Вопрос 39. Прямое и непрямое постэмбриональное развитие.

Онтогенез — это процесс индивидуального развития организма, в результате которого реализуется его наследственная информация. Развитие организма начинается с оплодотворения и продолжается до его смерти.

Онтогенез делится на два периода- эмбриональный и постэмбриональный. Постэмбриональное развитие начинается сразу после рождения, когда организм способен существовать самостоятельно.

Типы постэмбрионального развития

Прямое развитие идет без так называемых превращений, когда появившийся на свет организм имеет сходство со взрослой особью и отличается только размерами, недоразвитием ряда органов и пропорций тела. Такое развитие имеет место у птиц, млекопитающих, некоторых насекомых, ракообразных.

Непрямое развитие протекает с метаморфозом, т. е. с превращением во взрослую особь. В этом случае родившийся организм — личинка не похожа на взрослую особь. Личинка приспособлена к активному питанию, передвижению, росту и развитию, но не способна к размножению.

Например, у лягушки личиночная стадия — головастик по выходе из яйца напоминает малька рыбы. У некоторых отрядов насекомых развитие также протекает с превращением (бабочки).

Биологический смысл метаморфоза заключается в том, что личинки и взрослые особи питаются разной пищей, адаптированы к разным условиям, что устраняет конкуренцию между ними.

Рост. Характерной чертой онтогенеза является рост организма, т. е. увеличение его размеров и массы.

После интенсивного периода роста организм вступает в стадию зрелости, для которой характерно также изменение физиологических процессов в организме. Этот период связан с деторождением.

В процессе старения изменяются все системы органов, нарушаются их структура и функции.

Основные теории старения:

Эллевационная

В начале 50 годов её представил и обосновал Владимир Дильман, учёный из Ленинграда. По его убеждению, механизмы старения реализуются из-за возрастания порога чувствительности к гормонам в крови тканей гипоталамуса. Это приводит к тому, что концентрация данных веществ значительно увеличивается. Следствием этого становятся самые разнообразные нарушения, характерные для старческого возраста:

• диабет,

• ожирение;

• атеросклероз;

• гипертония.

Эти патологии значительно ухудшают здоровье, способствуют старческим изменениям, в конечном счёте приводят к смерти. Дильман предполагал, что эти изменения – «побочный эффект» онтогенеза (развития организма). По его утверждению, каждый человек изначально имеет определенную продолжительность жизни. Когда она близится к окончанию, автоматически запускаются характерные для пожилых возрастные деструктивные процессы. Именно они вызывают гибель организма.

Теломерная теория

В 1971 году Оловников А.М. предположил, что природа ограниченного количества делений клеток в том, что с каждым циклом уменьшаются их концевые участки хромосомы (теломеры). В определенный момент они становятся настолько малы, что дальнейшее деление клетки просто невозможно.

Теорию подтвердило открытие фермента теломеразы. Его обнаружили в половых клетках, а также в атипичных единицах опухолей, данное вещество достраивало укороченные теломеры. Именно поэтому данные типы клеток способны делится бесконечное число раз.

Однако следует отметить, что существуют стволовые, раковые клетки, лимит делений которых исчисляется не десятками, а тысячами раз. Это свидетельствует о том, что теломерная теория в полной мере не раскрывает всех механизмов старения человека.

 Апоптозная гипотеза

Автор данной идеи – академик В.П.Скулачёв – представлял апоптоз, как некий «суицид» клеток. По его убеждениям, в случае заражения вирусом, либо подвергшись какой-то мутации, единицы тканей самораспадаются с целью защиты окружающих структур. Это несёт двойную пользу для организма в целом – не происходит дальнейшего распространения влияния опасного фактора, и в тоже время соседние клетки используют структуры погибшей единицы в качестве строительного материала.

Однако в данном явлении сдержится не только польза, но и вред для организма, ведь гибнет значительно большее количество функциональных клеток, чем образуется новых. Не успевая строить новые единицы, организм замещает их соединительной тканью, что приводит к ухудшению работоспособности целых органов и систем.

Способность к апоптозу имеют не только клетки, но и её структуры, в частности митохондрии. Если в их составе образуется излишек свободных радикалов, они умирают, а при скоплении большого количества отмерших митохондрий в клетке она сама подвергается гибели.

Вероятность соматических мутаций

Возрастные изменения следствием комплексного воздействия внешних и внутренних неблагоприятных факторов на состояние генетического материала клетки. Каждая клеточная структура накапливает случайные мутации в своем геноме, что со временем приводит к акти- или инактивации специальных генов, ответственных за контроль роста и регуляцию клеточного цикла. Эти процессы лежат в основе многих возрастных механизмов старения и патологий, включая онкозаболевания.

Теория одноразовой сомы Кирквуда

Предложена Томасом Кирквудом, впервые опубликована в 1977 году на страницах журнала «Эволюция старения». Суть данной гипотезы: не существует какого-либо одного механизма запуска старости, а возрастные изменения являются результатом комплексного воздействия вредоносных факторов. Также Кирквуд предположил, что продолжительность жизни зависит от определенных генов, например генами репарации ДНК. Так, было получено подтверждение того, что даже стволовые клетки с возрастом становятся более чувствительные к генотоксичным воздействиям и значительно теряют регенеративные способности.

Согласно утверждениям Кирквуда, старость – необходимость для вида в целом, ведь организму приходится затрачивать значительное количество энергии для поддержания жизнеспособности. Гипотеза одноразовой сомы утверждает: природой заложено естественное увядание, дабы эта энергия направлялась не на увеличение продолжительности жизни, а на повышение репродуктивных способностей. С точки зрения эволюционного аспекта, удлинение продолжительности жизни отдельных представителей вида возможно тогда, когда вся популяция будет жить в хороших безопасных условиях. Проще говоря, избавив вид от естественного отбора, можно значительно увеличить время существования каждого его представителя.

Смерть отдельной особи в природе является условием для продолжения жизни вида и эволюции организмов на планете.