Онтогенез — индивидуальное развитие организма
Онтогенезом называют индивидуальное развитие организма, всю совокупность происходящих в нем преобразований от его зарождения до конца жизни.
Развитие — это реализация генотипа.
В онтогенезе, как уже было сказано выше, различают два периода — эмбриональный, длящийся от первого деления зиготы яйцеклетки до рождения организма или выхода его из яйца у животных и прорастания семени у растений, и постэмбриональный, длящийся от момента рождения до конца жизни.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Не следует понимать «развитие» как рост или развитие организма до взрослого состояния. Термин «развитие» в биологии трактуется более широко и включает в себя все изменения, происходящие с организмом до его смерти. Старческая дистрофия мышц — это тоже часть развития организма. Но в литературе, в том числе и в ряде учебников, можно встретить определение онтогенеза как периода от зарождения до достижения половозрелости
Эмбриональный период онтогенеза у большинства многоклеточных животных состоит из трех этапов:
Дробление — процесс деления клеток без увеличения объема цитоплазмы, т.е. без увеличения объема скопления дробящихся клеток. В результате ряда последовательных митотических делений зиготы (вспомните еще раз, что такое митоз) образуются многочисленные мелкие клетки, называемые бластомерами. С каждым последующим делением бластомеры становятся все мельче. В конечном итоге бластомеры образуют однослойную стенку вокруг внутренней полости. Зародыш, принявший вид пузыря, называют бластулой, а внутреннюю полость — бластоцелью.
Гаструляция — процесс образования зародышевых листков (эктодерма, мезодерма и энтодерма). Часть клеток перемещается с поверхности бластулы внутрь, на места будущих органов. Часть пузыря вминается внутрь и в результате пузырь-бластула приобретает вид чаши, состоящей из двух пластов клеток — зародышевых листков. Наружный листок называется эктодермой, внутренний — энтодермой. У большинства многоклеточных животных в процессе гаструляции образуется третий, промежуточный зародышевый листок — мезодерма.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! В процессе гаструляции одинаковые бластомеры дифференцируются — становятся различными по структуре и биохимическому составу
Дифференциация или морфогенез — образование различных тканей и органов из зародышевых листков. У эмбрионов хордовых животных одновременно с появлением мезодермы начинается формирование хорды из энтодермы. Впоследствии у позвоночных хорда замещается позвоночником. Далее из эктодермы образуется нервная пластинка, которая замыкается в нервную трубку — зачаток центральной нервной системы. Процесс образования нервной трубки называют нейруляцией, а зародыш на этой стадии — нейрулой. У человеческого эмбриона нейруляция происходит в течение третьей недели после зачатия.
Русский эмбриолог Карл Бэр в книге «Об истории развития животных» вышедшей в 1828 году впервые описал сходство эмбрионов у различных классов позвоночных животных и вывел общие закономерности эмбрионального развития.
Сравнивая эмбрионы различных позвоночных животных (рыб, амфибий, рептилий, птиц, млекопитающих) Бэр заметил, что ранние стадии их развития весьма сходны между собой, несмотря на то, что на поздних стадиях эмбрионы разных животных различаются довольно сильно.
На основании своих наблюдений, Бэр сформулировал четыре положения, впоследствии названных законами Бэра:
- Общие признаки появляются у зародыша раньше, чем частные.
- После формирования самых общих признаков появляются менее общие и так до появления особых признаков, свойственных данной группе.
- Зародыш любого вида животных по мере развития становится все менее похожим на зародыши других видов и не проходит через поздние стадии их развития.
- Зародыш высокоорганизованного вида может обладать сходством с зародышем более примитивного вида, но никогда не бывает похож на взрослую форму этого вида.
Человеческий эмбрион за девять месяцев проходит ряд стадий — от беспозвоночного к рыбе, от рыбы — к амфибии, затем - к рептилии, к млекопитающему, к примату, к подобию человекообразных обезьян и, наконец, к человеку.
Сам Бэр не принял эволюционного учения Чарльза Дарвина, но его законы рассматриваются как эмбриологическое доказательство эволюции. Дарвин назвал положения Бэра «законом зародышевого сходства».
Постэмбриональный период онтогенеза начинается с момента рождения организма или момента его выхода из яйцевых оболочек у животных и прорастания семени у растений продолжается до конца жизни.
Постэмбриональное развитие животных может протекать по прямому и непрямому типу. При прямом типе развития у родившейся особи уже имеются все основные органы, свойственные взрослому животному (рыбы, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). При непрямом типе развития, характерном для плоских и кольчатых червей, моллюсков, ракообразных, насекомых и земноводных у организмов вначале образуется личинка, значительно отличающаяся по внешним и внутренним признакам от взрослого организма, которая впоследствии превращается во взрослую особь. Непрямое развитие (формирование) организма называют развитием с превращением или метаморфозом.
У насекомых метаморфоз может быть полным (бабочки, мухи, муравьи, пчелы, блохи) и неполным (кузнечики, тараканы, термиты). Неполный метаморфоз характеризуется прохождением лишь трех стадий — яйца, личинки и взрослой особи. Личинки насекомых с неполным метаморфозом внешне сходны со взрослыми особями — имеют сложные глаза, такие же ротовые органы и др. По мере роста личинки приобретают наружные зачатки крыльев. (Посмотрите на кузнечика на рисунке). Полный метаморфоз характеризуется прохождением четырех или пяти стадий — яйца, личинки, иногда — предкуколки, куколки и взрослой особи. (Посмотрите на майского жука и жука-нарывника на рисунке). Личинки насекомых с полным превращением чаще всего мало похожи на взрослых особей.
Организм, достигший состояния половой зрелости и способный к размножению, считается взрослым. У взрослого организма различают генеративную стадию и стадию старения. Генеративная стадия — это период, когда организм способен размножаться (производить потомство). После утраты способности к размножению организм переходит в стадию старения, длящуюся до конца жизни.