Независимо от способа размножения, начало новому организму дает одна клетка, содержащая наследственные задатки и обладающая всеми характерными признаками и свойствами целого организма.
Индивидуальное развитие заключается в постепенной реализации наследственной информации, полученной от родителей.

Начало эволюционной эмбриологии положили русские ученые А.О. Ковалевский и И.И. Мечников. Они впервые обнаружили три зародышевых листка и установили принципы развития беспозвоночных и позвоночных животных. Онтогенезом, или индивидуальным развитием, называется весь период жизни особи с момента образования зиготы до гибели организма.

Онтогенез делится на два периода:

— эмбриональный период: от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек;
— постэмбриональный период : от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

Стадии эмбрионального развития (на примере ланцетника)

Дробление — многократное деление зиготы путем митоза. Образование бластулы — многоклеточного зародыша.

Гаструляция — образование двухслойного зародыша — гаструлы с наружным слоем клеток (эктодермой) и внутренним, выстилающим полость (энтодермой). У многоклеточных животных часто вслед за образованием двухслойного зародыша, возникает третий зародышевый слой — мезодерма, который находится между экто — и энтодермой.

Зародыш становится трехслойным. Сущность процесса гаструляции заключается в перемещении клеточных масс. Клетки зародыша практически не делятся и не растут. Появляются первый признаки дифференцировки клеток.

Органогенез — образование комплекса осевых органов: нервной трубки, хорды, кишечной трубки, мезодермальных сомеитов. Дальнейшая дифференцировка клеток приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листков — органов и тканей. Из эктодермы формируются: нервная система, кожа, органы зрения и слуха. Из энтодермы формируются: кишечник, легкие, печень, поджелудочная железа. Из мезодермы — хорда, скелет, мышцы, почки, кровеносная и лимфатическая системы.
В ходе органогенеза одни зачатки влияют на развитие других зачатков (эмбриональная индукция). Взаимодействие частей зародыша является основой его целостности. В период эмбрионального развития зародыш очень чувствителен к влиянию факторов среды. Такие вредные воздействия, как алкоголь, табак, наркотики, могут нарушить ход развития и привести к различным уродствам.

Постэмбриональное или послезародышевое развитие начинается с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек и длится до смерти организма. Оно бывает двух типов: прямое и непрямое.

При прямом развитии родившиеся потомки во всем сходны с взрослыми особями, обитают в той же среде и питаются той же пищей, что обостряет внутривидовую конкуренцию (птицы, пресмыкающиеся, млекопитающие, некоторые насекомые и др.).

При непрямом развитии новый организм появляется на свет в виде личинки, претерпевающей в своем развитии ряд превращений — метаморфозов (амфибии, многие насекомые). Метаморфоз связан с разрушением личиночных органов и возникновением органов, присущих взрослым животным. Например, у головастика в процессе метаморфоза, происходящего под влиянием гормона щитовидной железы, исчезает боковая линия, рассасывается хвост, появляются конечности, развиваются легкие и второй круг кровообращения.

Значение метаморфоза :

— личинки могут самостоятельно питаться, расти и накапливать вещества для формирования постоянных органов, обитая в среде, нехарактерной для взрослых особей;

— личинки могут играть важную роль в расселении организмов (например, личинки двухстворчатых моллюсков).

— разная среда обитания снижает интенсивность внутривидовой борьбы за существование.

Непрямое развитие особей является важным приспособлением, возникшим в ходе эволюции

Эмбриональное и постэмбриональное развитие

Дальнейшее развитие связано с увеличением размеров и приобретением половой зрелости. Например: развитие рептилий, птиц, млекопитающих.

Непрямое развитие, или развитие с метаморфозом - появившийся организм отличается по строению от взрослого организма, обычно устроен проще, может иметь специфические органы, такой зародыш называется личинкой. Личинка питается, растет и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослому организму (имаго). Например: развитие лягушки, некоторых насекомых, различных червей.
Постэмбриональное развитие сопровождается ростом.

Филогене́з (от греческого phylos - племя, раса и geneticos - имеющий отношение к рождению) - историческое развитие организмов. В биологии филогенез рассматривает развитие биологического вида во времени. Таксономия, классификация организмов по сходству, основана на филогенезе, но методологически отличается от филогенетического представления организмов.

Филогенез рассматривает эволюцию в качестве процесса, в котором генетическая линия - организмы от предка к потомкам - разветвляется во времени, и её отдельные ветви могут специализироваться относительно общего предка, сливаться в результате гибридизации или исчезать в результате вымирания.

Тема 3.3 Постэмбриональное развитие

Терминология

1. Амнион – тело зародыша, окруженное водной оболочкой.

2. Метаморфоз – превращения в период развития.

3. Рост определенный – рост ограниченный сроком.

4. Рост неопределенный – продолжающийся всю жизнь.

5. Дивергенций – расхождение признаков.

6. Филогенез – историческое развитие организмов.

Постэмбриональный период развития

В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается эмбриональный и начинается постэмбриональный период развития, завершающийся смертью организма.

Постэмбриональное развитие может быть прямым или сопровождаться превращением – метаморфозом.

При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм, в котором заложены все основные органы, свойственные взрослому организму (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). Постэмбриональное развитие у этих животных сводится в основном к росту и половому созреванию. При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка питается, растёт и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным.

Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и возникают органы, присущие взрослым животным.

Например, у асцидий (тип хордовых) образуется личинка, обладающая всеми основными признаками хордовых: хордой, нервной трубкой, жаберными щелями. Личинка свободно плавает, а затем прикрепляется к твёрдой поверхности и совершает метаморфоз: исчезает хвост, хорда и нервная трубка распадаются. Асцидия ведёт прикреплённый образ жизни. Строение личинки указывает на происхождение их от хордовых, ведущих свободный образ жизни. В процессе метаморфоза асцидии переходят к сидячему образу жизни, в связи с чем упрощается их организация.

