Возрастная, конституциональная и экологическая изменчивость человека
Онтогенез, илижизненный цикл- одно из ключевых биологических понятий. Термин этот уже знаком Вам - мы неоднократно встречались с ним в ходе рассуждений. Впервые его использовалЭ. Геккельпри формулировании своегобиогенетического закона, подразумевая под онтогенезом только процесс внутриутробного развития. В настоящее время с этим термином связывается весь спектр последовательных преобразований организма от момента зачатия до окончания жизненного цикла (смерти).Онтогенез(от греч.ontos- существо иgenesis- происхождение) - это жизнь до рождения и после него, это непрерывный процесс индивидуального роста и развития организма, его возрастного изменения. Развитие организма ни в коем случае не следует представлять как простое увеличение в размерах. Биологическое развитие человека - сложное морфогенетическое событие. Это результат многочисленных метаболических процессов, деления клеток, увеличения их размеров, процесса дифференцировки, формообразования тканей, органов и их систем.
Рост любого многоклеточного организма, начинающийся всего с одной клетки (зиготы), можно разделить на четыре крупные стадии:
гиперплазия (деление клеток) - увеличение числа клеток в результате последовательных митозов;
гипертрофия (рост клеток) - увеличение размеров клеток в результате поглощения воды, синтеза протоплазмы и т.п.;
детерминация и дифференцировка клеток - детерминированными называются клетки, которые "выбрали" программу дальнейшего развития. В процессе этого развития клетки специализируются для выполнения определенных функций, то есть происходит их дифференцировка - на клеточные типы. Тип обусловлен спецификой экспрессии генов, которая на клеточном уровне поддерживается благодаря явлению цитоплазматической и ядерной памяти.
морфогенез - конечным результатом упомянутых процессов является образование клеточных систем - тканей, а также органов и систем органов.
Резюме
Наш рассказ о процессе развития человека, конечно, не закончен. С проявлением онтогенетической изменчивости и явлением биологического возраста мы столкнемся во всех последующих темах учебника. Пока подведем промежуточный итог: Наиболее общее понятие биологии развития - онтогенез- представляет собой жизненный цикл от момента оплодотворения до наступления смерти. Этонепрерывныйпроцесс возрастного изменения организма -роста и развития. Онтогенез можно рассматривать как процесс возникновения и преобразования различных особенностей организма (признаков и систем признаков). Под воздействием и контролем разнообразных и всегда уникальных факторов среды (модификаторов развития) в ходе роста и развития происходит реализация неповторимого генетического материала (генотипа) в его "внешнее" проявление (фенотип).
С преобразованиями, происходящими в процессе онтогенеза, связаны все виды изменчивости биологических признаков человека.
Развитие человека начинается с одной клетки (оплодотворенной зиготы), а дальнейшие преобразования можно разделить на четыре крупных морфогенетических события: гиперплазию (деление клеток); гипертрофию (рост клеток); детерминацию и дифференцировку клеток и морфогенез. Конечным результатом этих преобразований является образование клеточных систем - тканей, а также органов, их систем органов и организма в целом.
К основным закономерностям процесса развития человека относятся непрерывность, постепенность, необратимость, цикличность, гетерохрония, чувствительность к эндо- и экзогенным воздействиям.
Существенным аспектом является выраженный половой диморфизм развития.
Динамика онтогенетического развития каждого человека неповторима (индивидуальна).
Развитие человека характеризуется периодами активизации и торможения роста. Темпы роста ограничиваются или активизируются под воздействием широкого спектра экзогенных факторов среды. Но их воздействие не выводит процессы развития за границы широкой нормы реакции, определенной наследственно.
При нормальном течении, процессы роста и развития четко направлены и способны к самостабилизации, благодаря действию большого числа разнородных регуляторных механизмов. Эти механизмы запускаются благодаря геннойэкспрессии. Любое ростовое изменение в организме так или иначе связано с характером генетической активности. Непосредственным каналом реализации наследственной программы являютсяферменты,гормоныидругиеэндокринные факторы. Изменение уровня их секреции в течение онтогенеза представляет собой ведущий фактор регуляции темпов индивидуального развития. На всех этапах онтогенеза организм человека остается целостной и открытой биологической системой. Действие регуляторов и факторов развития начинается еще до момента зачатия. Затем уже другие механизмы продолжают контролировать процесс развития в течение всего пренатального периода и постнатального онтогенеза, определяя экспрессию, действуя непосредственно на клеточном и тканевом уровне. Многие из этих механизмов обладают свойством саморегуляции, и большинство представляют собой сложные межсистемные комплексы, которые сами образуются в ходе онтогенеза. Они запускают и контролируют развитие отдельных систем организма. Мы же получаем хорошую возможность структурировать этот непрерывный процесс на условные этапы (периоды онтогенеза), регуляция в пределах которых оказывается более или менее жестко обусловленной генетически (чувствительные периоды). Хотя всё или почти всё замыкается в конце концов на генах, даже эндогенные регуляторы роста (та же нейроэндокринная система, призванная канализировать рост), оказываются во взаимодействии с широким спектром экзогенных условий ("шумов" развития), многие из которых имеют случайный характер. Реализация наследственной программы, происходящая в ходе индивидуального развития, в значительной степени попадает под влияние конкретных условий среды, в которой и протекает весь процесс. А ведь эти условия сами непрерывно изменяются. В результате онтогенез представляет собой целостную и динамичную картину смены этапов, характеризующихся различными темпами роста. Каждый такой этап имеет свою возрастную норму реакции, обычно приближающуюся к среднегрупповой (популяционной) характеристике. Об этой норме мы узнаем благодаря исследованиюбиологического возраста- фундаментального и многостороннегопоказателя темпов развития, отражающего уровень морфофункционального состояния организма на фоне популяционного стандарта. По ускорению или, наоборот, замедлениютемпов ростаотдельных систем или всего организма в целом, то есть по степени его акселерированности или ретардированности, мы можем судить о нормальности хода индивидуального развития. А это, с одной стороны, прямой путь к контролю, профилактике и диагностике возможных отклонений, а с другой - возможность для более глубокого понимания причин биологической (и не только)изменчивостичеловека. Темпы развития могут отличаться у представителей разных поколений одной популяции людей, и такие изменения неоднократно происходили в истории человечества (эпохальные тенденцииизменения темпов развития).
В течение полутора последних веков наблюдался процесс эпохальной акселерации. Этот процесс (секулярный тренд) затрагивает большинство параметров и систем организма на протяжении всего жизненного цикла.
В последние десятилетия он стабилизировался и отмечена противоположенная тенденция (эпохальная ретардация или деселерация).
Эпохальное изменение темпов роста и развития не сводится к равномерному увеличению или уменьшению всех показателей организма. Оно представляет собой изменение развития множества параметров организма, приводящее к изменению дефинитивного состояния. Явление можно описать, как разбалансировку системы регуляции онтогенеза.
Эпохальный тренд - многофакторный и динамичный процесс, не сводимый к одной причине. В каждой конкретной человеческой популяции, помимо общих причин, определяющих эпохальный сдвиг, действует множество факторов, обуславливающих неравномерность его динамики.
Эпохальные колебания темпов роста и развития человека представляет собой одно из проявлений микроэволюционного процесса, действующего в популяциях и их системах. Во многом благодаря этим изменениям определяется уровень межпопуляционной изменчивости биологических признаков человека.