Эмбриональный период развития. Постэмбриональный период развития

Эмбриональный период развития. 

Постэмбриональный период развития

Процесс индивидуального развития особи от начала её существования и до конца жизни называют онтогенезом.

Любой вид индивидуального развития у многоклеточных животных принято делить на два периода: эмбриональный и постэмбриональный.

Эмбриональный период начинается с оплодотворения и представляет собой процесс формирования сложного многоклеточного организма, в котором представлены все системы органов.

Заканчивается этот период выходом личинки из своих оболочек (при личиночном типе онтогенеза), выходом особи из яйца (при яйцекладном типе) или рождением особи (при внутриутробном типе).

Постэмбриональный период начинается с завершения эмбрионального. Он включает в себя половое созревание, взрослое состояние, старение, которое заканчивается смертью.

Рассмотрим этап эмбрионального развития на примере ланцетника.

Ланцетник — это примитивное морское животное из семейства ланцетниковых.

Взрослые особи населяют песчаное дно чистых морских вод. А личинки являются планктоном в прибрежных зонах и открытом море. Ланцетник рассматривается как промежуточное звено между позвоночными и беспозвоночными животными.

В результате оплодотворения гаплоидные ядра половых клеток сперматозоида и яйцеклетки сливаются. В результате возникает одноклеточная стадия развития организма — зигота. Которая содержит диплоидный набор хромосом. Зигота является началом нового организма. Она делиться митозом.

Митотические деления называются делениями дробления. 

Дробление (бластуляция) — это процесс образования многоклеточного зародыша.

Первое деление происходит в вертикальной плоскости, и клетка делится на две одинаковые клетки с диплоидным набором хромосом. Эти клетки называют бластомерами. Бластомеры не расходятся, а делятся ещё раз и образуется уже 4 клетки.

Третье деление происходит в горизонтальной плоскости и из четырёх образуется 8 бластомеров.

Далее продольные и поперечные деления сменяют друг друга. Возникает все больше бластомеров, которые не успевают расти.

После нескольких делений, когда число бластомеров достигает 32, они образуют полый шарик со стенками в один ряд клеток. Этот шарик получил название бластулы.

Бластула имеет внутри полость (пустое пространство). Эту полость называют первичной полостью тела или бластоцелью.

У человека на шестой день после оплодотворения бластула выходит из яйцевода в полость матки, а затем внедряется в её стенку. Этот процесс называется имплантацией зародыша.

После этого на одном из полюсов бластулы её клетки начинают делится быстрее, чем на другом, и впячиваться внутрь бластоцели. Этот процесс получил название гаструляции. Так формируется второй внутренний слой клеток - зародышевый листок. Такой двуслойный шарик называется гаструлой.

Гаструла состоит из двух зародышевых листков. Верхние клетки составляют наружный зародышевый листок — эктодерму. А внутренние внутренний зародышевый листок — энтодерму.

Полость, которая образовалась внутри гаструлы, является первичной кишкой. А отверстие ведущее в первичную кишку — первичным ртом.

У позвоночных животных на месте первичного рта в процессе эмбриогенеза образуется анальное отверстие, а настоящий (вторичный рот) возникает на противоположном полюсе зародыша. Поэтому млекопитающих (как и всех хордовых животных) относят к вторичноротым.  

Между энтодермой и эктодермой образуется третий (средний) зародышевый листок — мезодерма.

Следующая стадия развития зародыша называется нейрулой. На этой стадии происходит формирование нервной трубки и хорды.

У большинства хордовых хорда присутствует только в период эмбрионального развития, в дальнейшем замещаясь позвоночником.

У низших хордовых она сохраняется всю жизнь, выполняя опорную функцию, например, как у ланцетника.

На будущей спинной стороне зародыша начинается впячивание эктодермы в форме желобка — закладывается нервная пластинка. Которая в дальнейшем развивается в нервную трубку. 

Процесс образования нервной пластинки и её замыкание в нервную трубку в процессе зародышевого развития хордовых называется — нейруляцией.

Нервная трубка погружается под эктодерму и образует зачаток спинного мозга. А из его переднего широкого конца развивается головной мозг.

Таким образом, уже на ранних стадиях эмбрионального периода онтогенеза из внешне одинаковых бластомеров развиваются различные по строению и функциям ткани, органы и системы. Этот процесс получил название дифференцировки клеток.

Дифференцировка происходит благодаря активации определённых групп генов в различных клетках зародыша. Благодаря чему в клетках синтезируются белки, каждый из которых будет выполнять те или иные функции.

Так в процессе дифференцировки клеток из эктодермы позвоночных образуется наружный слой кожи. А также нервная трубка, из которой формируется головной и спинной мозг, органы зрительной, обонятельной и слуховой систем. Из энтодермы формируются ткани, которые выстилают внутренние полости организма позвоночных. Выросты зачатка кишечника превращаются в печень, поджелудочную железу и лёгкие.

Из мезодермы образуется большая часть организма животных: Хрящевой и костный скелет, мышцы, почки, сердечно-сосудистая и половая система.

Взаимодействие частей развивающегося зародыша

Все части зародыша влияют друг на друга.  И если это влияние нарушить, развитие нормального зародыша не происходит.

Эмбриональная индукция — это взаимодействие элементов развивающегося зародыша, при котором воздействие одного из них направляет (индуцирует) развитие другого.

Классическими считают опыты немецкого учёного Ханса Шпемана и его сотрудников на зародышах амфибий, которые проводились в 1924 году.  

