Определение биологии как науки. Предмет и методы биологии. Человек как объект биологии. Биосоциальная природа человека
 Скачать 2.28 Mb.
|
Дифференциация и интеграция в эволюции органовОсновным 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 Примером филогенетической дифференциации может являться эволюция кровеносной системы в типе 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. способы преобразования органов и функций В основе филогенетических преобразований органов лежит их полифункциональность и способность к количественным изменениям функций. Практически все органы выполняют не одну, а несколько функций, причем среди них всегда выделяется главная, а остальные второстепенны. Один из основных принципов эволюции органов — принцип расширения и смены функций. Расширение функций сопровождается специализацией, благодаря которой главной функцией становится одна из бывших ранее второстепенными. Бывшая главной функция преобразуется во второстепенную и может впоследствии даже исчезнуть. Орган при этом меняется таким образом, что его строение становится максимально соответствующим выполнению главной функции. Нередко функции, выполняемые органами, могут измениться кардинально. В других случаях видоизменения органов в связи со сменой их функций столь велики, что выполнение ими функций, бывших ранее главными, становится невозможным. Билет№65 Основные модусы преобразования органов и функций: усиление и интенсификация главной функции; ослабление и смена функций; полимеризация и олигомеризация; субституция. Примеры. активации функций. Он наиболее часто реализуется на начальных этапах эволюции органов в том случае, когда малоактивный орган начинает активно выполнять функции, существенно при этом преобразуясь. Так, крайне малоподвижные парные плавники хрящевых рыб становятся активными органами движения уже у костистых. интенсификация функций - следующим этап эволюции органов после активации. Благодаря этому орган обычно увеличивается в размерах, претерпевает внутреннюю дифференцировку, гистологическое строение его усложняется, нередко наблюдается многократное повторение одноименных структурных элементов, или полимеризация структуры. Примером является усложнение структуры легких в ряду наземных позвоночных за счет ветвления бронхов, появления ацинусов и альвеол на фоне постоянной интенсификации его функций.В процессе интенсификации функций наблюдается тканевая субституция органа — замещение одной ткани другой, более соответствующей выполнению данной функции. Так, хрящевой скелет хрящевых рыб сменяется на костный у более высокоорганизованных классов позвоночных. ослабление функций ведет в филогенезе к упрощению строения органа и его редукции, вплоть до полного исчезновения. Высокая степень дифференцировки может сопровождаться уменьшением количества одинаковых органов, выполняющих одну и ту же функцию, или их олигомеризацией. Это явление наблюдается, к примеру, в эволюции артериальных жаберных дуг, которые закладываются у хрящевых рыб в количестве 6—7 пар, у костных рыб их становится 4 пары, а у млекопитающих и человека сохраняются в дефинитивном состоянии лишь части 3, 4 и 6-й пар
Корреляция — взаимозависимость строения и функций клеток, тканей, органов у живых организмов. Онтогенетические корреляции, обуславливающие дифференциацию и интеграцию организма в ходе индивидуального развития, являются причиной устойчивости онтогенеза к любым нарушениям (включая генетические). Отбором постоянно подхватываются любые наследственные уклонения, повышающие устойчивость онтогенеза. Между филогенетическими координациями и онтогенетическими корреляциями имеется теснейшая связь. Очевидно, что корреляции существуют и воспроизводятся в поколениях благодаря тому, что на протяжении предшествующей эволюции органов они преобразовывались скоординировано. С другой стороны, филогенетические координации в последующей эволюции организмов будут реализовываться благодаря воспроизведению онтогенетических корреляций в ходе индивидуального развития конкретных особей. Таким образом, в виде соотношения корреляций и координации проявляется диалектическое единство онто - и филогенеза как целостного процесса исторического развития живого.