Личиночная форма амфибий – головастик, для которого характерны жаберные щели, боковая линия, один круг кровообращения. В процессе метаморфоза, проходящего под влиянием гормона щитовидной железы исчезает хвост, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются лёгкие. Обращает на себя внимание сходство ряда черт строения головастика и рыб.

Примером полного метаморфоза может служить развитие насекомых. Гусеницы бабочек или личинки стрекоз резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных. Таким образом, метаморфоз связан с переменой образа жизни или среды обитания.

С неполным метаморфозом протекает развитие у некоторых насекомых, например таракан.

Значение метаморфоза заключается в том, что личинки могут самостоятельно питаться и растут, накапливая клеточный материал для формирования постоянных органов, свойственных взрослым животным. Кроме того, свободноживущие личинки прикреплённых животных играют важную роль в расселении вида, в расширении ареала. Смена образа жизни или среды обитания в процессе онтогенеза благодаря тому, что личиночные формы некоторых животных обитают в иных условиях и имеют другие источники питания, снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида.

В ряде случаев процессы, происходящие в индивидуальном развитии, указывают на события, имевшие место в филогенезе, т.е. процессе исторического развития данного вида.

Постэмбриональный период развития имеет разную продолжительность.

Онтогенез. Эмбриональное и постэмбриональное развитие

Например, подёнка в личиночном состоянии живёт 2-3 года, а во взрослом состоянии 2-3 часа или 2-3 дня. Взрослые особи не питаются из-за отсутствия ротового аппарата. После оплодотворения и откладки яиц они умирают. В большинстве случаев постэмбриональный период более продолжителен. У человека он включает стадию полового созревания, стадию зрелости и старости.

У млекопитающих наблюдается зависимость продолжительности жизни от длительности полового созревания и беременности.

Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. Различают рост неопределённый, продолжающийся в течение всей жизни и определённый, ограниченный каким-то сроком. Неопределённый рост наблюдается у деревьев, моллюсков. У многих животных рост прекращается вскоре после достижения полового созревания.

Биогенетический закон

Все многоклеточные организмы развиваются из одной оплодотворённой клетки. Развитие зародышей у животных, относящихся к одному типу, во многом сходно. На ранних стадиях развития зародыши позвоночных очень похожи. Эти факты подтверждаются справедливостью закона зародышевого сходства: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа».

Сходство зародышей разных систематических групп свидетельствует об общности их происхождения. В дальнейшем в строении зародышей проявляются признаки класса, рода, вида и, наконец, признаки, характерные для данной особи. Расхождение признаков зародышей в процессе развития называется эмбриональной дивергенцией и объясняется историей развития данного вида, отражая эволюцию той или иной систематической группы животных.

Изменчивости подвержены все стадии развития. Мутации затрагивают гены, обуславливающие особенности строения и обмена веществ у эмбрионов на самых ранних стадиях развития. Но структуры, возникающие у эмбрионов играют важную роль в процессах дальнейшего развития. Поэтому изменения на ранних стадиях обычно приводят к недоразвитию и гибели организма. Напротив, изменения на поздних стадиях, затрагивая менее значительные признаки, могут быть благоприятные для организма и в таких случаях подхватываются естественным отбором.

Появление в эмбриональном периоде развития признаков, свойственных далёким предкам, отражает эволюционные преобразования в строении органов.

Многочисленные примеры указывают на глубокую связь между индивидуальным развитием организмов и их историческим развитием.

Эта связь нашла выражение в биогенетическом законе : Онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть кратное и быстрое повторение филогенеза (исторического развития) вида, к которому эта особь относится.

Биогенетический закон сыграл важную роль в развитии эволюционных идей. В ряде случаев изменения, отличающие строение взрослых организмов от строения предков, появляются в эмбриональном периоде.

В некоторых случаях изменения возникают на средних стадиях развития.

Таким образом, в основе филогенеза лежат изменения, происходящие в онтогенезе отдельных особей.

Развитие организмов и окружающая среда. Организм не может жить вне среды обитания. Столь же невозможно и развитие организма вне окружающей среды. Например, куриное яйцо развивается только при определённой температуре. Не менее важен ионный состав для развития водных организмов. Всем видам не безразличны концентрация кислорода, содержание углекислоты и т.д.

В развитии зародыша существуют критические периоды, когда эмбрион более чувствителен к действию внешних агентов. Организм развивается в условиях, характерных для особей данного вида и вне этих условий развитие нарушается.

Таким образом, воздействия неблагоприятных факторов на организм в большинстве случаев обязательно сказываются на развитии потомства.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте.

Жизнь каждого живого существа складывается из определенных биологических периодов и стадий. В целом можно выделить два основных - эмбриональный и постэмбриональный. Что собой представляет каждый, на чем основывается и как характеризуется, рассмотрим в данной статье.

Общее представление об образовании зародыша

Прежде чем организм появляется на свет и начинается его жизнь, нужно, чтобы он образовался в утробе родительского существа (чаще всего материнского, есть и исключения - гермафродиты).

Для этого существует естественный процесс - оплодотворение. Он заключается в слиянии мужских и женских половых гамет (клеток), в результате которого сформируется зигота - еще не определившийся зародыш. Эта оплодотворенная яйцеклетка и станет началом эмбрионального периода в развитии новой жизни.

Варианты оплодотворения могут быть разными, ведь живых существ очень много, и все они настолько уникальны, необычны и вариативны по внешним и внутренним особенностям, что остается только удивляться природе.

Можно выделить три основных способа:

внутреннее оплодотворение - происходит строго внутри тела самки;
наружное - половые продукты выносятся во внешнюю среду и там встречаются;
гермафродитного рода - и мужские, и женские половые протоки изливаются в один канал внутри единого организма без определенного рода.

Для растений процесс оплодотворения вообще особенный. У цветковых он назван двойным и был открыт русским ученым Навашиным в 1898 году. Споровые обязательно ищут воду для осуществления данного явления, а голосеменные с ним вообще не торопятся. Их зародыш формируется около двух лет.