Для того чтобы иметь возможность проследить за судьбой клеток определённого участка зародыша, Шпеман использовал два вида тритонов: тритона гребенчатого, яйца которого лишены пигмента и потому имеют белый цвет, и тритона полосатого, яйца которого благодаря пигменту имеют жёлто-серый цвет.

Кусочек зародыша на стадии гаструлы тритона гребенчатого пересаживают на боковую сторону гаструлы тритона полосатого. В месте пересадки происходит развитие нервной трубки, хорды и других органов. Развитие может достичь довольно продвинутых стадий с образованием дополнительного зародыша на боковой стороне зародыша.

Дополнительный зародыш содержит в основном клетки другого зародыша, но светлые клетки зародыша-донора тоже обнаруживаются в составе различных органов.

Интересно понять почему происходит развитие органов из пересаженных клеток.

Дело в том, клетки развивающегося зародыша содержат белки, нуклеопротеины, стероиды, неорганические вещества, которые запускают цепь морфогенетических процессов. Эти вещества называют индукторами.

Таким образом можно сделать вывод о влиянии различных факторов на развитие зародыша.

Интенсивно делящиеся клетки весьма чувствительны к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, которые могут привести к различным нарушениям в формирующимся организме. Опаснее всего воздействие химических веществ, способных проникать через плаценту в эмбрион. 

Следом за эмбриональным развитием сразу наступает постэмбриональное развитие

У разных организмов этот период может происходить по-разному.

Постэмбриональное развитие начинается с выхода новой особи из яйцевых оболочек (при живорождении) из организма матери.

Постэмбриональное развитие подразделяется на три периода: ювенильный период, продолжается до окончания полового созревания; пубертатный (период половой зрелости) и период старения.

Посмотрим, как происходит развитее организма в ювенильный период.

У разных видов развитие организма в ювенильный период может протекать по двум разным путям.

У одних развитие может быть прямое. У других не прямое.

Прямое развитие происходит без превращений. В этом случае вновь появившийся на свет организм отличается от взрослой особи только размерами, пропорциями и недоразвитием некоторых органов.

Такое развитие наблюдается у рыб, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.

Например, у птиц в половой системе самки зародыш находится в яйце. Которое выводится из организма для дальнейшего высиживания.

В яйце формирование новой особи продолжается. Приходит время, птенец разрушает изнутри оболочку яйца и выходит наружу.

Прямое развитие характерно и для рыб. Так, из икринки рыбы выходит малёк, похожий на взрослую особь, но отличающийся от неё размерами, недоразвитием чешуи и плавников.

У большинства млекопитающих зародыш развивается внутри тела самки. Такой вариант развития называют внутриутробным. Когда организм новой особи становится способным к самостоятельному дыханию и питанию, происходят роды — из половых путей самки выходит детёныш.

Непрямое постэмбриональное развитие иногда требует сложной перестройки при переходе к взрослой форме.

Различают два типа непрямого развития — с полным и неполным превращением.

Развитие с превращением характерно для ряда насекомых и земноводных.

Личинки насекомых с неполным превращением внешне сходны со взрослыми особями. Например, у кузнечиков из яиц появляются личинки — маленькие насекомые, внешне похожие на родителей. Они отличаются от взрослых только величиной, отсутствием крыльев, и неразвитостью половой системы.

Личинки несколько раз линяют, до тех пор, пока не превращаются в половозрелых (взрослых) насекомых.

Таким образом при неполном превращении насекомое проходит три стадии: яйцо, личинка и имаго — взрослое насекомое.

У насекомых при развитии с полным превращением особь проходит несколько последовательных стадий, отличающихся друг от друга образом жизни и характером питания.

При развитии с превращением из яйца появляется личинка, совершенно не похожая на взрослый организм. Такое развитие называется непрямым или развитием с метаморфозом, то есть постепенным превращением организма во взрослую особь.

Например, у личинок бабочек отсутствуют сложные глаза, тело чаще всего червеобразное. Эти личинки несколько раз линяют, активно питаются и растут.

Достигнув предельных размеров, личинка превращается в куколку. Из которой постепенно формируется бабочка.

Таким образом, у насекомых с полным развитием в онтогенезе присутствуют четыре стадии: яйцо, личинка, куколка и имаго — взрослое насекомое.

У лягушек непрямое развитие начинается с появления из икринки головастика. Он также не похож на взрослое животное. Головастик дышит жабрами, живёт только в воде. Сначала у него совсем нет конечностей, однако есть хвост, с помощью которого он двигается.

Со временем появляются задние конечности, потом отрастают передние. Хвост укорачивается и к моменту выхода животного на сушу совсем исчезает. Вместо жабр формируются лёгкие, которыми животное дышит на суше.

Ювенильный период всегда сопровождается ростом организма. Процесс роста запрограммирован генетически, а также здесь не малую роль играют условия существования. Например, в маленьком аквариуме рыбы никогда не достигнут тех размеров, до которых они вырастают в природных условиях. При этом если во время ювенильного периода рыб из маленького аквариума пересадить в большой, то их рост увеличится.

Пубертатный период — период половой зрелости, у большинства позвоночных животных занимает, большую часть жизни. После пубертатного периода начинаются изменения, которые снижают возможность организма к приспособлениям к изменяющимся условиям окружающей среды.

Наступает третий период — период старения. А затем и смерть — прекращение жизнедеятельности организма. Без смерти не происходила бы смена поколений — одна из основных движущих сил эволюции.