Эволюционные изменения хода онтогенеза

Закономерности онтогенеза и филогенеза

Онтогенез

· Полный цикл индивидуального развития организма с момента образования зиготы до смерти.
Главным событием онтогенеза является путь от гена к признаку – формирование дефинитивного фенотипа.

Типы онтогенеза:

- Непрямой (характеризуется наличием личиночной стадии)

Личинка → Взрослая особь – метаморфоз

-Полный метаморфоз (яйцо, личинка, куколка, имаго)

-Неполный метаморфоз (яйцо, личинка, имаго)

В ходе метаморфоза происходит полная или частичная индукция личиночных органов и образование органов взрослой особи (имаго)

При полном метморфозе личинка отличается от взрослой особи морфологически, средой обитания и способом питания.

При неполном метаморфозе личинка несильно отличается морфологически от взрослой особи, живет в той же среде, способы питания не различаются.

Прямой –Неличиночный и внутриутробный (характеризуется развитием специализированного органа –плаценты, специфическим питанием – молоком матери)

Периодизация онтогенеза

· Предэмбриональный (формирование и развитие половых клеток родителей) – *от соотношения в половых клетках нормальных и мутантных геноа зависит качество будущего потомства.

· Эмбриональный (начинается с момента образования зиготы в результате слияния половых клеток родителей и заканчивается выходом из яйцевых или зародышевых оболочек или рождения)

Эмбриональный период разделяется на:

-дробление (процесс, который сопровождается митотическим делением зиготы и образованием однослойного многоклеточного зародыша – бластулы).
*бластомеры обладают тотипатентностью- каждый из бластомеров может дать начало развитию самостоятельного организма.

*способ дробления зависит от количества и распределения желтка в яйцеклетке. Чем меньше желтка, тем дробление будет более полным.

-гаструляция (процесс образования многоклеточного многослойного зародыша – гаструлы) – происходит закладка зародышевых листков – эктодермы, энтодермы и мезодермы.

*цитодифференцировка бластомеров– бластомеры утрачивают тотипатентность и переходят на путь специализации. В основе цитодифференцировки бластомеров лежит явление о ооплазматической сегрегации – разнородность химического состава яйцеклетки. Явление возникает в результате проникновения сперматозоида в яйцеклетку.

Молекулярно-генетические механизмы

- приводят к специализации клеток

· Ооплазматическая сегрегация яйцеклетки переходит в химическую разнородность цитоплазмы бластомеров.

· В разных бластомерах включаются разные индукторы, активирующие работу разных транскриптонов.

· Синтез белков-ферментов, катализирующих биохимические реакции и синтез различных тканеспецифических белков.

· Морфологическая разнородность клеток определяет образование разных тканей и органов.

-гисто- и органогенез

· Постэмбриональный (начинается с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек и заканчивается смертью)

1. Дорепродуктивный

2. Репродуктивный

3. Пострепродуктивный

Особенности репродукции человека

· Утрата сезонности в размножении

· Длительный период внутриутробного развития

· Длительный период детства

· Позднее половое созревание

· Короткий репродуктивный период у женщин по отношению к продолжительности жизни

· Наличие периода грудного вскармливания (лактации)

· Человек – одноплодная особь. Малое количество детей в браке.

· Выделение переходного периода от половой зрелости к пожилому возрасту (климакс)

Эволюция онтогенеза

· Автономизация –независимость процессов развития от условий внешней среды; экзогенные факторы замещаются эндогенными.

-выпрямление онтогенеза (от непрямого развития к прямому развитию)

-эмбрионизация – увеличение времени, в течение которого зародыш защищен от окружающей среды оболочками или материнским организмом.

Полная эмбрионизация наблюдается у птиц и пресмыкающихся и максимальная эмбрионизация наблюдается при внутриутробном типе онтогенеза, когда зародыш подвергается воздействию факторов окружающей среды опосредованно через организм матери.

