Методичка - онтогенез

дифференцирования сходных между собой сравнительно однородных клеток бластулы.

Дифференцирование – это процесс появления и нарастания морфологических и функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша.

Морфологическое дифференцирование проявляется в образовании нескольких сотен типов клеток специфического строения.

Биохимическое дифференцирование – специализация клеток в синтезе специфических белков, свойственных только данному типу клеток. В эпидермисе синтезируется кератин, в островковой ткани поджелудочной железы – инсулин и т. д. Биохимическая специализация клеток обеспечивается дифференциальной активностью генов, т. е. в разных зачатках начинают функционировать разные гены. Генетическая информация реализуется посредством синтеза и-РНК на стадии гаструлы, который резко возрастает в период закладки осевого комплекса органов.

При дальнейшей дифференцировке клеток зародышевых листков в процессе гисто- и органогенеза у разных видов животных формируются одни и те же ткани и органы, что означает гомологичность зародышевых листков. Гомология зародышевых листков подавляющего большинства животных – одно из доказательств единства животного мира.

Гисто- и органогенез.

После завершения гаструляции у зародыша образуется комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда и кишечная трубка. Рассмотрим этот процесс на примере ланцетника

Эктодерма, находящаяся на спинной стороне зародыша, прогибается по средней линии, образуя продольный желобок. Расположенные справа и слева от желобка участки эктодермы начинают нарастать на его края. Желобок – зачаток нервной системы – погружается под эктодерму и края его смыкаются (процесс называется нейруляция, а стадия развития – нейрула). Образуется нервная трубка. Вся остальная эктодерма представляет собой зачатки кожного эпителия, органов чувств..

Спинная часть энтодермы располагающаяся под нервной трубкой, постепенно обособляется (отделяется) от остальной энтодермы и сворачивается в плотный эластичный тяж – хорду. Из оставшейся части энтодермы развивается эпителий кишечника, пищеварительные железы, органы дыхания..

Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листков – органов и тканей.

Эмбриональная индукция.

Процесс дифференциации клеток в значительной степени обусловлен влиянием друг на друга частей развивающегося

зародыша. Наблюдения за развитием оплодотворенной яйцеклетки лягушки позволяют проследить путь развития клеток разных участков зародыша. Оказывается, что строго определенные клетки, занимающие строго определенное место в бластуле, дают начало строго определенным зачаткам органов. С началом гаструляции начинается перемещение клеток. Если в этот момент (на стадии ранней гаструлы) вырезать часть клеток на спинной стороне - зачаток осевого комплекса и пересадить под кожную эктодерму другого зародыша на брюшную сторону, то можно получить развитие дополнительного комплекса осевых органов у второго зародыша. При этом зародыш, лишившийся клеток-организаторов, погибает. Следовательно, в процессе развития один зачаток влияет на другой, определяя путь его развития. Такое явление называется эмбриональная индукция, а части зародыша, направляющие развитие, связанных с ними структур,

называют индукторами (или организационными центрами).

Явление индукции наблюдается и при возникновении других органов: контакт выпячивания нервной трубки – глазного пузыря – с эктодермой приводит к развитию хрусталика глаза; хрусталик, в свою очередь, индуцирует превращение эктодермы в роговицу.

Огромное влияние на развитие зародыша оказывают неблагоприятные факторы внешней среды, в которой формируется будущий организм (температура, свет, влажность, алкоголь, никотин, ядохимикаты, ряд лекарственных препаратов, наркотики и др.). Они могут нарушать нормальный ход эмбриогенеза и приводить к формированию различных уродств или полной остановки развития.

Таблица

Производные зародышевых листков

-компоненты органов зрения, слуха, обоняния;

-эпидермис кожи, волосы, ногти, потовые, сальные и млечные железы;

-эмаль зубов;

-эпителий ротовой полости и прямой кишки.

3.Постэмбриональное развитие.

Постэмбриональный период развития начинается в момент выхода из яйцевых оболочек или рождения. Развитие на этом этапе может быть прямым или непрямым, сопровождаться метаморфозом.

