Критические периоды онтогенеза

В процессе индивидуального развития имеются критические периоды, когда повышена чувствительность развивающегося организма к воздействию повреждающих факторов внешней и внутренней среды.

1) время развития половых клеток - овогенез и сперматогенез;

2) момент слияния половых клеток - оплодотворение;

3) имплантация зародыша (4-8-е сутки эмбриогенеза);

4) формирование зачатков осевых органов (головного и спинного мозга, позвоночного столба, первичной кишки) и формирование плаценты (3-8-я неделя развития);

5) стадия усиленного роста головного мозга (15-20-я неделя);

6) формирование функциональных систем организма и дифференцирование мочеполового аппарата (20-24-я неделя пренатального периода);

7) момент рождения ребенка и период новорожденности - переход к внеутробной жизни; метаболическая и функциональная адаптация;

8) период раннего и первого детства (2 года - 7 лет), когда заканчивается формирование взаимосвязей между органами, системами и аппаратами органов;

9) подростковый возраст (период полового созревания).

Аномалии и пороки развития. (Тип здесь надо рассказать какие бывают в каждом периоде аномалии и пороки, фиг его знает)

«Пороки развития» это широкая категория, которая включает различные условия: незначительные физические аномалии (например, родимые пятна), серьёзные нарушения отдельных систем (например, врождённые пороки сердца или пороки конечностей), и комбинации аномалий, затрагивающих несколько частей тела. Врождённые дефекты метаболизма также считаются врождёнными пороками.

Тератогенез – возникновение уродств в результате наследст­венных изменений, вызванных повреждающими факторами в период внутриутробного развития. Действие тератогенных факторов (тератогенов) особенно опасно в критические периоды индивиду­ального развития (периоды включения и переключения генов и из­менения обмена веществ). С момента оплодотворения и до рожде­ния ребенка его формирующийся организм проходит через ряд таких периодов (самооплодотворение, имплантация, плацентация, органогенез, отдельные временные отрезки плодного периода).

Тератогенные факторы могут быть эндогенными и экзогенными.

Эндогенные тератогены связаны с изменениями обмена веществ у матери, "перезреванием" половых клеток, возрастом родителей, т.е. с неполноценным гормональным статусом, различными заболева­ниями матери (инфекции, травмы – психические и физические, болезни сердца, легких, эндокринных желез, органов половой сфе­ры, токсикозы беременности).

Экзогенные тератогены (как и все мутагены) могут иметь физическую, химическую и биологическую природу. Из физических факторов особенно опасно облучение в первые 6 недель внутриутробного развития. Существенное значе­ние может иметь механическое давление на плод. Тератогенное действие доказано для ряда лекарственных препаратов (талидомид, антибиотики ряда тетрациклина), алкоголя, веществ табачного ды­ма, наркотиков химических веществ – бензола, фенола, формалина, бензина, солей тяжелых металлов (свинец, ртуть, мышьяк, хром, кадмий). Из биологических мутагенов тератогенным дейст­вием обладают вирусы (оспы, гриппа, краснухи, ветрянки, кори, паротита и др.), токсические продукты простейших (например, ма­лярийного плазмодия, токсоплазмы⁴), бледной спирохеты – возбу­дителя сифилиса, туберкулезной палочки.

Последствия воздействия тератогенных факторов не столько за­висят от природы фактора, сколько от периода беременности, на ко­торый пришлось их действие (сходные нарушения могут быть вы­званы разными факторами).

