Дифференциация и интеграция в эволюции органов

Основным принципом эволюции органических структур является принцип дифференциации. Дифференциация представляет собой разделение однородной структуры на обособленные части, которые в силу различного положения, связей с другими органами и различных функций приобретают специфическое строение. Таким образом, усложнение структуры всегда связано с усложнением функций и специализацией отдельных частей. Дифференцированная структура выполняет несколько функций, и строение ее сложно.

Примером филогенетической дифференциации может являться эволюция кровеносной системы в типе хордовых. Так, у представителей подтипа бесчерепных она построена очень просто: один круг кровообращения, отсутствие сердца и капилляров в системе жаберных артерий.

В надклассе рыб имеются двухкамерное сердце и жаберные капилляры. У земноводных впервые появляется разделение кровеносной системы на два круга кровообращения, а сердце становится трехкамерным. Максимальная дифференциация характерна для кровеносной системы млекопитающих, сердце которых четырехкамерное, а в сосудах достигается полное разобщение венозного и артериального кровотоков.

Отдельные части дифференцирующейся, ранее однородной структуры, специализируясь на выполнении одной функции, становятся функционально все более зависимыми от других частей данной структуры и от организма в целом. Такое функциональное соподчинение отдельных компонентов системы в целостном организме называют интеграцией.

Четырехкамерное сердце млекопитающих представляет собой пример высокоинтегрированной структуры: каждый отдел выполняет лишь свою специальную функцию, не имеющую никакого смысла в отрыве от функций других отделов. Поэтому сердце снабжено автономной системой функциональной регуляции в виде парасимпатического атриовентрикулярного нервного узла и при этом строго подчинено нейрогуморальной системе регуляции организма в целом.

Таким образом, одновременно с дифференциацией наблюдается и подчинение частей целостной системе организма, т.е. процесс интергации.

3. Тип Круглые черви. Определение био- и геогельминтов.

1. Особенности строения

Главные ароморфозы типа:

1)  первичная полость тела;

2)  наличие заднего отдела кишечника и анального отверстия;

3)  раздельнополость.

У всех круглых червей тело несегментированное, имеет в поперечном сечение более или менее округлую форму. Тело трехслойное, развивается из эндо-, мезо— и эктодермы. Имеется кожно-мускульный мешок. Он состоит из наружной нерастяжимой плотной кутикулы, гиподермы (представленной единой многоядерной цитоплазматической массой без границ между клетками — синцитием) и одного слоя продольных гладкомышечных волокон. Кутикула играет роль наружного скелета (опоры для мышц), защищает от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды. В гиподерме активно протекают процессы обмена веществ. Она же задерживает все токсические для гельминта продукты. Мышечный слой состоит из отдельных клеток, которые сгруппированы в 4 тяжа продольных мышц — спинной, брюшной и два боковых.

Круглые черви имеют первичную полость тела — псевдоцель, которая заполнена жидкостью. В ней расположены все внутренние органы. Они образуют пять дифференцированных систем — пищеварительную, выделительную, нервную, половую и мышечную. Кровеносная и дыхательная системы отсутствуют. Кроме этого, жидкость придает телу упругость, играет роль гидроскелета и обеспечивает обмен веществ между внутренними органами.

Пищеварительная система представлена в виде сквозной трубки, которая начинается ротовым отверстием, окруженным кутикулярными губами, на переднем конце тела, а заканчивается — анальным отверстием на заднем конце тела. Пищеварительная трубка состоит из трех отделов — переднего, среднего и заднего. У остриц имеется бульбус — расширение пищевода.

Нервная система состоит из головных ганглиев, окологлоточного кольца и отходящих от него нервных стволов — спинного, брюшного и двух боковых. Наиболее развиты спинной и брюшной нервные стволы. Между стволами имеются соединительные перемычки. Органы чувств развиты очень слабо, представлены осязательными бугорками и органами химического чувства.

Выделительная система построена по типу протонефридиев, но количество выделительных клеток гораздо меньше. Функцией выделения обладают также особые фагоцитарные клетки, которые накапливают продукты обмена веществ и инородные тела, попавшие в полость тела.

У круглых червей появляется раздельнополость. Половые органы имеют трубчатое строение. У самки они обычно парные, у самца — непарные. Мужской половой аппарат состоит из семенника, семяпровода, который переходит в семяизвергательный канал. Он открывается в заднюю кишку. Женский половой аппарат начинается парными яичниками, далее идут два яйцевода в виде трубок и парные матки, которые соединяются в общее влагалище. Размножение круглых червей только половое.

Количество клеток, входящих в состав тела круглых червей, всегда ограничено. Поэтому они имеют небольшие возможности в плане роста и регенерации.

Медицинское значение имеют представители только одного класса — собственно Круглые черви. Выделяют биогельминтов, которые развиваются с участием промежуточных хозяев, и геогельминтов, сохранивших связь с внешней средой (их яйца или личинки развиваются в почве).

