Реферат на тему «Индивидуальное развитие организмов»

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 Исторические сведения

2 Индивидуальное развитие организмов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

В мире существует большое количество различных животных, насекомых, растений. Все живые существа каким-либо способом умеют размножаться.

Длинный и очень сложный процесс создания и формирования живых организмов с момента образования половых клеток и оплодотворения (при половом размножении) или отдельных групп клеток (при бесполом) до завершения жизни называется онтогенезом либо же индивидуальном развитием организмов.

         Изучением онтогенеза занимались еще в древности. Слово «онтогенез» в переводе с греческого языка «ontos» – сущее и «genesis» – возникновение, создание. Другое определение индивидуального развития организмов гласит, что это могучая цепь, сложно построенная, определенных очень сложных процессов на любом уровне организма, в результате которого формируются присущие только особям данного вида особенности строения, жизненных процессов, способность к размножению. Онтогенез заканчивается процессами, которые, естественно, приводят к старению и смерти.

Используя гены родителей, новый индивид получает своего рода руководство о том, когда и какие изменения должны произойти в организме, чтобы он мог успешно завершить весь жизненный путь. Таким образом, онтогенез — это реализация унаследованной информации.

Цель данной работы – изучить индивидуальное развитие организмов.

Данную тему, считаю актуальной, так как изучение строения и развитие организмов в целом, необходимо для жизни.

Задачами работы являются:

—        рассмотреть исторические сведения по данной теме;

—        изучить индивидуальное развитие организмов.

1 Исторические сведения

Процесс возникновения и развития живых организмов издавна интересовал людей, но эмбриологические знания накапливались постепенно и медленно. Великий Аристотель, наблюдавший за развитием курицы, предположил, что эмбрион образуется путем смешивания жидкостей, принадлежащих обоим родителям. Это мнение существует уже 200 лет. В 19 веке английский врач и биолог У. Гарвей провел несколько экспериментов, чтобы проверить теорию Аристотеля. Как придворный врач Карла I. Гарвей получил разрешение использовать для опытов оленей, обитающих на Королевских территориях. Гарвей изучил 12 самок оленей, которые умерли в разное время после спаривания [1].

Первый эмбрион, извлеченный из самки оленя через несколько недель после спаривания, был очень маленьким и совсем не походил на взрослое животное. У оленя, который умер позже, в жизни, были более крупные плоды, и они имели сильное сходство с маленькими оленятами, недавно родившимися. Таким образом и накапливались знания по эмбриологии, все данные записывались и передавались в виде записей, учебников.

Рассмотрим далее несколько важнейших ученых, которые привнесли в эмбриологию существенный вклад [5]:

—        Антонии ван Левенгук (1632–1723) обнаружил в 1677 г. сперматозоиды, им впервые был изучен партеногенез у тлей.

—        Ян Сваммердам (1637–1680) занимался изучением метаморфозных свойств у насекомых.

—        Марчелло Мальпиги (1628–1694) принадлежат первые исследования по микроскопической анатомии развития органов зародыша курицы.

—        Каспар Вольф (1734–1794) считается основателем современной эмбриологии; точнее и подробнее всех своих предшественников исследовал развитие цыпленка в яйце.

—        Истинным создателем эмбриологии как науки является русский уроженец из Эстляндской губернии, ученый Карл Бэр (1792-1876). Он был первым, кто доказал, что при развитии всех позвоночных зародыш сначала откладывается из двух первичных клеточных пластов или слоев. Бэр увидел, описал, а затем продемонстрировал яйцеклетку млекопитающего, на примере собаки, это открытие рассмотрел на конгрессе естествоиспытателей. Он открыл способ развития осевого скелета у позвоночных, по-другому это называют спинной струны-хорды. Бэр первым обнаружил, что развитие животного — это процесс разворачивания чего-то более раннего, или, как мы сказали бы сейчас, постепенного дифференцирования более сложных образований от более простых рудиментов (закона дифференциации). Наконец, Бэр был первым, кто оценил значение эмбриологии как науки и поставил ее в центр классификации животного царства.

—        А.О. Ковалевский (1840–1901) написал свою работу «История развития ланцетника» благодаря которой и приобрел широкую известность в эмбриологии. Особый интерес представляют его работы по постэмбриональному развитию насекомых, по развитию голотурий, гребневиков и асцидий, и др. Изучая развитие ланцетника и распространяя полученные данные на позвоночных животных, Ковалевский еще раз подтвердил правильность идеи единства развития всего животного царства.

