цитология гистология и эмбриология александровская козлов радостина
.pdf
59
Рис. 44. Полное неравномерное дробление зиготы амфибии. Строение бластулы:
1 - микромеры; 2 - макроциты; 3 - бластодерма; 4 - бластоцель.
П о л н о е н е р а в н о м е р н о е д р о б л е н и е характерно для мезолецитальных (среднее количество желтка) и телолецитальных (желток расположен в вегетативном полюсе) яйцеклеток. Примером этого типа дробления может служить дробление зиготы амфибий (рис. 44).
Дробление начинается с образования двух меридиональных борозд дробления, следующих друг за другом под прямым углом. Они быстро делят лишенный желтка анимальный полюс зиготы на два, а затем на четыре мелких бластомера. Вегетативный полюс, содержавший весь желток зиготы, дробится значительно медленнее, и бластомеры, возникающие здесь, более крупных размеров.
Третья борозда проходит ближе к анимальному полюсу зиготы и имеет широтное направление. Широтные борозды дробления сменяются меридиональными, при этом очень скоро возникает асинхронность и тангенциальность (деление бластомеров в
60
Рис. 45. Частичное (дискоидальное) дробление зародыша курицы:
А, В - стадии дробления - вид сверху (А - две меридиональные борозды, В - более поздняя стадия дробления); С - разрез зародышевого диска (а, B, с, - краевые клетки, расположенные на желтке; d, e, f, g, h - клетки, изолированные от желтка).
плоскости, параллельной поверхности зиготы) в дроблении, поэтому оно завершается образованием многослойной бластулы. Крыша бластулы построена из мелких бластомеров, именуемых м и к р о м е р а м и . Дно состоит из крупных бластомеров - м а к р о м е р о в . Весь желток локализован в макромерах. Бластоцель сдвинут к анимальному полюсу и уменьшен в размере. Бластула, образовавшаяся в процессе голобластического (полного) дробления, носит название целобластулы.
Частичное, или меробластическое (дискоидальнее), дробление распространено у рыб, рептилий, птиц и характерно для полилецитальных (много желтка) и телолецитальных яиц (рис. 45).
В дроблении участвует только лишенный желтка поверхностный слой анимального полюса зиготы, так как здесь находятся ядро клетки и цитоплазма без желтка. Вся остальная часть зиготы загружена желтком и поэтому не дробится.
Первые две меридиональные борозды проходят через анимальный полюс под углом один к другому. Они не распространяются на вегетативный полюс, в связи с чем последний остается неразделенным на бластомеры. Меридиональные борозды сменяются широтными и тангенциальными. Бластомеры, образовавшиеся к ходе дробления, располагаются на желтке в один слой. Этот слой называется зародышевым диском, поэтому дробление получило название д и с к о и д а л ь н о г о .
На построение тела зародыша используется только его центральная часть - зародышевый щиток. Остальная часть зародышевого диска участвует в образовании временных (провизорные) органов - зародышевых оболочек, которые создают благоприятные условия для развития зародыша.
Дробление завершается образованием бластулы, у которое бластоцель имеет вид узкой щели и сдвинут к анимальному полюсу. Крыша бластулы построена из бластомеров. Краевая зона - это интенсивно делящиеся клетки (бластомеры) периферической зоны
зародышевого диска. Дном является неразделенный на бластомеры желток вегетативного полюса зиготы. Такой тип бластулы называется д и с к о б л а с т у л о й .
61
Таким образом, из приведенного материала следует, что у хордовых имеется определенная зависимость между количеством желтка в яйцеклетках и характером дробления. Оно изменяется от полного (голобластического) к частичному (меробластическому), а бластула - от целобластулы к диско бластуле.
Общими свойствами развивающихся зародышей всех классов животных на стадии дробления являются постепенное увеличение числа клеток, а следовательно, и ДНК, так как дочерние клетки всегда диплоидные; увеличение площади клеточных поверхностей; возрастание региональных различий клеточных популяций.
