онтогенез. ОНТОГЕНЕЗ. Понятие и основные этапы онтогенеза
 Скачать 36.54 Kb.
|
Понятие и основные этапы онтогенеза.Изучение стадий онтогенеза - непрерывного процесса индивидуального роста и развития организма, его возрастного изменения. Характеристика физиологических и психологических особенностей развития человека в пренатальном периоде, детстве, зрелости, старости.ВВЕДЕНИЕ Каждая особь имеет определенную продолжительность существования, в течение которой происходят серии последовательных количественных и качественных изменений, проявляющихся в виде роста и развития. Рост и развитие организма - сложные явления, результат многих метаболических процессов и размножения клеток, увеличения их размеров, процессов дифференцировки, формообразования и т.д. Именно в ходе роста и развития организма происходит реализация неповторимой наследственной программы (генотипа) в ее внешнее проявление (фенотип) под воздействием и контролем разнообразных и всегда уникальных факторов среды. Индивидуальное развитие особи с момента зарождения до естественного завершения жизненного цикла называется онтогенезом. С преобразованиями, происходящими в процессе онтогенеза, связано "возникновение" всех видов изменчивости биологических признаков человека. Познание закономерностей, причин и факторов этого процесса служит научной основой для отыскания средств влияния на развитие человека, что имеет важнейшее значение для медицинской практики. Исследование онтогенеза предоставляет своеобразный ключ к пониманию явления биологической изменчивости человека. Эти знания существенны для понимания индивидуальных различий формы и функций организма, поскольку многие из этих особенностей определены различиями в относительной скорости роста отдельных частей тела. Изучение процесса развития важно для выяснения механизмов эволюции человека, так как эволюция морфологических признаков во многом сводится именно к изменению генетически обусловленного роста и развития. Разные стороны (аспекты) этого явления изучает эмбриология и биология развития, физиология и биохимия, молекулярная биология и генетика, медицина, педиатрия, возрастная психология и множество других дисциплин. Этой же проблеме посвящено отдельное направление биологической антропологии - возрастная антропология или ауксология (от греч. auxano - расти). ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ ОНТОГЕНЕЗА Онтогенез - это индивидуальное развитие организма, совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от момента его зарождения до конца жизни. Онтогенез включает рост, т. е. увеличение массы тела, его размеров, дифференцировку. Онтогенез, или жизненный цикл - одно из ключевых биологических понятий. Впервые его использовал Э. Геккель (1866) при формулировании своего биогенетического закона, подразумевая под онтогенезом только процесс внутриутробного развития. В настоящее время с этим термином связывается весь спектр последовательных преобразований организма от момента зачатия до окончания жизненного цикла (смерти). Онтогенез (от греч. ontos - существо и genesis - происхождение) - это жизнь до рождения и после него, это непрерывный процесс индивидуального роста и развития организма, его возрастного изменения. Развитие организма ни в коем случае не следует представлять как простое увеличение в размерах. Биологическое развитие человека - сложное морфогенетическое событие. Это результат многочисленных метаболических процессов, деления клеток, увеличения их размеров, процесса дифференцировки, формообразования тканей, органов и их систем. Онтогенез можно рассматривать как процесс возникновения и преобразования различных особенностей организма (признаков и систем признаков). Под воздействием и контролем разнообразных и всегда уникальных факторов среды (модификаторов развития) в ходе роста и развития происходит реализация неповторимого генетического материала (генотипа) в его "внешнее" проявление (фенотип). Онтогенетическое развитие человека можно охарактеризовать рядом общих особенностей. К таковым относят: Непрерывность - рост отдельных органов и систем организма человека не бесконечен, он идет по так называемому ограниченному типу. Конечные величины каждого признака обусловлены генетически, то есть существует норма реакции. Но наш организм представляет собой открытую биологическую систему - это субъект постоянного непрерывного развития на протяжении всей жизни. Нет ни одного параметра (и не только биологического), который не находился бы на протяжении жизни в развитии или изменении. Постепенность и необратимость - непрерывный процесс развития можно разделить на условные стадии - периоды, или этапы, роста - идущие последовательно один за другим. Пропустить какой-либо из этих этапов невозможно, как нельзя в точности вернуться к тем особенностям строения, которые уже проявлялись на предыдущих стадиях. Цикличность - хотя онтогенез является процессом непрерывным, темпы развития (скорости изменений признаков) могут