Онтогенез и присущие ему закономерности
Онтогенез - это процесс индивидуального развития организма от зарождения до смерти.
Организм зарождается с момента возникновения зиготы в результате оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом. В процессе онтогенеза происходят рост, дифференцировка и интеграция частей развивающегося организма. Дифференцировкой называют процесс возникновения различий между однородными тканями и органами, их изменения в ходе развития особе, приводящие к формированию специализированных тканей и органов.
Закономерности онтогенеза являются предметом изучения эмбриологии.
Онтогенез определяется генетическими программами, закрепившимися в процессе эволюции, то есть он является кратким повторением исторического развития вида (филогенеза).
Все изменения в организме вследствие переключения отдельных групп генов в ходе индивидуального развития происходят постепенно и не нарушают его целостности, однако, события каждой предыдущей стадии оказывают значительное влияние на протекание последующих стадий развития.
Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
В онтогенезе животных выделяют эмбриональный и постэмбриональный периоды.
Эмбриональный период начинается с образования зиготы в процессе оплодотворения и заканчивается рождением организма или выходом его из зародышевых (яйцевых) оболочек.
Постэмбриональный период продолжается от рождения до смерти организма.
Иногда выделяют и проэмбриональный период, или прогенез, к которому относят гаметогенез и оплодотворение.
Эмбриональное развитие, или эмбриогенез, у животных и человека делят на ряд стадий: дробление, гаструляция, гистогенез или органогенез, а также период дифференцированного зародыша.
Дробление - это процесс митотического деления зиготы на более мелкие клетки - бластомеры. В результате дробления образуется сначала морула, а затем бластула. Морула - плотное скопление бластомеров. Бластула - однослойный многоклеточный зародыш, представляющий собой полый шарик, стенки которого образованы клетками - бластомерами, а полость внутри заполнена жидкостью и называется бластоцелем.
Гаструляцией называют процесс образования двух- или трехслойного зародыша - гаструлы, который происходит сразу после образования бластулы. Гаструляция осуществляется путем движения клеток и их групп относительно друг друга, например, впячиванием одной из стенок бластулы. Помимо двух или трех слоев клеток гаструла имеет также первичный рот - бластопор.
Слои клеток гаструлы называются зародышевыми листками. Различают три зародышевых листка: эктодерму (наружный слой), мезодерму (промежуточный слой) и энтодерму (внутренний слой).
Гистогенезом называют процесс формирования зрелых тканей, присущих взрослому организму, а органогенезом - процесс формирования органов.
В процессе гисто- и органогенеза из эктодермы формируются эпидермис кожи и его производные (волосы, ногти, когти, перья), эпителий ротовой полости и эмаль зубов, прямая кишка, центральная нервная система, органы чувств, жабры и т.д. Производными энтодермы являются кишечник и связанные с ним железы (печень и поджелудочная), а также легкие. А мезодерма дает начало всем видам соединительной ткани, в том числе костной и хрящевой тканям скелета, мышечной ткани скелетных мышц, кровеносной системе, многим эндокринным железам и т.д.
Закладка комплекса осевых органов хордовых животных (нервной трубки на спинной стороне зародыша, хорды и кишечной трубки) приводит к формированию нейрулы.
После протекания органогенеза наступает период дифференцированного зародыша, который характеризуется продолжением специализации клеток организма и быстрым ростом.
У многих животных в процессе эмбрионального развития возникают зародышевые оболочки и другие временные органы, которые обеспечивают развитие эмбриона и плода до рождения, например, плацента, пуповина и др.
Постэмбриональное развитие животных делят на дорепродуктивный (ювенильный), репродуктивный и пострепродуктивный периоды.
Ювенильный период продолжается от рождения до полового созревания, он характеризуется интенсивным ростом и развитием организма. По характеру развития различают прямое и непрямое развитие. При прямом развитии появляющийся на свет организм уже похож на взрослую особь, и процесс развития заключается в увеличении линейных размеров особи и формировании половых органов, как у человека. При непрямом развитии особь непохожа на взрослую, и в процессе развития происходит существенная перестройка её организма, как у амфибий. Наличие в жизненном цикле личинок, непохожих на взрослую особь, позволяет снижать внутривидовую конкуренцию за счет разделения источников питания, способствует расселению малоподвижных или неподвижных организмов.
Рост организма бывает двух типов: ограниченный, или закрытый рост происходит только в определенные периоды жизни, в основном до полового созревания (характерен для животных), а неограниченный, или открытый, рост продолжается в течение всей жизни особи, как у растений. Также существует периодический и непериодический рост.
Жизненные циклы и чередование поколений
Жизненный цикл - совокупность стадий развития, начиная от зиготы, пройдя которые, организм достигает зрелости и приобретает способность к размножению.
В жизненном цикле происходит чередование стадий развития с гаплоидным и диплоидным набором хромосом, при этом у хвощей, папоротников, семенных растений и многоклеточных животных преобладает диплоидный набор (спорофит), а у одноклеточных животных, некоторых грибов и водорослей может встречаться гаплоидный набор.
Жизненные циклы могут быть простыми и сложными. В сложном жизненном цикле половое размножение чередуется с партеногенетическим и бесполым. Например, рачки дафнии в течение лета дают бесполые поколения, а осенью размножаются половым способом. У ряда организмов чередование полового и бесполого поколений происходит регулярно, и такой жизненный цикл называется правильным. Он характерен, например, для высших растений и ряда медуз.
Причины нарушения развития организмов
Изменение внешних условий может ускорить или затормозить развитие эмбриона и даже вызвать возникновение различных нарушений. Факторы, вызывающие отклонения в развитии зародыша человека, называются тератогенными, или тератогенами. Тератогенные факторы делят на физические, химические и биологические.
К физическим тератогенам относится, прежде всего, ионизирующая радиация, провоцирующая многочисленные пороки развития плода, которые могут быть несовместимыми с жизнью. Химическими тератогенами являются тяжелые металлы, фенолы, ряд лекарственных препаратов, алкоголь, наркотики и никотин. В качестве биологических тератогенов рассматривают многие вирусы, бактерии, грибы и простейших животных.
