6. Нервная система

В процессе эволюции в связи с изменением условий существования происходит усложнение строения живых организмов и процессов регуляции их жизнедеятельности. Возникли системы интеграции: нервная и эндокринная.

С помощью нервной системы организм реагирует на изменение среды посредством рефлексов, а с помощью эндокринной выработкой гормонов.

Обе системы тесно взаимодействуют и в процессе эволюции проявляются динамические координации, а в онтогенезе – эргонтические корреляции.

Головной мозг позвоночных

Нервная система развивается из эктодермы, у хордовых представляет собой трубку с полостью внутри - невроцелем.

У ланцетника вдоль нервной трубки располагаются органы чувств – глазки Гессе. В головном отделе расширение нервной трубки – гомолог головного мозга позвоночных.

В эмбриогенезе позвоночных мозговой пузырь делится вначале на 3 пузыря: передний (prosencephalon), средний (mesencephalon), задний (metencephalon).

Затем передний пузырь делится на 2 отдела: передний (telencephalon) и промежуточный (diencephalon).

Средний мозговой пузырь образует средний мозг (mesencephalon), а задний – задний мозг (metencephalon), в состав которого входит мозжечок (cerebellum) и мост (pons), и продолговатый мозг (medulla oblongata).

В процессе эволюции строение и функции головного мозга меняются.

У рыб и амфибий наиболее развит средний мозг – высший интегрирующий отдел - ихтиопсидный тип.

У пресмыкающихся наиболее развит передний отдел с хорошо развитыми полосатыми телами – высший интегративный отдел. На поверхности крыши больших полушарий появляются островки коры (archicortex) – зауропсидный тип.

У млекопитающих головной мозг маммалийного типа.

Наибольшего развития достигают полушария головного мозга, имеющие борозды и извлины, за счет чего площадь коры (neocortex) значительно увеличивается, появляется вторичный мозговой свод – neopallium).

Промежуточный мозг включает гипоталамус, гипофиз и эпифиз.

В среднем мозге располагается четверохолмие – промежуточные центры зрения и слуха.

Наибольшего развития достигает мозжечок в связи со сложностью движений. Мозжечок состоит из 2-х полушарий и червя, покрыт корой с большим количеством извилин.

Основные эволюционные преобразования нервной системы позвоночных:

- Усиление главной координирующей функции за счет увеличения числа нейронов, их дифференцировки с образованием центров и узлов.

- Субституция – замещение ихтиопсидного типа более прогрессивным зауропсидным и маммалийным, замещение архикортекса неокортексом.

- Расширение числа выполняемых функций, связанных с высшей нервной деятельностью, участие в гуморальной регуляции.

• Дифференцировка спинного мозга в соответствии с сегментами туловища, редукция его нижнего отдела в связи с исчезновением хвоста и формированием парных задних конечностей.

• Гетерохрония: у млекопитающих развитие переднего мозга опережает другие отделы мозга.

Онтофилогенетически обусловленные пороки развития

Анэнцефалия – отсутствие головного мозга;

Ариэнцефалия – отсутствие переднего мозга;

Микроэнцефалия – малые размеры мозга;

Лиссэнцефалия – отсутствие извилин в коре;

Голопросэнцефалия – неразделение переднего мозга на полушария, общий желудочек переднего мозга;

Рахисхис – несмыкание заднего шва нервной трубки спинного мозга;

Отсутствие мозолистого тела.

Микроэнцефалия, анэнцефалия

Анэнцефалия

Эндокринная система

Функция эндокринной системы гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма. В отличие от нервной характеризуется более медленной, но более продолжительной реакцией.

Она контролирует процессы роста, полового созревания, гаметогенеза, половой активности, метаморфоза и др. путем выделения гормонов.

Железы внутренней секреции не имеют протоков и выделяют гормоны в кровь.

У позвоночных существуют все уровни гуморальной регуляции: тканевой, органный и системно-органный, формируется эндокринная система. Главной железой является гипоталамус, секретирующий нейрогормоны – рилизинг-гормоны (либерины и статины), контролирующие синтез тропинов в гипофизе, с помощью которых он регулирует деятельность других желез внутренней секреции.

Таким образом у хордовых сформировалась единая нейрогуморальная регуляция.

В процессе филогенеза происходило:

- объединение метамерно расположенных участков секретирующей ткани в общую железу (тимус, надпочечник),

- включение инкреторных клеток в другой орган (ультимобранхиальные тельца),

- смена функции ( эпифиз, щитовидная железа),

- смещение места закладки (щитовидная железа, гипофиз).

Основные эволюционные преобразования в эндокринной системе хордовых:

- Переход от диффузной эндокринной системы к высокоспециализированной единой системе регуляции;

• Усиление главной регуляторной и интегрирующей функции, увеличение числа секреторных клеток, появление новых гормонов (задняя доля гипофиза, минералокортикоиды появились у наземных позвоночных;

• Смена функции (переход некоторых желез от внешней секреции к внутренней, от способности воспринимать свет к секреции гормонов);

• Олигомеризация – соединение нескольких зачатков в крупную железу (тимус, мозговое вещество надпочечников, поджелудочная железа);

• Гетеротопия – смещение места закладки органа (щитовидная железа);

• Формирование единой нейро-гуморальной регуляции.