Тем не менее, как только зигота образовалась, берет свое начало новый этап в развитии будущей особи - эмбриональный. Он также неоднороден и складывается из нескольких стадий.

Эмбриональная стадия развития: характеристика

Это очень важный период, ведь именно в нем происходит закладка всех органов и систем, определяются особенности будущего организма. Начинается он формированием зиготы, а заканчивается моментом рождения на свет.

За это время эмбрион проходит ряд последовательных стадий:

дробление зиготы митотическим путем;
бластула - полый внутри шар из двух слоев клеток;
гаструляция - формирование самого зародыша с двумя слоями клеток, выстилающими его изнутри и снаружи;
нейрула - формирование трех зародышевых листков и закладка нервной трубки;
образование органов и их систем в будущей особи.

Очевидно, что затем наступает время роста и развития самого эмбриона. Так продолжается до тех пор, пока он не достигнет определенных размеров, наберется сил для рождения, будет готов к жизни в другой, наружной среде. Ведь дальше его ждет уже постэмбриональное развитие, которое протекает в совершенно иных условиях и по другим правилам.

Рождение и его виды

Процесс рождения, или роды, - сложный и очень тяжелый, однако вполне естественный. Это и есть переходный момент от эмбриона к тому времени, когда наступает постэмбриональная стадия. Суть состоит в выталкивании из утробы матери плода вместе с последом, в котором он все это время находился. Если же говорить о животных, то сюда же можно отнести выталкивание яиц из клоаки, живорождение по примеру человека, откладывание личинок насекомыми.

Виды рождения у разных организмов:

откладывание яиц;
выталкивание капсулы с личинками;
введение личинки под кожу промежуточного хозяина;
живорождение.

Для каждого вида характерен свой способ. Однако чаще всего встречается именно живорождение - у птиц, млекопитающих, некоторых пресмыкающихся, человека.

Постэмбриональный период развития

Как уже оговаривалось выше, он берет свое начало с момента появления детеныша на свет либо с выхода его из яйцевых стенок, личиночной пленки, кокона и прочего. С этого времени постэмбриональное развитие может пойти по-разному. Всего обозначается два основных пути:

прямое;
с метаморфозом (непрямое).

Какой из них будет выбран, зависит от генетических особенностей каждого конкретного вида. Например, многие насекомые выбирают именно второй путь, так как это позволяет преодолевать основные экологические и биологические проблемы.

Для млекопитающих, птиц, человека более приемлем первый вариант, включающий будущую заботу о появляющемся потомстве.

Прямое развитие

Прямое постэмбриональное развитие организма заключается в появлении после рождения особи, полностью повторяющей по внешним и внутренним признакам материнскую, только меньшую по размерам и с не до конца развитыми системами органов.

Другими словами, на свет появляется уменьшенная копия исходной особи. Детеныш ведет такой же образ жизни, употребляет в пищу те же продукты, что и родители. Именно они в ходе жизни научат малыша всему, что ему пригодится для максимальной приспособленности к условиям среды. А также к тому, чтобы занять свою нишу в природе.

Подобное постэмбриональное развитие характерно для птиц, пресмыкающихся, млекопитающих. Можно привести массу примеров, подтверждающих это. Ни одна львица не бросит своих львят до тех пор, пока они не начнут самостоятельно добывать себе пищу. Птицы носят в свои гнезда пропитание для птенчиков, которые, едва вылупившись из гнезда, сразу хотят кушать. До этого они высиживают потомство, обеспечивая яйцам защиту и оптимальную температуру.

Непрямое развитие

Непрямое постэмбриональное развитие имеет также другое название - с метаморфозом. Это слово переводится как "преобразование", "превращение". Так и происходит. Появляющееся животное не сразу становится таким же, как его родители. Сначала оно пребывает в совершенно иной, личиночной стадии. Чаще всего такие превращения характерны именно для разных видов насекомых. Редко когда из личинки выходит сразу организм, идентичный взрослому.

Чаще всего он совершенно иной не только по внешним признакам, но и по образу жизни, способу и виду питания, занимаемой территории обитания. Причин для такого явления немало. Одними из главных являются:

сохранение численности видов, так как уходит конкуренция за пищу;
разные места обитания и условия существования, что способствует более широкому ареалу заселения.

Непрямое постэмбриональное развитие организмов характерно для:

растений;
беспозвоночных (насекомых, губок, кишечнополостных) животных;
круглоротых (миноги, например);
некоторых видов рыб;
земноводных.

Это очень удобное и выгодное преобразование, созданное природой. На определенной стадии развития личинка превращается в исходную родительскую форму. Но до этого ее главная задача - питание и накапливание веществ для успешного метаморфоза.

Очень ярким примером могут служить стрекозы, у которых имаго и личинка резко отличны друг от друга. Известно, что сложно встретить более жестокого и прожорливого хищника, чем маленькие детеныши этих насекомых. Они способны убивать особей, которые превосходят их по размерам и массе.

Личинки земноводных имеют жабры и обитают только в водной среде, в то время как взрослые особи дышат покровами тела и легкими, а среда их жизни - двойная.

Бабочки вообще кардинально различны в стадиях своего постэмбрионального развития. Ведь гусеницы выглядят совершенно иначе, нежели взрослые красивые насекомые, которыми так все восхищаются.

Постэмбриональный период: ювенильный

Кроме той классификации, которую мы уже привели, следует указать еще одну. Постэмбриональное развитие организмов включает в себя три этапа:

ювенильный;
пубертатный;
старение.

Первый, ювенильный, начинается с момента рождения и продолжается до полного созревания, в том числе полового. Главная особенность - это рост и развитие, причем очень активное. Если говорить о людях, то это период детства, который длится до самого окончания подросткового возраста.

Очень важно на этом этапе получение достаточного количества питательных веществ. В дикой природе это также момент получения ценных знаний от родителей и том, как жить в окружающем мире. Млекопитающие учат детенышей ходить, охотиться, выбирать пропитание, ухаживать за собой.