—        И.И. Мечников (1845–1916) особенно прославился своими исследованиями губок и медуз, то есть нижних многоклеточных организмов. Выдающейся идеей Мечникова была его теория происхождения многоклеточных организмов.

—        А.Н. Северцов (1866–1936) — величайший из современных эмбриологов и сравнительных анатомов, создатель теории филэмбриогенеза.

2 Индивидуальное развитие организмов

Отличительной чертой простейших организмов, тело которых состоит из одной клетки, является онтогенез, который совпадает с клеточным циклом, т.е. с момента появления, путем определенного деления материнской клетки до следующего деления или смерти организма-матери.

Разберем периоды онтогенеза одноклеточных организмов:

1 этап –  созревание (рост клетки, синтез клеточных структур).

2 этап – зрелость (подготовка к делению).

3 этап – процесс деления.

В многоклеточных организмах онтогенез протекает гораздо сложнее. Примером может служить онтогенез в разных отделах растительного царства, который представлен сложными циклами развития со сменой половых и бесполых поколений.

У многоклеточных животных онтогенез также является очень сложным процессом и гораздо более интересным, чем у растений.

Можно выделить выделяют три типа онтогенеза у животных: личиночный, яйцекладный и внутриутробный. У насекомых, земноводных, у большинства рыб можно встретить личиночный тип развития. В их яйцах мало желтков, и зигота быстро превращается в личинку, которая питается и растет сама по себе. Затем через некоторое время происходит метаморфоза – превращение личинки во взрослую. У некоторых видов даже наблюдается целая цепь превращений от одной личинки к другой и только потом – к взрослой. Причиной существования личинок может быть то, что они едят другую пищу, чем взрослые, тем самым расширяя пищевую основу видов. Сравните, например, пищу гусениц (листьев) и бабочек (нектара) или головастиков (зоопланктона) и лягушек (насекомых). Кроме того, многие виды на личиночной стадии активно заселяют новые территории. Например, личинки моллюсков могут плавать, а взрослые почти неподвижны, это можно считать за доказательство [3].

Птицы, рептилии и яйцекладущие млекопитающие представляют яйцекладный тип онтогенеза. У данного типа животных яйцеклетки богаты желтком. Эмбрион таких видов развивается в яйце; личиночная стадия отсутствует.

Большинство млекопитающих, а также человек представляют внутриутробный тип онтогенеза. В этом случае развивающийся зародыш задерживается в организме матери, образуется временный орган-плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона: дыхание, питание, выделение и т. д. Внутриутробное развитие заканчивается процессом родов, другими словами деторождение.

Рассмотри более подробно эмбриональный период. Индивидуальное развитие многоклеточных организмов можно разделить на:

• эмбриональный период
• постэмбриональный период.

Зародышевый или эмбриональный период индивидуального развития многоклеточного организма включает процессы, происходящие в зиготе от момента первого деления до выхода яйцеклетки или рождения [5].

Наука, изучающая законы индивидуального развития организмов на стадии эмбриона либо же зародыша, называется эмбриологией, перевод с греческого «embrio» -эмбрион.

Эмбриональное развитие может протекать двумя путями: внутриутробным и заканчивается рождением (у большинства млекопитающих), а также вне тела матери и заканчивается выходом из яичной скорлупы (у некоторых млекопитающих, рептилий, моллюсков, птиц, колючек, земноводных и рыб) [7].

Многоклеточные животные имеют разные уровни организации; они могут развиваться в утробе матери и вне тела матери, но подавляющее большинство эмбриональных периодов протекает аналогично и состоит из трех периодов: дробления, гаструляции и органогенеза, их то далее подробно рассмотрим [4].

Дробление. Начальная стадия развития оплодотворенной яйцеклетки называется дроблением. Через несколько минут или несколько часов (разными способами по-разному) после введения спермы в яйцеклетку полученная зигота начинает делиться митозом на клетки, называемые бластомерами. Этот процесс называется расщеплением, потому что во время него количество бластомеров увеличивается экспоненциально, но они не растут до размера исходной клетки и становятся меньше с каждым делением. Бластомеры, образующиеся при дроблении, являются ранними зародышевыми клетками. Во время дробления митозы следуют друг за другом, и в конце периода весь эмбрион ненамного больше зиготы.

Тип дробления яиц зависит от количества яичных желтков и способа их распределения. Есть полные и неполные расщепления. В яйцах, бедных желтками, происходит равномерное измельчение. Зиготы ланцетника и млекопитающих полностью измельчены, так как они содержат мало желтков и распределены относительно равномерно [5].

