Раздел 1

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

1.3. Онтогенетический уровень организации жизни

1.3.3. Биология индивидуального развития

Индивидуальное развитие организма, или онтогенез, - это совокупность последовательных процессов с момента возникновения зиготы к образованию сложного багатоклітинного организма с большим количеством по-разному дифференцированных клеток, тканей и органов; развитие сложных организмов из сравнительно простых по строению яйцеклеток.

Онтогенеза характерна периодизация: дорепродуктивний, репродуктивный и післярепродуктивний периоды.

Основу индивидуального развития составляет последовательная реализация наследственной информации на всех стадиях существования организма (от зиготы до смерти) при определенных условиях внешней среды. Главную особенность развития составляет рост сложности и разнообразия, или дифференцирование.

Направление дифференцировки клеток и тканей организма происходит на основе индукционных процессов.

Дифференцирование каждой клетки есть результатом активности определенной части ее генов: как реализуется эта цепь, в которой клеточной системе оказывается первичная действие гена, а где возникают вторичные эффекты, когда ген включается в действие и какова продолжительность данной активации.

Доказано, что некоторые гены включаются в действие на ранних стадиях развития, причем каждый ген приобретает активности на четко установленной для него стадии эмбриогенеза. С завершением в 2003 году программы "Геном человека" определение генных локусов, картованих на хромосомах, прольют свет на особенности действия генов в зависимости от их локализации на хромосомах.

Действие генов характеризуется не только фазо, но и тканиноспецифічністю. Место первичного влияния гена можно определить путем экспериментального анализа с помощью методов експлантації и трансплантации тканей.

Экспериментально установлено место первичной действия многих мутантных генов у мыши, которые нарушают развитие скелета, кожи, волос, пигментации.

У человека мутантные гены также проявляют вредные эффекты на ранних стадиях развития. Продукты многих генов выходят из клеток в кровеносное русло и могут вызвать вторичные генные эффекты. Мутантные гены нарушают мор - фогенетичні корреляции и связи между частями одного органа или между различными органами.

Применение современных методов исследование позволит установить эффекты многих рецессивных генов в гетерозиготном состоянии, раскрыть сложные механизмы онтогенеза высших организмов.

Когда организм достигает своих размеров, рост клеток не прекращается. Потеря или повреждения клеток или тканей в результате старения, болезней, несчастных случаев может стимулировать деление и дифференцировка клеток, что приводит к заживлению ран, восстановлению и замещение травмированных тканей. Процессы регенерации интенсивно изучаются учеными и уже имеют практическое применение в медицине.

1.3.3.1. Онтогенез и его периодизация

Онтогенез (от греч. δντος - сущее и genesis-рождение - происхождение) - это индивидуальный развитие особи от зарождения до смерти. У разных групп организмов онтогенез имеет свои особенности, которые, в частности, зависят от способа размножения. У одноклеточных организмов онтогенез совпадает с клеточным циклом.

Продолжительность онтогенеза может быть различной. Например, у секвойи более 3000 лет, некоторые виды черепах живут до 150 лет, белуга (представитель осетровых) - до 100 лет. Из беспозвоночных животных значительная продолжительность жизни наблюдается у некоторых моллюсков, членистоногих (например, у речного рака - до 20 лет).

При вегетативном размножении онтогенез сводится к дифференциации клеток и органов багатоклітинного зачатка (определенного фрагмента, почки и т.д.) и роста. При половом размножении исходной стадией онтогенеза является зигота (при партеногенезі - незапліднена яйцеклетка).

Онтогенез подразделяют на эмбриональный и постэмбриональное периоды.

Эмбриональный (зародышевый) период - это время, когда новый организм (эмбрион) развивается внутри материнского организма или внутри яйца, семени и т.д. Он завершается рождением (вилупленням, прорастанием) (рис. 1.152).

Рис. 1.152. Роды - финал эмбрионального периода.

Постэмбриональное (послезародышевый) период длится от момента рождения (выхода из зародышевых оболочек, покровов семени) и продолжается до момента приобретения организмом способности к размножению.

У организмов некоторых видов после размноженных наступает смерть (лососевые рыбы - кета, горбуша и т.д.). В других организмов (большинство позвоночных животных, некоторые насекомые, паукообразные, моллюски, многолетние: растения и т.п.) способность к размножению сохраняется определенное время - период половой зрелости. После ее потери смерть в таких организмов наступает не сразу, а через некоторое время (от нескольких дней у насекомых до нескольких лет и десятков лет в крупных млекопитающих, деревьев и т.п.). Это время называется периодом старения, когда снижается уровень обмена веществ, происходят необратимые изменения в организме, которые, в конце концов, приводят к смерти.

Существует два типа онтогенеза: прямой и косвенный. Непрямое развитие может быть личинковим. Прямое развитие существует в двух формах: неличинковій и внутриутробный. Личиночная форма характеризуется наличием одной или нескольких личиночных стадий. Личинки активно питаются. Этот тип развития сопровождается метаморфозом. Неличинкова форма развития свойственна рыбам, рептилиям, птицам. Яйца этих животных богаты желток. Для дыхания, выделения и питания зародыша, развивается, существуют временные органы. Внутриутробное развитие характерный для млекопитающих и человека. Все функции зародыша осуществляются за счет организма матери с помощью специального органа - плаценты.