Пубертатный период

Этот постэмбриональный период у большинства видов существ занимает основную часть жизни. Ведь он включает в себя весь сознательный и осмысленный этап зрелости. У людей это возраст в рамках примерно с 16 и до 55-60 лет. Конечно, у каждого по-разному. Ведь генетические особенности у каждой особи свои, поэтому сложно обозначить четкие границы.

В этот период проходит основной жизненный этап, в том числе воспроизведение потомства и его воспитание и выращивание.

Старение и смерть

Это заключительный этап в жизни каждого живого существа. Если говорить о беспозвоночных, пресмыкающихся и других примитивных животных, то у многих старение - период сразу после рождения потомства. Ведь цель существования именно в этом процессе.

Млекопитающие и люди в полной мере познают всю суть данного этапа. Ведь старение происходит постепенно, смерть также наступает естественно, не мгновенно (если говорить о нормальных природных вариантах). Что происходит в организме в этот период?

Меняется процесс обмена веществ.
Ухудшается работа головного мозга, органов чувств.
Обостряются хронические и другие заболевания.
Организм готовится к прекращению жизнедеятельности.

Данный период завершает постэмбриональное развитие животных. То же самое относится и к человеку.

Жизненный цикл разных видов насекомых

Непрямое постэмбриональное развитие, как мы уже говорили, более всего характерно именно для насекомых. Среди беспозвоночных можно найти множество примеров, подтверждающих это явление:

тараканы;
клопы;
поденки;
стрекозы;
бабочки и многие другие.

При этом превращение во взрослую особь не у всех происходит одинаково. Есть существа, которые осуществляют его не полностью. Такой метаморфоз именуется неполным. Большинство же превращается в родителей достаточно быстро и полностью.

Развитие животных после рождения

Млекопитающие животные - особые в отношении постэмбрионального развития. Именно они способны, как человек, проявлять заботу о потомстве, выкармливать его молоком, обучать и воспитывать. Стоит вспомнить хотя бы кенгуру, который прячется в мамину сумку, будучи уже совершенно умелым бегуном и прыгуном.

Среди медведей, слонов, волков всегда сохраняется негласный закон - малыша не тронет никто из своих, а если он лишится родителя, значит, ему его заменят сородичи. Это подтверждает тот факт, что природа очень мудро, правильно и грамотно расставляет приоритеты. Ведь если говорить о крупных млекопитающих, то потомство редко достигает и пяти детенышей. Поэтому им очень важно их сохранить и вырастить.

А вот самки земноводных, рыб, червей, насекомых могут откладывать миллионы яиц, икринок и так далее. Поэтому заботиться не имеет смысла. Из такого количества потомства все равно останется немало выживших.

В ходе этого урока вы продолжите изучение темы «Индивидуальное развитие», рассмотрите постэмбриональный период онтогенеза живых организмов, который начинается после выхода животного из зародышевых оболочек или организма матери (у живородящих животных). Ознакомитесь с особенностями ювенильного, пубертатного (взрослый) и сенильного (старение) периодов в жизни человека и животных. Узнаете о прямом и непрямом развитии в ювенильный период, о том, какие гормоны влияют на процессы становления организма, что ускоряет, а что замедляет процесс старения. Какие животные живут необычно долго и с возрастом не стареют, как они научились контролировать генетическую программу старения. Может ли человек быть вечно молоды м.

Постэмбриональный период начинается с момента выхода нового организма из яйцевых оболочек либо из организма матери. Он подразделяется на три периода и включает ювенильный период, пубертатный период и период старения.

Первый ювенильный период продолжается до окончания полового созревания и может проходить по двум различным путям. Прямое развитие происходит, если из яйца или организма матери выходит новая особь, внешне похожая на взрослую, но меньше размером и несформированной половой системой. К такому типу развития относится развитие птиц, рептилий, млекопитающих (рис. 1).

Рис. 1. Примеры прямого развития животных. Сверху вниз: птицы (курица), рептилии (крокодил) и млекопитающие (человек)

Другой тип развития называется непрямым и протекает с метаморфозом (превращением). При этом личинка не похожа на взрослую особь. Этот тип развития характерен для лягушек, некоторых насекомых и червей (рис. 2).

Ювенильный период всегда сопровождается ростом организма, с одной стороны процесс роста запрограммирован генетически, а с другой стороны - зависит от условий существования.

Рис. 2. Примеры непрямого развития животных: амфибии (лягушка), чешуекрылые (бабочка)

В маленьком аквариуме рыбы никогда не достигнут размеров, до которых вырастают в природных условиях, но если во время ювенильного периода рыб из маленького аквариума пересадить в большой аквариум, то такие рыбы вырастут больше, чем те которые остались в маленьком аквариуме.

У человека рост контролируется целым рядом гормонов, выделяемых гипоталамусом, гипофизом, щитовидной железой и половыми железами.

Второй период постэмбрионального развития - так называемый пубертатный период, или период зрелости (рис. 3), у позвоночных животных занимает большую часть жизни.

Рис. 3. Период зрелости у человека

Период зрелости плавно перетекает в следующий период - старость.

Гормоны и рост млекопитающих

На рост и развитие млекопитающих влияют гормоны, которые вырабатываются щитовидной железой, корой надпочечников и половыми железами (рис. 4). Их деятельность регулирует гипофиз, что было доказано в многочисленных экспериментах.

Рис. 4. Железы, влияющие на рост и развитие

Из гипофиза было экстрагировано некое вещество, которое при введении животным увеличивало их массу тела. Это вещество назвали гормоном роста. В дальнейших исследованиях было показано, что это один из тропных гормонов гипофиза, который называется соматотропин.

Соматотропин человека - это белок, состоящий из 190 аминокислот. Он усиливает процессы роста во всем организме, ускоряя синтез нуклеиновых кислот для подготовки к митозу, способствуя поглощению аминокислот хрящевой и мышечной тканями.

Старение - это общебиологическая закономерность, свойственная всем живым организмам. В определенном для каждого организма возрасте в организме начинаются изменения, снижающие возможности этого организма к приспособлению, к изменяющимся условиям существования (рис. 5).

