- •ЭВОЛЮЦИЯ ОНТОГЕНЕЗА, ОРГАНОВ И ФУНКЦИЙ
- •Вопросы лекции:
- •1. Сущность онтогенеза и филогенеза. Биогенетический закон.
- •Гомеорез – это стабилизированный поток событий, который представляет собой процесс реализации генетической программы
- •Основные атрибуты онтогенеза :
- •Основные типы онтогенеза :
- •Определение филогенеза :
- •Часто термин «филогенетический» используется как синоним термина «эволюционный»; однако следует иметь в виду,
- •Э. Геккель предложил использовать для исследования филогенеза метод тройного параллелизма – сопоставление данных
- •Таким образом, филогенез представляет собой преемственный ряд онтогенезов последовательных поколений.
- •Связь между онтогенезом и филогенезом :
- •Сравнительная характеристика онтогенеза и филогенеза :
- •Признаки сходства
- •Признаки сходства
- •Впервые взаимосвязь онтогенеза и филогенеза была выявлена в начале XIX века (К. Кильмейер,
- •В ХХ веке вопросы эволюции онтогенеза разрабатывали: А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен, А. Сэджвик,
- •2. Эмбриональные адаптации. Модусы филэмбриогенеза. Автономизация и эмбрионизация
- •Все адаптивные признаки эмбрионов и личинок Э. Геккель разделил на две группы: ценогенезы
- •Эмбриональное развитие завершается полным или неполным метаморфозом.
- •Филэмбриогенезы :
- •Гетерохрония – это смещение времени закладки органа.
- •Гетеротопия – это смещение места закладки органа.
- •Выпадение стадий онтогенеза связано с утратой личиночных стадий, стадии взрослого организма, промежуточных стадий
- •В работе «Модусы филэмбриогенеза» (1935) А.Н. Северцов выделил 12 модусов (способов) филэмбриогенеза. К
- •Девиации – изменения органов на средних этапах онтогенеза. Девиации встречаются чаще, чем архаллаксисы.
- •Анаболии – изменения онтогенеза на поздних стадиях развития. Представляют собой надставки к уже
- •Автономизация онтогенеза :
- •Автономизация онтогенеза базируется на системе корреляций и координаций. Учение о корреляциях и координациях
- •Координации – согласованные изменения между частями организма с точки зрения филогенеза. Координации обеспечивают
- •Эмбрионизация онтогенеза :
- •3. Филогенетические преобразования органов и функций.
- •Качественные функциональные изменения органов:
- •Субституция – замещение одного органа другим или передача функций от одного органа к
- •БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Связь между онтогенезом и филогенезом :
Онтогенезом называется индивидуальное развитие организма, а филогенезом – историческое развитие группы организмов. Понятия онтогенеза и филогенеза неразрывно связаны между собой: с точки зрения эволюционной теории, историческое развитие живой природы представляет собой череду онтогенезов.
Термины «онтогенез» и «филогенез» используются для описания развития, поэтому между этими различными понятиями существуют и признаки различия, и признаки сходства.
Сравнительная характеристика онтогенеза и филогенеза :
Критерии Онтогенез Филогенез для сравнения
Признаки различия
Продолжитель- ность и периодизация
Исходная запрограммиро- ванность процессов
Протекает в сжатые сроки |
Протекает в исторически |
(часы, месяцы, годы), |
длительные сроки (многие |
существует начало и |
тысячи и миллионы лет); |
окончание |
принципиально не |
|
ограничен |
Наличие уникальной |
Генофонд |
неизменной генетической |
эволюционирующей |
программы развития, |
группы непрерывно |
сформированной |
изменяется, ряд |
вследствие мейоза и |
изменений генофонда |
оплодотворения |
связан с |
|
адаптациогенезом |
Признаки сходства |
Онтогенез |
Филогенез |
Обратимость или |
Необратим: невозможен |
Необратим: исчезнувший |
необратимость |
возврат к предыдущим стадиям |
признак не может вновь |
|
|
появиться в прежнем виде |
Углубление специализации |
Специализация углубляется: по |
Прогрессирующая |
|
мере развития, уменьшается |
специализация: группа, |
|
вероятность смены траектории |
вступившая на путь |
|
онтогенеза |
специализации, в дальнейшем |
|
|
развитии будет идти по |
|
|
пути все более глубокой |
|
|
специализации |
Наличие адаптивной |
Поливариантность онтогенеза |
Существует правило |
радиации |
обеспечивает возможность |
адаптивной радиации: группа, |
|
приспособления к различным |
у которой появляется |
|
условиям |
безусловно прогрессивный |
|
|
признак или совокупность |
|
|
таких признаков, дает |
|
|
начало множеству новых |
|
|
групп, формирующих |
|
|
множество новых |
|
|
экологических ниш и даже |
|
|
выходящих в иные среды |
|
|
обитания |
Признаки сходства |
Онтогенез |
Филогенез |
Равномерность или |
Скорость процессов роста |
Темпы эволюционных |
неравномерность процессов |
изменяется |
преобразований различны: |
|
|
типы эволюции: |
|
|
брадителлическая |
|
|
(медленные темпы), |
|
|
горотеллическая (средние |
|
|
темпы) и тахителлическая |
|
|
(быстрые темпы) |
Целостность и |
Признаки, появляющиеся на |
Существует правило |
преемственность отдельных |
более поздних стадиях, |
интеграции биологических |
этапов |
базируются на признаках, |
систем: новые, эволюционно |
|
проявляющихся на ранних |
молодые группы организмов |
|
стадиях |
вбирают в себя все |
|
|
эволюционные достижения |
|
|
предковых групп. |
Наличие цикличности |
Существует цикличность |
Существует цикличность, |
|
старения и омоложения |
отраженная в виде правила |
|
|
смены фаз: различные |
|
|
механизмы эволюции |
|
|
закономерно сменяют друг |
|
|
друга |
Впервые взаимосвязь онтогенеза и филогенеза была выявлена в начале XIX века (К. Кильмейер, И. Меккель, К. Бэр).
