Соотношение понятий жизненного цикла и онтогенеза

 

В настоящее время нет единого мнения о соотношении понятий жизненного цикла и онтогенеза. Одни исследователи выделяют два разных процесса: связь поколений и индивидуальное развитие. Другие видят только единственный многогранный онтогенез и его незначительную часть – цикл развития. Третьи различают цикло- и онтогенез как два разных и самостоятельных процесса. Последнее мнение широко распространено и наиболее соответствует природе.

Онтогенез и жизненный цикл, например, у растений обычно начинаются либо со споры, либо с зиготы, и вплоть до состояния зрелого организма совпадают по направлению развития. При этом жизненный цикл состоит лишь из некоторых фаз на пути развития от зарождения организма до создания им зачатка такого же потомка – дочернего, внучатого либо еще более далекого.

Онтогенез продолжается вплоть до естественного исчезновения организма: то ли от смерти, то ли от перехода в дочерние растения (деление одноклеточного). Жизненному циклу, согласно его определению, понятие смерти чуждо. Он только замыкается, связывая настоящее (материнский организм) с будущим (первый из потомков, подобных материнскому организму).

Онтогенез не цикличен, его конец никогда не смыкается с началом. Онтогенез – это развитие только одного растения или животного и находящихся в физиологической связи с ним многих зачатков либо зародышей дочерних растений или животных.

Жизненный цикл включает в себя и самовоспроизведение, и генетическую связь родителя с потомством. Он также включает продолжение жизни не только индивида, но и вида: жизнь передается эстафетой от организма к организму. Таким образом, жизненный цикл представляется путем, совершаемым жизнью от поколения к поколению.

Если границы онтогенеза – от зачатка до смерти, то границы цикла – от зачатка до такого же зачатка потомка, что захватывает несколько последовательных частей разных онтогенезов. При чередовании поколений в один цикл входят этапы развития двух и трех последовательных потомков, каждый из которых имеет свой онтогенез.

Таким образом, понятия «онтогенез» и «жизненный цикл вида» следует различать как процессы, протекающие на разных биологических уровнях – организменном, или индивидуальном, и видовом.

В процессе онтогенеза осуществляются жизненные задачи особи: рост, развитие, питание, размножение. А в процессе жизненного цикла осуществляются жизненные задачи вида: самосохранение, расселение, воспроизведение, панмиксис (у видов с половым размножением).

Нередко наблюдается специализация различных типов онтогенезов в составе жизненного цикла по выполнению биологических функций вида. Например, у животных разные функции вида выполняют особи полового и бесполого поколений, самцы и самки, крылатые и бескрылые особи (у насекомых с крыловым диморфизмом), особи поколений, развивающихся в разных экологических условиях.

Соотношение понятий онтогенеза и жизненного цикла отражено в таблице 6.

Таблица 6

Соотношение понятий онтогенеза и жизненного цикла

 

 

Уровни организации живых систем	Биологические функции	Развитие
Организм	Питание, дыхание, выделение, размножение, самозащита, способность к изменчивости	Онтогенез – индивидуальное развитие
Вид	Самосохранение, воспроизведение, расселение, панмиксис, способность к эволюции	Жизненный цикл – циклическое развитие вида, включающее сопряженные онтогенезы
Биоценоз	Самовоспроизводство, продуктивность, круговорот веществ и энергии, способность к сукцессиям	Циклическое развитие сообществ, включающее сопряженные жизненные циклы видов

Критические периоды развития организмов

 

Критические периоды характеризуются наибольшей скоростью развития организма, поэтому он становится более чувствительным к различным вредным воздействиям. Внешние факторы, к которым особенно велика чувствительность в эти периоды, могут ускорять, замедлять или приостанавливать развитие организма.

В 1960 г. эмбриолог П.Г.Светлов предложил оригинальную гипотезу критических периодов. Он различал три группы воздействий внешней среды:

1 – повреждающие воздействия, приводящие к смерти или патологии;

2 – модифицирующие воздействия, вызывающие отклонения не патологического характера (морфозы или мутации);

3 – закономерное действие среды, обеспечивающее нормальное развитие организма.

Эти воздействия (наличие или недостаток кислорода, питание, температура и т.д.) явно не наблюдаются, но представляют большой интерес, так как влияют на последующую устойчивость организма и его нормальное развитие.

Критические периоды онтогенеза связаны со следующими событиями.

1. В эти периоды происходит включение в действие определенной новой части наследственной информации, которая обеспечивает развитие организма на следующем этапе.

2. В результате детерминации организм вступает в новый этап развития.

3. Происходит смена типа питания, и в связи с этим интенсифицируется обмен веществ.

4. Временно снижается регуляторная деятельность развивающегося организма.

5. Временно замедляется рост структур организма, возрастает его энтропия.

Все критические периоды можно разделить на несколько видов.

1. Периоды, критические для всего организма, когда вредные воздействия могут привести к гибели зародыша. Наиболее частая гибель зародыша происходит в первый лунный месяц эмбриогенеза.

2. Частные критические периоды – различные для каждого органа и ткани.

3. Критические периоды для клетки.

4. Возможны критические периоды дляотдельных органелл клетки.

Для организма в целом критическими периодами являются следующие события.

1. Развитие половых клеток – прогенез. Половые клетки во время размножения могут быть подвержены самым разнообразным мутациям.

2. Оплодотворение. В этот период происходит сегрегация цитоплазмы и активируются обменные процессы, происходят ранние детерминация и дифференцировка, которые чувствительны к различным воздействиям.

3. Гаструляция. На этой стадии развития происходит образование стадиоспецифических и тканеспецифических антигенов.

4. Имплантация, при которой происходит смена типов питания зародыша (6–7 сутки).

5. Плацентация. Характеризуется также сменой типа питания и образованием органоспецифических антигенов (конец 2-й недели беременности).

6. Развитие осевых зачатков – нотогенез, гистогенез и органогенез. Вредные факторы среды в это время могут вызывать различные аномалии развития. В дальнейшем для каждого органа определяются свои критические периоды.

7. Рождение. Оно связано с резким изменением окружающей среды, что является сильной стрессовой реакцией для организма. Одновременно начинается функционирование дыхательной системы и малого круга кровообращения, происходит перестройка в связи с этим сердечно-сосудистой системы, возрастает нагрузка на сердце.

В постнатальномразвитии организмов критическими периодами являются период новорожденности и период половогосозревания. В период новорожденности происходит адаптация ребенка к новым условиям существования, резко возросшему объему информации и антигенов внешней среды. В период полового созревания включаются новые регуляторные механизмы, происходит становление репродуктивной системы, активируется рост, происходит перестройка многих органов, изменяется психика.

Общебиологические законы индивидуального

Развития организмов

 

Одна из важных проблем индивидуального развития – проблема эволюции онтогенеза, или соотношения онтогенеза с филогенезом.

Рассмотрим общебиологические законы индивидуального развития организмов, которые были открыты до наступления эпохи молекулярных исследований.

Это закон онтогенетического старения и обновления, или закон Кренке, трактующий вопрос о неизбежности старения и смерти и общебиологическом характере процессов обновления, обеспечивающих непрерывность жизни. А также закон целостности онтогенеза, или закон Дриша.