Рис. 5. Пожилой человек

Улучшения условий жизни, снижение детской смертности, победа над многими заболеваниями - все это приводит к увеличению продолжительности жизни.

Если в XVI в XVII веке средняя продолжительность жизни была около 30 лет, то сейчас в благополучных странах средняя продолжительность жизни у мужчин достигает 75 лет (рис. 4), а у женщин 80.

Очевидно, это не предел, и победа над сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями может продлить жизнь человека до 120-140 лет, но при этом, естественно, человек должен вести так называемый здоровый образ жизни и не злоупотреблять алкоголем и никотином.

Смерть - это прекращение жизнедеятельности человека, однако смерть необходима для эволюционного процесса, поскольку без нее не происходила бы смена поколений.

Процесс старения запрограммирован генетически, однако до сих пор нет единой теории, объясняющей этот процесс.

Одни исследователи считают, что процесс старения запускается группой генов, которая запускает так называемую программу старения - эта точка зрения подтверждается существованием редчайшего заболевания человека, прогерии.

Типы старения человека

Медики утверждают, что процесс старения- это сложный многогранный и генетически обусловленный процесс, предотвратить который невозможно, а вот затормозить его можно. Различают два вида старения - физиологическое и патологическое.

При физиологическом старении возраст человека аналогичен паспортному возрасту, а при патологическом старении наблюдается ускоренное старение организма, связанное в большинстве случаев с различными стрессовыми факторами или же с генетической предрасположенностью.

Животные-долгожители

Старость, одряхление не есть обязательный атрибут долгой жизни. Существуют виды, которые могут жить на протяжении веков. К таким видам относится моллюск жемчужница (рис. 6), которая может жить около 200 лет и при этом не стареть. С каждым годом жемчужница становится все устойчивее к условиям окружающей среды и даже лучше размножается.

Рис. 6. Двустворчатый моллюск жемчужница. С возрастом жемчужница не стареет, а становится более жизнеспособной.

Но, тем не менее, даже жемчужница оказывается не бессмертной. Она погибает из-за несогласованного роста раковины и мышечной ноги, которая её держит в вертикальном положении. Огромная раковина перевешивает и падает на дно, фильтрация планктона прекращается, и жемчужница умирает с голода.

Та же учесть преследует крупных черепах (рис. 7), у которых панцирь становится слишком тяжелым.

Рис. 7. Гигантские черепахи

Что касается млекопитающих, то среди них также есть виды-долгожители. К таким видам относится гренландский кит (рис. 8) - он может жить более 200 лет, при этом, когда он умирает, у него не наблюдается признаков старения, и от чего он умирает - пока не известно.

Рис. 8. Гренландский кит

Не так давно было открыто существо голый землекоп (рис. 9), которое живет в Африке. Продолжительность жизни этого существа - 28 лет, по размерам оно не превышает мышь-полёвку. Так вот, голый землекоп сумел отменить программу старения. У этого зверька не встречается сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, рака - у него мощнейшая иммунная система, которая сохранятся активной в течение всей жизни. У землекопа два зуба, треть всех мышц организма обеспечивает работу этих резцов. Землекопы прогрызают под землей лабиринты площадью примерно, как два футбольных поля.

В центре этого лабиринта - онтоцарицы, вокруг - 250 воинов. У царицы от одного до трех мужей, многие самцы погибают в борьбе с врагами, змеями и землекопами из соседних стай. От чего наступает естественная сметь землекопов при отсутствии каких-либо других изменений, учеными пока не установлено.

Рис. 9. Голый землекоп в норе

Таким образом, процесс индивидуального развития контролируется генетической программой организма, однако может регулироваться и корректироваться факторами внешней среды, с которыми сталкивается организм.

У ребенка, больного прогерией, проявляются явные признаки старости, в 10-12 лет он выглядит как очень пожилой человек (рис. 10).

Рис. 10. Дети, страдающие прогерией

Доказано также, что ДНК в любом организме постоянно повреждается различными физическими и химическими воздействиями. В молодом возрасте активно работают специальные ферменты, восстанавливающие нормальное строение ДНК, однако в старости ферменты функционируют все слабее, и накопление ошибок в структуре ДНК ведет к онкологическим заболеваниям и нарушениям обмена веществ.

Список литературы

А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2005. По ссылке скачать учебник: ().
Д.К. Беляев. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 11-е издание, стереотипное. - М.: Просвещение, 2012. - 304 с. ().
В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. - 5-е издание, стереотипное. - М.: Дрофа, 2010. - 388 с. ().

на английском языке:

Википедия ().

Домашнее задание

Что такое онтогенез? Из каких этапов он состоит?
Что называют постэмбриональным развитием организма? Какие стадии постэмбрионального развития выделяют?
Какие виды ювенильного развития встречаются у животных? В чем их отличие?
Почему вслед за ювенильным периодом наступает зрелость?
Что такое старость? Что вам известно про механизмы старения?
Может ли человек жить вечно? Какое заболевание связано с наступлением ранней старости?
Какие гормоны влияют на переход от одного этапа онтогенеза к другому?
Какие животные-долгожители вам известны? Как они борются со старением? Почему все-таки умирают?

Значение нарушения механизмов онтогенеза в формировании пороков развития.

Пороки развития звукопроводящей системы среднего уха могут быть причиной врожденного нарушения слуха наряду с нарушениями других отделов слухового анализатора. Врожденная фиксация стремечка приводит к врожденной проводниковой глухоте при нормальном развитии уха в остальном. Дефекты молоточка и наковальни часто сочетаются с синдромом первой дуги. Механизмами возникновения подобных пороков развития могут быть нарушения рассасывания (гибели) молодой соединительной ткани в барабанной полости и остановка развития всей области первой висцеральной дуги. Большинство видов врожденной глухоты обусловлены генетически и носят наследственный характер.

