>> Индивидуальное развитие организмов
Индивидуальное развитие организмов.
1. Где развивается зародыш млекопитающих?
2. Что такое зигота?
При половом размножении начало всему организму дает одна клетка - зигота, при бесполом размножении - одна клетка или несколько клеток родительской особи. Но в любом случае для того, чтобы малое число клеток превратилось в полноценный организм, необходим целый ряд сложных, меняющих друг друга превращений. Процесс индивидуального развития особи от момента ее образования до конца жизни получил название онтогенеза (от греч. ontos - сущее и genesis - происхождение).
Онтогенез делят на два периода: эмбриональный (от греч. embrion - зародыш) и постэмбриональный.
Эмбриональный период (эмбриогенез) длится с момента образования зиготы до рождения (например, у млекопитающих) или выхода из яйцевых оболочек (например, у птиц). Постэмбриональный период начинается с момента рождения и длится до конца жизни особи.
Эмбриональный период.
У всех многоклеточных организмов стадии эмбрионального развития зародыша одни и те же, однако они могут протекать по-разному. Яйцеклетки одних животных содержат мало питательных веществ, и образовавшаяся зигота может развиваться свободно. У других животных яйцеклетка снабжена огромным, по сравнению с ее размерами, запасом питательных веществ, и развитие зиготы происходит совсем по-другому. Примером таких животных являются птицы.
Разберем эмбриональное развитие зародыша у ланцетника (рис. 48). Первый его этап называется дроблением. оплодотворенная яйцеклетка - зигота - начинает делиться митозом. Первое деление происходит в вертикальной плоскости, и зигота делится на две одинаковые клетки, которые называются бластомерами (от греч. blastos - зародыш и meros - часть).
Бластомеры не расходятся, а делятся еще раз, и образуются уже 4 клетки. Третье деление происходит в горизонтальной плоскости, и из четырех образуется 8 бластомеров. Далее продольные и поперечные деления сменяют друг друга, возникает все больше бластомеров. Деления происходят очень быстро, бластомеры не растут, а даже - по мере последовательных делений - уменьшаются в размерах. Постепенно бластомеры располагаются в один слой и образуют полый шарик - бластулу (рис. 48). Полость внутри бластулы получила название первичной полости тела или бластоцели.
На одном из полюсов бластулы клетки ее стенки, быстро делясь митозом , начинают впячиваться внутрь первичной полости тела (рис. 48). Так образуется второй, внутренний слой клеток зародыша. Получившийся двуслойный шарик называется гаструлой (от греч. gaster - желудок) (рис. 48).
Наружный слой клеток называется эктодерма или наружный зародышевый листок, а внутренний - энтодерма или вутренний зародышевый листок. Полость, образовавшаяся - внутри гаструлы, является первичной кишкой, а отверствие, ведущее в первичную кишку, называется первичным ртом (рис. 48). Затем между энтодермой и мезодермой образуется третий зародышевый листок - мезодерма. Эта стадия зародыша называется нейрулой. На стадии нейрулы начинается формирование тканей и органов будущего животного.
Из эктодермы закладывается нервная пластинка (рис. 48), которая в дальнейшем развивается в нервную трубку. У позвоночных животных из нервной трубки образуются спинной и головной мозг. Из эктодермы формируются также органы зрительной, обонятельной и слуховой систем, а также наружный слой кожи.
Клетки энтодермы образуют трубку - будущий кишечник, а выросты зачатка кишечника впоследствии превращаются в печень, поджелудочную железу и легкие .
Большая часть организма животных образуется из третьего зародышевого листка - мезодермы. Из нее развиваются хрящевой и костный скелет, почки, мышечная, половая и сердечно-сосудистая системы.
Весь организм развивается из одной клетки - зиготы, а клетки всех органов и тканей, несмотря на разнообразие строения, содержат одинаковый набор генов.
Постэмбриональный период.
В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек наступает период постэмбрионального развития.
Постэмбриональное развитие может быть прямым, когда. из яйца или организма матери появляется существо, сходное со взрослым (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), и непрямым, когда образовавшаяся в эмбриональный период личинка устроена проще, чем взрослый организм, и отличается от него способами питания, движения и др. (кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые, земноводные).
При прямом развитии происходит рост организма, развиваются некоторые системы органов, например половая система и др. Таким образом, изменения в организме велики, но общий план его строения и способ существования не меняются.
При непрямом развитии из яйца выходит личинка: часто это дает таким организмам некоторые преимущества.