У беспозвоночных покровы тела не достигают значительного развития, будучи представленными эктодермой и ее производными. Эволюция покровов у них шла в направлении развития мерцательного эпителия в плоский эпителий, что отмечается у турбеллярий и других плоских червей, а также у круглых и кольчатых червей. Мерцательный эпителий служит примитивным органом движения, тогда как плоские этой способностью не обладают. У членистоногих поверхностный слой эпителия превращается в хитинизированную кутикулу, которая развивается в панцирь у ракообразных. У моллюсков поверхностный слой эпителия развивается в раковину, содержащую известь. У животных отдельных групп (кольчатые черви, членистоногие и моллюски) в эпидермисе локализованы одно- или многоклеточные железы (слюнные, паутинные, ядовитые и другие). У хордовых эволюция кожных покровов шла в направлении замены однослойного эпителия многослойным, в частности, в формировании двух слоев и в превалирующем развитии собственно кожи (кориума). Кожа хордовых состоит из поверхностного слоя эктодермального происхождения, или эпидермиса, иногда называемого кутикулой, и нижнего слоямезодермального происхождения - собственно кожи (кориума), или дермы. Утуникат (асцидий, пиросом и других морских животных) наружний покров представляет собой студенистую или хрящевую оболочку, являющуюся продуктом эктодермального эпителия и пронизанную мезодермальными клетками и сосудами. Покровы ланцетников имеют двуслойное строение. Первый слой представлен цилиндрическим однослойным эпителием эктодермального происхождения, второй - студенистой соединительной тканью, выполняющей роль кориума. Покровы у позвоночных достигли большого развития и представляют собой кожу, которая построена из двух различных слоев. Один из них является поверхностным и состоит из многослойного эпителиального эпидермиса эктодермального происхождения, второй - нижним, собственно кожей, которая прилегает к подкожной ткани. Последняя, в свою очередь, прилегает к мышцам и костям. Поскольку у земноводных кожа используется в качестве дополнительного органа дыхания, но при этом необходима водная пленка, то это привело к развитию в коже этих животных многослойных желез, продуцирующих слизь и увлажняющих ее. Кожа земноводных содержит также ядовитые железы, выполняющие защитную функцию. У млекопитающих развились производные кожи (поверхностныйкаратин, волосы, копыта и рога), которые выполняют важные функции в жизни организмов. Большое значение в терморегуляции имеют кожные потовые железы. Вопрос 68. Филогенез опорно-двигательной системы. Онтофилогенетические пороки костной и мышечной систем. Примеры. Филогенез опорно-двигательной системы: Филогенез двигательной функции лежит в основе прогрессивной эволюции животных. Поэтому уровень их организации в первую очередь зависит от характера двигательной активности, которая определяется особенностями организации опорно-двигательного аппарата, претерпевшего в типе Хордовые большие эволюционные преобразования в связи со сменой сред обитания и изменения форм локомоции. Действительно, водная среда у животных, не имеющих наружного скелета, предполагает однообразные движения за счет изгибов всего тела, в то время как жизнь на суше более способствует их перемещению с помощью конечностей. Скелет позвоночных имеет мезодермальное происхождение и состоит из 3 отделов:
Функции скелета:
Направления эволюции осевого скелета: Замена хорды позвоночником, хрящевой ткани- костной
У рыб только два отдела позвоночника: туловищный и хвостовой. Это связано с перемещением их в воде за счет изгибов тела. Земноводные приобретают также шейный и крестцовый отделы, представленные каждый одним позвонком. Первый обеспечивает большую подвижность головы, а второй — опору задним конечностям. У пресмыкающихся удлиняется шейный отдел позвоночника, первые два позвонка которого подвижно соединены с черепом и обеспечивают большую подвижность головы. Появляется поясничный отдел, еще слабо отграниченный от грудного, а крестец состоит уже из двух позвонков. Млекопитающие характеризуются стабильным количеством позвонков в шейном отделе, равным 7. В связи с большим значением в движении задних конечностей крестец образован 5—10 позвонками. Поясничный и грудной отделы четко отграничены друг от друга. У рыб все туловищные позвонки несут ребра, не срастающиеся друг с другом и с грудиной. Они придают телу устойчивую форму и обеспечивают опору мышцам, изгибающим тело в горизонтальной плоскости. Эта функция ребер сохраняется у всех позвоночных, совершающих змеевидные движения,— у хвостатых земноводных и пресмыкающихся , поэтому у них ребра также располагаются на всех позвонках, кроме хвостовых. У пресмыкающихся часть ребер грудного отдела срастается с грудиной, формируя грудную клетку, а у млекопитающих в состав грудной клетки входит 12—13 пар ребер. Онтофилогенетические пороки костной и мышечной систем. Примеры. Аномалии скелета. - Краниошиз - незавершенный процесс формирования свода черепа, что приводит к анэнцефалии. - Скафоцефалия (ладьевидный череп) – преждевременное закрытие стреловидного шва. - Акроцефалия (башенный череп) – преждевременное закрытие венечного шва. - Плагиоцефалия (асимметричныйкраниосиностоза) - преждевременное закрытие венечного и лямбдоподибного швов только с одной стороны. - Менингоцеле, менингоенцефалоцеле и менинго-гидроенцефалоцеле - аномалии, обусловленные нарушением окостенения костей черепа. - Микроцефалия проявляется уменьшением свода черепа. Основанием этого является аномальное развитие мозга. - Мандибулолицевийдизостоз характеризуется гипоплазией скул, нижней челюсти, косыми нисходящими щелями век, искажением внешних ушей. - Гипертелоризм. - Пивлицевамикросомия - черепнолицеви аномалии верхней челюсти, височной и скуловой костей.- Меромелия - отсутствие части конечностей.- Амелия - полное отсутствие одного или нескольких конечностей.- Полидактилия - сверхкомплектные пальцы кисти или стопы. - Синдактилия - аномальное сращение пальцев кисти или стопы, щель кисти и стопы Атавистические пороки, за счёт рекапитуляции основных этапов филогенеза скелета в онтогенезе человека, нарушения редукции: 1. Аплазии, возникающие в формировании осевого скелета и конечностей:
2. Персистированиехвоста 3. Нарушения редукции шейных и поясничных рёбер их сохранение постнатальном онтогенезе 4. Атрезии, возникающие в формировании скелета головы (аномалии первых жаберных дуг):
5. В эмбриогенезе конечностей рекапитулируют строение конечностей предков и их гетеротопии. Основными механизмами некоторых пороков являются гетеротопии и нарушения морфогенетических корреляций (возникают между органами пространственно связанными между собой).