Пороки развития пищеварительной системы выражаются в недоразвитии (гипогенезия) или полном отсутствии развития (агенезия) участков кишечной трубки или ее производных, в отсутствии естественного отверстия, сужении канала, персистировании эмбриональных структур, незавершенном повороте и гетерогонии различных тканей в стенку желудочно-кишечного тракта.

Врожденные пороки сердечно-сосудистой системы насчитывают десятки разновидностей. Частота встречаемости -б-10 на 1000 новорожденных. Пороки сердечно-сосудистой системы бывают изолированными и в сочетании с пороками других систем, т.е. множественными пороками. Изолированные пороки чаще мультифакториальные, но известны также доминантные и рецессивные формы. Среди пороков, входящих в группу множественных, поражение сердечно-сосудистой системы часто сопровождается хромосомными и генными синдромами. Пороки сердечно-сосудистой системы в основном представляют собой либо недоразвитие каких-либо структур в эмбриогенезе, либо персистирование этих эмбриональных структур, в то время как они должны видоизменяться и принять дефинитивный вид. Иногда встречаются грубые нарушения топографии сердца и сосудов.

Период развития организма от момента рождения до смерти.

Постэмбриональный период характеризуется:

1. Интенсивным ростом

2. Установлением окончальных пропорций тела

3. Постепенным переходом систем органов к функционированию в режиме, свойственном зрелому организму.

В постэмбриональном онтогенезе различают ювениальный и пубертатный периоды, а также период старости, заканчивающийся смертью.

Ювенильный период . Этот период (от лат. juvenilis - юный) определяется временем от рождения организма до полового созревания. У разных организмов он протекает по-разному и зависит от типа онтогенеза организмов. Для этого периода характерно либо прямое, либо непрямое развитие.

В случае организмов, для которых характерно прямое развитие (многие беспозвоночные, рыбы, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие, человек), вылупившиеся из яйцевых оболочек или новорожденные сходны с взрослыми формами, отличаясь от последних лишь меньшими размерами, а также недоразвитием отдельных органов и несовершенными пропорциями тела.

Характерной особенностью роста в ювенильный период организмов, подверженных прямому развитию, является то, что происходит увеличение количества и размеров клеток, изменяются пропорции тела. Рост человека в разные периоды его онтогенеза показан на рис. 95. Рост разных органов человека неравномерен. Например, рост головы заканчивается в детстве, ноги достигают пропорциональной величины примерно к 10 годам. Наружные половые органы очень быстро растут в возрасте 12-14 лет. Различают определенный и неопределенный рост. Определенный рост характерен для организмов, которые к определенному возрасту прекращают свой рост, например, насекомые, млекопитающие, человек. Неопределенный рост характерен для организмов, которые растут всю жизнь, например, моллюски, рыбы, земноводные, рептилии, многие виды растений.

В случае непрямого развития организмы претерпевают превращения, называемые метаморфозами (от лат. metamorphosis - превращение). Они представляют собой видоизменения организмов в процессе развития. Метаморфозы широко встречаются у кишечно-полостных (гидры, медузы, коралловые полипы), плоских червей (фасциолы), круглых червей (аскариды), моллюсков (устрицы, мидии, осьминоги), членистоногих (раки, речные крабы, омары, креветки, скорпионы, пауки, клещи, насекомые) и даже у некоторых хордовых (оболочечники и земноводные). При этом различают полные и неполные метаморфозы. Наиболее выразительные формы метаморфозов наблюдают у насекомых, которые подвергаются как неполным , так и полным метаморфозам .

Неполное превращение - это такое развитие, при котором из яйцевых оболочек выходит организм, строение которого сходно со строением взрослого организма, но размеры намного меньше. Такой организм называют личинкой. В процессе роста и развития размеры личинок увеличиваются, но имеющийся хитинизированный покров мешает дальнейшему увеличению размеров тела, что приводит к линьке, т. е. сбрасыванию хитинизированного покрова, под которым находится мягкая кутикула. Последняя расправляется, и это сопровождается увеличением размеров животного. После нескольких линек животное достигает зрелости. Неполное превращение характерно, например, в случае развития клопов.

Полное превращение - это такое развитие, при котором из яйцевых оболочек освобождается личинка, существенно отличающаяся по строению от взрослых особей. Например, у бабочек и многих насекомых личинками являются гусеницы. Гусеницы подвержены линьке, причем могут линять по нескольку раз, превращаясь затем в куколки. Из последних развиваются взрослые формы (имаго), которые не отличаются от исходных.

Пубертатный период. Этот период называют еще зрелым, и он связан с половой зрелостью организмов. Развитие организмов в этот период достигает максимума.

Рост и индивидуальное развитие животных организмов подвержены нейрогуморальной регуляции со стороны гуморальных и нервных механизмов регуляции.

У позвоночных железами внутренней секреции являются гипофиз, эпифиз, щитовидная, паращитовидная, поджелудочная, надпочечники и половые железы, которые тесно связаны одна с другой. Гипофиз у позвоночных вырабатывает гонадотропный гормон, стимулирующий деятельность половых желез. У человека гормон гипофиза влияет на рост. При недостатке развивается карликовость, при избытке - гигантизм. Эпифиз продуцирует гормон, который влияет на сезонные колебания в половой активности животных. Гормон щитовидной железы влияет на метаморфоз насекомых и земноводных. У млекопитающих недоразвитие щитовидной железы ведет к задержке роста, недоразвитию половых органов. У человека из-за дефекта щитовидной железы задерживается окостенение, рост (карликовость), не наступает полового созревания, останавливается психическое развитие (кретинизм). Надпочечники продуцируют гормоны, оказывающие влияние на метаболизм, рост и дифференцировку клеток. Половые железы продуцируют половые гормоны, которые определяют вторичные половые признаки. Удаление половых желез ведет к необратимым изменениям ряда признаков. Например, у кастрированных петухов прекращается рост гребня, теряется половой инстинкт. Кастрированный мужчина приобретает внешнее сходство с женщиной (не растет борода и волосы на коже, отлагается жир на груди и в области таза, сохраняется тембр голоса и т. д.).