существенно отличаться во времени. У человека существуют периоды активизации и торможения роста. Существует цикличность, связанная с сезонами года (например, увеличение длины тела происходит в основном в летние месяцы, а веса - осенью), а также - суточная (например, наибольшая активность роста приходится на ночные часы, когда наиболее активна секреция гормона роста (СТГ) и ряд других. Гетерохрония, или разновременность (основа аллометричности), как мы уже заметили, проявляется в неодинаковой скорости созревания разных систем организма и разных признаков в пределах одной системы. Естественно, что на первых этапах онтогенеза созревают наиболее важные, жизненно необходимые системы. Чувствительность к эндогенным и экзогенным факторам - темпы роста ограничиваются или активизируются под воздействием широкого спектра экзогенных факторов среды. Но их воздействие не выводит процессы развития за границы широкой нормы реакции, определенной наследственно. В этих пределах процесс развития удерживается эндогенными регуляторными механизмами. В этой регуляции существенная доля относится к собственно генетическому контролю, реализованному на уровне организма благодаря взаимодействию нервной и эндокринной систем (нейроэндокринная регуляция). Есть регуляция иного характера, например, биомеханическая (взаимная скоррелированность признаков) или тканевая (обусловленная взаимодействием между тканями в процессе роста). Половой диморфизм. Половой диморфизм - ярчайшая характеристика развития человека, и она проявляется на всех этапах его онтогенеза (хотя и с неодинаковой степенью выраженности для разных систем признаков). В очередной раз напомним, что различия, обусловленные "фактором пола", настолько существенны, что игнорирование их в исследовательской практике сводит на нет значение даже самых интересных и перспективных работ. Естественно, данные по росту и развитию мужчин и женщин сравниваются друг с другом, но ни в коем случае не смешиваются в ауксологических исследованиях. Еще одна фундаментальная характеристика суммируется из всех приведенных выше - это индивидуальность процесса онтогенеза. Люди рождаются, растут, развиваются, стареют, умирают в соответствии с некоторыми закономерностями, многие из которых нам достоверно известны. Но динамика онтогенетического развития отдельного человека неповторима. Она предсказуема лишь в общих чертах, из прочих - уникальных "деталей" - складывается морфологическая индивидуальность человека. Индивидуальность развития является одной из общих характеристик онтогенеза. Несмотря на странное сочетание слов, это - закон. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ОНТОГЕНЕЗА. Онтогенез: пренатальный период, детство ,старость Рост любого многоклеточного организма, начинающийся всего с одной клетки (зиготы), можно разделить на четыре крупные стадии: гиперплазия (деление клеток) - увеличение числа клеток в результате последовательных митозов; гипертрофия (рост клеток) - увеличение размеров клеток в результате поглощения воды, синтеза протоплазмы и т.п.; детерминация и дифференцировка клеток - детерминированными называются клетки, которые "выбрали" программу дальнейшего развития. В процессе этого развития клетки специализируются для выполнения определенных функций, то есть происходит их дифференцировка - на клеточные типы. Тип обусловлен спецификой экспрессии генов, которая на клеточном уровне поддерживается благодаря явлению цитоплазматической и ядерной памяти. морфогенез - конечным результатом упомянутых процессов является образование клеточных систем - тканей, а также органов и систем органов. Все без исключения стадии развития сопряжены с биохимической активностью. В результате белкового синтеза заключенная в ДНК информация реализуется в форме ферментов, регулирующих функциональную активность клетки. Изменения, происходящие на клеточном уровне, приводят к изменению формы, структуры и функции клеток, тканей, органов и, наконец, в целом, организма (морфогенеза). Даже если не наблюдаются очевидные количественные изменения (собственно рост), в организме постоянно идут качественные перестройки на всех уровнях организации - от генетического (активность ДНК) - до фенотипического (форма, структура и функции органов, их систем и организма в целом). Процесс онтогенетического развития логично разделить на два этапа: период пренатального развития - внутриутробный этап, длящийся от момента образования зиготы в результате оплодотворения до момента рождения; - постнатальное развитие - земная жизнь человека от рождения до смерти (от первого вдоха до последней мысли). С преобразованиями, происходящими в процессе онтогенеза, связаны все виды изменчивости биологических признаков человека. Развитие человека начинается с одной клетки (оплодотворенной зиготы), а дальнейшие преобразования можно разделить на четыре крупных морфогенетических события: гиперплазию (деление клеток); гипертрофию (рост клеток); детерминацию и дифференцировку