Морфогенез в биологии
Морфогене́з (от греч. μορφή – форма, вид и ...генез) в биологии, процесс возникновения новых форм и структур в индивидуальном и эволюционном развитии организмов. К собственно морфогенезу обычно относят образование целых клеток и многоклеточных комплексов, тогда как возникновение структур меньшего размера (макромолекулы, надмолекулярные структуры) принято относить к процессам клеточной дифференцировки. Такое разделение связано с тем, что формирование структур малых размеров определяется ближними межмолекулярными силами (ковалентными, ван-дер-ваальсовыми, гидрофобными и т. д.), тогда как в собственно морфогенезе эти силы играют подчинённую роль, а на первый план выдвигаются крупномасштабные факторы самоорганизации. При морфогенезе происходит понижение порядка симметрии соответствующих структур и изменение их топологии (связности). Примерами морфогенеза у животных являются: перегруппировки клеток (клетки меняют соседей); установление контактов между ранее разобщёнными зачатками (образование нервных связей); изгибы и отшнуровки участков эпителиальных клеточных пластов, особенно важные при развитии кишечной трубки всех многоклеточных животных и нервной системы позвоночных; агрегация (слипание) подвижных клеток при образовании первичных сегментов тела (сомитов), органов выделения, скелета конечностей; выселение отдельных клеток из клеточных пластов и др. У многоклеточных животных морфогенез осуществляется в основном при помощи клеточных движений и изменений формы клеток, в меньшей степени – за счёт делений и запрограммированной гибели клеток (апоптоз), а у растений – благодаря закономерно ориентированным клеточным делениям и росту клеток.
Изучение механизмов регуляции морфогенеза – одна из основных проблем биологии развития; прогресс в этой области важен и для понимания механизмов злокачественного роста и других патологических процессов. Наряду с экспериментальными методами, при изучении морфогенеза широко используется математическое моделирование. По современным представлениям, морфогенез регулируется на основе сложной системы обратных связей между различными морфогенетическими процессами, а также между ними и генетическими факторами: с одной стороны, морфогенез находится под генетическим контролем, с другой – форма и топология зачатков влияют на экспрессию в них определённых генов. Основные факторы регуляции морфогенеза – обмен химическими и механическими сигналами между клетками. На морфогенез также влияют условия внешней среды. Одно из главных свойств морфогенеза – его целостность и структурная устойчивость, т. е. способность восстанавливать нормальную структуру целого при удалении, добавлении и перемещении значительной части эмбрионального материала.