На всех периодах онтогенеза организмы способны к восстановлению утраченных или поврежденных частей тела. Это свойство организмов носит название регенерации, которая бывает физиологической и репаративной.

Физиологическая регенерация - это замена утерянных частей тела в процессе жизнедеятельности организма. Регенерации этого типа очень распространены в животном мире. Например, у членистоногих она представлена линькой, которая связана с ростом. У рептилий регенерация выражается в замещении хвоста и чешуи, у птиц - перьев, когтей и шпор. У млекопитающих примером физиологической регенерации может быть ежегодное сбрасывание оленями рогов.

Репаративная регенерация - это восстановление части тела организма, отторгнутой насильственным путем. Регенерация этого типа возможна у многих животных, но ее проявления различны. Например, она часта у гидр и связана с размножением последних, поскольку из части регенерирует весь организм. У других организмов регенерации проявляются в виде способности отдельных органов к восстановлению после утраты ими какой-либо части. У человека достаточно высокой регенеративной способностью обладают эпителиальная, соединительная, мышечная и костная ткани.

Старость как этап онтогенеза . Старость является предпоследним этапом онтогенеза животных, причем ее длительность определяется общей продолжительностью жизни, которая является видовым признаком и которая у разных животных является разной. Наиболее точно старость изучена у человека.

Известны самые различные определения старости человека. В частности, одно из наиболее популярных определений заключается в том, что старость есть накопление последовательных изменений, сопровождающих повышение возраста организма и увеличивающих вероятность его болезней или смерти. Науку о старости человека называют геронтологией (от греч. geron - старик, старец, logos - наука). Ее задачей является изучение закономерностей возрастного перехода между зрелостью и смертью.

Научные исследования в геронтологии распространяются на разные области, начиная с исследований изменения активности клеточных ферментов и заканчивая выяснением влияния психологических и социологических смягчений в стрессах среды на поведение старых людей.

В случае человека различают физиологическую старость, старость, связанную с календарным возрастом, и преждевременное старение, обусловленное социальными факторами и болезнями.

Стремления понять природу старения организма возникли давно. В Древней Греции Гиппократ считал, что старение связано с неумеренностью в пище, недостаточным пребыванием на свежем воздухе. Аристотель считал, что старение связано с расходом тепловой энергии организмом. Значение пищи как фактора старения отмечал также Гален. Но долгое время для объективного понимания этой проблемы не хватало научных данных. Лишь в XIX в. в изучении старения наметился некоторый прогресс, стали формулировать теории старения.

Одной из первых наиболее известных теорий старения организма человека является теория немецкого врача Х. Гуфеланда (1762-1836), который отмечал в долголетии значение трудовой деятельности. До нас дошло его высказывание о том, что ни один лентяй не дожил до преклонного возраста. Еще более известной является эндокринная теория старения, которая берет начало от опытов, выполненных еще в середине прошлого века Бертольдом (1849), который показал, что пересадка семенников от одних животных к другим сопровождается развитием вторичных половых признаков. Позднее французский физиолог Ш. Броун Секар (1818-1894) на основе результатов впрыскиваний себе экстрактов из семенников утверждал, что эти инъекции производят благотворное и омолаживающее действие. В начале XX в. уже сложилось убеждение в том, что наступление старости связано с угасанием деятельности желез внутренней секреции, в частности, половых желез. В 20-30-е гг. на основе этого убеждения в разных странах было проделано много операций по омолаживанию пожилых или старых людей. Например, Г. Штейнах в Австрии перевязывал у мужчин семенные канатики, что вело к прекращению внешней секреции половых желез и, якобы, к некоторому омоложению. С. А. Воронов во Франции пересаживал семенники от молодых животных к старым и от обезьян к мужчинам, а Тушнов в СССР омолаживал петухов, вводя им гистолизаты половых желез. Все эти операции приводили к некоторым эффектам, но лишь временным. После названных воздействий процессы старения продолжались, причем еще интенсивнее.

В начале нашего века возникла микробиологическая теория старения, творцом которой был И. И. Мечников, который различал физиологическую старость и патологическую. Он считал, что старость человека является патологической, т. е. преждевременной. Основу представлений И. И. Мечникова составляло учение об ортобиозе (Orthos - правильный, bios - жизнь), в соответствии с которым основной причиной старения является повреждение нервных клеток продуктами интоксикации, образующимися в результате гниения в толстом кишечнике. Развивая учение о нормальном образе жизни (соблюдение правил гигиены, регулярный труд, воздержание от вредных привычек), И. И. Мечников предлагал также способ подавления гнилостных бактерий кишечника путем употребления кисломолочных продуктов.

В 30-е гг. широкое распространение получила теория о роли центральной нервной системы в старении. Творцом этой теории является И. П. Павлов, который установил интегрирующую роль центральной нервной системы в нормальном функционировании организмов. Последователи И. П. Павлова в экспериментах на животных показали, что преждевременное старение вызывается нервными потрясениями и продолжительным нервным перенапряжением.

Заслуживает упоминания теория возрастных изменений соединительной ткани, сформулированная в те годы А. А. Богомольцем (1881-1946). Он считал, что физиологическую активность организма обеспечивает соединительная ткань (костная ткань, хрящи, сухожилия, связки и волокнистая соединительная ткань) и что изменения коллоидного состояния клеток, потеря их тургора и т. д. определяют возрастные изменения организмов. Современные данные указывают на значение накопления кальция в соединительной ткани, т. к. он способствует потере ее упругости, а также уплотнению сосудов.

Известна также гипотеза, в соответствии с которой старение является результатом изменения митохондриальных метаболитов с последующим нарушением функций ферментов.

Смерть . Смерть является завершающим этапом онтогенеза.

Смерть – это прекращение жизнедеятельности организма, гибель его как обособленной живой системы. Наука о смерти получила название танатологии.

Различают естественную смерть , наступающую в результате длительного постепенного угасания жизненных функций организма в процессе старения, и преждевременную смерть , вызываемую болезнями, поражением жизненно важных органов.

