3.8 Индивидуальное развитие организмов

Вопрос 1. Что называют индивидуальным раз­витием организма?

Индивидуальным развитием организма или онтогенезом называют всю совокупность преобразований особи от возникновения до конца жизни. В клетке, с которой начинается онтогенез, заложена программа развития орга­низма. Она реализуется путем взаимодействия ядра (генетической информации) и цитоплаз­мы каждой клетки, а также клеток и тканей друг с другом.

У бактерий и одноклеточных эукариот он­тогенез начинается в момент образования но­вой клетки в результате деления и заканчива­ется смертью или новым делением.

У многоклеточных организмов, размно­жающихся бесполым путем, онтогенез начи­нается с момента обособления клетки или группы клеток материнского организма.

У организмов, размножающихся половым путем, онтогенез начинается с момента опло­дотворения и возникновения зиготы.

Вопрос 2. Перечислите периоды онтогенеза.       

Вопрос 3. Какое развитие называют эмбри­ональным, а какое — постэмбриональным?

Онтогенез подразделяется на два периода. Первый из них — эмбриональный период (эмбриогенез) длится с момента оплодотворе­ния и до выхода из яйца или рождения. Опи­шем его стадии на примере ланцетника.

Дробление: яйцеклетка многократно и быстро делится митозом, интерфазы очень ко­роткие;
бластула: образуется полый шар, со­стоящий из одного слоя клеток; на одном из полюсов шара клетки начинают делиться ак­тивнее, подготавливая следующую стадию;
гаструла: образуется в результате впячивания более активно делящегося полюса бластулы; ранняя гаструла представляет со­бой двухслойный зародыш; его наружный слой (зародышевый листок) называется экто­дерма, внутренний слой — энтодерма; полость гаструлы представляет собой будущую кишеч­ную полость организма; поздняя гаструла — трехслойный зародыш: формируется у всех ор­ганизмов (кроме кишечнополостных и губок) при закладке третьего зародышевого листка — мезодермы, возникающей между эктодермой и энтодермой;
гисто- и органогенез: происходит раз­витие тканей и систем органов зародыша.Второй стадией онтогенеза является пост­эмбриональный период. Он длится от мо­мента выхода из яйца (или рождения) и до смерти.

Вопрос 4. Какие существуют типы постэмбрионального развития организма? Приведите примеры.

Существует два типа постэмбрионального развития.

Непрямое развитие, или развитие с метаморфозом. Этот тип развития характе­ризуется тем, что родившаяся особь (личинка) часто совсем не похожа на взрослый организм. По истечении некоторого времени она претер­певает метаморфоз — превращение во взрос­лую форму. Непрямое развитие присуще ам­фибиям, насекомым и многим другим орга­низмам.

Прямое развитие. При данном типе раз­вития родившийся детеныш похож на взрос­лую особь. Прямое развитие бывает яйцекладное и внутриутробное. При яйцекладном раз­витии зародыш первый этап онтогенеза проводит в яйце, снабженном питательными веществами и защищенном оболочкой (скор­лупой) от окружающей среды. Так развивают­ся, например, детеныши птиц, пресмыкающихся и яйцекладущих млекопитающих. При внутриутробном развитии рост эмбриона про­исходит внутри материнского организма. Все жизненные функции (питание, дыхание, выделение и др.) осуществляются путем взаи­модействия с матерью через особый орган — плаценту, образованный тканями матки и зародышевыми оболочками детеныша. Внут­риутробный тип развития свойствен всем высшим млекопитающим, в том числе и че­ловеку.

Вопрос 5. В чем заключается биологическое значение метаморфоза?

Метаморфоз дает возможность особям раз­ного возраста не конкурировать за пищу. На­пример, головастики и лягушки, бабочки и гусеницы имеют разные источники пищи. Также наличие личиночной стадии часто уве­личивает возможность расселения организ­мов. Это особенно важно, если взрослые особи ведут малоподвижный образ жизни (напри­мер, многие морские моллюски, черви и чле­нистоногие).

Вопрос 6. Расскажите о зародышевых листках.

Первые два зародышевых листка — эктодерма и энтодерма закладываются на ста­дии образования гаструлы из бластулы. Позд­нее у всех (кроме кишечнополостных и губок) развивается третий зародышевый листок — мезодерма, которая располагается между эк­тодермой и энтодермой. Далее из трех зароды­шевых листков развиваются все органы эмб­риона. Например, у человека из эктодермы формируются нервная система, кожные желе­зы, эмаль зубов, волосы, ногти, наружный эпителий. Из энтодермы — ткани, выстилаю­щие кишечник и дыхательные пути, легкие, печень, поджелудочная железа. Из мезодермы образуются мышцы, хрящевой и костный ске­лет, органы выделительной, эндокринной, по­ловой и кровеносной систем.

Вопрос 7. Что такое дифференцировка клеток? Как она осуществляется в процессе эмбрионального развития?

Дифференцировка — это процесс превра­щения неспециализированных зародышевых клеток в различные клетки организма, от­личающиеся по строению и выполняющие определенные функции. Дифференцировка начинается не сразу, а на определенной ста­дии развития и осуществляется путем взаимо­действия зародышевых листков (на раннем этапе) и зачатков органов (на более позднем этапе).

Некоторые клетки даже у взрослого орга­низма остаются не до конца дифференциро­ванными. Такие клетки называют стволовы­ми. У человека они находятся, например, в красном костном мозге. В настоящее время ак­тивно исследуется возможность использова­ния стволовых клеток для лечения многих заболеваний, восстановления органов после травм и т. д.