Podcast na Biologický růst a vývoj

Kapitoly

Zázrak v našem těle

Plánovaná smrt a nehody

Buněčný cyklus a mitóza

Jak rostou živočichové

Vývoj přímý a nepřímý

Cesta člověka: Od početí po narození

První roky života

Od školy po dospělost

Růst populace

Genetické efekty a strategie

Závěr

Přepis

Ondřej: Pamatuješ, jak ses naposledy říznul o papír? Bolelo to, chvíli tekla krev... a za pár dní jsi o tom ani nevěděl. Tenhle malý každodenní zázrak hojení je ve skutečnosti úžasný proces, kterému dneska přijdeme na kloub.

Tereza: Přesně tak! A motorem toho všeho je buněčná biologie, základ života. Posloucháte Studyfi Podcast.

Ondřej: Takže růst není jenom to, že jsme vyšší. Co se děje na úrovni buněk?

Tereza: Jsou to dvě věci. Buď se buňky množí, takže jich je víc, nebo se zvětšuje jejich vlastní objem. A to nejlepší je diferenciace. I když mají všechny stejnou DNA, některé se stanou buňkou svalovou, jiné nervovou.

Ondřej: Jako by si přečetly jen určitou kapitolu z obří knihy instrukcí?

Tereza: Perfektní přirovnání! Aktivují se jen některé geny a zbytek je zamčený.

Ondřej: A co když buňka doslouží? Jde prostě do klidného důchodu?

Tereza: V podstatě ano, ale ten konec může být dvojí. Buď je to apoptóza, taková řízená a naprogramovaná sebevražda buňky. Je to naprosto čistý a potřebný proces, třeba při formování prstů u embrya.

Ondřej: A ta druhá možnost zní... méně čistě.

Tereza: To je nekróza. Ta nastane po poškození. Buňka nasaje vodu, praskne a způsobí zánět. Je to spíš taková buněčná nehoda.

Ondřej: Dobře, pojďme k tomu množení. Jak se buňka vlastně rozdělí?

Tereza: U eukaryot je to takzvaný buněčný cyklus. Má několik fází, kdy se buňka připravuje – hlavně kopíruje svou DNA v S-fázi. Celé to hlídají kontrolní uzly, aby se nerozdělila nějaká poškozená.

Ondřej: Takový buněčný security check.

Tereza: Přesně. A pak přijde M-fáze, tedy mitóza. V první fázi, které říkáme profáze, se chromozomy zkondenzují, stanou se viditelnými a rozpustí se jaderný obal.

Ondřej: A pak?

Tereza: Pak v metafázi se všechny seřadí pěkně do jedné roviny uprostřed buňky, jako vojáci na přehlídce, a čekají na rozdělení.

Ondřej: Jako vojáci na přehlídce, to se mi líbí. A co se s těmi seřazenými vojáky stane potom? Dají jim povel k rozchodu?

Tereza: V podstatě ano. V další fázi, anafázi, se ty chromozomy rozdělí na dvě identické poloviny, chromatidy, a dělící vřeténko je odtáhne na opačné konce buňky.

Ondřej: Každý dostane svou půlku.

Tereza: Přesně. A v poslední fázi, telofázi, se kolem obou skupin vytvoří nový jaderný obal, vřeténko zmizí a buňka se uprostřed zaškrtí a rozdělí na dvě nové, naprosto stejné dceřiné buňky.

Ondřej: A tohle neustálé dělení je v podstatě základem toho, jak organismy rostou, že?

Tereza: Přesně tak. Tím se dostáváme k dnešnímu velkému tématu – růstu a vývoji organismů.

Ondřej: Takže když rosteme, znamená to prostě, že se nám množí buňky? Není v tom žádný jiný trik?

Tereza: Většinou je to tak. Tomu říkáme aktivní růst, tedy mitotické dělení buněk. Ale existuje i pasivní růst, kdy se buňky jen zvětšují, třeba nasáváním vody. To ale převažuje hlavně u rostlin.

Ondřej: A rosteme pořád? Nebo je tam nějaký strop?

Tereza: Pro většinu živočichů, včetně nás, platí omezený růst. Naše velikost je prostě daná geneticky. Jakmile dosáhneme určité velikosti, růst se zastaví.

Ondřej: To je škoda. Ale slyšel jsem, že někteří tvorové rostou celý život.

