Лекции по "Биологии"

В 1965 году Вильсон выделил инсулин  из морской звезды.

Оказалось, что дать определение гормону очень трудно.

Гормон – это специфическое химическое вещество, выделяемое особыми клетками в определенном участке тела, которое поступает в кровь и затем оказывает специфическое действие на определенные клетки или органы-мишени, расположенные в других областях тела, что приводит к координации функций всего организма в целом.

Известно большое количество гормонов млекопитающих. Они делятся на 3 основные группы.

Феромоны. Выделяются во внешнюю среду. С их помощью животные принимают  и передают информацию. У человека запах 14 - окситететрадекановой кислоты  четко различают только женщины, достигшие половой зрелости.

Наиболее просто организованные многоклеточные организмы – например, губки тоже имеют подобие эндокринной системы. Губки состоят из 2 слоев –  энтодермой и экзодермой, между ними располагается мезенхима, в которой  содержатся макромолекулярные соединения, характерные для соединительной ткани более высокоорганизованных организмов. В мезенхиме есть мигрирующие клетки, некоторые клетки способны секретировать серотонии, ацетилхолин. Нервная система у губок отсутствует. Вещества, синтезируемые в мезенхиме, служат для связи отдельных частей организма. Координация осуществляется за счет перемещения клеток по мезенхиме. Есть также и перенос веществ между клетками. Заложена основа химической сигнализации, которая характерна для остальных животных. Самостоятельных эндокринных клеток нет.

У кишечнополостных имеется примитивная  нервная система. Первоначально  нервные клетки выполняли нейросекреторную функцию. Трофическую функцию, осуществляли контроль роста, развития организма. Затем  нервные клетки стали вытягиваться и образовали длинные отростки. Секрет выделялся около органа-мишени, без переноса (т.к. не было крови). Эндокринный механизм возник раньше проводникового. Нервные клетки были эндокринными, а потом получили и проводниковые свойства. Нейросекреторные клетки был первыми секреторными клетками.

Первичноротые и вторичноротые  вырабатывают одинаковые стероидные и  пептидные гормоны. Принято считать, что в процессе эволюции из одних  полипептидных гормонов могут возникнуть новые (мутации, дупликации генов). Дупликации менее подавляются естественным отбором, чем мутации. Многие гормоны могу синтезироваться не в одной железе, а в нескольких. Например, инсулин вырабатывается в поджелудочной железе, подчелюстной железе, 12-перстной кишке и других органах. Существует зависимость генов, контролирующих синтез гормонов от положения.

 

Дыхательная система.

Большинство животных – аэробы. Диффузия газов из атмосферы посредством  водного раствора осуществляется при  дыхании. Элементы кожного и водного  дыхания сохраняются даже в высших позвоночных животных. В ходе эволюции у животных возникли разнообразные дыхательные приспособления – производные кожи и пищеварительной трубки. Жабры и легкие – производные глотки.

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ № 20

Онтофилогенетическая  обусловленность пороков развития.

 

1. Биогенетический закон.
2. Преобразование онтогенезов.
3. Пороки развития.

 

Эволюционные преобразования связаны  не только с образованием и вымиранием видов, но и преобразованием онтогенеза. Онтогенез – феномен, без которого эволюция была бы невозможна или остановилась на предживом уровне. На основе перестроек онтогенеза происходят любые филогенетические преобразования. Геккель, Мюллер:          « Онтогения есть краткое повторение филогении» - биогенетический закон. Из него вытекают 2 правила.

1. правило  рекапитуляции – учение о повторении в развитии ныне живущих организмов строения их предков.
2. Правило ценогенеза-  учения о нарушениях развития, мешающих повторению развития.

