Сравнительная эмбриология

Сходства зародышей представителей разных групп позвоночных

Развитие всех животных начинается с одной клетки.

Органогенез происходит в определенной последовательности. У хордовых животных он начинается с образования зачатка хорды и нервной системы. На спин­ной стороне зародыша происходит обособление группы клеток экто­дермы в виде длинной пластинки. Эти клетки начинают активно де­литься, погружаясь в тело зародыша и образуя желобок, края которого постепенно сближаются, а затем смыкаются, формируя первичную нервную трубку.

Кроме нервной системы изэк­тодермы возникают также кож­ные железы, эмаль зубов, волосы, ногти, кожный эпителий. Энто­дерма даетначало тканям, высти­лающим кишечник идыхатель­ные пути, образует печень ипод­желудочную железу. Из мезодермыобразуются мышцы, хрящевой и костный скелет, органы выдели­тельной, половой и кровеносной систем организма.

В процессе эмбриогенеза между частями развивающегося зароды­ша существует тесное взаимодей­ствие: зачаток одного органа или системы органов определяет (индуцирует) местоположение и время об­разования другого органа или системы органов.

Дифференцировка клеток зародыша возникает не сразу, а на определенном этапе развития. На ранних стадиях дробления клетки зародыша еще не специализированы, поэтому каждая из них может дать начало целому организму. Если по какой-либо причине эти клетки разъединяются, образуют­ся два одинаковых эмбриона, со­держащих идентичную генетиче­скую информацию, каждый из ко­торых развивается в полноценную особь. В итоге рождаются однояйцевые, или монозиготные близне­цы. В человеческой популяции — это единственные люди, имеющие идентичный генотип и являющие­ся копиями друг друга,

Взаимовлияние частей зародышабыло продемонстрировано в много численных экспериментах. Немецкиеисследователи Ханс Шпеман и Хилд Мангольд брали узародышей тритона настадии ранней гаструлы участокспинной стороны тела, изко­торого в дальнейшем должна была развиться хорда и мезодерма, и пере­саживали его набрюшную сторону другой гаструлы. В результате на брюшной стороне второго зародыша из клеток, которыедолжны были датьначало кожным покровам, фор­мировалась дополнительная нервная трубка.Это явлениеполучило назва­ние Эмбриональная индукция.

Создание сравнительной эмбриологии

К.М. Бэр впервые применил эмбриологический критерий в систематике и обосновал его значение. Сравнивая способы развития животных, ученый пришел к выводу, что существует 4 типа организации — тип позвоночные, тип удлиненные или членистые, тип массивные и тип периферические или лучистые. Каждый тип соответствует особому плану развития. Внутри каждого типа можно выделить разные уровни развития, соответствующие классам. Животные отличаются друг от друга и типом онтогенеза, и степенью гетерогенности.

Таким образом, к середине XIX в., с одной стороны, были обрисованы различия в онтогенезе животных разных типов и классов. С другой стороны, стало ясно, что эмбриональное развитие весьма несходных организмов протекает с образованием зародышевых листков, что позволяет говорить о гомологичных структурах у представителей разных групп. Появилась возможность сопоставить данные эмбриологии и сравнительной анатомии.

В начале XIX в. И. Меккель, Л. Окен, М. Ратке, Гидемман выдвинули утверждение, что эмбрионы высших животных проходят в своем развитии все стадии, соответствующие взрослому состоянию низших животных.

К.М. Бэр, тщательно изучив индивидуальное развитие представителей разных групп позвоночных и беспозвоночных, пришел к выводу, что можно сравнивать лишь зародышей животных. В процессе зародышевого развития первыми появляются признаки типа, затем класса, отряда, семейства, рода и вида. Чем моложе зародыши, относящиеся к разным классам одного типа, тем они более сходны между собой. Иначе говоря, представители разных групп, например, классов подтипа позвоночных, на ранних стадиях онтогенеза обычно более сходны, чем взрослые особи. Эта закономерность получила название Закона зародышевого сходства.

Результаты эмбриологических изысканий К.М. Бэра были использованы Ч. Дарвином в качестве одного из доказательств эволюции.

Сравнительная эмбриология

Фон Бэр (1792-1867), изучая эмбриональное развитие у представителей разных групп позвоночных, обнаружил удивительное структурное сходство во всех этих группах, особенно на стадиях дробления, гаструляции и дифференцировки зарождающегося организма.

Геккель (1834—1919) высказал мысль, что это сходство имеет эволюционное значение. Он сформулировал закон рекапитуляции, согласно которому «онтогенез повторяет филогенез», т. е. стадии, через которые проходит организм в процессе своего развития, повторяют эволюционную историю той группы, к которой он относится. Изучение одних только ранних зародышей любых позвоночных показывает, что определить группу, к которой они принадлежат, невозможно. Только на относительно поздних стадиях развития эмбрион начинает приобретать некоторое сходство с соответствующей взрослой формой. Изначальное сходство между эмбрионами объясняется тем, что все они, а следовательно, и классы, к которым они относятся, имели общего предка. Закон рекапитуляции, однако, не может быть принят безоговорочно, так как ни у одного из ныне живущих организмов нельзя обнаружить всех признаков его предполагаемых эволюционных предков. Но кажется вероятным, что организмы сохраняют механизмы развития, унаследованные от предков. Поэтому возможно, что на разных стадиях развития у данного организма будут черты структурного сходства с зародышами предковых форм. Последующие адаптации к иным условиям среды и образу жизни изменяют дальнейший ход развития. Как показывают наблюдения, чем ближе группы, к которым относят два данных организма на основании общих гомологических структур, тем дольше сохраняется их сходство на эмбриональных стадиях. Организмы, приспособленные к определенному образу жизни и определенному местообитанию, не типичному для крупной группы, к которой они принадлежат, менее сходны с другими членами этой группы и в процессе эмбрионального развития.

ЗАКОН БЭРА - группа положений, постулирующих сходство ранних стадий развития эмбрионов представителей разных классов позвоночных животных. К. Э. Бэр (русский эмбриолог, живший в XIX в.) считал, что вначале у зародышей появляются признаки типа, затем класса, отряда и, наконец, на поздних стадиях развития - индивидуальные признаки, характеризующие специализацию таксона, т.е. зародыши разных классов вначале сходны, а затем отклоняются в своём развитии друг от друга.

ЗАКОН МЮЛЛЕРА-ГЁККЕЛЯ (биогенетический) - утверждает, что онтогенез есть краткое повторение филогенеза. Закон был сформулирован Э. Геккелем на основе идей Ч. Дарвина и исследований Ф. Мюллера. В начале XX в. закон был дополнен положением А. Н. Северцова о том, что в онтогенезе организмов повторяются не целые филогенетические стадии, а возможна лишь рекапитуляция (краткое и сжатое повторение) отдельных признаков и процессов.