Ч. Дарвин сформулировал закон зародышевого сходства: на ранних стадиях эмбриогенеза зародыши разных видов сходны между собой.
Ф. Мюллер сформулировал принцип рекапитуляции: признаки взрослых предков, так или иначе, повторяются в эмбриогенезе их потомков.
Э. Геккель (1866) сформулировал биогенетический закон:
онтогенез есть быстрое и краткое повторение филогенеза.
В ХХ веке вопросы эволюции онтогенеза разрабатывали: А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен, А. Сэджвик, Г. де Бер и другие.
Было введено понятие репетиции – повторения предковых признаков не для целых стадий онтогенеза, а лишь для отдельных органов.
В настоящее время принята следующая
формулировка биогенетического закона: в
онтогенезе возможна частичная репетиция отдельных признаков и процессов, существовавших в онтогенезе предковых форм.
2. Эмбриональные адаптации. Модусы филэмбриогенеза. Автономизация и эмбрионизация
онтогенезаТипы эмбрионального. развития:
1.Первично-личиночный: личинка способна к самостоятельному существованию, например, паренхимула (губки), планула (кишечнополостные), трохофора (полихеты), амфибии...). Первично- личиночный тип развития связан с многоэтапностью онтогенеза.
2.Неличиночный яйцекладный – прохождение ранних этапов гисто- и морфогенеза под защитой яйцевых оболочек (насекомые с прямым развитием, яйцекладущие амниоты).
3.Вторично-личиночный. Характеризуется разнообразием вторичных типов личинок, например, личинки насекомых с полным превращением возникают в связи половозрастной дифференциацией экологических ниш. Отдельно выделяются личинки-паразиты.
4.Внутриутробное развитие и живорождение: яйцеживорождение (многие нематоды, скорпионы, рыбы, пресмыкающиеся) и истинное живорождение (млекопитающие).
Все адаптивные признаки эмбрионов и личинок Э. Геккель разделил на две группы: ценогенезы и палингенезы.
Ценогенезы – это приспособления к эмбрионально- личиночным стадиям (адаптивные признаки зародышей), которых не было у предковых форм, например, зародышевые оболочки ленточных червей, насекомых и амниот.
Палингенезы – это признаки взрослых предков, которые проявляются в эмбриогенезе потомков, например, формирование зародышевых листков, жаберных дуг, однокамерного сердца.
Онтогенез – целостный процесс, поэтому эволюционная ценность ценогенезов и палингенезов определяется конечным результатом – возможностью достижения репродуктивного возраста.
Эмбриональное развитие завершается полным или неполным метаморфозом.
Метаморфоз – наиболее критический этап онтогенеза:
эмбриональные адаптации исчезают, а дефинитивные адаптации еще не сложились. Поэтому при сложном жизненном цикле на каждом этапе онтогенеза формируются собственные эмбриональные адаптации.
Например, у насекомых с полным метаморфозом стадия собственно эмбрионального развития характеризуется наличием серозной и амниотической оболочек, стадия личинки
– определенными морфофизиологическими и поведенческими адаптациями (покровительственная или предостерегающая окраска, определенная поза), стадия куколки – другими морфофизиологическими адаптациями (плотные хитиновые покровы, паутинные коконы, покровительственная окраска).
Филэмбриогенезы :
Филэмбриогенезы – это эволюционные преобразования процессов онтогенеза, связанные с адаптациями взрослых (половозрелых) организмов.
Наиболее универсальными способами
эволюционных изменений органов можно считать
гетерохронии, гетеротопии и выпадение стадий онтогенеза (термины «гетеротопия» и «гетерохрония» ввел Э. Геккель).