Эмбриональное развитие (зародышевое)

Дробление. Через несколько часов после оплодотворения наступает 1 стадия зародышевого развития – дробление, в результате которого зигота делится еще на 2 клетки. Не разъединяясь, каждая делится еще на две и получается зародыш, состоящий из 4,8 клеток и т.д. В процессе дробления количество клеток быстро растет, они становятся все мельче и мельче. Клетки в процессе дробления образуют сферу, внутри которой возникает полость – бластоцель; с момента возникновения полости зародыш называется бластулой. Бластула состоит уже из нескольких сотен мелких клеток, но по размеру не отличается от зиготы.

Образование гаструлы. Вскоре после образования бластулы наступает следующая стадия развития зародыша – гаструла. В процессе образования гаструлы продолжается митотические деления клеток, и происходят существенные изменения в строении зародыша. Наиболее широко распространен способ образования гаструлы – втягивание внутрь участка стенки бластулы. Получается двухслойный мешок: наружный слой клеток – эктодерма, внутренний – энтодерма. У многоклеточных организмов между внутренними и наружными слоями закладывается третий зародышевый слой – мезодерма.

Образование органов (органогенез). Следующая стадия деления клеток и их перемещения – нейруляция. В это время начинается закладка отдельных органов будущей личинки или взрослого организма. Из эктодермы начинается развитие нервной пластинки, затем нервной трубки. Из нее далее развивается головной и спиной мозг. Остальная эктодерма дает начало наружному слою кожного покрова, органам зрения, слуха, из эндодермы кишечники, легкие, печень, поджелудочная железа. Мезодерма дает начало хорде, мышцам, почкам, скелету, кровеносным сосудам.

Рис. 11. Этапы эмбрионального развития ланцетника

 

 

 

Рис. 12. Дробление и начало развития оплодотворенного яйца ланцетника. (а – оплодотворенное яйцо; б – стадия 2 клеток; в – стадия 4 клеток; г – стадия 8 клеток; д – стадия 16 клеток; е – стадия 32 клеток; ж – бластула; з – бластула в разрезе; и – начало образования гластулы; к – гластула; л – ранняя нейрула; м – нейрула; 1 – бластоцель; 2 – эктодерма; 3 – эндодерма; 4 – полость первичной кишки; 5 – мезодерма; 6 – нервная пластинка; 7 – хорда)

Постэмбриональное развитие

В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается эмбриональный и начинается постэмбриональный период развития.

Рис. 13. Основные этапы постэмбрионального развития организма

 

 

 

Постэмбриональное развитие может осуществляться с превращением (метаморфозом) или без него. В первом случае развитие будет называться непрямым (так развивается лягушка), а во втором – прямым (так развивается человек).

Рис. 14. Постэмбриональное развитие организма

 

 

Развитие насекомых всегда осуществляется с метаморфозом, т.е. оно непрямое. Одни насекомые развиваются с полным превращением, а другие – с неполным. Развитие с полным превращением характерно, например, для майского жука, а с неполным – для кузнечика.

Рис. 15. Последовательные стадии полного превращения (метаморфоза) бабочки: выход гусеницы из яйца, окукливание и выход бабочки из куколки

Рис. 16. Развитие насекомых

 

 

У одних животных формирование органов почти полностью заканчивается к концу эмбрионального периода. Их постэмбриональное развитие заключается в росте нового организма и доразвитии тканей и органов.

Старение характеризуется многими морфологическими и физиологическими изменениями, ведущими к общему понижению жизненных процессов и устойчивости организма.

Завершая индивидуальное существование, она может быть физиологической и наступает в результате старения, и патологической, если вызвана преждевременно внешним фактором.

Дифференцировка клеток

Все клетки зародыша, а затем и взрослого организма образуются из зиготы путем многократных митотических делений и имеют одинаковое количество ДНК, одинаковые хромосомы и одинаковые гены. В ходе индивидуального развития небольшая часть генов, работающих в определенном органе или ткани, создает специфичность строения и функционирования клеток разных органов. Специфичность работы клеток зачатков органов возникает на определенной стадии развития зародыша.

Рис. 17. Взаимодействие частей развивающегося зародыша (схема пересадки участка эктодермы)

На ранних стадиях дробления отдельные клетки многоклеточного зародыша еще не дифференцированы и, если их пересадить на другое место, могут изменить ход своего развития. Клетки некоторых участков эмбриона дифференцируются раньше других и могут влиять на развитие соседних органов, "включая" или "выключая" транскрипцию определенных генов. Регуляторами активности генов служат синтезируемые этими клетками различные молекулы – белки и вещества небелковой природы. Данные о таком взаимовлиянии клеток были получены в опытах по пересадкам участка эктодермы, из которой формируются нервная система на стадии гаструлы одной лягушки под брюшную эктодерму зародыша другой лягушки, находящегося на той же стадии гаструлы (рис. 17).

В процессе нормального развития этот участок влияет на формирование расположенной около него спинной эктодермы в нервную пластинку. В условиях опыта, кроме нормально развивающейся нервной системы вокруг участка, пересаженного от другой особи, также образовались нервная трубка, хорда, то есть начиналось развитие второго головного и спинного мозга, в результате чего получался двойной эмбрион. Следовательно, пересаженный участок является организатором, который влияет на окружающие его ткани, то есть обладает способностью направлять развитие клеток, приходящих в соприкосновение с ним.

 

Практическая работа 4

Цель работы

Обучаемый должен знать основные этапы онтогенеза и основные события, происходящие на каждом этапе.

Обучаемый должен уметь определять типы развития организмов в постэмбриональном периоде.

 

Бюджет времени

На изучение темы отводится 6 часов. Из них 2 часа – лекции, 2 часа практические занятия и 2 часа – на самоподготовку.

 

ЛИТЕРАТУРА

- Пехов А.П. Биология с основами экологии. - СПб.: Издательство «Лань», 2000. - 672 с.

- Биология. В2 кн./ Под ред. В.Н.Ярыгина.- М.: Высш. Шк., 2001.

Задание 1. Изучите этапы эмбриогенеза по рисункам 11 и 12. Зарисуйте схему этапов эмбрионального развития ланцетника (рис. 11).

 

Задание 2. Зарисуйте схему основных этапов постэмбрионального развития организма (рис. 12).

 

Задание 3. Заполните таблицу 13.

 

Таблица 13. Отличия типов развития организмов в пост-эмбриональном периоде.

Тип развития	Молодая особь	При-мер
форма тела	пропорции тела	наличие органов взрослого организма	половая система
Прямое
Неполный метаморфоз
Полный метаморфоз

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется индивидуальным развитием организмов?

2. Какие периоды различаются в индивидуальном развитии организмов?

3. Какие этапы выделяют в эмбриональном развитии организма?

4. Что такое постэмбриональное развитие? Каковы его этапы?

5. Каковы типы постэмбрионального развития?

 

 

Тема 5