Развитие животных
После образования зиготы в результате оплодотворения начинается развитие нового организма. Индивидуальное развитие организма называется онтогенезом. Этот термин был впервые употреблён Эрнстом Геккелем. Онтогенез охватывает весь период жизни живого существа. За это время организм проходит несколько последовательных стадий: формируется зародыш, рождается новый организм, он растёт, развивается, размножается, стареет и умирает. Онтогенез делят на два периода: эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональный период (эмбриогенез) – период времени от момента образования зиготы до выхода зародыша из яйца или рождения. Он протекает в пять этапов:
- Дробление
- Образование бластулы
- Образование гаструлы
- Образование нейрулы
- Органогенез
Рассмотрим развитие животных на примере ланцетника. Ланцетник является представителем типа хордовых животных, он обитает на песчаном дне в теплых морях, размеры тела ланцетника небольшие – до 8 см. Свое название получил из-за своей формы, напоминающей ланцет (хирургический инструмент, современный скальпель).
После оплодотворения из зиготы начинает развиваться зародыш. Оплодотворённая яйцеклетка делится митозом на 2, затем на 4, 8, 16 и т. д. клеток. Первое время клетки делятся синхронно, однако затем они начинают делиться несинхронно. Например, у млекопитающих клетки очень рано перестают делиться синхронно, и можно наблюдать и 5, и 7 клеток.
Первые деления зиготы называют дроблением. В отличие от обычного деления клетки не увеличиваются, то есть не растут. Четыре получившиеся клетки в результате дробления занимают тот же объём, что занимала зигота. Аналогично для восьми клеток и т. д.
Клетки, которые образуются в результате дробления, называются бластомерами. Дробящиеся клетки используют питательные вещества, запасённые в яйцеклетке. В результате дробления образуется компактная масса бластомеров – морула.
Дробление заканчивается образованием бластулы. Бластула – это шарик с полостью внутри, стенки шарика состоят из одного слоя клеток. Полость образуется в результате закачивания с помощью клеточных насосов и каналов в пространство между клетками жидкости.
После образования бластулы наступает вторая стадия развития зародыша – гаструла. Она представляет собой двухслойный мешок. Его образование начинается с впячивания нижней стенки бластулы внутрь полости. В результате формируются два зародышевых листка: наружный – эктодерма и внутренний – энтодерма. Полость, окружённая энтодермой, называется кишечной (гастральной) полостью. С наружной средой она связана отверстием – бластопором. Полость тела, располагающаяся между кишечником и стенкой тела, называется первичной полостью тела. У губок и кишечнополостных (гидра, медузы) первичная полость тела заполнена мезоглеей – студенистым веществом, выделяемым клетками. Мезоглея позволяет поддерживать упругость данным животным.
На стадии гаструлы заканчивается развитие у губок и кишечнополостных. Следующая за гаструлой стадия развития – нейрула. Она характерна для более высокоорганизованных многоклеточных животных и сопровождается формированием третьего зародышевого листка. Между эктодермой и энтодермой закладывается мезодерма. У ланцетника мезодерма формируется за счёт симметричных карманообразных впячиваний, возникающих в стенке первичной кишки. Отделяющиеся карманы образуют замкнутое пространство – вторичную полость тела (целом). Целом выполняет множество функций, в частности, в нём могут накапливаться различные вещества, а также он может выполнять роль гидроскелета, придавая телу объём и форму. У других организмов существуют также и другие способы образования мезодермы.
Также в ходе формирования нейрулы образуется хорда. Она возникает аналогично мезодерме, путём впячивания одного из карманов гастральной полости, поэтому хорда считается производным мезодермы. Над хордой происходит впячивание эктодермы зародыша, и формируется нервная трубка. Внутренняя полость нервной трубки называется невроцелем.
NB! Нервная трубка располагается над хордой, а не под ней. Тогда как кишечная полость располагается под хордой. Таким образом, хорда располагается между нервной трубкой и гастральной полостью.
Рис. 1. Схема развития ланцетника: 1- зигота; 2 – стадия двух бластомеров; 3 – стадия четырёх бластомеров; 4 – стадия восьми бластомеров; 5 – морула; 1-5 – дробление; 6 – бластула; 7 – впячивание и формирование двухслойного зародыша; 8 – гаструла, разрез вдоль тела; 9 – гаструла, разрез поперёк тела; 11 – начало формирования нервной трубки; 12-14 – нейрула на разных стадиях развития; 15 – взрослый ланцетник; а – нервная трубка; б – формирование мезодермальных карманов, в – гастральная полость, г – формирование хорды; д – невроцель; е – хорда; ж – целом; з – кишечник. Голубым помечена эктодерма, зелёным энтодерма, красным – мезодерма, синим – хорда, жёлтым – нервная трубка.
Последующее развитие зародыша связано с взаимодействием трёх зародышевых листков, из которых развиваются все ткани и органы будущего организма. Стадия формирования органов у зародыша называется органогенезом.
Ткань – это совокупность клеток и окружающего их межклеточного вещества, имеющих общее строение, происхождение и выполняемые функции.
Орган – это специализированная структура, состоящая из различных тканей, направленная на выполнение определённых функций.
Из эктодермы развиваются эпителиальная и нервная ткань (из нервной трубки образуются спинной и головной мозг), эпидермис кожи и его производные (ногти, волосы, рога и копыта), органы чувств.
Из мезодермы формируются мышечная и все виды соединительной ткани (кости, хрящи, кровь и т. д.). Из хорды впоследствии у большинства хордовых формируется хрящевой или костный скелет, а из боковых участков мезодермы – мышцы, сердце, почки и органы половой системы.
Энтодерма принимает участие в формировании центральной части пищеварительной системы (нижней части пищевода, желудка, верхней части кишечника), а также органов, непосредственно связанных с кишечником, например, печени и поджелудочной железы.
NB! Энтодермой образована только срединная часть пищеварительной системы, верхняя и нижняя её части (иными словами, «вход» и «выход»), – например у человека – ротовая полость и прямая кишка являются производными эктодермы.
Эмбриональное развитие у разных животных протекает по-разному. У большинства животных (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы) развитие происходит за счёт питательных веществ, накопленных в яйцеклетке, поэтому яйцеклетки этих животных, как правило, достаточно крупные. Тогда как у млекопитающих зародыш с определённого периода развития вступает в контакт с материнским организмом и получает питательные вещества от матери.
NB! Многие ошибочно полагают, что цыплёнок – это желток в яйце. Это не так. Желток – это запас питательных веществ, которые поглощает зародыш. Сам зародыш на ранних стадиях представляет собой слой клеток, имеющих форму диска, лежащих на желтке. Поэтому зародыш птиц на ранних стадиях развития называют зародышевым диском (бластодиском).
Рис. 2. Схема строения яйца птицы.
В ходе эмбрионального развития органы взаимодействуют друг с другом согласованно, что приводит к формированию новых структур. Это явление было названо эмбриональной индукцией. Так, например, было выяснено, что вещества, выделяемые хордой, стимулируют образование нервной трубки.
Решить тест по теме "Развитие животных" || Вернуться в раздел "Теория и практика"