Например, у малоподвижного двустворчатого моллюска беззубки свободноплавающая личинка может прикрепляться зубчатыми створками раковины к телу рыб и таким:бразом перебираться на новые, отдаленные места обитания. У неподвижных асцидий личинка сама способна перемещаться на большие расстояния. Как правило, личинки и взрослые особи питаются по-разному и не конкурируют друг с другом. Например, головастик лягушки живет в воде и питается растительной пищей, а взрослая особь - живет на суше и является хищником.
Гусеницы бабочек питаются чаще всего листьями, а взрослые бабочки - нектаром цветков или совсем не питаются. У отдельных видов личинки даже пособны самостоятельно размножаться, например некоторые плоские черви, земноводные. В личиночный период жизни происходит интенсивное питание, рост и расселение животных.
Непрямое постэмбриональное развитие требует сложной перестройки при переходе к взрослой форме: одни органы должны исчезнуть (хвост и жабры головастика), другие - возникнуть (конечности и легкие лягушки).
1. Чем начинается и чем заканчивается эмбриональный период развития?
2. Чем начинается и чем заканчивается постэмбриональный период развития?
3. Какие системы органов образуются из эктодермы? энтодермы? мезодермы?
4. Приведите примеры животных с прямым и непрямым развитием.
Каменский А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 9 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта
Эмбриональный период развития человека включает в себя время с момента и продолжается до 8 недели беременности. Условно его принято подразделять на 4 этапа, каждый их которых имеет свои особенности. Расскажем о них подробнее.
Из каких этапов состоит эмбриогенез?
Эмбриональный период развития у людей занимает 2 месяца – именно столько времени длятся процессы превращения зародыша в плод. В результате данного процесса образуется тело, которое имеет практически те же морфологические признаки, что и организм взрослого человека.
На первом этапе происходит образование зиготы. Формируется она в результате слияния мужской и женской половых клеток. Данный период достаточно кратковременный. После него наступает этап дробления.
В течение данного периода происходит интенсивное размножение клеток. При этом клетки, образованные путем дробления, получили название бластомер. Сначала образуется небольшое скопление данных клеток, которое по внешней своей форме напоминает ягоду малины, и получило название морула. При дальнейшем дроблении число клеток увеличивается и морула принимает более округлую форму, - бластула.
После дробления наступает следующий, третий этап эмбрионального периода развития организма, - гаструляция. Он предполагает превращение однослойного зародыша в двуслойный, т.е. попросту говоря – происходит удвоение оболочек. При этом сама гаструла состоит из 2 зародышевых листков, экто- и энтодермы. В ходе эволюции всего живого, процесс гаструляции усложнился образованием осевого комплекса (нервная трубка, осевой скелет, мускулатура), который закладывается на спинной стороне зародыша из 3-го зародышевого листка.
Четвертый период предполагает обособление основных зачатков органов и тканей, а также их дальнейшее развитие. Вместе с этим происходит усиленное объединение частей в единое целое. Так, из наружного слоя энтодермы происходит образование эпителиальной ткани, выстилающей пищеварительный канал, а также его железы. Из мезодермы – мышцы, а также эпителий мочеполовой системы, серозных оболочек мозга. Из мезенхимы образуется соединительная, хрящевая, костная ткань, сосудистая система.
Как происходит закладка основных органов и систем?Перечислив все этапы эмбрионального периода развития, расскажем и том, какие системы и органы образуются на каждой из его недель. Так, процесс дробления при образовании зародыша человека длится примерно 3-4 суток. В течение этого времени происходит продвижение его по маточным трубам к полости. В результате процесса дробления из бластомеров, расположенных на поверхности, происходит формирование оболочки, которая участвует в процессе питания зародыша, - трофобласта. Те бластомеры, которые располагаются непосредственно в центре, формируют эмбриобласт, из которого происходит формирование будущего тела зародыша.
Примерно со второй недели начала процесса развития, происходит погружение зародыша в стенку матки. В это же время наблюдается образование таких структур, как желточный и амниотический пузырьки. После того как они обрастают мезенхимой, формируется амнион. Это по сути водная оболочка, образующая мешок, который в последствии заполняется всем известной амниотической жидкостью.
Примерно на 3 неделе эмбрионального развития со спиной стороны зародыша выделяется плотный тяж растущих клеток. Ее так называемый головной отдел, утолщаясь, образует первичный узелок. Именно данная структура дает начало такому анатомическому образованию, как нервная трубка.
На 4 неделе обособляясь отдельно от внезародышевых оболочек эмбрион в результате усиленного роста претерпевает первичную сегментацию, т.е. образуются отдельные сегменты тела будущего плода. Параллельно с этим происходит начальный этап процесса органогенеза и гистогенеза.