62
58 :: 59 :: 60 :: 61 :: 62 :: Содержание
62 :: 63 :: 64 :: 65 :: 66 :: 67 :: 68 :: 69 :: 70 :: Содержание
ГАСТРУЛЯЦИЯ. ЗАКЛАДКА ОСЕВЫХ ОРГАНОВ
При дальнейшем развитии бластулы в процессе деления, роста, дифференцировки клеток и их перемещений, перегруппировок, взаимодействий и влияний клеток друг на друга формируется сначала двух-, а затем трехслойный зародыш. Его слоями являются эктодерма (ektos - наружний) - наружный зародышевый листок, эндодерма (entos - внутренний) - внутренний зародышевый листок, мезодерма (mesos - средний) - средний зародышевый листок. Из этих листков образуются осевые органы: зачаток нервной системы (нервная трубка), хордомезодермальный зачаток и кишечная трубка.
Следует иметь в виду, что закладка этих эмбриональных зачатков начинается задолго до гаструляции. Они входят в состав -сформированной бластулы и называются презумптивными (рrаеsumptio - предположение, вероятность) зачатками. Так крыша бластулы построена из презумптивных зачатков эктодермы и нервной трубки, дно бластулы - из презумптивного зачатка кишечной трубки, а краевая зона - из хордальной пластинки и мезодермы.
Способы перестройки бластулы в гаструлу сложны и различны. Они обусловлены типом дробления и строением бластулы. Для простоты понимания разные способы этого процесса можно свести к четырем основным типам.
1.Инвагинация, или впячивание. Часть клеток прогибается в бластоцель, образуя при этом второй - внутренний зародышевый листок, или энтодерму. Данный способ возможен, если бластоцель обширен и зародыш напоминает форму шара.
2.Эпиболия, или обрастание. Мелкие, интенсивно делящиеся клетки обрастают зону более крупных бластомеров, обладающих низкой митотической активностью. В этом случае бластоцель всегда незначителен, сдвинут к анимальному полюсу, бластодерма многослойна.
3.Иммиграция, или вселение. Отдельные клетки или их популяции перемещаются из бластодермы и образуют внутренний зародышевый листок - энтодерму.
4.Деляминация, или расслоение. Клетки бластодермы делятся, образуется внутренний клеточный пласт - энтодерма и
62
Рис. 46. Способы гаструляции:
1 - инвагинация; 2 - эпиболия; 3 - иммиграция; 4 - деляминация.
наружный - эктодерма. Если дно бластулы состоит из желтка, а бластоцель имеет вид узкой щели и сдвинут к зародышевому диску, гаструляция протекает путем деляминации (рис. 46).
У позвоночных гаструляция осуществляется при сочетании нескольких типов, которые могут сменять друг друга или протекать одновременно. Обычно один или два из них являются основными, другие - дополнительными.
А. При изолецитальной, олиголецитальной яйцеклетке, полном, равномерном, синхронном дроблении и однослойной бластуле, у которой бластоцель занимает центральную часть, гаструляция протекает путем инвагинации. В бластоцель начинают впячиваться интенсивно делящиеся клетки краевой зоны, увлекая за собой крупные бластомеры дна бластулы, содержавшие весь желток развивающегося организма. Инвагинирующий материал постепенно замещает бластоцель, образуя стенку новой внутренней полости первичной кишки, или гастроцеля.
Гастроцель сообщается с внешней средой с помощью первичного рта, или бластопора (porus - отверстие). Края бластопора - это его губы. Их четыре: спинная, или дорсальная, губа (dorsum - спина), брюшная, или вентральная (ventres - брюхо), и две боковые, или латеральные (lateralis - бок) (рис. 47). Через губы бластопора инвагинирует материал разных эмбриональных зачатков. Так через дорсальную губу перемещается материал будущей хорды, через боковые губы - будущие мезодермальные зачатки, а через вентральную губу - материал кишечной трубки.
Гаструляция путем инвагинации протекает так быстро, что названные презумптивные органы входят в состав энтодермы, которая именуется поэтому первичной энтодермой. В состав первичной эктодермы включены материал нервной трубки и кожная эктодерма.
Таким образом, после инвагинации дна, краевой зоны и вытеснения бластоцеля бластулы зародыш приобретает форму двухслойной чаши, состоящей из наружного листка - первичной эктодермы и внутреннего листка - первичной энтодермы.
63
Рис. 47. Поздняя бластула ж гаструляция ланцетника (a - e):
1 - материал эктодермы; 2 - бластоцель; 3 - материал энтодермы; 4 - материал мезодермы; 5 - хорда; 6 - гастроцель; 7 - бластопор; 8 - дорсальная губа бластопора.