Онтофилогенетические пороки развития

Недоразвитие задней доли гипофиза;

Эктопия аденогипофиза;

Персистирование кармана Ратке (киста);

Щитоязычный проток;

Эктопия щитовидной железы и срединные шейные свищи;

Срединные кисты шеи;

Крипторхизм,

Добавочные дольки щитовидной железы на вентральной стороне глотки;

Гетеротопия поджелудочной железы;

Добавочные надпочечники.

Благодарю за внимание

Кировская государственная медицинская академия

Кафедра медицинской биологии и генетики

Лекция

Популяционная структура человечества

Зав. кафедрой медбиологии и генетики

доктор мед. наук профессор А.А. Косых

Киров-2007

• План лекции:

1. Определение человеческих популяций.

2. Генетическая структура человеческих популяций.

3. Действие эволюционных факторов в человеческих популяциях.

4. Генетический полиморфизм и адаптивный потенциал человеческих популяций.

Человек принадлежит к единственному зоологическому виду Homo sapiens семейства Hominidae – люди.

В биологическом плане человек представляет замкнутую систему из комплекса самовоспроизводящихся популяций, между которыми происходит обмен генами, но которые не скрещиваются с другими видами.

• Популяционная структура человечества

1. Расы:

• большие расы (3),

• малые расы (5),

- подрасы (более 20).

2. Этнические группы:

• нации,

• племена,

• роды.

3. Демы (народности, от Demos – народ).

4. Изоляты.

• Раса человека – часть вида Homo sapiens, объединяющая исторически сложившуюся большую группу людей, характеризующуюся некоторыми общими наследуемыми морфологическими и физиологическими особенностями, связанные единством происхождения и определенной областью обитания.

Большие расы:

• монголоидная (азиатско-американская),

• европеоидная,

• экваториальная (негро-австралоидная).

Малые расы:

• азиатская,

• американская,

• евразийская,

• негроидная,

• австралоидная.

• Схема расовой классификации (Рогинский Я.Я., Левин М.Г.)

• В биологическом плане расы человека мало отличаются, границы их нечеткие, что говорит о единстве происхождения человеческих рас (цвет кожи, волос, разрез глаз и др.). Они находятся на одном и том же уровне эволюционного развития.

• Расовые различия обусловлены тем, что в свое время различные группы людей подвергались различным факторам естественного отбора. В большей степени эти различия не биологические, а социальные (язык, обычаи, технические приемы и др.).

• Существуют две точки зрения на происхождение рас:

• Моноцентризма,

• Полицентризма.

Наиболее обоснованным считается моноцентризм

• Механизмы расообразования:

• Дифференцированное мутирование, дрейф генов (распределение групп крови по системе АВ0), изоляция;

• Смешение (образование переходных рас);

• Отбор (формирование генетического полиморфизма).

• В биологическом (генетическом) смысле границы популяций, т.е. общность группы людей, определяют не пространственная близость, а родственные связи между членами популяции.

• Большие популяции подразделяются на субпопуляции, временные относительно изолированные группы людей – демы.

• Демы характеризуются:

• малым процентом лиц, происходящих из других групп (1 – 2%);

• высокой частотой внутригрупповых браков (80 – 90%);

• малой численностью (1,5 – 4,0 тыс. чел.).

Изоляты характеризуются:

• малой численностью (не более 1,5 тыс. чел.);

• представители других групп составляют не более 1%;

• частота внутригрупповых браков составляет более 90%.

Демографические характеристики популяций человека:

• Размер популяции,

• Рождаемость и смертность,

• Возрастная и половая структура,

• Род занятий,

• Экономическое положение,

• Географические и климатические условия жизни.

• Генетическая структура популяций определяется системой браков и факторами, изменяющими частоты генов.

Генетические характеристики:

• Коэффициент инбридинга,

• Частоты генов (генотипов).

Механизмы, определяющие генетическую структуру популяций:

• Поддерживающие равновесие - действие закона Харди-Вайнберга,

• Нарушающие равновесие – действие элементарных эволюционных факторов (мутации, миграция, изоляция, дрейф генов, естественный отбор).

• К человеческим популяциям применим закон Харди-Вайнберга. Частота гена является одной из основных характеристик в популяционной генетике человека. Для медико-генетических целей важно знать частоту гетерозигот.

• Чем ниже частота аллеля, тем большая доля этого аллеля присутствует в популяции в гетерозиготном состоянии, а отношение частоты гетерозигот к частоте больных тем больше, чем реже встречается рецессивное заболевание.

• Пример: частота алкаптонурии 1/1.000.000

q2 = 0,000001; q = √0,000001 = 0,001; – частота рецессивного гена алкаптонурии.

p = 1 – q; p = 1 – 0,001 = 0,999; - частота доминантного аллеля.

p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 1;

2pq Aa = 2 x 0,999 x 0,001 = 0,02; - частота носителей рецессивного гена алкаптонурии в гетерозиготном состоянии, т.е. 1/500 человек.

2pq > q2 в 2000 раз.