Воздействие тератогенных факторов способно вызвать формиро­вание больших пороков развития, приводящих обычно к самопроиз­вольным выкидышам, если фактор действовал до начала органоге­неза. При этом нарушается процесс закладки органов, дифференцировки. Малые пороки развития возникают при действии тератогенов в период закладки органов, в начале плодного периода. Внутриутробные инфекции часто вызывают фор­мирование таких пороков, как аномалии лицевого скелета, нару­шенный прикус, деформация ушных раковин, высокого нёба. Фун­кциональные нарушения могут стать результатом влияния тератогенов в плодный период. Ребенок может родиться здоровым, но че­рез некоторое время появятся симптомы поражения нервной систе­мы (косоглазие, асимметрия лица, расстройства глотания и др.) или других органов и систем (помутнение хрусталика, пороки сердца, почек, надпочечников⁵, кишечника, скрытые аномалии скелета, тромбозы сосудов). Такие тератогенные нарушения особенно ха­рактерны для детей, перенесших внутриутробную инфекцию. В лю­бой из периодов внутриутробного развития, начиная с гаструляции, могут быть спровоцированы отставания в росте и развитии.

 

22. Понятие о расах и видовое единство человечества. Современная классификация и распределение человеческих рас.

Раса — система популяций человека, характеризующаяся сходством по комплексу определённых наследственных биологических признаков, имеющим внешнее фенотипическое проявление и сформировавшимся в определенном географическом регионе. Черты, характеризующие разные расы, зачастую появляются как результат адаптации к различным условиям среды, происходившей в течение многих поколений. Критерием отличия расы от вида является отсутствие существенных препятствий для создания плодовитого потомства, что приводит к образованию множества переходных форм в области смешения рас.

Морфологические и в меньшей степени физиологические признаки дают возможность выделить внутри человечества три основные большие расы: европеидную, австрало-негроидную и монголоидную.

Европеоидная раса характеризуется светлой кожей (с вариациями от очень светлой, главным образом в Северной Европе, до смуглой и даже коричневой), мягкими прямыми или волнистыми волосами, горизонтальным разрезом глаз, умеренно или сильно развитым волосяным покровом на лице и груди у мужчин, заметно выступающим носом, прямым или несколько наклонным лбом.

Природный ареал европеоидов — от Европы до Урала, Северная Африка, Юго-западная Азия и Индостан.

У представителей монголоидной расы цвет кожи варьируется от смуглого до светлого (в основном у североазиатских групп), волосы, как правило, темные, часто жесткие и прямые, выступание носа обычно небольшое, глазная щель имеет косой разрез, значительно развита складка верхнего века и, кроме того, есть складка (эпикантус), прикрывающая внутренний угол глаза; волосяной покров слабый.

Изначально населяли Восточную Евразию, сформировались на территории современной Монголии. Внешность отражает приспособление к условиям пустынь (пустыня Гоби — одна из самых больших по площади пустынь мира; находится в Монголии и северном Китае, территорию которых в основном населяют монголоиды).

Экваториальная, или негро-австралоидная раса отличается темной пигментацией кожи, волос и глаз, курчавыми или широковолнистыми (австралийцы) волосами; нос обычно широкий, маловыступающий, нижняя часть лица выдается.

Природный ареал — Центральная, Западная и Восточная Африка.

 

23. Современный период синтеза дарвинизма и генетики. Учение о микроэволюции- центральный раздел современной синтетической теории эволюции.

Первый шаг к сближению генетики с дарвинизмом сделал С.С. Четвериков (1880-1959). Он показал, что природные популяции дрозофилы (Drosophila melanogaster) достаточно насыщены разнообразными рецессивными мутациями и, несмотря на это, с помощью отбора продолжают включать в свой генофонд новые рецессивные мутантные аллели. Это открытие позволило снять существенное возражение дарвинизму - тезис о «нехватке материала» для естественного отбора.

1927 году отечественный биолог Ю.А. Филипченко (1882-1930) предложил разде­лить эволюцию на микроэволюцию, т.е. диверген­цию от популяционного до видового уровня, и макроэволюцию, дивергенцию на надвидовых уровнях. Это разделение оказалось полезным, хотя сам Ю.А. Филипченко считал, что мутации, их комбинации и отбор могут объяснить лишь микроэволюцию, а макроэволюция определяется какими-то другими процессами. Классические работы англичанина Р.А. Фишера (1890-1962) «Генетическая теория естественного отбора» (1930) и американца С. Райта (1889-1982) «Эволюция в менделевских популяциях» (1931) успешно продолжили синтез генетики и дарвинизма.