Критические периоды онтогенеза человека

П.Г. Светлов, 1960

· Критический период – время наибольшей чувствительности органа или всего организма к факторам внешней среды, совпадающее с их качественной перестройкой.

1. Развитие половых клеток (прогенез)

2. Оплодотворение

3. Имплантация

4. «3-8 нед» образование осевых органов и плацентация

5. «15-20 нед» развитие головного мозга

6. «20-24» половая дифференцировка и развитие основных систем

7. Период новорожденности

8. Ребенок до 1 года

9. Половое созревание

Врожденные пороки развития

· Стойкие структурные морфологические изменения строения органов, систем органов или всего организма, выходящие за пределы физиологической нормы и сопровождающиеся нарушением функции.

Причины:

1. Генетические – мутация генов и хромосом в гаметах родителей или бластомерах

2. Внешнесредовые факторы – экзогенные (тератогены)

3. Мультифакториальные

4. Социальные (вредные привычки родителей)

По времени происхождения

· Гаметопатия

· Бластопатия

· Эмбриопатия

· Фетопатия

По морфологии

· Аплазия – отсутствие органа или его частей (зачаток органа не образуется)

· Гипоплазия – недоразвитие органа

· Гиперплазия – усиленное развитие органа

· Атрезия – прекращение программы развития до достижения дефинитивного состояния

· Стенозы – сужение полого органа

· Гетеротопия – развитие органа в необычном месте

· Слияние или расщепление зачатков

Филогенез –процесс исторического развития живых организмов.

1866 – Эрнест Геккель.

· Эволюционные изменения органов в филогенезе сочетаются с их изменениями в онтогенезе.

Филогенез представляет собой цепь генетически взаимосвязанных циклов индивидуального развития организма.

Эволюционная морфология

Задачи:

1. Изучить способы и направления филогенетических преобразований в ходе эволюции

2. Выявить взаимосвязи между характером изменений органа или организма и условиями существования.

3. Установить преемственность строения и развития предковых и современных форм жизни на основе рекапитуляции органов (повторение).

· Принцип рекапитуляции (Ф. Миллер): признаки взрослых предков так или иначе повторяются в эмбриогенезе их потомков.

Закон зародышевого сходства

Карл Бэр

«Ранние стадии онтогенеза имеют наибольшее сходство с соответствующими стадиями развития предковых и родственных форм».

Сходство эмбрионов позвоночных животных Ч. Дравин объяснил происхождением их от общего предка.

А.Н. Северцов:

В ходе онтогенеза возникают ценные, имеющие приспособительное значение наследственные изменения, которые сохраняются естественным отбором. Они оказывают влияние на филогенез.

Биогенетический закон

· Эрнст Геккель

· Фриц Миллер

«онтогенез является коротким и быстрым повторением филогенеза, обусловленным физиологическими функциями наследственности и приспособленности…»

Эволюционные изменения хода онтогенеза

· Ценогенезы – изменения эмбриогенеза, обеспеивающие приспособления личинки или зародыша к условиям среды обитания.

· Гетерохрония – изменения времени закладки органа.

· Гетеротопия – изменения места закладки органа (шейная эктопия сердца)

· Филэмбриогенезы – изменения эмбриогенеза, имеющие приспособительное значение для взрослого организма к конкретным условиям среды.

1910 г. А.Н. Северцов

1. Архаллаксисы – изменения органа или структур на ранних этапах развития (на уровне зачатков) (закладка пальцев – полидактилия)

2. Девиации – эволюционные изменения на средних этапах развития. (развитие среднего уха)

3. Анаболии – надставки, возникающие на поздних этапах развития, когда морфогенез органа уже завершился. (смещение яичек у мужчин, появление изгибов позвоночника)

*Исходя из биогенетического закона рекапитуляция всех предковых стадий будет наблюдаться только при анаболиях.

Исключают рекапитуляцию органов и структур архаллаксисы.