При прямом неличиночном развитии (имеет место у ряда беспозвоночных, рыб, пресмыкающихся, птиц и некоторых млекопитающих) из яйцевых оболочек выходит организм небольших размеров, но в нем заложены все основные органы, свойственные взрослому животному. В этом случае постэмбриональное развитие сводится в основном к росту и половому созреванию.

При прямом внутриутробном развитии из тела матери путем деторождения также выходит организм небольших размеров, имеющий все основные органы. Постэмбриональное развитие – это рост, половое созревание (высшие млекопитающие, человек).

Наиболее сложно протекает непрямое развитие с метаморфозом,когда из яйца выходит личинка со специальными личиночными органами, отсутствующими у взрослых особей. Личинка питается растет, и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными

взрослым животным. Рассмотрим несколько примеров. Асцидии (Тип Хордовые, Подтип Личиночнохордовые).

Личинка асцидии обладает всеми признаками хордовых животных: хордой, нервной трубкой, жаберными щелями в глотке. Она свободно плавает, затем прикрепляется к твердой поверхности на дне моря и с ней совершается метаморфоз: хвост исчезает; хорда, мышцы, нервная трубка распадаются на отдельные клетки, часть которых подвергается фагоцитозу. От нервной системы личинки остается лишь группа клеток, дающая начало нервному узлу. Строение тела взрослой асцидии, ведущей прикрепленный образ жизни, нисколько не напоминает обычные черты организации хордовых животных. Только строение личинки указывает на происхождение от хордовых животных, которые вели свободный образ жизни.

Амфибии.

Личиночная форма амфибий – головастик имеет характерные черты рыб – жаберные щели, боковая линия двухкамерное сердце, один круг кровообращения. В процессе метаморфоза, происходящего под влиянием гормона щитовидной железы, хвост рассасывается, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются легкие, трехкамерное сердце и второй круг кровообращения, перестраивается череп.

Насекомые. Развитие насекомых служит ярким примеров полного и неполного метаморфоза. Личинки стрекоз и гусеницы бабочек резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания взрослых животных (полный метаморфоз).

Таким образом, метаморфоз связан с переменой образа жизни или среды обитания. Значение метаморфоза заключается в том, что личинки могут самостоятельно питаться и растут, накапливая клеточный материал для

формирования постоянных органов, свойственных взрослым животным. Свободноживущие личинки прикрепленных или паразитических животных способствуют расселению вида, расширению его ареала.

Завершается онтогенез старением организма и закономерно наступающими старостью и смертью.

4. Влияние факторов внешней среды на

индивидуальное развитие организмов.

Факторы среды оказывают значительное воздействие на процессы индивидуального развития организмов. В связи с этим их можно подразделить на две группы:

- факторы, необходимые для нормального развития:

а) полноценная пища, обеспечивающая рациональное и сбалансированное питание (белки, углеводы, жиры, витамины, минеральные соли, вода); б) оптимальные температура и влажность;

в) экологически чистые, не загрязненные радиоактивными веществами и вредными отходами производства, условия среды.

- факторы, оказывающие вредное воздействие на организмы:

а) отсутствие или недостаток питательных веществ, который может приводить к нарушениям роста и развития; б) климатические аномалии (перепады температур, сильные жара и морозы, засушливые и дождливые сезоны и т. д.);

в) загрязнение среды радионуклидами, солями тяжелых металлов, угарным газом и другими отходами деятельности человека.

Термины и понятия:

Амфибластула

Бластомеры

Бластопор

Бластоцель

Бластула

Бластуляция

Вторичноротые

Гастроцель

Гаструла

Гаструляция

Дискобластула

Дифференцирование

Дробление Зародышевые листки Зародышевый диск

Личиночный тип развития Макробластомеры Мезодерма Метаморфоз Микробластомеры

Неличиночный тип развития Нервная трубка Онтогенез Первичная полость тела Первичноротые

Постэмбриональное развитие. Хорда Целобластула Целом Эктодерма Эмбриогенез

Эмбриональная индукция. Энтодерма