 

Ученые сравнивали развитие позвоночных  и беспозвоночных, зародышей высших и низших животных. Сравнивали стадии развития яйца. Период до и непосредственно после оплодотворения соответствует одноклеточному организму. Дробление – это превращение одноклеточного организма в многоклеточный. Стадия бластулы сравнима с первичным многоклеточным организмом, гаструла сравнима с кишечнополостным организмом. Зародыши высших позвоночных (в том числе и человека) повторяют признаки низших животных, от которых произошли. Например, зачатки жаберных щелей у человека быстро зарастают, роль органов дыхания за ними никогда не сохраняется. Появление жабр говорит о сохранении признаков далекой рыбоподобной формы – предшественника. Плавательные перепонки, хватательный рефлекс в раннем периоде дифференцировки рук, сосательный рефлекс.

Явление повторения в развитии высших форм признаков предков, живших в прошлом и имевших более простое строение – рекапитуляция.

Отношение к теории менялось. Теория Геккеля не может претендовать на роль всеобщего биологического правила, т.к. филогенетические изменения иногда происходят путем добавления новых терминальных, конечных стадий, причем время онтогенеза сохраняется. Закон рекапитуляции справедлив, когда эволюционные изменения связаны с терминальными стадиями.

Параллельно с этими учеными Карл Бэр тоже обратил внимание на параллельность процессов филогенеза и онтогенеза.

1828 год – «Закон  зародышевого сходства». К.Бэр истолковал это явление совсем иначе: « сходство между зародышами разных групп больше, чем между взрослыми особями этих групп». Зародыш проходит ряд стадий, отражающих план тех разнообразных групп, к которым он принадлежит. Причем в определенном порядке от более общих к более подчиненным группам. Общие признаки появляются раньше, чем специальные признаки. Видоспецифические признаки проявляются позднее, чем признаки класса, типа и т.д.

Концепция содержит элементы рекапитуляции, но более общебиологическая. Получила большее признание, чем теория Геккеля и Мюллера.

В преобразовании онтогенеза принимают  участие разные процессы.

- эмбриональные адаптации;

- филэмбриогенезы;

- автономность онтогенеза.

Эмбриональные адаптации. Онтогенез состоит из ряда определенных стадий, каждая из которых протекает в определенной среде. Все стадии проходят под генетическим контролем и под действием естественного отбора. Последовательные стадии между собой связаны, все вместе они составляют онтогенез. В ходе онтогенеза формируются определенные признаки, которые используются в детском возрасте, затем исчезают – ценогенетические признаки.  Ценогенезы – приспособительные изменения зародыша/личинки к специфическим условиям зародышевого, личиночного развития.

Например, качественные изменения  у человека – амнион, аллантоис, хорион, желточный мешок, плацента. Это провизорные органы, выполняющие  разные функции, со временем эти функции  начинают выполняться другими органами и системами. Внезародышевые органы не принимают участия в формировании тела зародыша, но без них его развитие было бы невозможно.

Филэмбриогенезы. Филэмбриогенез – такой способ эволюции онтогенеза, который состоит в изменении процессов морфогенеза, связанных с адаптацией взрослых организмов. Ученее о филэмбриогенезах было разработано Северцовым в 1910 году. Основное положение – первичность онтогенетических изменений по отношению к филогенетическим. Путем филэмбриогенеза происходят преобразования и взрослых, и промежуточных, и начальных стадий. В зависимости от стадий выявлены типы филэмбриогенеза:

- архаллаксис;

- девиация;

- анаболия.

Посредством филэмбриогенезов происходит и усложнение, и упрощение строения и функций (например, паразитизм –  более упрощенное строение, соответствующее условиям среды).

Архаллаксисы – изменения, происходящие на ранних стадиях эмбрионального развития. Выражаются в изменении дифференцировки эмбриональных зачатков, изменении массы зачатков, сдвиге места и времени закладки органов (гетеротопии и гетерохронии), изменении начального развития зачатков. Считается, что архаллаксисы происходят на ранних этапах. Отделение половых клеток от соматических произошло в колониальных организмах путем архаллаксиса. Другой пример – у растений – изменение строения, мутовок, увеличивается количество симметричных органов; появление волосяного покрова у млекопитающих. Рекапитуляции проявляются только при закладке органов, потом зародыши идут в развитии по другому пути. Изменения приводят к крупным преобразованиям онтогенеза и являются основным источником прогрессивного развития природы и эволюции взрослых организмов.

