνύμφης-νύμφης όταν τα κύτταρα έχουν αποκολληθεί από την παλιά τους νυμφική επιδερμίδα αλλά δεν έχουν ακόμη σχηματίσει τη νέα τους νυμφική επιδερμίδα, αυτά τα πολυπλοειδή κύτταρα είναι ελεύθερα να κινούνται και να αναδιατάσσονται. Τα περισσότερα κύτταρα αναδιατάσσονται για να ελαχιστοποιήσουν τις επαφές τους με τα περιβάλλοντα κύτταρα, σχηματίζοντας κυκλικές ροζέτες που έχουν κολήσει μέσα στη συρρέουσα επιθηλιακή μονοστοιβάδα. Στην απόλυση νύμφης-ενήλικου, όταν τα κύτταρα είναι και πάλι απαλλαγμένα από την παλιά τους νυμφική επιδερμίδα αλλά δεν έχουν ακόμη σχηματίσει τη νέα ενήλικη επιδερμίδα τους, τα μεγάλα πολυπλοειδή κύτταρα μέσα σε αυτές τις ροζέτες καθώς και ορισμένα γύρω πολυπλοειδή κύτταρα προγραμματίζονται να πεθάνουν και να εξωθηθούν. και να αντικατασταθεί από κύτταρα ομοιόμορφου μεγέθους και περιεκτικότητας σε DNA (πλοειδία).
Στην επιθηλιακή μονοστοιβάδα αυτής της κοιλιάς του νυμφικού σκώρου, τα πολυπλοειδή κύτταρα διαχωρίζονται σε κυκλικά μπαλώματα από κύτταρα ίσης ή χαμηλότερης πλοειδίας. Αυτές οι κυκλικές διαμορφώσεις πολυπλοειδών κυττάρων με υψηλά επίπεδα πλοειδίας (κύτταρα με σημαδάκια) στη μέση κυττάρων με ίδιου μεγέθους ή μικρότερους πυρήνες θεωρείται ότι προκύπτουν από την ταξινόμηση των τύπων επιθηλιακών κυττάρων σύμφωνα με τις διαφορές τους στη συγγένεια. Τα κύτταρα μιας δεδομένης συγγένειας θα ελαχιστοποιούσαν τις επαφές τους με κύτταρα διαφορετικής συγγένειας σχηματίζοντας μια κυκλική διεπαφή με αυτά τα κύτταρα.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο, Αναδιαμόρφωση της μονοστοιβάδας του κοιλιακού επιθηλίου κατά τη διάρκεια του μετασχηματισμού προνύμφης-νύμφης-ενήλικα του Manduca , που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Developmental Biology. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους James B. Nardi, Charles Mark Bee και Catherine Lee Wallace από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις.