Смерть у высших млекопитающих включает два этапа: клиническую и биологическую смерть.

Признаками клинической смерти является прекращение важнейших жизненных функций: потеря сознания, прекращение сердцебиения, дыхания и т.п. Однако в это время большинство клеток и органов еще остаются живыми, их обмен веществ сохраняет упорядоченность. Затем развивается биологическая смерть, связанная с прекращением самообновления, утратой обменом веществ упорядоченности, наступлением в клетках самопереваривания и разложения. Первой погибает кора головного мозга, мпустя некоторое время погибают клетки эпителия кишечника, легких, печени, затем сердечной мышцы и других органов. Этот процесс растягивается на много часов. Некоторое время у трупа продолжается перистальтика кишечника, растут волосы и ногти.

Клиническая смерть представляет собой переходное состояние между жизнью и смертью, когда признаки жизни отсутствуют, но ткани еще живы. Организм из состояния клинической смерти возможно возвратить – реанимировать. Оживление человека возможно лишь в течение 6-7 минут с момента начала клинической смерти, пока не начались необратимые процессы в коре головного мозга.

Контрольные вопросы для закрепления:

1. Учение об онтогенезе.

2. Эмбриональный период.

2.1. Дробление.

2.2. Гаструляция.

2.3. Образование органов и тканей.

3. Провизорные органы зародышей позвоночных.

3.1. Амнион

3.2. Хорион

3.3. Желточный мешок

3.4. Аллантоис

4. Механизмы онтогенеза.

4.1. Деление клеток

4.2. Миграция клеток

4.3. Дифференцировка клеток

4.4. Эмбриональная индукция

5. Критические периоды онтогенеза.

6. Классификация врожденных пороков развития.

7. Значение нарушения механизмов онтогенеза в формировании пороков развития.

Основная:

1. Биология. В 2 кн. Кн. 2: Учеб. для спец. вузов/ В.Н.Ярыгин, В.И.Васильева, И.Н.Волков, В.В.Синельщикова; Под ред. В.Н.Ярыгина.- 2-е изд., испр.- М.: Высш. шк., 2008.

2. Биология с общей генетикой. Слюсарев А.А. изд. 2-Е, М.: Медицина, 2007

Период постэмбрионального развития многоклеточных животных складывается из трех этапов.

Ювенильный (от рождения до полового созревания особи) может протекать у разных животных как прямое развитие или с метаморфозом. В первом случае (например, у рептилий, птиц, млекопитающих) из яйцевых оболочек или из тела матери выходит новый организм, имеющий все основные органы, свойственные взрослому животному. Отличие заключается лишь в меньших размерах, других пропорциях тела новорожденной особи и недоразвитии половой системы. Однако у немалого числа беспозвоночных (кишечнополостные, черви, моллюски, насекомые) и некоторых хордовых (асцидии, амфибии) животных развитие происходит с метаморфозом (с «превращением»). Из яйца выходит личинка, которая по своему строению, образу жизни, питанию, среде обитания сущест венно отличается от взрослого животного. Достаточно вспомнить гусеницу и бабочку, головастика и взрослую лягушку. Многие органы личинки принципиально отличаются от органов взрослого животного и функционируют лишь в течение ювенильного этапа. «Превращаясь» (совершая метаморфоз), личинка утрачивает их (например, у головастика - жабры, хвост, боковая линия и т. п.) и приобретает органы, свойственные взрослой особи (у лягушки - конечности, легкие, второй круг кровообращения) (рис. 1).

Рис. 1. Последовательность стадий развития головастика лягушки

У насекомых различают две формы метаморфоза - неполный и полный (рис. 2).

Рис. 2. Сравнение развития насекомого с неполным превращением: а - кузнечика; б - и насекомого с полным превращением - бабочки Platysamia cecropia

При неполном метаморфозе, характерном для примитивных насекомых (тараканы, кузнечики, сверчки), личинка и взрослое животное сходны по строению, питанию, образу жизни. Личинка отличается лишь меньшими размерами, недоразвитостью половой системы и (у крылатых насекомых) крыльев. Путем ряда линек она растет, развивается и при последней линьке превращается во взрослое насекомое.

В случае полного метаморфоза (бабочки, жуки, перепончатокрылые, двукрылые) кроме стадии личинки имеется еще и стадия куколки . Личинка насекомого с полным метаморфозом резко отличаются от взрослой особи своим строением, средой обитания, способом питания. Превращение их во взрослое насекомое происходит именно на стадии куколки. Внешне та пассивна (не питается, чаще всего неподвижна), однако внутри ее происходят очень сложные процессы. На первом этапе почти полностью разрушаются ткани и органы окуклившейся личинки. А затем из особых недифференцированных клеток (находящихся еще в теле личинки) за счет их интенсивного деления и дифференцировки формируются органы взрослого насекомого. Оно высвобождается из оболочек куколки и переходит к активному существованию.

На ювенильном этапе развития отмечается снижение темпов роста и дифференцировки, хотя они еще отчетливо выражены.

Достигнув половой зрелости, животное вступает в репродуктивную стадию (этап зрелости ). Оно размножается, и у него полностью прекращается рост и образование новых органов. В организме теперь происходят лишь процессы самообновления структур, изнашивающихся в процессе жизнедеятельности, а также их травматического повреждения.

С определенного (для каждого вида) момента в онтогенезе начинается этап старения. Восстановительные процессы (самообновление структур) в организме замедляются. Вследствие этого происходит уменьшение массы и размеров органов, всего тела. С течением времени нарастает «торможение» процессов в организме, а в какой-то момент прекращается функционирование жизненно важных систем и наступает естественная смерть.

Понятие естественной смерти подразумевает отсутствие каких-либо болезней, повреждений, вызвавших гибель организма. Согласно современным представлениям, продолжительность жизни особей каждого вида генетически запрограммирована. И поэтому прекращение индивидуальной жизни является естественным событием.

Свиньи