экзамен биология 2013. I. Введение и общая характеристика жизни
 Скачать 1.53 Mb.
|
|
Экологическая безопасность (ЭБ) — одна из составляющих национальной безопасности, совокупность природных, социальных, технических и других условий, обеспечивающих качество жизни и безопасность жизни и деятельности проживающего (либо действующего) на данной территории населения и обеспечение устойчивого состояния биоценоза биотопа естественной экосистемы. МЕДИЦИНСКАЯ ЭКОЛОГИЯ (синоним медицинские аспекты антропоэкологии) - раздел антропоэкологии и направление в современной профилактической медицине, анализирующий связи и зависимость общественного здоровья и его нарушений от факторов окружающей природной, социальной и техногенной среды. Согласно данным ВОЗ 75 % (на 2002 год) всех ежегодных смертей в мире обусловлено действием окружающей среды и неправильным образом жизни, 90 % всех злокачественных новообразований вызывается факторами окружающей среды и только 10 % — другими факторами. Анализ причин, приводящих к онкологическим заболеваниям показывает, что главные из них — экологически небезопасные продукты питания и курение. 8. Экологический кризис — особый тип экологической ситуации, когда среда обитания одного из видов или популяции изменяется так, что ставит под сомнение его дальнейшее выживание. Основные причины кризиса: Абиотические: качество окружающей среды деградирует по сравнению с потребностями вида после изменения абиотических экологических факторов (например, увеличение температуры или уменьшение количества дождей). Биотические: окружающая среда становится сложной для выживания вида (или популяции) из-за увеличенного давления со стороны хищников или из-за перенаселения. Кризис может быть: глобальным и локальным. Бороться с глобальным экологическим кризисом гораздо труднее, чем с локальным. Решение этой проблемы можно достигнуть только минимизацией загрязнений, произведенных человечеством до уровня, с которым экосистемы будут в состоянии справиться самостоятельно. В настоящее время глобальный экологический кризис включает четыре основных компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты суперэкотоксикантами и так называемые озоновые дыры. Эволюционная теория прерывистого равновесия предполагает, что редкие экологические кризисы могут быть двигателем быстрой эволюции. X. Паразитизм как экологический феномен 1.Основные этапы происхождения жизни на Земле. Гипотезы происхождения эукариотических клеток. Существует несколько гипотез о происхождении жизни на Земле. Происхождение жизни на Земле: Креационизм – земная жизнь была создана Творцом. Представления о Божественном сотворении мира придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений. Ни доказать, ни опровергнуть креационистическую концепцию в настоящее время невозможно. Гипотеза вечности жизни – жизнь, как и сама Вселенная, существовала всегда, и будет существовать вечно, не имея начала и конца. Вместе с тем отдельные тела и образования – галактики, звезды, планеты, организмы – возникают и погибают, т.е. существование во времени ограничено. Жизнь могла распространяться от одной галактики к другой и эта идея «заноса» на Землю жизни из Космоса называется панспермией. Идеи «вечности и безначальности» жизни придерживались многие ученые, среди них С.П. Костычев, В.И. Вернадский. Происхождение жизни на Земле: Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни из неживой материи. Идеи о самозарождении жизни высказывались еще со времен античности. На протяжении тысячелетий они верили в возможность постоянного самопроизвольного зарождения жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. По мнению многих ученых средневековья, рыбы могли зарождаться из ила, черви – из почвы, мыши – из тряпок, мухи – из гнилого мяса. В XVII в. итальянский ученый Ф. Реди экспериментально показал невозможность постоянного самозарождения живого. В нескольких стеклянных сосудах он поместил кусочки мяса. Часть из них он оставил открытыми, а часть прикрыл кисеей. Личинки мух появились только в открытых сосудах, в закрытых их не было. Принцип Реди: «живое – от живого». Окончательно версия о постоянном самозарождении живых организмов была опровергнута в середине XIX в. Л. Пастером. Опыты убедительно показывали, что в современную эпоху живые организмы любого размера происходят от других живых организмов. Происхождение жизни на Земле: Гипотеза биохимической эволюции. По представлениям, высказанным в 20-х гг. ХХ в. А.И.