Синтетическая теория эволюции выдвинула представление о популяции как элементарной единице эволюционного процесса. В этом она отличается от предшествующих теорий, признававших элементарной единицей эволюции особь или даже независимую часть особи (признак, по Вейсману). В других отношениях синтетическая теория эволюции (СТЭ) являлась непосредственным продолжением и развитием теории Ч. Дарвина.

Микроэволюция – это процесс исторического развития групп организмов одного вида – популяций. Популяция представляет собой совокупность сходных по строению организмов, обитающих на одной территории – занимающих одинаковый ареал (от лат. ареа – площадь, пространство), способных скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство. Фактически – это группа организмов одного вида (объединенных одной территорией и размножением. Микроэволюция рассматривает закономерности развития популяций в ряду их последовательных поколений вплоть до образования новых видов.

(Смотри ещё в ШКОЛЬНОЙ тетради про микроэволюцию).

 

24. Элементарные эволюционные факторы. Естественный отбор, его формы. Творческая роль естественного отбора в эволюции.

Элементарные эволюционные факторы – это стохастические процессы, протекающие в популяциях, которые служат источниками первичной внутрипопуляционной изменчивости. ЭЭФ: мутационный процесс, рекомбинации и давление мутаций.

Естественный отбор, его формы.

Естественный отбор – это совокупность биологических процессов, обеспечивающих различное воспроизведение генотипов в популяциях.

Движущий отбор — форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. Примером действия движущего отбора является «индустриальный меланизм» у насекомых. «Индустриальный меланизм» представляет собой резкое повышение доли меланистических (имеющих тёмную окраску) особей в тех популяциях насекомых (например, бабочек), которые обитают в промышленных районах. Из-за промышленного воздействия стволы деревьев значительно потемнели, а также погибли светлые лишайники, из-за чего светлые бабочки стали лучше видны для птиц, а тёмные — хуже. Движущий отбор осуществляется при изменении окружающей среды или приспособлении к новым условиям при расширении ареала.

Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака.

Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при котором условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака. В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Дизруптивный отбор осуществлялся искусственно в экспериментах с дрозофилами. Отбор проводился по числу щетинок, оставлялись только особи с малым и большим количеством щетинок. В результате примерно с 30-го поколения две линии разошлись очень сильно несмотря на то, что мухи продолжали скрещиваться между собой, осуществляя обмен генами. В ряде других экспериментов (с растениями) интенсивное скрещивание препятствовало эффективному действию дизруптивного отбора.

Половой отбор — это естественный отбор на успех в размножении. Выживание организмов является важным, но не единственным компонентом естественного отбора.

? Творческая роль естественного отбора, его формы.

Один и тот же материал (наследственные изменения) в зависимости от направления отбора может привести к различным результатам. Действуя неограниченное время (миллионы и миллиарды лет), естественный отбор вместе с другими эволюционными факторами, дрейфом генов и изоляцией

создал все огромное разнообразие видов в живой природе, приспособленных к жизни в различных уголках нашей планеты.

Творческая роль:

- ЕО – единственный направленный фактор эволюции.

- Выбирая приспособительные признаки, ЕО создает новые виды.

- Разные виды могут по разному приспособиться к одним и тем же условиям (зебра, жираф, антилопа).

-

25. Соотношение биологических и социальных факторов в становлении человека на различных этапах антропогенеза.

Человек отличается от животных наличием речи, развитым мышлением, способностью к трудовой деятельности.

Антропогенез - процесс историко-эволюционного формирования человека.

Антропогенез осуществляется под влиянием биологических и социальных факторов.

Биологические факторы, или движущие силы эволюции, являются общими для всей живой природы, в том числе и для человека. К ним относят наследственную изменчивость и естественный отбор.

Роль биологических факторов в эволюции человека была раскрыта Ч. Дарвином. Эти факторы сыграли большую роль в эволюции человека, особенно на ранних этапах его становления.