Уже к 5 неделе беременности можно отчетливо определить зачатки рук и ножек, а к 6 неделе происходит разделение конечностей на основные сегменты. Примерно к концу 7 недели при проведении УЗИ можно увидеть зачатки пальцев. Так, на 8 неделе (именно столько длится эмбриональный период) заканчивается закладка зачатков органов зародыша.
Для того чтобы наглядно представить основные этапы эмбрионального периода развития, представим ниже таблицу, в которой они отображены.
1. Где развивается зародыш млекопитающих?
Оплодотворенная яйцеклетка попадает в матку, где и происходит процесс её закрепления и развития.
2. Что такое зигота?
Зигота – одноклеточная стадия развития организма, которая возникает в результате слияния сперматозоида и яйцеклетки.
Вопросы
1. Чем начинается и чем заканчивается эмбриональный период развития?
Эмбриональный период (эмбриогенез) начинается в момент образования зиготы и заканчивается рождением (например, у млекопитающих) или выходом из яйцевых оболочек (например, у птиц).
2. Чем начинается и чем заканчивается постэмбриональный период развития?
Постэмбриональный период начинается с момента рождения или выхода организма из яйцевых оболочек и длится до конца жизни особи.
3. Какое развитие называется прямым? Приведите примеры животных с прямым развитием.
Постэмбриональное развитие называется прямым, когда из яйца или организма матери появляется существо, сходное со взрослым (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие).
4. Какое развитие называется непрямым? Приведите примеры животных с непрямым развитием.
Постэмбриональное развитие называется непрямым, когда образовавшаяся в эмбриональный период личинка устроена проще, чем взрослый организм, и отличается от него способами питания, движения и др. (кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые, земноводные).
5. В чём состоит биогенетический закон Мюллера-Геккеля?
Индивидуальное развитие особи (онтогенез) до определённой степени повторяет историческое развитие вида (филогенез), к которому относится данная особь.
6. Каково значение биогенетического закона?
Биогенетический закон имеет очень важное значение, поскольку свидетельствует об общих предках животных, относящихся к различным систематическим группам. Он позволяет использовать данные эмбриологии для воссоздания хода филогенеза.
Задания
1. Используя знания, полученные при изучении раздела «Животные», приведите примеры постэмбрионального развития, связанного с переменой образа жизни, среды обитания.
У лягушки, например, из икринки развивается личинка (головастик), которая отличается от взрослых животных по строению, образу жизни и среде обитания. У головастика, как у рыб, имеются жабры, орган боковой линии, хвост, двухкамерное сердце, один круг кровообращения. Личинка питается, растет и со временем превращается в лягушку.
Наличие личиночной стадии в развитии земноводных и многих других животных обеспечивает им возможность жить в разных средах и использовать разные источники пищи. Так, головастик живет в воде и питается растительной пищей, а лягушка ведет в основном наземный образ жизни и питается животной пищей.
Смена среды обитания и, как следствие, смена образа жизни животного при переходе его от личиночной стадии к взрослому организму снижает внутривидовую конкуренцию. Кроме того, у некоторых малоподвижных или прикрепленных животных (коралловые полипы, устрицы, мидии и др.) свободноплавающая личинка способствует расселению вида, расширению его ареала. Это позволяет избежать перенаселения, которое повлекло бы за собой усиление конкуренции за пищу и другие ресурсы, угрожающей выживанию вида.
2. В ранний период развития сердце человеческого зародыша состоит из одного предсердия и одного желудочка. Опираясь на положения биогенетического закона, прокомментируйте этот факт.
Человеческий зародыш в процессе индивидуального развития повторяет пройденный этап эволюции (двухкамерное сердце - признак рыб).
Проэмбриональный период, предшествующий образованию зиготы, связан с образованием гамет. Иначе, это гаметогенез (овогенез и сперматогенез).
Процессы, характеризующие овогенез, приводят к образованию гаплоидного набора хромосом и образованию сложных структур в цитоплазме. В яйце накапливается р-РНК и и-РНК, идет накопление желтка. От количества желтка и его распределений зависит тип развития онтогенеза.
В зависимости от количества желтка различают 4 типа яйцеклеток:
1) полилецитальные (много желтка; lecitos - гр. желток);
2) мезолецитальные (среднее количество желтка);
3) олиголецитальные (малое количество желтка);
4) алецитальные (желток почти отсутствует).
Рис. 1. Типы яйцеклеток по распределению желтка: а – алецитальная, б – изолецитальная, в – телолецитальная, г – центролецитальная.
По характеру распределения желтка яйцеклетки делятся на 3 типа:
1) изолецитальные или гомолецитальные (с равномерным распределением желтка по яйцеклетке), по количеству желтка они чаще олиго- или алецитальные. Примеры: яйца иглокожих, низших хордовых, млекопитающих.