В яйцах, богатых желтком, дробление может быть полным (равномерным и неровным) и неполным. Бластомеры одного полюса из-за обилия яичных желтков всегда отстают в скорости дробления бластомеров другого полюса. Полное, но неравномерное дробление происходит, оно характерно для земноводных. У рыб и птиц только часть яйца дробится на одном из полюсов; возникает неполное дробление. Часть яичного желтка остается вне бластомеров, которые находятся на яичном желтке в виде ломтика, который напоминает диск.

Давайте более внимательно рассмотрим дробление зиготы ланцетника. Измельчение охватывает всю зиготу. Борозды первого и второго измельчения проходят через полюса зиготы во взаимно перпендикулярных направлениях, в результате чего образуется эмбрион, состоящий из четырех бластомеров.

Последующее дробление происходит попеременно в продольном и поперечном направлениях. На стадии 32 бластомеров эмбрион напоминает шелковицу или малину. Его зовут морула. При дальнейшем дроблении (примерно на стадии 128 бластомеров) эмбрион расширяется, и клетки, расположенные в одном слое, образуют полый шар. Эта ступень называется бластулой. Стенка однослойного эмбриона называется бластодермой, а полость внутри называется бластоцелью (полость первичного тела). Все это можно наблюдать на рисунке 1 [1].

Рисунок 1 –  Начальные стадии развития ланцетника:

а – дробление (стадия двух, четырех, восьми, шестнадцати бластомеров); б – бластула; в — гаструляция; г – схематический поперечный разрез через зародыш ланцетника

Гаструляция. Это следующий этап эмбрионального развития, формирование двухслойного эмбриона. После того как ланцетник бластулы полностью сформировался, дальнейшее измельчение клеток происходит особенно интенсивно на одном из полюсов. Таким образом, они втягиваются внутрь. В результате образуется двухслойный эмбрион. На этой стадии эмбрион напоминает чашу и называется гаструлой. Наружный слой клеток называется эктодермой или наружный эмбриональный лист, а внутренний слой, камерная полость гаструлы – гастральную полость (первичная полость кишечника), называется эндодермой или внутренним эмбриональным листом.

Полость гаструлы или первичного кишечника у большинства животных на дальнейших стадиях развития превращается в пищеварительный тракт, открывается первичным ртом или бластопором [2]. Черви, моллюски и членистоногие из бластеров превращаются в рот более взрослого организма, именно поэтому их и называют первичноротыми. У иглокожих и хордовых рот вырывается наружу с противоположной стороны, и бластонор становится анальным отверстием. Их называют вторичноротыми насекомыми.

На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие губок и кишечника. У всех остальных животных образуется третий – средний зародышевой слой, расположенный между эктодермой и энтодермой. Это называется мезодермой [3].

После гаструляции начинается следующий этап в развитии эмбриона-дифференциация зародышевых листьев и укладка органов (органогенез). Сначала формируются осевые органы – нервная система, хорда и пищеварительная трубка. Стадия умирания, на которой закладываются осевые органы, называется нейрула.

Нервная система у позвоночных формируется из эктодермы в виде нервной трубки. У хордовых она изначально имеет форму нервной пластинки. Эта пластинка растет более интенсивно, чем все остальные участки эктодермы, а затем изгибается вокруг желобка. Края канавки смыкаются, образуя нервную трубку, которая тянется от переднего конца к заднему. Затем мозг формируется на переднем конце трубки [5]. Одновременно с формированием нервной трубки происходит формирование сухожилия. Хордовый материал энтодермы изгибается так, что хорда выделяется из общей пластины и превращается в отдельную тяжесть в виде сплошного цилиндра. Нервная трубка, кишечник и хорда образуют комплекс осевых органов эмбриона, который определяет двустороннюю симметрию тела. Впоследствии у позвоночных хорда заменяется позвоночником, и только у некоторых низших позвоночных их остатки между позвонками остаются во взрослом состоянии.

Одновременно с образованием хорды отделяется третий зародышевый лист – мезодерма. Существует несколько способов образования мезодермы. У ланцетника, например, мезодерма, как и все основные органы, образуется в результате увеличения деления клеток по обе стороны первичного кишечника. В результате образуются два эндодермальных кармана [6]. Эти мешки увеличиваются, заполняют первичную полость тела, их края отрываются от эндодермы и смыкаются, образуя две трубки из отдельных сегментов или сомитов. Это третья часть эмбриона-мезодерма. В центре труб находится вторичная полость тела или цельная.