Девиация (от латинского – «отклонение») – изменение развития признаков в результате резкого отклонения от первоначального направления на средних этапах эмбриогенеза. Например, формирование роговых чешуек у рептилий. Вначале развитие в точности повторяет развитие плакоидной чешуи рыб, но потом происходит отклонение. Однодольный зародыш растения появился в результате замещения двух боковых точек роста одной верхушечной. Точно также – возникновение среднего уха, появление сложных коренных зубов млекопитающих. Рекапитулирует значительная часть признаков предковых форм. На основе девиации происходят существенные эволюционные изменения.

Анаболия (от греческого – «подъем») – добавление, надставка новых стадий развития в конце морфогенеза какого-либо органа. Например, эволюция почки. Сначала формируется предпочка, далее – первичная почка, вторичная почка. При эволюции путем анаболии более ранние стадии не изменяются, а предшествующая стадия  новой стадии рекапитулирует.

Процесс морфогенеза довольно устойчив. Всяческое изменение приводит к  снижению жизнеспособности. Анаболии возникают чаще архаллаксиса и девиаций. С генетической точки зрения, все 3 способа эволюции онтогенеза объясняются объемом наследственной информации

Автономность онтогенеза – независимость онтогенеза от колебаний внешней среды и генофонда. Между генами и окончательным фенотипом проходит весь онтогенез. Онтогенез – среда, устойчивая к любым помехам. Появляющиеся новые мутации чаще всего убираются, они могут изменить скорость биохимических реакций, количество производимого продукта, но фенотип не изменится. Изменение обмена веществ, фенотипа приводит к гибели клеток и вымиранию видов.

 

Онтофилогенетическая  обусловленность пороков развития.

 

Любой процесс, происходящий в организме, имеет свой материальный субстрат, определяется нормой реакции и регулируется гомеостазом. Материальный субстрат гомеостаза – все видовые особенности (возраст, генотип, фенотип). В ходе исторического развития постепенно совершенствовались  приспособительные ответы организма на все внешние раздражители. Эта закономерность повторяется при развитии зародыша. С момента образования зиготы могут возникать нарушения обмена веществ. Они могут приводить к дистрофическим изменениям, некрозу и гибели самого зародыша. С развитием генотипа появляются более сложные ответные реакции -  расстройство кровообращения, иммунологические, воспалительные процессы и т.д.

Патологические процессы пренатального развития – отклонения развития от момента образования зиготы до родов. В клинике эмбриогенез делят на 4 периода:

- прогенез

- бластогенез

- гаметогенез

- фетогенез

Для каждого этапа характерны специфические  виды патологий.

Аплазия (агенезия) – полное врожденное отсутствие органа или его части.

Гипоплазия – врожденное недоразвитие органа.

Гипотрофия – уменьшение массы органа или плода в целом.

Гипертрофия – увеличение массы органа или зародыша.

Гиперплазия – врожденное увеличение размеров органа.

Макросомия, гигантизм – увеличение длины и массы тела.

Гетеротопия – наличие клеток, тканей, участков и целых органов в нехарактерных местах.

Гетероплазия – нарушение дифференцировки отдельных типов тканей.

Эктопия – смещение органа.

Атрезия – отсутствие канала или отверстия.

Персистирование – сохранение эмбриональных структур, в норме исчезающих.

Стеноз – сужение канала или отверстия.

Гаметопатия – все виды поражения гамет, возникающие при ово - и сперматогенезе, обусловлены мутациями.

Бластопатии – нарушения, связанные с поражением бластоцисты, т.е. зародыша 15 дней после оплодотворения.

Результаты бластопатий:

1. пустые зародышевые мешки;
2. гипоплазия, аплазия внезародышевых органов (амниона, амниотической ножки и желточного мешка);
3. внематочная беременность (имплантация зиготы в роге и возле внутреннего зева матки) или нарушение глубины имплантации;
4. нарушение ориентации эмбриобласта;
5. двойниковые пороки;
6. сиреномелия (веретенообразное тело, ласты – см. рисунок);
7. циклопия;
8. мозаицизм.