21. РОСТ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
- Чем рост отличается от развития?
- Из каких периодов складывается онтогенез?
Способность к росту и развитию — одно из главных свойств живых организмов. Рост, организма — это постепенное увеличение его массы и размера, изменение формы и строения тела в результате увеличения количества клеток, их размеров. Но рост почти всегда сопровождается биохимическими и физиологическими изменениями в клетках, их усложнением. Возрастание сложности органов и организма, улучшение его приспособленности к условиям окружающей среды можно назвать развитием.
Существует два основных типа роста — ограниченный и неограниченный. Так, например, у однолетних растений весь жизненный цикл занимает меньше года: растение растёт, размножается, стареет и погибает. Неограниченный рост свойственен древесным многолетним растениям, они растут до самой своей гибели. Неограниченный рост характерен также для грибов, а вот у большинства животных рост ограниченный.
Развитие любого организма с момента его возникновения (с момента оплодотворения) и до смерти называют онтогенезом. У одноклеточных организмов онтогенез начинается с момента деления материнской клетки, а заканчивается гибелью клетки или её делением.
У гидры, которая размножается путём почкования, онтогенез начинается с выделения группы клеток материнской особи. Эти клетки, делясь митозом, дадут начало новой гидре.
Надо понимать, что онтогенез — это не просто рост особи. Это цепочка сложных процессов и превращений всех систем организма, которая строго определена последовательно включающимися генами. Онтогенез продолжается и после взросления организма и заканчивается закономерным наступлением старости и смерти. Таким образом, в процессе онтогенеза реализуется наследственная информация.
Различают два основных типа онтогенеза: непрямой (личиночный) и прямой. Прямой онтогенез может быть неличиночным (яйцекладным) и внутриутробным. Непрямой тип развития. Такой тип онтогенеза встречается у многих беспозвоночных животных, а также у рыб, земноводных (рис. 81). При этом типе развития организм проходит одну или несколько личиночных стадий. Личинки самостоятельно живут, питаются и развиваются, причём у них могут формироваться те органы, которых не будет у взрослых особей, и наоборот: у личинок нет, например, органов размножения. Превращение личинок во взрослую особь может проходить с полным или неполным превращением (метаморфозом).
При развитии с неполным превращением чаще всего отсутствует стадия куколки, а личинки обычно внешне похожи на взрослых насекомых. При развитии с полным превращением личинки не похожи на родителей и очень часто питаются совсем другой пищей, нежели взрослые особи. Например, гусеницы чешуекрылых питаются главным образом зелёными частями растений, а бабочки — нектаром. Таким образом, расширяется пищевая база вида и снижается конкуренция за пищу.
Прямой тип развития. Первый вариант прямого пути развития — неличиночный тип онтогенеза наблюдается у некоторых беспозвоночных животных, а также у рептилий, птиц и некоторых млекопитающих (утконос). Этот вариант развития ещё называют яйцекладным: зародыш развивается внутри яйца, питаясь за счёт желтка (рис. 82).
Внутриутробный тип онтогенеза свойственен подавляющему большинству млекопитающих, в том числе и человеку. У этих животных яйцеклетки почти не имеют желтка. Для того чтобы развивающийся организм мог питаться, дышать, выделять продукты обмена и т. п., между ним и матерью развивается специальный орган — плацента, через который организм матери может обеспечить зародыш всем необходимым. Заканчивается этот тип развития деторождением. Онтогенез у всех многоклеточных животных подразделяют на два периода: эмбриональный и постэмбрионалъный.
Эмбриональный период онтогенеза. Он начинается с момента слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки, т. е. с момента оплодотворения (рис. 83). В это время формируются все ткани и органы организма. Этот период заканчивается выходом личинки из оболочек (личиночный тип), вылуплением особи из яйца (яйцекладный тип), деторождением (при внутриутробном типе).
Разберём эмбриональное развитие зародыша на примере ланцетника. На первых стадиях этот процесс сходен с развитием зародыша человека, так как в яйцеклетке и ланцетника, и человека мало запасных питательных веществ. Сразу же после оплодотворения образовавшаяся зигота начинает делиться митозом. Этот процесс называют дроблением. Следующие одно за другим деления происходят в перпендикулярных плоскостях. Образующиеся клетки называют бластомерами. Бластомеры не расходятся и, почти не увеличиваясь в размерах, продолжают делиться, пока из них не образуется сфера (бластула), стенки которой состоят из одного ряда бластомеров. Полость внутри бластулы называют бластоцелью или первичной полостью тела. На одном из полюсов бластулы бластомеры делятся быстрее, и происходит впячивание стенок бластулы в бластоцель. Постепенно образуется второй внутренний слой клеток зародыша. Образовавшийся двуслойный зародыш называют гаструлой. Наружный слой клеток получил название эктодерма или наружный зародышевый листок, а внутренний слой — энтодерма или внутренний зародышевый листок. Внутри гаструлы образуется полость — первичная кишка. Вскоре между экто- и энтодермой закладывается третий зародышевый листок — мезодерма. Эту стадию зародыша называют нейрулой. На стадии нейрулы происходит образование зачатков всех систем и органов организма. Из эктодермы развивается основа нервной системы и органов чувств — нервная трубка и эпителиальные покровы тела. Преимущественно из мезодермы начинается формирование скелета, мышц и органов кровеносной, выделительной и половой систем. Кишечник, печень, поджелудочная железа, а также лёгкие в основном образуются из энтодермы.
У человека от момента оплодотворения до рождения ребёнка проходит около девяти месяцев, затем начинается постэмбриональное развитие организма.
Запомнить: онтогенез; бластула, гаструла, нейрула; зародышевые листки: эктодерма, энтодерма, мезодерма.
Выводы
Отмечают два типа роста — неограниченный (грибы, древесные растения) и ограниченный (животные). Развитие организма от рождения до смерти — онтогенез. Онтогенез бывает прямым и непрямым, а у многоклеточных животных его подразделяют на два периода: эмбриональный и постэмбриональный. Эмбрион в своём развитии проходит ряд стадий: бластула, гаструла, нейрула. У подавляющего числа животных в зародыше формируются три зародышевых листка: эктодерма, энтодерма, мезодерма.
Думай, делай выводы, действуй
Проверь свои знания
- Что такое онтогенез?
- Какие различают основные типы онтогенеза?
- В чём суть эмбрионального периода развития?
- Каково строение гаструлы?
- Что такое нейрула? Что происходит на этой стадии?
- Как осуществляется контроль за стадиями онтогенеза?
Выполни задания
- Составьте список организмов с непрямым типом индивидуального развития.
- Перечислите стадии развития зародыша и охарактеризуйте их.
Обсуди с товарищами
- В чём биологический смысл непрямого типа индивидуального развития?
- Что такое дробление? Чем оно отличается от митотического деления клеток?
Выскажи мнение
Каковы преимущества прямого внутриутробного развития зародыша?