Опариным, а затем Дж. Холдейном, жизнь, а точнее, живое, возникло из неживой материи на Земле в результате биохимической эволюции. В настоящее время учеными предложены более или менее вероятные объяснения, каким образом в первичных условиях Земли из неживой материи постепенно, шаг за шагом, развились разнообразные формы жизни. Возникновению жизни путем химической эволюции способствовали следующие условия: - первоначальное отсутствие жизни; - наличие в атмосфере соединений, обладающих восстановительными свойствами (при почти полном отсутствии кислорода О2); - наличие воды и биогенных веществ; - наличие источника энергии (относительно высокая температура, мощные электрические разряды, высокий уровень УФ-излучения). Теория происхождения эукариотической клетки. Ископаемые останки клеток эукариотического типа обнаружены в породах, возраст которых не превышает 1,0—1,4 млрд. лет. Более позднее возникновение, а также сходство в общих чертах их основных биохимических процессов (самоудвоение ДНК, синтез белка на рибосомах) заставляют думать о том, что эукариотические клетки произошли от предка, имевшего прокариотическое строение. Наиболее популярна в настоящее время симбиотическая гипотеза происхождения эукариотических клеток, согласно которой основой, или клеткой-хозяином, в эволюции клетки эукариотического типа послужил анаэробный прокариот, способный лишь к амебоидному движению. Переход к аэробному дыханию связан с наличием в клетке митохондрии, которые произошли путем изменений симбионтов — аэробных бактерий, проникших в клетку-хозяина и сосуществовавших с ней. Сходное происхождение предполагают для жгутиков, предками которых служили симбионты-бактерии, имевшие жгутик и напоминавшие современных спирохет. Приобретение клеткой жгутиков имело наряду с освоением активного способа движения важное следствие общего порядка. Предполагают, что базальные тельца, которыми снабжены жгутики, могли эволюционировать в центриоли в процессе возникновения механизма митоза. Способность зеленых растений к фотосинтезу обусловлена присутствием в их клетках хлоропластов. Сторонники симбиотической гипотезы считают, что симбионтами клетки-хозяина, давшими начало хлоропластам, послужили прокариотические синезеленые водоросли. Согласно инвагинационной гипотезе, предковой формой эукариотической клетки был аэробный прокариот. Внутри такой клетки-хозяина находилось одновременно несколько геномов, первоначально прикреплявшихся к клеточной оболочке. Органеллы, имеющие ДНК, а также ядро, возникли путем впячивания и отшнуровывания участков оболочки с последующей функциональной специализацией в ядро, митохондрий, хлоропласты. В процессе дальнейшей эволюции произошло усложнение ядерного генома, появилась система цитоплазматических мембран. Инвагинационная гипотеза хорошо объясняет наличие в оболочках ядра, митохондрий, хлоропластов, двух мембран. Однако она не может ответить на вопрос, почему биосинтез белка в хлоропластах и митохондриях в деталях соответствует таковому в современных прокариотических клетках, но отличается от биосинтеза белка в цитоплазме эукариотической клетки. 2.Паразитизм как экологический феномен. Характеристика системы «паразит-хозяин». Способы и пути проникновения паразитов в организм хозяина. Паразитизм — это универсальное, широко распространенное в живой природе явление, состоящее в использовании одного организма другим в качестве источника питания. При этом паразит причиняет хозяину вред вплоть до гибели. Пути возникновения паразитизма. 1.Переход свободноживущих форм (хищников) к эктопаразитизму при увеличении времени возможного существования без пищи и времени контакта с жертвой. 2.Переход от комменсализма (сотрапезничества, нахлебничества, ситуации, когда хозяин служит лишь средой обитания) к эндопаразитизму в случае использования комменсалами не только отходов, но части пищевого рациона хозяина и даже его тканей. 3.Первичный эндопаразитизм в результате случайного, часто неоднократного заноса в пищеварительную систему хозяина яиц и цист паразитов. Особенности среды обитания паразитов. 1.Постоянный и благоприятный уровень температуры и влажности. 2.Обилие пищи. 3.Защита от неблагоприятных факторов. 4.Агрессивный химический состав среды обитания (пищеварительные соки). Особенности паразитов. 1.Наличие двух сред обитания: среда первого порядка — организм хозяина, среда второго порядка — внешняя среда. 2.Паразит имеет меньшие размеры тела и меньшую продолжительность жизни по сравнению с хозяином. 