Tereza: To je pravda. Třeba některé druhy ryb, plazů nebo korýšů mají neomezený růst. Samozřejmě se to s věkem zpomaluje, ale teoreticky mohou růst stále.

Ondřej: Takže humr velikosti auta je teoreticky možný?

Tereza: Teoreticky ano, prakticky by ho asi dřív něco sežralo. Ale to nás přivádí k zajímavé věci – různým strategiím růstu. My obratlovci rosteme postupně, plynule.

Ondřej: A kdo to dělá jinak?

Tereza: Třeba členovci, jako hmyz nebo korýši. Ti mají vnější kostru, která je pevná a neroste. Takže když se do ní nevejdou, musí ji svléknout a rychle vyrůst, než jim nová kostra ztvrdne. Říká se tomu skokový růst.

Ondřej: Aha, takže se svléknou ze staré „kůže“, rychle se nafouknou a pak čekají, až ztuhnou. To zní dost nepohodlně.

Tereza: To určitě je. V tu chvíli jsou navíc strašně zranitelní. Ale je to efektivní. Podobně svlékají kůži i plazi a obojživelníci.

Ondřej: Dobře, takže máme různé způsoby, jak se zvětšovat. Ale co vývoj? Vylíhne se z vajíčka vždycky jen zmenšenina dospělého jedince?

Tereza: To je skvělá otázka! Právě že ne. Máme dva základní typy vývoje. Ten první je přímý vývoj. Tam se mládě podobá dospělci a v podstatě jen roste a pohlavně dospívá.

Ondřej: To jsme my, savci. Nebo třeba ptáci a plazi, že?

Tereza: Přesně. Probíhá buď v těle matky, nebo ve vajíčku s velkou zásobou žloutku. Ale pak je tu nepřímý vývoj. A ten je mnohem dramatičtější.

Ondřej: To zní zajímavě! V čem?

Tereza: U nepřímého vývoje existuje stádium larvy, která se dospělci vůbec nepodobá. Musí projít proměnou, neboli metamorfózou. To je typické pro většinu bezobratlých, ale i třeba pro obojživelníky.

Ondřej: Jasně, pulec a žába. To je klasický příklad. Nebo housenka a motýl.

Tereza: Přesně tak. A i ta proměna má dvě varianty. U hmyzu známe proměnu nedokonalou, kde se larva, které říkáme nymfa, postupně svléká a s každým svlékáním se víc a víc podobá dospělci. Třeba u kobylek.

Ondřej: A ta druhá je asi ta dokonalá, že?

Tereza: Ano. A ta je mnohem radikálnější. Z vajíčka se vylíhne larva – třeba housenka – která se jen krmí a roste. Pak se zakuklí. A uvnitř kukly se celé její tělo doslova rozpustí a přestaví na úplně nového tvora – dospělého motýla. Je to kompletní restart.

Ondřej: Páni. To je fascinující. Takže příště, až uvidím motýla, budu vědět, že prošel totální krizí identity.

Tereza: Přesně tak. Je to jeden z největších zázraků přírody.

Ondřej: Pojďme teď od motýlů a humrů k nám. Jak probíhá růst a vývoj člověka? To je přece jen to, co nás zajímá nejvíc.

Tereza: Jasně. Celému procesu vývoje jedince od oplození až po smrt říkáme ontogeneze. A začíná to samozřejmě už před narozením, v prenatálním období.

Ondřej: To se dělí na nějaké fáze?

Tereza: Ano. První je embryonální fáze, která trvá zhruba do konce třetího měsíce těhotenství. Z jediné buňky, zygoty, se postupně vyvine embryo, kde se zakládají všechny orgánové soustavy – nervová, trávicí...

Ondřej: A pak už jen roste?

Tereza: V podstatě ano. Od třetího měsíce mluvíme o plodu neboli fétu. Tato fetální fáze trvá až do porodu a hlavní je právě růst a dozrávání orgánů.

Ondřej: A pak přijde velký den. Porod.

Tereza: Ano, a to je taky pěkně složitý proces. Má několik fází. První je otevírací, kdy kontrakce rozevírají děložní hrdlo. To je ta nejdelší část. Pak vypuzovací, kdy je dítě vytlačeno ven, a nakonec fáze lůžková, kdy se porodí placenta.

Ondřej: A co se děje potom, když je miminko na světě? Ten růst je asi neuvěřitelně rychlý, ne?

Tereza: Absolutně. První rok života, kojenecké období, je obdobím nejprudšího růstu v celém našem životě. Dítě se musí adaptovat na život mimo dělohu, začít samo dýchat, trávit...

