Процесс роста и развития определяется, в конечном счёте, информацией, содержащейся в его ДНК. Однако рост – результат взаимодействия между ДНК и факторами внешней и внутренней среды. К внешним факторам относятся свет, тепло, пища, вода и другие. Внутренняя среда слагается под действием гормонов и цитоплазматических белков. Внешняя среда также может оказывать влияние на внутреннюю среду организма. К примеру, при отсутствии в пищевом рационе человека йода организм человека не может вырабатывать гормон токсинтироксин, и это может привести к замедлению роста.
Ещё один простой пример влияния внешней среды на рост и развитие. Одна из особенностей людей нашего времени – акселерация. Она проявляется в ускоренном психическом и физическом развитии человека. Человек сейчас на 10 см выше, чем 100 лет назад. Среди причин акселерации отмечаются: лучшее питание, занятия спортом, потребление витаминов, искусственное увеличение светового дня, повышение уровня радиации и содержания СО2 в атмосфере и другие причины.
В недавних экспериментах по пересадке тканей было установлено, что одна ткань может влиять на скорость роста другой, регулировать её рост.
Развитие.
Рост – это не только увеличение сухой массы, но и последующий процесс развития. В процессе развития клетки специализируются (дифференцируются) для выполнения различных функций в организме, то есть между ними происходит распределение обязанностей. Степень дифференцировки клеток связана с уровнем биологической организации.
Самая интригующая проблема специализации – это вопрос о её механизме.
Главным фактором роста служит деление клеток, но тогда это означает, что все клетки, образовавшиеся из исходной зиготы или споры, должны иметь идентичную структуру и функцию. Очевидно, что на самом деле всё не так. Но какие же механизмы создают различные клетки, ткани, органы, системы органов?
|
|
Различие могло бы достигаться двумя способами:
· Клетки при специализации утрачивают часть генов, оставляя только всё необходимое для выполнения основной функции;
· Специализация обусловлена «включением» и «выключением» разных генов в различных клетках.
После опытов Стюарда и Гердона соответственно в 1960 1967 гг. была доказана правильность второго способа. Их опыты заключались в том, что они помещали дифференцированную клетку в подходящие условия и получали через некоторое время целый организм (из клетки моркови – целую морковь, из клеток кишечного эпителия лягушки, точнее из их ядер, пересаженных в яйцеклетки с предварительно разрушенными ядрами – целую шпорцевую лягушку). Это означало, что клетки и их ядра всю необходимую информацию. С помощью этого метода можно получить любое число генетически идентичных организмов – клонов.
Метод получения клонов называется клонирование.
В настоящее время предпринимаются попытки по клонированию млекопитающих, хотя это и сопряжено с большими трудностями из-за высокой степени специализации клеток млекопитающих. На дифференцировку оказывают влияние и гормоны. Они могут оказывать прямое или косвенное воздействие на гены, в определённой последовательности «включая» или «выключая» их. Сейчас имеются данные, указывающие на то, что влияние гормонов на процессы роста и развития, в том числе и не дифференциацию, сходны у всех организмов.
|
|
Личиночные стадии.
Личинка – стадия развития многих животных, например кишечно -
полостных, ленточных червей, ракообразных, насекомых, частично рыб и амфибий и т. д. Личинки ведут самостоятельный образ жизни, отличаются от взрослых форм по внутреннему и внешнему строению. Очень показательный пример отличия по внутреннему строению – оболочники. У личинок оболочников есть хорда, а у взрослых форм, кроме одного исключения, - нет. Личинки обычно служат стадией, предназначенной для расселения и обеспечивающей распространение вида. Это особенно важно для сидячих организмов, так как устраняет проблему перенаселения.
Личинки отличаются от взрослых особей и по биологии питания, и по своему местообитанию, и по способам передвижения (летающая стрекоза и её плавающая личинка), особенностям поведения. Благодаря этому один вид может на протяжении всего жизненного цикла пользоваться возможностями, предоставленными двумя экологическими нишами. Это увеличивает шансы на выживание вида.
Другая особенность личинок заключается в том, что они могут приспособиться к различным условиям, ожидающим их во второй жизни, они обладают физиологической выносливостью. Так что не следует считать, что личинки – это непременно какие-нибудь недоразвитые формы. Во многих случаях они достигают весьма высокой организации, когда недоразвитыми остаются только половые органы. Но у аксолотля (амфибии) даже половые органы развиты до такой степени, что он может размножаться.
|
|
Развитие позвоночных.
Изменения, происходящие при превращении личиночной формы во взрослую, конечно, впечатляют, их значение огромно, но они кажутся незначительными по сравнению с изменениями, происходящими после оплодотворения яйцеклетки. По имеющимся данным у человека 42 клеточных поколения из 47 приходится на период внутриутробного развития. Эмбриональное (зародышевое) развитие изучает наука эмбриология. По её данным события, происходящие в этот период, сходны у всех животных. Они помогают нам лучше понять происхождение тканей, органов, систем органов и функциональные связи между ними. Эмбриональное развитие удобней всего разделить на три стадии, хотя следует помнить, что процесс развития непрерывен, и каждая стадия плавно переходит в другую, между ними нет чётких границ.
Первая стадия это дробление яйца. Дробление – митотические деления зиготы, которые происходят после оплодотворения. Его вызывает оплодотворение. В результате дробления получаются дочерние клетки (бластомеры), образующие полый шар – бластулу, внутреннюю плоскость которого называют бластоцель.
Второй процесс – гаструляция. Он начинается с образования в бластуле круглого отверстия – бластопора. Далее клетки бластулы делятся, дифференцируются и выпячиваются внутрь через бластопор. При этом бластоцель исчезает и образуется полость первичной кишки (архентерон). Клетки располагаются в виде трёх отдельных зародышевых листков в трёхслойной структуре, называемой гаструлой.
Зародышевые листки – эктодерма, мезодерма и энтодерма. Они приобретают определённую организацию, что служит подготовкой к третьей стадии.
При органогенезе (третьей стадии) происходят дальнейшие клеточные деления, рост и дифференцировка приводят к образованию хорды, центральной нервной системы, развитию мезодермы. У позвоночных образуются ткани, органы, системы органов. Органогенез заканчивается вылуплением из яйца или рождением детёныша.
На развитие и рот позвоночных влияют гормоны, выделяемые четырьмя железами: щитовидной, печенью, корой надпочечников и половыми железами. Этот процесс происходит под контролем гипофиза – железы, расположенной у основания головного мозга. В свою очередь на гипофиз оказывают влияние особые стимулирующие и ингибирующие (задерживающие) факторы, вырабатываемые гипоталамусом. Из гипофиза было экстрагировано вещество, способное увеличивать массу тела и названное гормоном роста.