2) телолецитальные (желток сосредоточен на вегетативном полюсе; греч. конец); По содержанию желтка эти яйца чаще всего поли- или мезолецитальные. Примеры: яйца моллюсков, рыб, земноводных, рептилий, птиц.
3) центролецитальные (желток сосредоточен в центре клетки, а цитоплазма по периферии и внутри ядра). Примеры: яйца насекомых, по содержанию желтка это чаще всего олиго- или мезолецитальные яйца.
1.5. Эмбриональный период
Эмбриональный период (греч. еmbryon - зародыш) начинается с оплодотворения и образования зиготы. Окончание этого периода при разных типах онтогенеза связано с различными моментами развития.
Эмбриональный период делится на следующие стадии:
1) оплодотворение – образование зиготы;
2) дробление – образование бластулы;
3) гаструляция – образование зародышевых листков;
4) гисто- и органогенез- образование органов и тканей зародыша.
При личиночной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом из яйцевых оболочек.
При неличиночной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом из зародышевых оболочек.
При внутриутробной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и длится до рождения.
1.5.1. Зигота.
Зигота- одноклеточная стадия развития нового организма. В зиготе выделяют стадию двух пронуклеусов и стадию синкариона. Стадия двух пронуклеусов предшествует стадии синкариона. Сперматозоид проник в яйцеклетку, но ядра сперматозоида и яйцеклетки еще не слились. Стадия же синкариона характеризуется слиянием ядер. В результате синкариогамии восстанавливается диплоидный набор хромосом. После образования синкариона зигота приступает к дроблению.
Рис.2. Оплодотворение у млекопитающих. А – сперматозоид проникает в яйцеклетку; Б – из головки сперматозоида образовалось ядро, а из шейки - центриоль. 1- ядро яйцеклетки, 2 – сперматозоид, 3 – воспринимающий бугорок, 4 – центриоль, 5 – ядро сперматозоида.
Онтогенез - это индивидуальное развитие организма. Он продолжается от момента зачатия, т. е. с образования зиготы, и до смерти. Эмбриональный период онтогенеза заканчивается с рождением детеныша или вылуплением его из яйца, икринки. После этого начинается постэмбриональное развитие организма.
У многоклеточных животных после своего образования зигота начинает многократно делиться путем митоза и образует бластулу. Данный процесс называется бластуляцией. Бластула - это шарообразная структура часто с полостью внутри, которую окружают мелкие клетки. Бластула по размеру не больше зиготы, т. е. клетки не росли, а при каждом последующем делении уменьшались в двое. Подобное деление называется дроблением.
Таким образом, первый этап эмбрионального развития - образование бластулы путем дробления зиготы .
Вторым этапом эмбрионального периода онтогенеза является образование гаструлы путем гаструляции - перемещении части клеток во внутрь полости бластулы с образованием двухслойного зародыша . При этом шарообразная структура становится похожа на чашеобразную. Бластула как бы впячивается с одной стороны во внутрь.
Внешний слой клеток гаструлы называется эктодермой , внутренний - энтодермой . Из этих клеток образуются различные ткани и органы. Также позже у большинства животных сформируется промежуточный слой клеток - мезодерма , который даст начало своим тканям и органам.
После гаструляции наступает органогенез, когда формируются органы и их системы . У хордовых первым делом закладываются нервная трубка, хорда и кишечник.
Эмбрион на стадии закладки нервной трубки называется нейрулой .
Нервная система развивается из клеток эктодермы. Также из нее развиваются покровы тела и некоторые другие органы: эпидермис и его производные (когти, ногти, волосы, сальные и потовые железы), а также эпителий ротового и анального отверстий, слюнные железы, эмаль зубов.
Итак, из эктодермы формируются головной и спинной мозг, нервы, органы чувств и наружные покровы тела. Клетки мезодермы образуют скелет, мускулатуру, кровеносную, мочевыделительную, половую систему, формируют дентин зубов и дерму кожи. Из клеток энтодермы закладываются пищеварительная система (кроме слюнных желез), легкие и эпителий дыхательных путей.
Таким образом, производные эктодермы выполняют в основном покровную и чувствительную функции, производные энтодермы – функции дыхания и питания, а производные мезодермы обеспечивают связи между частями зародыша – двигательную, опорную, транспортную и трофическую функции.
В процессе эмбриогенеза постепенно изменяется внешний вид зародыша. Он удлиняется, обособляются отделы тела. К концу эмбрионального периода онтогенеза плод становится похож на особь своего вида, хотя в начале развития все хордовые схожи между собой.