У человека возникают наследственные изменения, которые определяют, например, цвет волос и глаз, рост, устойчивость к влиянию факторов внешней среды. На ранних этапах эволюции, когда человек сильно зависел от природы, преимущественно выживали и оставляли потомство особи с полезными в данных условиях среды наследственными

изменениями (например, особи, отличающиеся выносливостью, физической силой, ловкостью, сообразительностью).

Важнейший фактор эволюции человека - труд. Способность изготавливать орудия труда свойственна только человеку. Животные могут лишь использовать отдельные предметы для добывания пищи (например, обезьяна использует палку, чтобы достать лакомство). Трудовая деятельность способствовала закреплению морфологических и физиологических изменений у предков человека, которые называют антропоморфозами.

Важным антропоморфозом в эволюции человека было прямохождение. В течение многих поколений в результате естественного отбора сохранялись особи с наследственными изменениями, способствующими прямохождению. Постепенно сформировались приспособления к прямохождению: S-образный позвоночник, сводчатая стопа, широкие таз и грудная клетка, массивные кости нижних конечностей.

Прямохождение привело к высвобождению руки. Сначала рука могла выполнять лишь примитивные движения. В процессе труда она совершенствовалась, стала выполнять сложные действия. Таким образом, рука является не только органом труда, но и его продуктом. Развитая рука позволила человеку изготавливать примитивные орудия труда. Это дало ему значительные преимущества в борьбе за существование.

Совместная трудовая деятельность способствовала сплочению членов коллектива, вызывала необходимость обмена звуковыми сигналами. Общение способствовало развитию второй сигнальной системы - общению при помощи слов. Сначала наши предки обменивались жестами, отдельными нечленораздельными звуками. В результате мутаций и естественного отбора шло преобразование ротового аппарата и гортани, формирование речи. Труд и речь влияли на развитие мозга, мышление. Так в течение длительного времени в результате взаимодействия биологических и социальных факторов осуществлялась эволюция человека.

Если морфологические и физиологические особенности человека передаются по наследству, то способность к трудовой деятельности, речь и мышление развиваются только в процессе воспитания и образования.

 

26. Врожденных (анцестральных) пороки человека. Механизмы возникновения. Примеры.

Атавизмы, снижающие жизнеспособность и проявляющиеся как морфологические аномалии называются атавистическими или анцестральными пороками развития.

В зависимости от механизмов формирования различают 3 варианта анцестральных пороков

1. Пороки, связанные с недоразвитием органов, на тех этапах морфогенеза, когда они рекапитулировали предковое состояние, к ним относятся:

1) 2-х, 3-х камерное сердце;

2) недоразвитие диафрагмы;

3) срединная расщелина твердого нёба;

4) анэнцефалия;

5) отсутствие кора больших полушарий;

6) отсутствие извилин в коре – агирия;

7) малое количество утолщенных извилин – олигогирия с пахигерией;

8) прозэнцефалия – не разделение больших полушарий.

II. Пороки связанные с персистированием (сохранением) эмбриональных структур, рекапитулирующих морфологию, характерную для предков. К ним относятся:

1) персистирование боталлова протока.

2) наличие рёбер, связанных с шейным отделом позвоночника;

3) боковые свищи шеи;

4) гомодонтная зубная система. Все зубы одинаковые конической формы не дифференцированные (как у акул);

5) сверхкомплектные зубы в ряду, а иногда и на твердом нёбе (как у земноводных);

6) персистирование клоаки

III. Атавистические пороки, связанны с нарушением перемещения органов в эмбриогенезе, в результате они располагаются в тех частях тела, где при нормальных условиях находятся у предковых форм.

1. Часто наблюдается тазовое расположение почки

2. Шейная эктопия сердца

 

27. Элементарные эволюционные факторы. Естественный отбор, его формы. Творческая роль естественного отбора в эволюции. То же, что и в 24 вопросе.