Ondřej: A taky se učí spoustu věcí. Zvedat hlavičku, sedět, lézt...

Tereza: Přesně. Je to obrovský psychosomatický vývoj. Během prvního roku se naučí ovládat své tělo, začíná mluvit, rozvíjí smysly a city. Také se mu tvoří typické dvojesovité prohnutí páteře, jak se postupně vzpřimuje.

Ondřej: A po roce přichází batolecí období, že?

Tereza: Ano, do tří let. Tam se zdokonaluje chůze, rozvíjí se řeč a hlavně začíná období otázek „Proč?“ a „Co to je?“.

Ondřej: Jo, to znám. To je fáze, kdy rodiče zjistí, na kolik věcí vlastně neznají odpověď.

Tereza: Přesně. Dítě taky začíná rozvíjet jemnou motoriku, třeba staví kostky. A pak přichází předškolní věk do šesti let, kdy se dítě začleňuje do kolektivu, učí se pravidla her a zdokonaluje pohyb.

Ondřej: A ve škole ten vývoj pokračuje, i když už možná ne tak bouřlivě. Tedy... až do puberty.

Tereza: Přesně. V mladším školním věku, do jedenácti let, dítě roste hlavně do výšky, vymění mléčný chrup za trvalý a začíná převažovat abstraktní myšlení. Učí se číst, psát, logicky uvažovat.

Ondřej: A pak to přijde. Puberta.

Tereza: Ano, starší školní věk do zhruba patnácti let. To je druhá nejrychlejší růstová fáze. Tělo se mění, vyvíjejí se sekundární pohlavní znaky. Je to hormonální bouře, která u dívek začíná zhruba o dva roky dříve než u chlapců.

Ondřej: A po téhle bouři přichází uklidnění v podobě adolescence?

Tereza: Přesně tak, do dvaceti let. Tělesný vývoj se dokončuje, člověk si hledá vlastní identitu, navazuje trvalejší vztahy a postupně se odpoutává od rodiny. Je to přechod do dospělosti.

Ondřej: Takže kolem dvaceti let s růstem končíme a pak už jen stárneme?

Tereza: S fyzickým růstem do výšky víceméně ano. Ale vývoj pokračuje. Dospělost, zralost, střední věk, stáří... to všechno jsou další fáze ontogeneze, každá se svými specifiky, úkoly a změnami, jak psychickými, tak fyzickými.

Ondřej: Takže růst a vývoj je vlastně celoživotní proces. Od jedné buňky až po... konec. To je neuvěřitelné, když se nad tím člověk zamyslí.

Tereza: Přesně tak. A příště se můžeme podívat, jak tento složitý proces řídí hormony a co se stane, když se něco pokazí.

Ondřej: Takže od vývoje jedince k vývoji celé populace. To zní jako demografie, že?

Tereza: Přesně tak. A populace nerostou jen tak náhodně. Většinou sledují takzvanou S-křivku. Pomalý start, rychlý růst a pak stabilizace, když se vyčerpají zdroje. To je typické pro nás, savce.

Ondřej: A co když se to... vymkne kontrole?

Tereza: Pak je to J-křivka! Exponenciální růst a pak tvrdý pád. Představ si hmyz, který se přemnoží a pak zkolabuje.

Ondřej: Au. Radši zůstanu u té stabilní S-křivky.

Tereza: Přesně. Někdy se ale populace drasticky zmenší, třeba kvůli katastrofě. Tomu říkáme efekt hrdla láhve. Přeživší populace pak má menší genovou rozmanitost.

Ondřej: A co když malá skupinka založí úplně novou kolonii, třeba na ostrově?

Tereza: To je efekt zakladatele! A vede to k různým životním strategiím. Buď jsi r-stratég, který má spoustu potomků a o víc se nestará... jako třeba mouchy.

Ondřej: ...nebo K-stratég, který má málo potomků, ale pečuje o ně. Jako lidé.

Tereza: Bingo. Kvalita nad kvantitou.

Ondřej: Takže od jedné buňky přes vývoj jedince až po dynamiku celých populací... všechno je to propojené. Díky moc, Terezo, za všechny tyhle informace.

Tereza: Rádo se stalo, Ondřeji. A děkujeme i vám, posluchačům. Snad jste se dozvěděli něco nového a uvidíme se u dalšího tématu.

Ondřej: Mějte se hezky!