Зародыш продолжает расти в длину. На его спинной поверхности в эктодерме от дорсальной губы бластопора обособляется клеточный тяж интенсивно делящихся клеток столбчатой формы. Сначала этот тяж имеет форму пластинки, называемой н е р в н о й п л а с т и н к о й (рис. 48).
Клетки эктодермы, лежащие вблизи, интенсивно делятся и с -боков наползают на нервную пластинку. Последняя оказывается покрытой эктодермой. Первичная эктодерма после выделения из ее состава материала нервной пластинки именуется в т о р и ч н о й к о ж н о й э к т о д е р м о й .
Клетки нервной пластинки имеют столбчатую форму и интенсивно делятся, в связи с чем вскоре нервная пластинка прогибается и образуется желобок, или нервная бороздка. Края нервной пластинки смыкаются и формируется нервная трубка с центрально расположенным каналом. Стадию дифференцировки нервной трубки принято называть н е й р у л я ц и е й .
Одновременно с закладкой нервной трубки происходит дальнейшее развитие первичной энтодермы. В ее спинной части под нервной трубкой обособляется клеточный тяж - хордальная пластинка. После смыкания ее концов она приобретает форму трубки, называемой х о р д о й .
С боков от хорды формируются два мешкообразных выроста, состоящих из мелких клеток с высокой митотической активностью. -Это зачатки третьего зародышевого листка - м е з о д е р м ы . В ней различают спинные сегменты (сомиты), сегментные ножки и несегментированную часть, состоящую из двух листков:
64
наружного, или париентального, и внутреннего, или висцерального. Полость, ограниченная этими листками, носит название в т о р и ч н о й п о л о с т и т е л а .
Первичная энтодерма после выделения из ее состава материалов будущей хорды и мезодермы называется в т о р и ч н о й , или к и ш е ч н о й э н т о д е р м о й .
Б. Если яйцеклетка, как это бывает у амфибий, содержит среднее количество желтка и телолецитальна, при полном неравномерном дроблении, с многослойной бластулой, у которой бластоцель сдвинут к анимальному полюсу, гаструляция начинается с инвагинации материала бластулы, лежащего на границе между дном и краевой зоной. При этом образуется серповидная бороздка, или дорсальная губа бластопора. Другие губы бластопора загружены желтком и очень инертны. Микромеры бластулы, интенсивно делясь, обрастают макромеры снаружи. Зародыш становится двухслойным, состоящим из эктодермы и энтодермы.
Постепенно длина серповидной бороздки увеличивается, ее концы смыкаются, образуется округлый бластопор, в центре которого находится желточная пробка. Она состоит из бластомеров дна бластулы, не инвагинировавших в бластоцель (рис. 49).
Клетки, расположенные на поверхности зародыша, постепенно стягиваются к бластопору, мигрируют в зоне его губ и продвигаются вглубь (рис. 50). Через дорсальную и боковые губы перемещается презумптивный материал мезодермальных зачатков.
Гаструляция протекает медленнее, чем у ланцетника, поэтому мезодерма не входит в состав первичной энтодермы, а,
Рис. 48. Гаструляция и образование осевых органов у ланцетника:
экт - эктодерма; энт - энтодерма; пк - первичная кишка; нп - нервная пластинка; нт - нервная трубка; х - хорда; мез - мезодерма; ц - целом.
65
Рис. 49. Гаструляция у амфибий:
А - Б - появление серповидной бороздки (а); В, Г, Д - постепенное смыкание концов серповидной бороздки и образование бластопора; E - образование желточной пробки.
обособившись в виде самостоятельного зачатка, растет между эктодермой и энтодермой. В связи с этим кишечная энтодерма в начале гаструляции имеет вид незамкнутой трубки (рис. 51). Таким образом, при данном типе гаструляции первичная эктодерма отсутствует.
В. Если яйцеклетка полилецитальная, телолецитальная, а дробление меробластическое (рыбы, рептилии) и образуется дискоидальная бластула, гаструляция протекает путем инвагинации и деляминации.