3.Паразиты отличаются высокой способностью к размножению, обусловленной обилием пищи. 4.Количество паразитов в организме хозяина может быть очень велико. 5.Паразитический образ жизни является их видовой особенностью. Классификация паразитов В зависимости от времени, проводимом на хозяине, паразиты могут быть постоянные, если никогда не встречаются в свободноживущем состоянии (вши, чесоточные зудни, малярийный плазмодий), и временные, если связаны с хозяином только во время приема пищи (комары, клопы, блохи). По обязательности паразитического образа жизни паразиты бывают облигатные, если паразитический образ жизни — их непременная видовая особенность (например, гельминты), и факультативные, способные вести непаразитический образ жизни (многие паразиты растений). По месту обитания на хозяине паразиты делятся на эктопаразитов, живущих на поверхности организма хозяина (человеческая вошь, комары, москиты, слепни), внутрикожных паразитов, обитающих в толще кожных покровов хозяина (чесоточный зудень), полостных паразитов, обитающих в полостях различных органов хозяина, сообщающихся с внешней средой (бычий и свиной цепни) и собственно эндопаразитов, обитающих во внутренних органах организма хозяина, клетках и плазме крови (эхинококк, трихинелла, малярийный плазмодий). В дикой природе паразиты регулируют численность особей в популяциях хозяина. Особенности жизнедеятельности паразитов Жизненный цикл паразитов может быть простым и сложным. Простой цикл развития происходит без участия промежуточного хозяина, он характерен для эктопаразитов, простейших, некоторых геогельминтов. Сложный жизненный цикл характерен для паразитов, имеющих не менее чем одного промежуточного хозяина (широкий лентец). Расселение паразита осуществляется в течение всей его жизни. Неактивная покоящаяся стадия развития обеспечивает продолжение существования паразита во времени, активная подвижная стадия — расселение в пространстве. В целом, хозяин — это существо, организм которого является временным или постоянным местообитанием и источником питания паразита. Способы проникновения паразита в организм хозяина: 1) алиментарно (с пищей) – основной путь: яйца гельминтов, цисты протистов, личинки гельминтов; 2) воздушно-капельно и респираторно (через дыхательные пути) –цисты почвенных амеб, некоторые вирусы и бактерии; 3) перкутанно (через кожу) – личинки сосальщиков; 4) трансплацентарно (через плаценту) – токсоплазма, малярийные плазмодии; 5) трансфузионно (при переливании инфицированной крови) – трипаносомы, малярийные плазмодии; 6) с молоком матери – личинки аскарид; 7) контактно-бытовым способом (через контакты с больным человеком или с больными животными, через предметы домашнего обихода– чесоточный клещ); 8) трансмиссивно (при участии кровососущего переносчика –членистоногого) - инокуляция (через хоботок переносчика при кровососании) –трипаносомы, малярийные плазмодии; - контаминация (загрязнение кожных покровов экскрементами переносчика, в которых находится возбудитель, и втирании его в кожу при расчесах) – трипаносома болезни Шагаса, чумная палочка; 9) половым способом (при половых контактах) – влагалищная трихомонада. Паразиты – высокоспециализированные организмы, максимально адаптированные к своей среде обитания. С одной стороны, у них произошло упрощение одних органов, с другой стороны – усовершенствование других. Характеристика системы «паразит-хозяин» Взаимоотношения между паразитами и хозяевами на популяционно- видовом уровне формируют паразитарные системы. Понятие о паразитарных системах впервые дано Мартини в 1932 г., затем дополнено В.Н. Беклемишевым (1956). Различают три разновидности паразитарных систем: двойная (паразит – хозяин), тройная (паразит – переносчик - хозяин) и множественная (паразит – переносчик – несколько видов хозяев). Для формирования системы «паразит-хозяин» необходимы следующие условия: 1) паразит и хозяин должны вступить в контакт друг с другом; 2) хозяин должен обеспечить паразиту оптимальные условия для его развития; 3) паразит должен противостоять реакциям со стороны организма хозяина. Системы «паразит-хозяин» различаются по степени взаимной адаптации: а) высокоадаптированные, облигатные (противоречия в системе практически не проявляются); б) недостаточно адаптированные, факультативные (защитные реакции организма хозяина подавляют жизнедеятельность паразитов, репродуктивную способность, снижают продолжительность их жизни и часто повышают их патогенность); в) неадаптированные, транзитные или случайные (паразиты не завершают цикл развития в организме хозяина, но обладают высокой патогенностью). Длительное сожительство паразита требует максимальной адаптации (приспособленности) к хозяину. 