Morfogenese ( eng. morfogenese ← anden græsk μορφή "form" + γένεσις "fremkomst": bogstaveligt talt "formning") - fremkomsten og udviklingen af organer, systemer og kropsdele af organismer både i individet ( ontogenese ), og i det historiske eller evolutionær udvikling ( fylogenese ). Studiet af træk ved morfogenese på forskellige stadier af ontogenese for at kontrollere udviklingen af organismer er udviklingsbiologiens hovedopgave såvel som genetik , molekylærbiologi , biokemi, evolutionær fysiologi, og er forbundet med studiet af arvelighedslovene .
Processen med morfogenese styrer den organiserede rumlige fordeling af celler under den embryonale udvikling af en organisme. Morfogenese kan også finde sted i en moden organisme, i cellekulturer eller tumorer . Morfogenese beskriver også udviklingen af ikke-cellulære livsformer, der ikke har et embryonalt stadium i deres livscyklus . Morfogenese beskriver udviklingen af kropsstrukturer inden for en taksonomisk gruppe .
Den morfogenetiske reaktion i kroppen kan være forårsaget af hormoner , miljømæssige kemiske signaler af en bred vifte: fra affaldsprodukter fra andre celler og organismer til giftige stoffer og radionuklider eller mekaniske påvirkninger.
Der er også en anden fortolkning af begrebet morfogenese . Dette er dynamikken i morfologiske ændringer i væv under patologiske processer og sygdomme. Det er muligt at studere en sådan dynamik på eksperimentelle modeller af forskellige processer og sygdomme. Uden viden om morfogenese i denne forstand er det umuligt fuldt ud at forstå patogenesen af en hel patologisk proces eller sygdom.
Nogle af de tidligste ideer om, hvordan fysiske processer og matematiske begrænsninger påvirker biologisk vækst, var af D'Arcy Wentworth Thompson og Alan Turing . Så i 1952 udgav Turing et værk kaldet " Chemical foundations of morfogenesis " [1] , hvor for første gang [2] processen med selvorganisering af stof er matematisk beskrevet . Disse forfatteres værker postulerede tilstedeværelsen af kemiske signaler og fysisk-kemiske processer, såsom diffusion, aktivering og deaktivering, under væksten af celler og organismer. En mere fuldstændig forståelse af mekanismerne for morfogenese kom med studiet af DNA , molekylærbiologi og biokemi og de molekylære mekanismer for genregulering.
Stoffer, der påvirker morfogenesen, kaldes morphogener. Morphogener er et funktionelt, ikke et kemisk koncept, så simple kemikalier som retinsyre kan også fungere som et morfogen.
En vigtig klasse af morfogener er transkriptionsfaktorer, der bestemmer cellens skæbne ved at interagere med DNA. Transkriptionsfaktorer katalyserer transkriptionen af visse gener involveret i celledifferentiering, såvel som gener for andre transkriptionsfaktorer. Reguleringen af genekspression sker således efter kaskadeprincippet.
En anden klasse af morphogener er stoffer, der kontrollerer intercellulære kontakter , herunder celleaggregering . For eksempel under gastrulation mister nogle celler i embryonet intercellulære kontakter, bliver i stand til at migrere, indtager en ny position i embryonet , hvor de igen kan danne intercellulære kontakter og danne væv og organer .
Morfogenese opstår på grund af ændringer i cellulær struktur eller på grund af celleinteraktioner i væv. Ifølge moderne koncepter er det forbindende led af kontrol og regulering mellem cellen og hele organismen stamcellenichen . Celler af nogle typer sorteres . Det betyder, at celler klynger sig på en sådan måde, at kontakten med celler af samme type maksimeres (se celleaggregering ). To velkendte typer af sådanne celler er epitheliale og mesenkymale . Under embryonal udvikling opstår adskillige begivenheder med cellulær differentiering, når mesenkymale celler bliver epiteliale og omvendt (se epitel-mesenchymal overgang ). I dette tilfælde kan celler migrere fra epitelet og associere med andre lignende celler på et nyt sted.