• Возникновение биосферы.

• Появление многоклеточности и дальнейшее усложнение биотического круговорота; морфофизиологический прогресс.

• Возникновение человеческого общества, переход биосферы в ноосферу.

• Первичная биосфера была гетеротроф-ной (цианобактерии, архебактерии).

• Переход от восстановительной гетеротрофной биосферы к окислительной автотрофной произошёл на рубеже 1,9-2,0 млрд. лет тому назад.

• Преобладали кишечнополостные, беспозвоночные (моллюски, членистоногие, иглокожие), обитавшие на мелководии.

• На рубеже протерозоя и палеозоя «внезапно» появилось много типов многоклеточных животных с наружным скелетом.

• В палеозое жизнь распространялась всё более в глубь океанов и материков.

• Освоение материков первыми высшими растениями началось в силуре. В позднем девоне появляются первые леса, пресноводные водоёмы и реки, где наиболее интенсивно развивалась жизнь.

• Привычные нам ландшафты сформировались в меловой период мезозоя с появлением цветковых растений, что обусловило большую устойчивость поверхности материков к эрозии и ускорился процесс почвообразования.

• С появлением на Земле человека в четвертичный период кайнозоя (~2 млн. лет назад) развитие биосферы происходит по законам человеческого общества (социальным законам). В.И. Вернадский назвал этот этап в развитии биосферы ноосферой – сферой разума.

• Он подчёркивал связь и преемствен-ность биосферной и ноосферной эволюции.

• Основные события в истории биосферы

• Человек сознательно меняет лицо планеты, создавая новые сорта растений и породы животных, изменяет состав атмосферы и не только берет богатства природы, но и сам преобразует её.

• Перед человечеством стоит огромной важности задача – преобразуя природу не разрушать сложившиеся экосистемы.

• Это особенно важно для обеспечения продуктами питания людей при быстром росте численности населения Земли. Если в начале эпохи неолита (6-7 тыс. лет до н.э.) на Земле проживало не более 25 млн. чел., в 1000 г. – 305 млн. чел., в 1500 г. – 440 млн. чел., то к 2000 г. – более 6 млрд. чел. Прогноз ООН на 2050 г – более 11 млрд. чел, а к 2100 г. – более 12 млрд. чел.

• За годы существования человечества вырублены огромные площади лесов (Сахара), загрязнены водоемы и атмосфера вредными отходами производства (нефть и её продукты, выхлопные газы автотранспорта, отопительных систем, ядохимикаты, радиоактивные продукты и др.)

• 4. Роль человека в преобразовании биосферы. Ноосфера.

• Великий натуралист прошлого Ж.-Б. Ламарк выразил наиболее пессимисти-ческую мысль о человеческом будущем: человеку суждено истребить самого себя, после того как он сделает Землю непригодной для обитания.

• Много тысячелетняя история существо-вания человечества скорее подтверждает эти слова, чем опровергает.

• В начале это было неведение и стихийно-потребительское отношение к природе, затем убеждение, что «на наш век хватит», а потом – преступное хищничество «после нас хоть потоп».

• Особую опасность несет энергетика на органическом топливе, радиоактивные отходы, химическая индустрия, разрушение недр и др., в корне нарушающие экологическое равновесие целостных ландшафтных систем.

• Ответственность за судьбу биосферы должен взять на себя человек, вооруженный современными знаниями. Это и есть путь к ноосфере.

• Научную разработку концепции ноосферы осуществил В.И. Вернадский в статье «Несколько слов о ноосфере» (1944).

• Он писал: «Человечество взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».

Ноосфера (от noo- разум) – это биосфера разумно управляемая человеком.

Выделяют 2 разновидности культурных ландшафтов:

• Агросферу – поля, пастбища, сады, парки, рыбохозяйственные угодия и др.;

• Техносферу – совокупность всей материальной культуры (заводы, аэродромы, автомагистрали, архитектурные сооружения и др.).

• Сегодня человечество начинает осознавать, что «покорение природы» может привести лишь к катастрофе. Но человечеству, чтобы существовать, приходится влиять на биосферу, перестраивать её. Поэтому, необходимо найти компромисс между «покорением природы» и «невмешательством в неё».

Благодарю за внимание

Кировская государственная медицинская академия

Кафедра биологии

Лекция

Механизмы онтогенеза

Зав. кафедрой медбиологии и генетики

доктор мед. наук профессор А.А. Косых

Киров-2012

• План лекции:

1. Основные клеточные процессы в онтогенезе.