 

28. Онтогенез как основа филогенеза. Последовательность событий эмбрионального этапа онтогенеза. (учебник биология В.Н. Ярыгина, том 2, стр 121)

Онтогенез является не только кратким повторением филогенеза, но и его основой, поскольку все филогенетические изменения должны возникнуть сначала в ходе индивидуального развития отдельных особей. Все отклонения онтогенезов от пути, проложенного предковыми формами, подразделяются на две группы: ценогенезы и филэмбриогенезы.

Ценогенезы -- приспособления, возникающие у зародышей или личинок и адаптирующие их к особенностям среды обитания. Ценогенезы, проявляясь только на ранних стадиях онтогенеза, не изменяют типа организации взрослого организма, но

обеспечивают более высокую вероятность выживания потомства. Они могут сопровождаться при этом уменьшением плодовитости и удлинением зародышевого или личиночного периода, благодаря чему организм в постэмбриональном периоде развития оказывается более зрелым и активным. Возникнув и оказавшись полезными, ценогенезы будут воспроизводиться в последующих поколениях. Так, амнион, появившийся впервые у предков пресмыкающихся в каменноугольном периоде палеозойской эры, воспроизводится у всех позвоночных, развивающихся на суше, как у яйцекладущих -- пресмыкающихся и птиц, так и у плацентарных млекопитающих.

Другой тип филогенетически значимых преобразований филогенеза -- филэмбриогенезы. Они представляют собой отклонения от онтогенеза, характерного для предков, проявляющиеся в эмбриогенезе, но имеющие адаптивное значение у взрослых форм. Так, закладки волосяного покрова появляются у млекопитающих на очень ранних стадиях эмбрионального развития, но сам волосяной покров имеет значение только у взрослых организмов. Такие изменения онтогенеза, будучи полезными, закрепляются естественным отбором и воспроизводятся в последующих поколениях.

- В зависимости от того, на каких этапах эмбриогенеза и морфогенеза конкретных структур возникают изменения развития, имеющие значение филэмбриогенезов, различают три их типа.

Архаллаксисы - изменения на ранних стадиях эмбриогенеза. Они выражаются в изменении начальных процессов дифференцировки зачатков, в изменении начальной массы зачатков, в сдвигах места и времени закладки органов. Пример: у двудольных растений - закладка сразу двудольного зародыша. Изменения на ранних стадиях эмбриогенеза приводят к крупным преобразованиям онтогенеза и являются основным источником прогрессивной эволюции взрослых форм.

Девиации - изменения в развитии органа на средних стадиях его формирования. Примером может служить развитие сердца в онтогенезе млекопитающих. Вначале идет повторение стадий трубки, двухкамерного и трехкамерного образования, но стадия неполной перегородки между желудочками, характерной для пресмыкающихся, вытесняется развитием сразу полной перегородки, характерной только для млекопитающих.

Анаболии - изменения на поздних стадиях развития органа. Примерами анаболий являются изменения в строении скелета позвоночных, в дифференцировке мышц и в распределении кровеносных сосудов в организме человека и млекопитающих.

В эволюции онтогенеза наиболее часто встречаются анаболии как филэмбриогенезы, лишь в малой степени изменяющие целостный процесс развития. Девиации как нарушения морфогенетического процесса в эмбриогенезе часто отметаются естественным отбором.

Этапы онтогенеза (Саш можешь еще в тетради посмотреть (не рабочей))

Дробление — это семь-восемь последовательных митотических делений зиготы.

При дроблении дочерние клетки (бластомеры) не расходятся и не увеличиваются в размерах. С каждым следующим делением их размеры уменьшаются.

Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша — бластулы.

Бластула – это шарообразный зародыш, стенка которого (бластодерма) образована одним слоем клеток, а внутри — полость (бластоцель).

После дробления идёт процесс гаструляции, который характеризуется перемещением части клеточного материала с поверхности бластулы внутрь, на места будущих органов. В результате этих перемещений образуется гаструла.

Гаструла – двухслойный зародыш, состоящий из двух зародышевых листков: наружного (эктодермы) и внутреннего (энтодермы).

У ланцетника гаструла возникает путём впячивания бластодермы в полость бластоцеля.