клеток и морфогенез. Конечным результатом этих преобразований является образование клеточных систем - тканей, а также органов, их систем органов и организма в целом. Первые два месяца внутриутробного развития - стадия эмбриогенеза, характеризующаяся процессами "регионализации" и гистогенеза (дифференцировки клеток с образованием специализированных тканей). В то же время благодаря дифференциальному росту клеток и клеточным миграциям части организма приобретают определенные очертания, структуру и форму. Этот процесс - морфогенез - активно идет вплоть до взрослого состояния и продолжается до старости. Но его основные итоги видны уже на 8-й неделе внутриутробного развития. К этому времени эмбрион приобретает основные характерные признаки человека. В процессе историко-эволюционного формирования человека меняется и его онтогенез. Основные изменения индивидуального развития - это удлинение утробного развития, увеличение длительности детства, отсрочка времени полового созревания, выделение особого периода, переходного от половой зрелости к пожилому возрасту, увеличение общей продолжительности жизни. Необходимо отметить и то, что на всех этапах онтогенеза организм человека остается целостной и открытой биологической системой. Процессы развития человеческого организма на разных стадиях онтогенеза наглядней будет рассмотреть в таблице:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нам удалось выяснить, что в ходе онтогенеза каждый организм закономерно проходит последовательные фазы, стадии или периоды развития, из которых основными у организмов, размножающихся половым путём, являются: зародышевый (эмбриональный, или пренатальный), послезародышевый (постэмбриональный, или постнатальный) и период развития взрослого организма. В основе онтогенеза лежит сложный процесс реализации на разных стадиях развития организма наследственной информации, заложенной в каждой из его клеток. Обусловленная наследственностью программа онтогенеза осуществляется под влиянием многих факторов (условия внешней среды, межклеточные и межтканевые взаимодействия, гуморально-гормональные и нервные регуляции и т.д.) и выражается во взаимосвязанных процессах размножения клеток, их роста и дифференцировки. Закономерности онтогенеза, причинные механизмы и факторы клеточной, тканевой и органной дифференцировки изучаются комплексной наукой - биологией развития, использующей, помимо традиционных подходов экспериментальной эмбриологии и морфологии, методы молекулярной биологии, цитологии и генетики. На всех этапах онтогенеза организм человека остается целостной и открытой биологической системой. Действие регуляторов и факторов развития начинается еще до момента зачатия. Затем уже другие механизмы продолжают контролировать процесс развития в течение всего пренатального периода и постнатального онтогенеза, определяя экспрессию, действуя непосредственно на клеточном и тканевом уровне. Многие из этих механизмов обладают свойством саморегуляции, и большинство представляют собой сложные межсистемные комплексы, которые сами образуются в ходе онтогенеза. Они запускают и контролируют развитие отдельных систем организма. Мы же получаем хорошую возможность структурировать этот непрерывный процесс на условные этапы (периоды онтогенеза), регуляция в пределах которых оказывается более или менее жестко обусловленной генетически (чувствительные периоды). Хотя всё или почти всё замыкается в конце концов на генах, даже эндогенные регуляторы роста (та же нейроэндокринная система, призванная канализировать рост), оказываются во взаимодействии с широким спектром экзогенных условий ("шумов" развития), многие из которых имеют случайный характер. Реализация наследственной программы, происходящая в ходе индивидуального развития, в значительной степени попадает под влияние конкретных условий среды, в которой и протекает весь процесс. А ведь эти условия сами непрерывно изменяются. В результате онтогенез представляет собой целостную и динамичную картину смены этапов, характеризующихся различными темпами роста. Каждый такой этап имеет свою возрастную норму реакции, обычно приближающуюся к среднегрупповой (популяционной) характеристике. По ускорению или, наоборот, замедлению темпов роста отдельных систем или всего организма в целом, то есть по степени его акселерированности или ретардированности, мы можем судить о нормальности хода индивидуального развития. А это, с одной стороны, прямой путь к контролю, профилактике и диагностике возможных отклонений, а с другой - возможность для более глубокого понимания причин биологической (и не только) изменчивости человека. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Алексеев В.П. Становление человечества. - М., 1984. 2. Антропология. Хрестоматия. - М., 1997. 3. Бунак В.В. Род Homo, его возникновение и последующая эволюция. - М., 1980. 4. Любимова З.В., Маринова К.В., Никинина А. Возрастная физиология: В 2 ч. Ч. 1. - М.: Владос, 2004 5. Столяренко В.Е., Столяренко Л.