Органогенез. Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листа приводит к образованию тканей (гистогенез) и образованию органов (органогенез). Помимо нервной системы из эктодермы развивается наружная оболочка кожи-эпидермис и его производные (потовые и сальные железы, волосы и ногти), эпителий полости рта, эмаль носа, ануса, поражающая клетки органов слуха, зрения, обоняния, слизистая оболочка прямой кишки и др. [10]

Из эндодермы развиваются эпителиальные ткани, выстилающие пищевод, печень, мочеиспускательный канал, желудок, дыхательные пути, легкие или жабры, поджелудочную железу, кишечник, около- и щитовидную железы.

Производными мезодермы являются соединительная ткань кожи (дерма), почки, вся соединительная ткань, мышцы хрящи, лимфатическая и кровеносная системы, скелетные кости, брыжейка, половые железы, зубной дентин.

Эмбрион животных развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы тесно взаимодействуют друг с другом. В то же время один зародыш влияет на другой и во многом определяет путь его развития. Кроме того, на темпы роста и развития эмбриона влияют внешние и внутренние условия.

Эмбриональное развитие организмов протекает по-разному у разных типов животных, но во всех случаях необходимая связь зародыша со средой обеспечивается специальными внезародышевыми органами, функционирующими временно и называемыми провизорными [8].

Органогенез завершается в основном к концу эмбрионального периода развития. Однако дифференцировка и усложнение органов продолжается и в постэмбриональном периоде.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Индивидуальное развитие живых организмов завершается старением и смертью.

Продолжительность эмбрионального периода может длиться от нескольких десятков часов, до нескольких месяцев.

Продолжительность постэмбрионального периода у разных многоклеточных организмов различна. Например: черепахи – 100–150 лет, грифа – 117 лет, белуги – 80–100 лет, попугая – 70–95 лет, слона – 77 лет, гуся – 50–100 лет, человека – 70 лет, крокодила – 60 лет, карпа – 50–100 лет, актинии – 50–70 лет, филина – 68 лет, носорог – 45 лет, омар – 50 лет, лошадь – 40 лет, чайка – 30–45 лет, обезьяна – 35–40 лет, лев – 35 лет, уж – 30 лет, корова – 20–30 лет, кот – 27 лет, лягушка – 12–20 лет, ласточка – 9 лет, мышь – 3–4 года.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Общая биология: Учебник / Под ред. Константинова В.М.. — М.: Academia, 2018. — 704 c.
2. Биология [Текст]: учеб. для вузов: в 2 т. Т. 1 / под ред. В. Н. Ярыгина. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. — 736 с.
3. Слюсарев, А.А. Биология с общей генетикой [Текст]: учеб. / А.А. Слюсарев. — 2-е изд., стереотип. — М.: Альянс, 2015. — 472 с.
4. Основы цитологии [Текст]: учеб. пособие для студ. мед. вузов / сост.: М. Г. Гевандова, А.Б.Ходжаян, Э,Н.Макаренко . — Ставрополь: Изд-во СтГМУ, 2018. — 104 с.
5. Основы генетики/наследственность/сост.: М.Г.Гевандова, А.К.Михайленко, и др. — Ставрополь: Изд-во СтГМУ, 2018. – 96 с.
6. Онтогенез Часть 1: Эмбриональный период. Учебное пособие/сост. М.Г.Гевандова, Э.Н.Макаренко, Н.Н.Федоренко- Ставрополь: Изд-во СтГМУ, 2019-84с.
7. Онтогенез Часть 2: Постэмбриональный период. Учебное пособие/ сост.М.Г.Гевандова, Э.Н.Макаренко,А.К.Михайленко.- Ставрополь: Изд-во СтГМУ, 2019.-72с.
8. Сивоглазов, В.И. Биология. Общая биология. Базовый уровень: Учебник для 10-11 классов общеобразовательных учреждений / В.И. Сивоглазов. — М.: Дрофа, 2012. — 381 c.
9. Тупикин, Е.И. Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности / Е.И. Тупикин. — М.: Academia, 2017. — 16 c.
10. С. Я. Амстиславский, Е. Ю. Брусенцев, О. М. Петрова, В. А. Напримеров, А. Л. Левинсон — Развитие и старение репродуктивной системы млекопитающих, Журнал биологии развития ОНТОГЕНЕЗ, Том 51 № 1. 2020 – 35-53 стр.