Внутренняя полость гаструлы называется первичной кишкой. Её связывает с внешней средой отверстие (бластопор), которое становится первичным ртом.

На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие губок и кишечнополостных.

У всех остальных животных развитие продолжается, и образуется третий зародышевый листок — мезодерма. Она формируется из энтодермы и всегда расположена между экто- и энтодермой в первичной полости тела.

Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию тканей и органов, т. е. к гисто- и органогенезу.

Из энтодермы образуется хорда — внутренний скелет в виде гибкого тяжа, расположенный на спинной стороне. Впоследствии хорда у позвоночных замещается позвоночником, и только у некоторых животных (например, у хрящевых рыб) её остатки сохраняются в течение всей жизни.

Из эктодермы, расположенной над самой хордой, выделяется нервная пластинка. Затем края пластинки поднимаются и смыкаются. Образуется нервная трубка — зачаток центральной нервной системы. Формируется нейрула. Нервная трубка, хорда и кишечник создают осевой комплекс органов зародыша, который определяет двустороннюю симметрию тела. Ткани и органы развиваются одинаково у всех трёхслойных животных.

Из эктодермы у позвоночных животных образуется нервная система, органы чувств, покровный эпителий с его железами и производными структурами (волосы, перья, копыта, когти и т. п.).

Из энтодермы формируются органы пищеварительной и дыхательной системы: эпителий средней кишки, печень и поджелудочная железа, жабры, лёгкие, плавательный пузырь, а также щитовидная железа.

Из мезодермы образуются мышечная ткань, все виды соединительной ткани (например, дерма кожи, тела позвонков), кровеносная система, органы выделения, половые железы.

Зародыш развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии.

 

29. Макроэволюция. Направление эволюционных групп. Формы филогенеза.

Макроэволюция - процесс эволюционных преобразований надвидового масштаба, происходящих на больших пространствах, на протяжении больших отрезков времени, который приводит к возникновению высших систематических групп - родов, семейств, отрядов, классов, типов (отделов).

Макроэволюция совершается на основе микроэволюционных процессов, т. е. действия факторов наследственной изменчивости, генетической дифференцировки, изоляции при направляющем действии естественного отбора. Сходство таких групп обусловливается общностью происхождения, а различия - результатом приспособленности к разной среде.

Макроэволюция — историческое развитие вида и более крупных таксономических групп, охватывающее большие промежутки времени; надвидовая эволюция.

Макроэволюция включает процессы, ведущие к образованию систематических групп крупнее вида (родов, семейств, отрядов и т. д.).

Основным способом осуществления макроэволюции является дивергенция.

В отличие от микроэволюции макроэволюция недоступна непосредственному наблюдению и экспериментальному подтверждению, так как происходит медленно и занимает миллионы лет. Доказательствами макроэволюции являются данные палеонтологии, сравнительной анатомии, эмбриологии, биохимии и биогеографии.

Между процессами образования новых видов (микроэволюцией) и процессами формирования более крупных систематических групп (макроэволюцией) нет существенных различий. В основе макроэволюции лежат микроэволюционные факторы: изменчивость, борьба за существование и естественный отбор.

Макроэволюция — это процесс эволюционного преобразования и развития различных групп живых организмов на протяжении десятков и сотен миллионов лет. Иными словами, макроэволюция — это эволюционные преобразования живой природы на уровне выше видового (образование высших таксонов, новых органов и систем, вымирание отдельных групп и т. д.). В общем смысле макроэволюцией можно назвать развитие жизни на Земле в целом, включая и ее происхождение. Макроэволюционным

событием считается также возникновение человека, по многим признакам отличающегося от других биологических видов.

- Направления эволюции групп (Тоже есть в тетради (нерабочей))

Биологический прогресс — возрастание приспособленности организмов к окружающей среде (по А. Н. Северцову).

Критерии биологического прогресса:

· увеличение численности;

· повышение видового разнообразия (прогрессивная дифференциация);

· расширение ареала.