3.Действие паразита на организм хозяина. Морфологические и биологические адаптации паразитов. Паразиты оказывают на организм человека множество негативных воздействий, среди которых наиболее опасны следующие:Механическое повреждение: многие паразиты имеют на своем теле, особенно в районе рта специальные присоски, ротовые капсулы, жгуты и крючья, которыми они зацепляются за тело хозяина. Это повышает вероятность травмирования органов и тканей, к которым присоединяется паразит. Гельминты способны вызывать образование язвочек на стенках кишечника вплоть до ее прободения, что чревато развитием перитонита. Кроме этого большое скопления паразитов, например клубок аскарид в кишечнике, может вызвать кишечную непроходимость. Чем больше размер паразита, чем больше их численность, тем большую опасность они представляют для здоровья. Потребление питательных веществ и витаминов из организма хозяина. Гельминты используют организм своего хозяина не только как среду обитания, но и пользуются разнообразной пищей, которая регулярно поступает к нему. Гельминты активно растут и начинают размножаться, производя потомство, при этом они используют питательные вещества, необходимы минералы и витамины, которые даже не доходят до хозяина. Вот почему часто при гельминозах человек испытывает авитаминоз, он медленно растет, плохо набирает вес. Все необходимые нутриенты просто уходят на рост и развитие паразитов. Токсическое влияние на организм.Паразиты в процессе своей жизнедеятельности способны выделять метаболиты, отравляющие организм человека, особенно при этом страдает детский организм. Продукты их жизнедеятельности могут оказывать местное и общее влияние. Сильным токсиноподобным действием обладают выделения токсоплазм саркоспоридий. Нарушение в обмене веществ. Заражение гельминтами может повлечь собой нарушение в обмене веществ, как правило страдает обмен белковый, но в некоторых случаях и при особенно интенсивных гельминтных инвазиях могут страдать углеводный и жировой обмены. Это часто связано с патогенным влиянием чужеродных организмов и продуктов их жизнедеятельности на течение биохимических реакций в организме хозяина. Нарушение в работе иммунной системы. Гельминты вырабатывают метаболиты, которые выступают в роли антигенов. Они способны вызывать аллергические или иммунологические реакции, вести к ослаблению иммунитета. Заражение паразитами может даже протекать бессимптомно и проявляться острыми клиническими проявлениями на фоне снижения иммунитета, стресса, повышенных физических или умственных нагрузок. Даже анализы кала не всегда смогут выявить паразита, если анализ сделан в период, когда самка еще не отложила яйца. Морфологические адаптации паразитов, возникшие в ходе эволюции Органы проникновения – колющие стилеты или специальные железы Органы прикрепления: присоски, крючья на сколексе Taenia soleum, щели у гельминтов, коготки у вшей. Колюще-сосущий ротовой аппарат, растяжимая пищеварительная система Наличие защитных покровов: тегумент у шистосом, ленточные черви секретируют ингибитор эластазы, который препятствует действию нейтрофилов, нематоды имеют толстую кутикулу Высокая плодовитость и сложное строение органов половой системы Биологические адаптации связаны с особенностями строения половой системы, размножением и циклами развития паразитов: 1. гермафродитизм; 2. высокая плодовитость (свободноживущая турбеллярия выделяет 5-10 яиц, свиной цепень с каждым зрелым члеником – 100 тысяч яиц, аскарида – 250 тысяч яиц в сутки); 3. разнообразные формы бесполого размножения (шизогония и спорогония у малярийных плазмодиев; полиэмбриония у сосальщиков); 4. миграции по организму хозяина (личинки свиного цепня и аскариды); 5. сложные циклы развития со сменой личиночных стадий и промежуточных хозяев.стемы. 4.