Citodiferentierea si mentinerea structurilor necesita integritatea morfofunctionala a sistemului aerob si un mare consum de energie, pe care numai respiratia este capabila sa o furnizeze. Importante functii celulare, cum sunt transportul si includerea aminoacizilor in proteine (Winnik, 1950; Borsook, 1950), formarea in mitocondrii a cofactorului proteosintezei (Siekewitz, 1952; Hesin, 1953), transportul activ in celula, functionarea pompei celulare Na/K, permeabilitatea selectiva a membranelor etc. sunt indisolubil legate de respiratie si fosforilarea oxidativa. In ce priveste mitoza — spre deosebire de amitoza care este mecanismul vechi filogenetic al diviziunii celulare — Este foarte probabil ca ea sa se fi produs dupa aparitia atmosferei oxidante, deoarece toate organismele eucariote mitotice sunt fundamental aerobe (P. Raicu, M. lonescu-Varo, G. Gancevici si GabrielaMoisescu, 1972). Procesele pregatitoare specifice cariokinezei (sinteza componentelor cromozomale — ADN si histone —reproducerea centriolilor mitotici, sinteza componentelor aparatului mitotic) se realizeaza in interfaza cu un important consum de energie, glicolitica si indeosebi de respiratie. Tot in interfaza celula isi asigura si rezerva de energie necesara desfasurarii procesului complex al mitozei. Energia de respiratie contribuie hotarator la realizarea diviziunii celulare aerobe (mitoza). De aceea nu este intâmplator ca insusi actul final de formare a noi molecule de ADN si a cromozomilor are loc in momentul in care intervine o tulburare a integritatii nucleului, cand el se varsa parca in citoplasma, alcatuind cu aceasta din urma o unitate structurala (N. D. Ivanov, 1962). Astfel, celula este comparabila in cursul mitozei cu o citoplasma fara nucleu (R. Kehl, 1976).
In gastrulare intra in actiune cistronii organizatorului nucleolar (regiuni genice specifice care contin informatia pentru ARNr, 18 S si 28 S). in nucleoli se sintetizeaza proteinele si ARNr pentru formarea ribozomilor citoplasmatici definitivi. Ca sa se produca fenomenele gastru- latiei trebuie sa existe un raport de competenta intre ADN-ul nuclear si citoplasma (M. Ionescu-Varo. 1976).
In perioada ce precede gastrularea ribozomii precoci se dezintegreaza si servesc la sinteza ribozomilor specifici citoplasmatici (Spirin si colab., 1964). Datorita intensei sinteze de ARN ribozomal cu greutate moleculara inalta, nucleolii devin vizibili (Karasaki, 1965). Odata cu repro gramarea ribozomilor timpurii in ribozomi definitivi si, bineinteles, a cresterii cantitatii de ADN ritmata de respiratie (W. Rose), sint elaborate diverse tipuri de ARN (dintre care unul a fost izolat recent de Gross si Goldwasser), au loc biosinteze de proteine specializate. In decursul ontogenezei, concomitent cu aparitia unor noi proteine diferentiate, dispar proteine mai vechi. In functie de perioada genei si de necesitatile celulei apar, indeosebi in stadiile tardive ale ontogenezei, enzime speciale morfogenetice (Spiegelman si Steinbach, 1945; Moog, 1952, 1958; Shen, 1955; Boell, 1955, Brachet, 1960). Deci reiese, ca o concluzie generala, ca procesul gastrularii este amorsat prin formarea ribozomilor definitivi, cuplata cu primele sinteze de proteine, de intrare in actiune a genelor, de stabilirea relatiilor citonucleare in urma activitatii debarcarii genelor si de stabilirea interrelatiilor generale in cadrul sistemului embrionar (V. Preda, 1973) .