2. Межклеточные взаимодействия на разных этапах онтогенеза.

3. Генетическая регуляция развития.

4. Аномалии и пороки развития при нарушении механизмов онтогенеза.

• 1. Основные клеточные процессы в онтогенезе:

• Пролиферация

• Миграция клеток

• Сортировка клеток

• Дифференцировка

• Детерминация

• Апоптоз

• Пролиферация – деление клеток играет важнейшую роль в процессах роста и развития, в процессах регенерации и онкогенеза.

• Благодаря пролиферации организм из одноклеточного (зигота) превращается в многоклеточный, обеспечиваются рост и морфогенез организма, процессы обновления тканей и регенерации, но и опухолевого роста.

• Скорость деления клеток зависит от стадии онтогенеза. Деление клеток регулируется тканево-специфическими факторами - стимуляторами (гормоны) и ингибиторами (кейлоны).

• Совокупность клеток, являющихся потомками одной клетки называют клоном.

• Число клеточных циклов в процессе онтогенеза генетически предопределено.

• Нарушение процессов пролиферации может привести к недоразвитию или чрезмерному развитию отдельных органов и частей организма - уродствам.

Миграция клеток, начиная со стадии гаструлы, продолжается на протяжении всего морфогенеза.

• Клетки мигрируют одиночно или группами (мезенхимные), пластами (эпителий).

• Движения клеток в период гаструляции у лягушки

• Примеры миграции

• Миграция мезенхимных клеток нервных валиков, которые при смыкании нервной трубки выходят из них и мигрируют в разных направлениях:

• в эктодерму, образуя пигментные клетки кожи - меланоциты;

• двигаясь в центральном направлении, образуют нейроны спинальных ганглиев, ганглиев симпатической и парасимпатической нервной системы, клетки шванновских оболочек нервов, мозговой слой надпочечников;

• мигрируя в сторону лица, они превращаются в хрящевые, мышечные, соединительнотканные клетки, образуя висцеральный скелет, мышцы кожи, языка, нижней челюсти, входят в состав аденогипофиза, паращитовидных желез и мякоти зуба.

• Другим примером миграции клеток является миграция первичных половых клеток из желточной энтодермы в зачатки половых желез.

• Способы клеточной миграции:

Миграция клеток подвержена генетическому контролю и осуществляется благодаря:

• дистантным взаимодействиям;

• контактным взаимодействиям между соседними клетками.

Дистантные взаимодействия по типу:

• хемотаксиса (сперматозоиды в сторону яйцеклетки, лимфобласты из костного мозга в эмбриональный тимус);

• контактное ориентирование клеток со структурированным субстратом (фибробласты двигаются вдоль соединительнотканных волокон).

Контактные взаимодействия между соседними клетками:

• контактное ингибирование движения (мезенхимные клетки, например, лейкоциты, способны к амебоидным движениям; ламеллоподии одного фибробласта с мембраной другого).

• Нарушение процессов миграции клеток приводит к врожденным порокам развития - недоразвитию органа (гипоплазии) или гетеротопии, т.е. развитию органа или ткани в другом месте (гетеротопия почки, семенников).

Сортировка клеток начинается в процессе гаструляции (образуются зародышевые листки).

Условия сортировки:

• степень подвижности клеток,

• особенности их мембран.

• Клетки будущей эктодермы слипаются друг с другом и образуют сплошной слой над мезодермой и энтодермой.

• Клетки мезодермы имеют свойство впячиваться в любой, находящийся поблизости комок клеток.

• Клетки энтодермы относительно неподвижны.

• Агрегацию клеток зародышевого листка объясняют способностью к избирательному слипанию (адгезии) клеток одного типа между собой на основе их антигенных свойств или различий в поверхностном заряде их мембран.

• Нарушение процессов сортировки и избирательного слипания клеток может быть причиной злокачественных опухолей.

• Дифференцировкой называется процесс развития специализи-рованных клеточных типов из одного оплодотворенного яйца.

• Детерминация - это определение пути дифференцировки той или иной клетки.

Детерминация клетки может быть:

• генетически запрограммирована,

• может определяться воздействием соседних клеток,

• гормонов или различных внешних факторов, а также подвергаться их влиянию.

Детерминация может быть: