Имагинальный диск — это одна из частей личинки насекомого с полным превращением , которая станет частью внешней части взрослого насекомого во время превращения куколки в имаго . [1] Внутри тела личинки находятся пары дисков, которые сформируют, например, крылья , ноги , усики или другие структуры у взрослой особи. Роль имагинального диска в развитии насекомых впервые была разъяснена Яном Сваммердамом . [2]
На стадии куколки многие личиночные структуры разрушаются, а взрослые структуры, включая диски, быстро развиваются. Каждый диск выворачивается и удлиняется, при этом центральная часть диска становится дистальной частью того придатка, который он формирует: крыла, ноги, антенны и т. д. На стадии личинки клетки в растущем диске кажутся недифференцированными, но их судьба развития во взрослой особи уже определена. [3]
Эксперимент, демонстрирующий эту приверженность развитию, заключается в том, чтобы взять имагинальный диск из личинки третьей стадии , готовой к окукливанию, разделить его и культивировать в теле более молодой личинки. Диски можно непрерывно культивировать таким образом в течение многих поколений личинок. Когда такой культивированный диск в конечном итоге имплантируют в тело личинки, которой позволяют окукливаться, диск разовьется в структуру, которой он изначально был определен стать. То есть, антенный диск можно культивировать таким образом, и он почти всегда станет антенной (не на своем месте, конечно), когда окончательное развитие будет вызвано окукливанием. [4]
Изучение имагинальных дисков плодовой мушки Drosophila melanogaster привело к открытию гомеозисных мутаций , таких как antennapedia , где судьба развития диска иногда может меняться. Для энтомологов представляет интерес то, что виды происходящих переключений развития очень специфичны (например, нога на антенну). Изучение этого явления привело к открытию генов гомеобокса и положило начало революции в понимании развития многоклеточных животных. [5]
Имагинальные клетки — это тканеспецифичные предшественники, выделяемые в эмбриогенезе , которые остаются в состоянии покоя во время эмбриональной и личиночной жизни. Во время метаморфоза Drosophila большинство личиночных клеток погибают. Куколочные и взрослые ткани образуются из имагинальных клеток. Клональный анализ и картирование судьбы отдельных идентифицированных клеток показывают, что ремоделирование трахеальной системы при метаморфозе включает классическую популяцию имагинальных клеток и популяцию дифференцированных функциональных личиночных трахеальных клеток, которые повторно входят в клеточный цикл и восстанавливают потенциал развития. У поздних личинок обе популяции активируются и пролиферируют, распространяются по старым ветвям и заменяют их, а также диверсифицируются в различные стебельчатые и спиральные трахеолярные клетки под контролем сигнализации фактора роста фибробластов. Таким образом, предшественники куколочных/взрослых тканей Drosophila могут возникать как путем раннего выделения мультипотентных клеток, так и путем позднего возвращения дифференцированных клеток в мультипотентное состояние, даже в пределах одной ткани. [6]