Д. Антропология - системная наука о человеке: Учеб. Пособие. - Ростов н/Дону, 2004 6. Хрисанфова Е.Н., Перевозчиков И.В. Антропология: Учебник. - 2-е изд. М., 1999. кишечной трубки, пищеварительные железы (печень, поджелудочная железа), органы дыхания. Из мезодермы развиваются все виды соединительной ткани: кости, хрящи, сухожилия, подкожная клетчатка и др.), мышцы, кровеносная, выделительная и половая системы. ПРОВИЗОРНЫЕ (ВРЕМЕННЫЕ ОРГАНЫ) В процессе эмбриогенеза необходимая связь зародыша со средой обеспечивается специальными внезародышевыми органами, функционирующими временно и называемими провизорными. Назначение провизорных органов – обеспечение жизненно важных функций функций зародыша в разнообразных условиях среды. Так у истинно наземных животных (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), потерявшие связь с водной средой, зародыши развиваются в специальной оболочке, заполненной жидкостью – амнион. Позвоночные, обладающие амнионом объединяются в группу высших позвоночных – амниотов. Амниоты кроме амниона имеют и другие зародышевые оболочки аллантаис и желтлчный мешок (рептилии, птицы). У млекопитающих помимо амниона, аллантоиса и желточного мешка имеется и хорион. 1. Хорион (сосудистая оболочка) образуется из эктодермы зародыша, покрыт ворсинками, которые врастают в слизистую оболочку матки. Позже часть хориона теряет ворсинки и получает название гладкого, а место наибольшего разветвления ворсинок хориона, наиболее тесно контактирующих с маткой, носит название детского места, или плп плаценты. Через плаценту плод снабжается питательными веществами, кислородом и освобождается от продуктов жизнедеятельности (СО2 и др.), плацента осуществляет барьерную функции, задерживая многие вредные вещества и микроорганизмы, но через неё могут пройти алкоголь, никотин и некоторые лекарственные вещества. 2. Амнион - внутренняя зародышевая оболочка (водная оболочка – околоплодный пузырь). Функцией его эпителия является секреция околоплодных вод, определяющих важнейшие условия развития плода, а также выведение продуктов его обмена в околоплодную жидкость, предотвращает потерю эмбрионом воды, служит защитной подушкой и создает эбриону возможность для некоторой подвижности. 3. Желточный мешок у млекопитающих редуцирован, заполнен жидкостью, содержащей белки и соли. На ранних стадиях развития он играет роль кроветворного органа, из особых кровяных островков образуются первые клетки крови и сосуды зародыша, также здесь образуются половые клетки зародыша, желточный мешок входит в состав плаценты. Позже из желточного мешка образуется пуповина. 4. Аллантоис (мочевая оболочка) растет из задней кишки зародыша, пока не придет в соприкосновение с хорионом, образуя богатую сосудами структуру хорионаллантоис. Аллантоис вместе с желточным мешком участвует в образовании пупочного канатика. ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ Постэмбриональный период онтогенеза начинается с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек и заканчивается смертью организма. Этот период характеризуется ростом и половым созреванием. Различают прямое и непрямое (с метаморфозами) постэмбриональное развитие. Постэмбриональное развитие Прямое – Непрямое – характеризуется ростом развитие с превращениями (с метаморфозом) и половым созреванием (пресмыкающиеся, птицы, с полным с неполным млекопитающие) преващением: преващением: - яйцо - яйцо - личинка (гусеница) - личинка - куколка (головастик) - имаго - взрослая особь При прямом развитии на свет появляется организм похожий на взрослую особь, но отличается от него только размерами, недоразвитием половых органов, а также пропорциями тела. Постэмбриональное развитие, в этом случае, сводится к росту и половому созреванию. Характерно для пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. При непрямом развитии (развитие с метаморфозами) – превращениями, из яйцевых оболочек выходит личинка, отличающаяся от взрослого организма (морфологически и физиологически). У неё имеются специализированные личиночные органы, отсутствуют некоторые органы взрослой особи. Личинка питается, растет, личиночные органы разрушаются, формируются органы взрослого животного. Биологическое значение непрямого развития заключается в том, что организм на стадии личинки растет и развивается не за счет запасных питательных веществ яйцеклетки, а благодаря самостоятельному питанию. Следовательно, такой тип развития характерен для организмов, яйцеклетки которых содержат малое количество желтка (земноводные, многие членистоногие и др.) Таким образом, при непрямом развитии уменьшается конкуренция за пищу и место обитания между взрослыми особями и их потомством. Например, личинка лягушки – головастик питается растениями, а взрослая лягушка – насекомыми. Также, у ряда видов, например кораллов, взрослые особи ведут прикрепленный образ жизни, они не могут передвигаться. Зато личинка у них подвижна, что способствует расселению вида. |