Геогельминты (греч. ge — земля + гельминты) —  паразитические гельминты человека и животных (аскариды, власоглавы, некатор, анкилостома, кишечная угрица и др.); развиваются, в отличие от биогельминтов, без промежуточных хозяев. Яйца геогельминтов, попадая с фекалиями в почву, развиваются в теплое время года до стадии личинок. Заражение человека происходит через немытые овощи, где имеются яйца, либо при контакте с землей, где находятся личинки.

Биогельминты — это паразиты, которые развиваются при участии промежуточных хозяев. Среди круглых червей только относительно небольшая группа паразитов нуждается в переносчиках, т. е. передается трансмиссивно. Все они встречаются в тропическом и субтропическом климате. Относятся к семейству Fillariodea и вызывают сходные заболевания — филляриатозы.

Роль основного хозяина выполняют человек, человекообразные обезьяны и другие млекопитающие. Переносчики — кровососущие насекомые (комары, мошки, слепни, мокрецы).

Половозрелые особи (филлярии) обитают в тканях внутренней среды. Они рождают личинки (микрофиллярии), которые периодически поступают в кровь и лимфу. При укусе кровососущим насекомым личинки поступают в его желудок, оттуда — в мышцы, где достигают инвазионности и переходят в хоботок насекомого. При укусе основного хозяина переносчик заражает его паразитом в инвазионной стадии. Так как в организме переносчиков происходит и развитие паразита, он одновременно является и промежуточным хозяином (они всегда специфичны для каждого вида филлярий).

Выход филлярий в кровяное русло всегда сочетается со временем максимальной активности переносчика. Если переносчиками являются комары, личинки выходят в кровоток вечером и ночью, если слепни, то они выходят преимущественно днем и утром. Когда филлярии переносятся мокрецами или мошками, выход паразита лишен периодичности, так как жизнедеятельность мокрецов определяется в основном влажностью.

Билет №13.

1.Фенотип.

Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития. Определяется взаимодействием генотипа с условиями среды, в которых это развитие происходит.

2.Методы овогельминтоскопии.

Овогельминтоскопия – это анализ, выявляющий наличие яиц гельминтов в исследуемом материале. Исследовать можно фекалии, мочу, соскобы перианальных складок, кровь, мочу или содержимое желудка. Чаще исследованию подвергаются фекалии.

На 88-89 странице в последней тетрадке

3. Основные модусы преобразования органов и функций: усиление и интенсификация главной функции; ослабление и смена функций; полимеризация и олигомеризация; субституция. Примеры.

1. Мультифункциональность (полифункциональность) органов (крыло летучей мыши служит не только для полета), 2. Количественное изменение функции органа (легкие в эволюционном ряду наземных позвоночных) Функция - назначение, роль той или иной морфологической структуры (от молекулярного до организменного уровня). В более точном определении функция - это связь структур как внутри организма, так и с окружающей средой. Пассивные - могут выполняться одновременно (механическая защита и теплоизоляция). Активные - всегда выполняются последовательно (нельзя одновременно говорить и жевать).

ПУТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУНКЦИЙ: принцип расширения и смены функций

а) смена главной функции (конечности ластоногих),

б) субституция (замещение) функции(плав.пузырь- легкие)

принцип активации (интенсификации) функций

а) полимеризация структуры (первичный этап),

б) олигомеризация структуры (последующий этап),

в) тканевая субституция органа,

г) уменьшение числа функций (снижает эвол. пластичность),

д) разделение органов и функций (если активируются обе),

е)расширение числа функций (жаберные дуги - челюсти) ослабление функций (иммобилизация)

а) редукция органа,

б) исчезновение органа Принцип множественного обеспечения биологически важных функций (С.П.Маслов) обусловливает возможность сохранения организмом данной функции при уменьшении числа функций отдельных органов. Происходит это всегда через “компенсацию функций” (амфибии - рептилии), компенсация функций может приводить к субституции органов (хорда - позвоночник). Два способа расширения числа функций: 1.возникновение новых признаков (не имеющих первоначально функционального значения); 2.приобретение органом дополнительных функций. ПРИМЕРЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОРГАНОВ И ФУНКЦИЙ 1а- Интенсификация (усиление) главной функции (легкие позвоночных), 1б- Иммобилизация (ослабление) главной функции (волосяной покров у китообразных). 2а- Полимеризация органов (увеличение числа однородных структур – жаберные дуги у ланцетника, позвонки у змей, метамеры пиявок), 2б- Олигомеризация (слияние элементов скелета у амфибий и птиц). 3а- Уменьшение числа функций (ласты китов), 3б- Увеличение числа функций (лист растений).

4.Угадать заболевание (анкилостомоз).

Билет №14

1.Ген и его свойства.

Ген — это функциональная единица наследственного материала, отвечающая за возможность развития того или иного признака. Признаком называется отдельное качество или свойство организма, которое позволяет отличить данный организм от других представителей этого вида. Каждый ген занимает конкретное место — локус в определенной хромосоме.