Воднослойном овальном зародышевом диске наблюдается массовая миграция клеток
вкаудальном направлении, поэтому задний край зародышевого диска утолщается и приподнимается над желтком. В этой зоне начинается подворачивание материала внутрь - образуется краевая зарубка. Она соответствует бластопору. Его средняя часть - это дорсальная губа; латеральнее от нее лежат боковые губы, вентральная губа бластопора отсутствует.
Из материала, инвагинировавшего через край зародышевого диска, образуется энтодерма, прилегающая к неразделенному на бластомеры желтку. Энтодерма отщепляется от зародышевого диска и между энтодермой и желтком формируется полость первичной кишки.
Хордомезодермальный зачаток вначале входит в состав энтодермы, а затем после миграции располагается между эктодермой и энтодермой. Средняя часть мезодермалыюго зачатка - это материал будущей хорды, с боков от которой находится материал мезодермы.
66
Рис. 50. Схема гаструляции у амфибий:
А - Г - вид со стороны бластопора; I - IV - сагиттальные разрезы; 1 - презумптивный эпидермис; 2 - вентральная мезодерма; 3 - презумптивная нервная система; а - ранняя гаструла; б - -средняя гаструла; в - поздняя гаструла (стадия желточной пробки); г - конец гаструляции; 4 - презумптивная хорда; 5 - прехордальная пластинка; 6 - презумптивная энтодерма; 7 - бластоцель; 8 - дорсальная губа бластопора; 9 - вентральная губа бластопора; 10 - желточная пробка; 11 - бластопор; 12 - гастроцель; 13 - - серповидная бороздка. Крестом обозначено соложение вегетативного полюса.
Г. У животных с резко полилецитальными и телолецитальными яйцеклетками (птицы) гаструляция начинается с деляминации, то есть расщепления зародышевого диска, распластанного на желтке, на два слоя: поверхностный - эктодерма и внутренний - энтодерма. Дальнейшая интенсивная миграция клеток, расположенных на периферии диска, в направлении заднего конца зародыша завершается формированием первичной полоски. На переднем ее конце образуется головной (первичный) узелок. Последний соответствует дорсальной губе бластопора. Боковыми губами бластопора является первичная полоска. В этой зоне путем инвагинации клеток обособляется хордомезодермальный зачаток, который затем растет в виде клина между эктодермой и энтодермой.
Процесс гаструляции у млекопитающих сходен с гаструляцией птиц.
Таким образом, сравнительный анализ процесса гаструляции свидетельствует о том, что у всех животных он завершается формированием зародышевых листков: эктодермы и энтодермы (первая фаза) и мезодермы (вторая фаза). Это показатель онтогенетического сходства и филогенетического родства животных. Об атом свидетельствуют и другие процессы: у всех хордовых начало гаструляции связано с дорсальной губой бластопора:
инвагинация у ланцетника, серповидная бороздка у амфибий, краевая зарубка у рыб, рептилий, гензеновский узелок у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих (рис. 52). Бластомеры этих зон у всех животных очень активны. По сравнению с другими клетками они вдвое больше содержат гликогена, в них интенсивнее протекают все цитохимические реакции. Дорсальная губа бластопора
67
Рис. 51. Эмбриогенез земноводных:
I - амфибластула; II - III - гаструляция; IV - нейрула; 1 - эктодерма; 2 - энтодерма; 3 - хорда; 4 - мезодерма; 5 - нервная пластинка; 6 - верхняя и 7 - нижняя губа бластопора; 8 - бластопор; 9 - гастроцель; 10 - нервная трубка; 11 - нервный канал; 12 - сегментированная мезодерма; 13 - несегментированная мезодерма; 14 - желточная энтодерма (желточная пробка).
оказывает влияние, то есть индуцирует развитие других частей зародыша. Бластомеры, мигрировавшие через дорсальную губу бластопора, - это материал будущей хорды. Последняя индуцирует развитие соседних эмбриональных зачатков, а развитие эктодермальной закладки обусловливает развитие нервной трубки.
Много сходного у хордовых в развитии хордомезодермального зачатка, в двухфазности гаструляции, дифференцировке зародышевых листков. В процессе развития мезодермы у всех позвоночных образуется хорда, сегментированная мезодерма, или сомиты (спинные сегменты), и несегментированная мезодерма, или спланхнотом. Последний состоит из двух листков: наружного - париетального (пристеночного) и внутреннего - висцерального. Пространство между этими листками называется вторичной полостью тела (рис. 53).