Ответные реакции организма хозяина на действие паразита. Факторы, определяющие восприимчивость хозяина к паразиту. Защитные реакции организма хозяина при паразитарной инвазии. Ответные реакции организма хозяина Первая реакция организма хозяина попытка убить паразита неспецифическими защитными средствами (свободные радикалы, гидролазы), затем попытка нейтрализовать факторы его «агрессии» (протеазы, ингибиторы ферментов), в случае неэффективности этих действий проявляются различные защитные реакции организма хозяина: На клеточном уровне организации наблюдается изменение формы или величины пораженных паразитами клеток (увеличение эритроцитов человека при трехдневной малярии). На тканевом уровне организации проявляется способность организма хозяина изолировать паразита от здоровой ткани (формирование соединительнотканной капсулы вокруг эхинококкового пузыря). На организменном уровне организации возникают иммунные ответные реакции хозяина на действие паразита (образование антител). Факторы воспримчивости хозяина к паразиту Различные факторы генетической и негенетической природы обусловливают различную чувствительность организма хозяина к паразиту. Среди негенетических факторов выделяют возраст, питание, гормональный статус, сопутствующие заболевания и особенности их лечения. У детей с нарушенным белковым питанием более тяжело протекают амебиаз, стронгилоидоз и пневмоцистоз, в то время как тропическая малярия — легче, причем такие дети почти никогда не умирают от церебральных ее форм. Люди, страдающие тяжелыми формами злокачественных опухолей, как правило, не заражаются висцеральным лейшманиозом. Железодефицитные анемии практически обеспечивают защиту человека от малярии, в то время как лечение препаратами железа сопровождается утяжелением течения этого заболевания. Злокачественные опухоли толстой кишки и женской половой системы утяжеляют течение амебиаза и трихомоноза. Запоры и все формы нарушения перистальтики кишечника способствуют утяжелению стронгилоидоза и аутоинвазии паразитом, его вызывающим. Поражение периферической нервной системы способствует протеканию чесотки в наиболее тяжелой форме. Все формы иммунодефицитных состояний (СПИД, лечение кортикостероидными гормонами и иммунодепрессантами) приводят к утяжелению течения большинства инвазионных заболеваний. Огромное значение в восприимчивости человека к паразитарным заболеваниям имеет его генетическая конституция. Люди с группой крови II (А) оказываются наиболее восприимчивыми к лямблиозу. В Западной Африке в человеческих популяциях отсутствуют люди с группой крови Duffy, причем в этом регионе крайне редко встречается возбудитель трехдневной малярии Plasmodiumvivax. Показано, что восприимчивость человека к этому возбудителю зависит от наличия в крови антигена Duffy. Разные формы гемоглобинопатий (талассемии, серповидно-клеточная анемия и др.), а также дефицит эритроцитарного фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы обеспечивают устойчивость к малярии. Так, известно, что в эритроцитах людей, гетерозиготных по гену серповидно-клеточной анемии, развитие малярийных плазмодиев идет быстрее и это приводит преждевременному образованию гаметоцитов, что способствует ускоренному выведению паразитов из крови . Защитные механизмы хозяина.Организм хозяина на инвазию реагирует реакцией ЦНС и мобилизацией защитных механизмов. Важным звеном в механизме защиты против паразитов является фагоцитоз. Больше всего фагоцитов содержится в селезенке, которая имеет ведущее значение в проявлении защитных механизмов при эндоглабулярных паразитарных заболеваниях. При инвазии организма тканевыми паразитами имеет значение мобилизация фагоцитов и продукция антител. Последние вызывают в паразите иммобилизацию, то есть угнетение его роста и задержку усвоения пищи. Кроме того, в организме вырабатываются комилементсвязывающие вещества и специфические гаммаглобулины. Паразиты кишечника продуцируют огромное количество продуктов своего обмена, которые оказывают всестороннее воздействие на хозяина. При инвазии ягнят мониезиями возникают нервные явления, усиливается перистальтика, отмечают задержку в росте и другие нарушения в деятельности организма. Животные, которые уже имеют эти виды цестод в состоянии паразитоносительства, не испытывают токсигенности в такой степени, как ягнята, инвазированные первично. Это наблюдение подтверждает предположение о наличии в инвазированном организме антитоксических веществ против кишечных паразитов. Одной из важнейших реакций организма на инвазию является возникновение повышенной чувствительности, или аллергии. Проявляется она к многоклеточным паразитам в двух фазах — в противодействии росту паразитов и к усилению резистентности к их токсичности. Реакцию повышенной чувствительности у животных к многоклеточным паразитам используют для диагностики при трихинеллезе, эхинококкозе, циетицеркозе и других гельминтозах. |