Odata cu trecerea in etapa ontogenezei aerobe, adica cu intrarea in activitate a programului cibernetico-informational specific, creste treptat gradul de complexitate structurala si functionala a sistemului viu, perfectionandu-se continuu dispozitivele de receptionare si prelucrare a informatiei, precum si mecanismele de reglare si control. Diminuarea cantitatii de informatie redundanta de la minim spre optim contribuie la pastrarea calitatii si integritatii continutului informational specific al celulei, iar cresterea numerica a sistemelor de reglare fina ii confera o stabilitate accentuata. Evolutia ontogenetica aeroba este deci un proces antientropic, creator de structuri ordonate si functii specializate, si in acelasi timp un proces antialeator prin care se pastreaza constanta starilor interne ale sistemului viu.
Aceste salturi calitative, pornind de la masa de celule embrionare nediferentiate, omogene, acumulate in ontogeneza anaeroba, se realizeaza deci prin intrarea in activitate intr-o succesiune stricta a genelor aerobe (specifice). Din informatia genetica specifica globala se extrag programele care vor determina o imensa gama de citodiferentieri in cursul diviziunilor celulare mitotice succesive, fiind posibile mai multe reprogramari pentru una si aceeasi linie celulara. Penetratia genei, expresia ei, mediul genotipic, efectul de pozitie al genei (adica doua gene produc efecte deosebite dupa cum se gasesc in doi cromozomi diferiti sau intr-unul singur) (A. Tetry, 1976), factorii de mediu (indeosebi hipoxia care poate deregla perioada critica) isi au importanta lor in diversificarea masei celulare embrionare nediferentiate, in realizarea infinitei varietati de fenotipuri. Deci, in esenta, diferentierea celulara poate fi considerata ca un reglaj genetic la nivel celular, fenomen prin care are loc stimularea (inductia) activitatii unor gene si represia altora. Celulele cu un grad inalt de specializare prezinta majoritatea genelor in stare represata si numai una sau cateva gene in stare functionala (P. Raicu, 1974).
Referindu-se la relatia nucleo-citoplasmatica in exprimarea fenotipica a genelor specifice, A. A. Neifah (1963) (56) scrie ca atunci cind vorbim despre diferentierea celulelor, trebuie sa ne gandim in primul rand la diferentierea nucleelor.... Necesitatea acestei diferentieri este evidenta. In diferite tesuturi, in diferitele tipuri de celule, trebuie sa se realizeze functii diferite, sa se sintetizeze diferite proteine si, prin urmare, trebuie sa functioneze diferite gene si chiar caracterul functiilor lor trebuie sa fie diferit ca intensitate, periodicitate etc. . . . Deosebirile dintre celulele care apar in cursul dezvoltarii nu se pot explica prin nici un fel de procese intranuclare . . . citoplasma intervine direct in realizarea diferitelor modificari pe care le sufera nucleul in cursul dezvoltarii. Aceasta se refera la modificarea dimensiunilor nucleului si nucleolilor, la modificarea formei nudeolilor, la migrarea si diviziunea nucleului etc. Citoplasma determina nu numai tipul acestor modificari, ci si caracterul lor. Astfel, la parameci sint cunoscute 8 tipuri de proteine (antigene) care caracterizeaza proprietatile suprafetei cililor de parameci. Fiecare dintre aceste proteine antigenice este determinata de o anumita gena din nucleu, dar in acelasi timp se manifesta numai unul din aceste 8 antigene. Alegerea unui anumit antigen si mentinerea acestei alegeri la o serie de generatii este determinata de citoplasma, in cazul patrunderii nucleului in citoplasma noua, aceasta provoaca sinteza antigenului corespunzator in nucleu. Este important de subliniat ca diferite actiuni externe pot comuta citoplasma de la un tip antigenic la altul si ca nucleul se supune acestei comutari. Toate sau aproape toate procesele metabolismului celulei si morfogeneza sau diferentierea acesteia se pot reduce, in ultima instanta, la sinteza unor proteine specifice care este determinata de nucleu. Cu alte cuvinte, nucleul este responsabil de modul in oare se realizeaza anumite procese in celula. Citoplasma, dupa cum s-a aratat, determina cind si care anume procese trebuie sa se realizeze, cand si care proteina trebuie sintetizata, iar nucleul determina structura proteinei ce realizeaza aceasta sinteza.