она выражается в том, что плечевой пояс находится выше нормы на несколько сантиметров. Наблюдаются аномалии рёбер, грудного отдела позвоночника и деформацией лопаток (в норме пояс верхних конечностей из шейной области перемещается на уровень 1 – 2-го грудных позвонков).
сплетений 6. Дополнительное развитее пальцев, фаланг – полидактилия, полифагия, аутосомно-доминантный пороки атавистического типа. Вопрос 69. Филогенез пищеварительной и дыхательной систем хордовых животных. Онтофилогенетические пороки. Примеры. Филогенез пищеварительной системы: 1. Усиление главной функции: а) удлинение и дифференцировка кишечной трубки на отделы; б) развитие в переднем отделе органов захвата и механической обработки пищи: челюстей, зубов, языка; в) развитие пищеварительных желез; г) развитие структур, обеспечивающих наиболее интенсивное всасывание питательных веществ (продольные и поперечные складки, ворсинки, микроворсинки тонкого кишечника). 2. Разделение органов и функций: — разделение ротовой полости на отделы: дыхательный и пищеварительный.
Филогенез дыхательной системы: Органы дыхания обеспечивают газообмен между организмом и окружающей средой. Обмен газов осуществляется путем диффузии, и для того, чтобы она происходила, дыхательная поверхность должна удовлетворять следующим условиям: — должна быть проницаемой для газов; — образующий ее слой должен быть тонким, так как диффузия эффективна на расстоянии не более 1 см; — должна быть влажной, так как кислород и СО2диффундируют в растворе; — дыхательная поверхность должна быть большой, чтобы через нее могли обмениваться достаточные количества газов в соответствии с потребностями организма. У простейших, губок, кишечнополостных, большинства червей обмен газов между клетками и средой осуществляется путем диффузии через всю поверхность тела. С усложнением организации и увеличением размеров тела появляются специальные органы, выполняющие функцию газообмена. У беспозвоночных животных органы дыхания развиваются как впячивания или выпячивания наружных покровов, у позвоночных они являются производными кишечной трубки. Функции дыхательной системы 1. Газообмен между организмом и окружающей средой. 2. Экскреторная функция — выведение из организма продуктов диссимиляции СО2, Н2О. 3. Очищение, согревание, увлажнение воздуха в верхних отделах дыхательных путей у млекопитающих. 4. Участие в звукообразовании у позвоночных. 5. Участие в обонятельной рецепции у позвоночных. Эволюционные преобразования в дыхательной системе хордовых 1. Усиление главной дыхательной функции: а) увеличение поверхности газообмена; б) дифференцировка воздухоносных и респираторных отделов; в) совершенствование механизмов дыхания: появление грудной клетки, дыхательной мускулатуры. 2. Расширение количества выполняемых функций: очищение, согревание, увлажнение воздуха; терморегуляция, звукообразование. 3. Субституция функций: дыхание с помощью жабр у наземных позвоночных замещается газообменом в легких. 4. Смена функций: плавательный пузырь древних кистеперых рыб преобразуется в орган дыхания. 5. Разделение функций и органов: а) у наземных позвоночных отделение дыхательных путей от первичной пищеварительной трубки; б) в легких позвоночных разделение воздухоносных и респираторных отделов. |