Онтогенез

Онтогенез

«В природе ничто не возникает мгновенно и ничто не появляется в свет в совершенно готовом виде». Эти слова великого русского философа и прозаика в полной мере характеризуют индивидуальное развитие организма, или онтогенез.

Онтогенез начинается в момент оплодотворения, т.е. в момент образования зиготы, и заканчивается в момент биологической смерти организма. Онтогенез представляет собой реализацию наследственной информации, полученной организмом от родителей. Онтогенез у многоклеточных животных делится на два этапа. Первый, эмбриональный этап развития начинается в момент оплодотворения и заканчивается рождением организма, или выходом из яйцевых или личиночных оболочек. В этот период происходит формирование сложного многоклеточного организма.

Второй этап – постэмбриональный начинается в момент рождения организма. В этот период организм претерпевает половое созревание, старение и заканчивается смертью.

У разных групп организмов длительность периодов онтогенеза сильно отличается. У многих насекомых большая часть их жизни может проходить на стадии личинки. Например, майский жук в состоянии личинки может прожить до 5 лет, а во взрослом состоянии – 5-7 недель. Большинство позвоночных большую часть жизни проводят во взрослом состоянии.

У животных существуют три типа онтогенеза: личиночный, яйцекладный и внутриутробный.

Личиночный тип развития характерен для насекомых, встречается у рыб и земноводных. При таком типе развития яйцеклетки содержат мало желтка, поэтому зигота быстро превращается в личинку, которая питается самостоятельно, после чего в результате метаморфоза превращается во взрослую особь. У некоторых видов онтогенез включает не одну, а несколько личиночных стадий. Личиночный тип развития расширяет пищевую базу вида, т.к. личинки и взрослые особи питаются разной пищей. Например, личинка бабочки-гусеницы питается листьями растений, а взрослая бабочка – нектаром. Кроме того, именно на стадии личинки возможно расселение некоторых видов. Личинки двустворчатых моллюсков способны к плаванию, а взрослые особи практически неподвижны.

Яйцекладный тип онтогенеза характерен для рептилий, птиц и яйцекладущих млекопитающих. Их яйцеклетки содержат большое количество питательных веществ в виде желтка, благодаря которому зародыш развивается внутри яйца. Личиночная стадия отсутствует.

Внутриутробный тип онтогенеза характерен для большинства млекопитающих, в том числе, для человека. При этом типе развития в организме матери возникает временный орган – плацента, через который развивающийся зародыш получает от матери питательные вещества и кислород.

В момент оплодотворения начинается эмбриональный период, который состоит из ряда последовательных стадий развития зародыша. Начальный этап развития оплодотворенного яйца носит название дробления. У разных видов организмов через несколько минут или несколько часов после внедрения сперматозоида в яйцеклетку образовавшаяся зигота начинает делиться митозом на клетки, называемые бластомерами. Этот процесс называется дроблением, так как в ходе его число бластомеров увеличивается в геометрической прогрессии, но они не вырастают до размеров яйцеклетки, а иногда даже уменьшаются из- за расходования желтка. Во время дробления митозы следуют один за другим, и к концу периода весь зародыш не на много крупнее зиготы. На этой стадии дробления эмбрион напоминает по форме ягоду малины и называется мОрулой.  На стадии 16-32 бластомеров эмбрион приобретает форму пузырька, стенки которого состоят из одного слоя клеток. Эта стадия развития называется блАстулой.  Внутри бластулы находится полость – бластоцель, или первичная полость тела. У человека на седьмой день после оплодотворения бластула внедряется в стенку матки, таким образом, происходит имплантация зародыша.

Следующий этап эмбрионального развития - образование двуслойного зародыша – гАструлы. После того как бластула полностью сформировалась, дальнейшее дробление клеток особенно интенсивно происходит на одном из полюсов. Вследствие этого они как бы втягиваются внутрь и зародыш становится двуслойным. Наружный слой клеток гаструлы называется эктодермой, или наружным зародышевым листком, а внутренний слой, выстилающий полость гаструлы носит название энтодермы, или внутреннего зародышевого листка. Полость гаструлы, или первичный кишечник, превращается у большинства животных на дальнейших этапах развития в пищеварительный тракт, открывается наружу первичным ртом, или бластопором. У червей, моллюсков и членистоногих бластопОр превращается в рот взрослого организма. Поэтому их называют первичноротыми. У иглокожих и хордовых рот образуется на противоположной стороне, а бластопор превращается в анальное отверстие. Их относят к  вторичноротым.

