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Lexikon der Biologie: Morphogenese

Morphogenese w [von *morpho- , griech. genesis = Entstehung, Schöpfung; Adj. morphogenetisch], Morphogenie, Formbildung, Bezeichnung für die Gestaltbildung (Gestalt) im Bereich lebender Strukturen. So sind die durch Zellvermehrung und arbeitsteilige Differenzierung entstandenen Gewebe in einem Organismus nicht willkürlich verteilt, sondern liegen in einer für jede Organismengruppe charakteristischen räumlichen Anordnung vor. Für die Morphogenese vielzelliger pflanzlicher Organismen (Pflanzen) spielen Muster der Zelldifferenzierung eine entscheidende Rolle. Diese sind von den (sehr variablen) Zellteilungsmustern weitgehend unabhängig, gehen aber in der Regel auf Gradienten zurück, die in besonderen, asymmetrischen, sog. formativen Teilungen erzeugt werden (asymmetrische Teilung). Daneben sind die Zellform und die Adhäsion der Zellwände (Zellwand) untereinander von Bedeutung. Bei tierischen Vielzellern (Tiere, Metazoa) kommen zu den genannten morphogenetischen Vorgängen die Wanderung und Verschiebung von Zellen und Zellkomplexen (morphogenetische Bewegungen) und Wechsel spezifischer und zum Teil zeitlich begrenzter Zelladhäsionen als wesentliche gestaltbildende Erscheinungen hinzu. Morphogenese i.w.S. schließt hier vorausgehende Vorgänge der Induktion, Musterbildung und Zell-Differenzierung mit ein. – Die Morphogenese wird einerseits endogen durch das Erbgut gesteuert, andererseits exogen durch verschiedene äußere Faktoren im Rahmen der durch das Genom festgelegten Reaktionsnorm beeinflußt oder auch nur induziert (morphogenetisches Signal). Während die tierische Morphogenese weitgehend autonom verläuft (sog. Entwicklungshomöostasis), wird sie bei Pflanzen in hohem Maße durch Signale aus der Umwelt gesteuert. Je nach den wirksamen Außenfaktoren spricht man bei den entsprechenden Gestaltbildungsvorgängen von Trophomorphogenese, Hydromorphogenese, Thermomorphogenese, Photomorphogenese und photoperiodisch (Photoperiodismus) bedingter Morphogenese. Auf der molekularen Ebene sind die Gestaltänderungen im Embryo (Embryonalentwicklung) auf die räumlich und zeitlich genau geregelte Expression von Molekülen (Genexpression) auf und in der Zelle zurückzuführen, welche ihrerseits z.B. die Adhäsivität und die Beweglichkeit dieser Zellen bedingen. Das Phänomen der Morphogenese ist nicht auf vielzellige Organismen beschränkt, sondern ist als das Zustandekommen einer räumlichen Ordnung in und zwischen Makromolekülen, Zellorganellen, Zellen, Geweben und Organen zu verstehen. Makromoleküle (Biopolymere, makromolekulare chemische Verbindungen) und Aggregate (Aggregation) von Makromolekülen bilden oft aufgrund ihrer molekularen Eigenschaften „von selbst“ geordnete Strukturen (Selbstorganisation oder self-assembly). Entwicklungsbiologie (Geschichte der), Genwirkketten, morphogenetisches Feld, Morphosen, Phänogenese, Thigmomorphogenese, Zellsoziologie.

H.L./K.N./P.N.

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