После гаструляции у всех животных, кроме губок и кишечнополостных между эктодермой и энтодермой образуется средний зародышевый листок – мезодерма.

Следующая стадия развития зародыша – нейрула. На этой стадии из эктодермы формируются хорда, пищевая трубка и нервная трубка зародыша. Из передней части нервной трубки в дальнейшем формируется головной мозг, а из задней части – спинной мозг.

Таким образом, уже на ранних стадиях развития зародыша происходит дифференцировка зародышевых листков и закладка органов – органогенез, который контролируется активацией различных строго определённых групп генов в клетках зародыша.

Кроме нервной системы из эктодермы развивается наружный покров кожи — эпидермис, и его производные: ногти, волосы, сальные и потовые железы, эпителий рта, носа, анального отверстия, выстилка прямой кишки, эмаль зубов, воспринимающие клетки органов слуха, обоняния, зрения и т. д.

Из энтодермы развиваются эпителиальные ткани, выстилающие пищевод, желудок, кишечник, дыхательные пути, легкие или жабры, печень, поджелудочную железу, эпителий желчного и мочевого пузыря, мочеиспускательного канала, щитовидную и околощитовидную железы.

Производными мезодермы являются соединительнотканная основа кожи – дерма, вся собственно соединительная ткань, кости скелета, хрящи, кровеносная и лимфатическая системы, дентин зубов, почки, половые железы, мускулатура.

Зародыш животных развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии. Это явление получило название эмбриональной индукции. При этом одна часть зародыша оказывает влияние на развитие другой, в значительной мере определяя путь её развития. На темпы роста и развития зародыша оказывают влияние и внешние и внутренние условия среды.

Активно делящиеся клетки эмбриона очень чувствительны к неблагоприятным воздействиям, которые могут приводить к нарушениям в его развитии. Для развивающегося зародыша человека особо опасными являются вещества, проникающие к нему через плаценту: алкоголь, никотин, наркотические вещества, лекарственные препараты, выхлопы автомобилей и др. Ребёнок, родившийся у курящей или употребляющей спиртные напитки матери, может быть здоров внешне, но его нервная и эндокринная системы будут повреждены. Не редки случаи  рождения детей с алкогольной, никотиновой зависимостью. Рождение здорового ребёнка у матери-наркоманки исключено, при этом практически всегда кроме патологии развития внутренних органов, умственной отсталости у ребёнка возникают внешние уродства.

Органогенез завершается в основном к концу эмбрионального периода развития, однако дифференцировка и усложнение органов продолжается и в постэмбриональном периоде.

Постэмбриональный этап развития начинается в момент рождения организма или выхода из яйцевых оболочек. Он делится на три периода: ювенильный, пубертатный и период старения.

Ювенильный период заканчивается половым созреванием организма и может протекать в двух формах – прямое развитие и развитие с превращением, или метаморфозом.

При прямом развитии новый организм с рождения обладает основными свойствами и признаками взрослой особи, обитает в той же среде. Такой тип развития характерен для ресничных, некоторых кольчатых червей, членистоногих, высших позвоночных.

Развитие с метаморфозом заключается в существенных различиях в строении и образе жизни личинки и взрослого организма. На определённой стадии развития личинка претерпевает кардинальные изменения и становится взрослой особью.

Пубертатный период, или период зрелости, у большинства позвоночных длится большую часть жизни. В это время организм способен к размножению.

Период старения – общебиологическая закономерность развития всех живых организмов. В этот период наблюдается регрессивное развитие организма: постепенное угасание функций, снижение возможностей к приспособлению к меняющимся условиям среды. Заканчивается этот период смертью.

Продолжительность жизни организма зависит от генетических факторов и от условий его обитания. Улучшение условий жизни, высокий уровень медицинского обслуживания приводит к увеличению средней продолжительности жизни человека. Ещё в XVI –XVII вв. этот показатель не превышал 30 лет, а в наше время в развитых странах мужчины живут в среднем 75 лет, а женщины – 80 лет. Учёные уверены, что при здоровом образе жизни и при победе над сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями можно продлить жизнь человека до 120-140 лет.

Процесс старения запрограммирован генетически, но объяснить механизм старения до сих пор не удалось. По одной из версий старение является результатом действия группы генов, которые реализуют программу старения организма. Подтверждают эту гипотезу исследования редчайшего генетического заболевания – прогерИи. У больного ребёнка очень рано проявляются признаки старения, и к 10 годам он может выглядеть как глубокий старец. Согласно другой теории старение является результатом ошибок при многочисленных копированиях молекул ДНК, вследствие которых возникают нарушения обмена веществ, онкологические заболевания и т.д.