Тема: Постэмбриональный период. Прямое развитие. Непрямое развитие.
Периоды постэмбрионального развития:
-дорепродуктивный период;
-репродуктивный период;
-пострепродуктивный период.
Постэмбриональное развитие растений
Постэмбриональное развитие растений начинается с прорастания семян. Для прорастания семян различных видов нужны разные сроки периода покоя, различные условия освещения, температуры, влажности. Так, семена пшеницы могут прорастать при температуре от 0 до +1℃, а для прорастания семян кукурузы необходима температура не ниже +12℃. Время, в течение которого зрелые сухие семена сохраняют способность к прорастанию, может быть очень продолжительным. Например, удалось прорастить семена лотоса, пролежавшего в торфянике Маньчжурии около 1000 лет.
При прорастании семян происходит активация внутриклеточных ферментов, усиливается дыхание, начинается гидролиз запасных веществ, синтез рибосом и белков. Из зародыша возникает проросток. Дальнейшее развитие растений включает деление и рост клеток, а также их специализацию, в результате чего образуются различные ткани и органы растения.
Постэмбриональное развитие животных
Постэмбриональное (послезародышевое) развитие начинается с момента рождения (при внутриутробном развитии зародыша у млекопитающих) или с момента выхода организма из яйцевых оболочек и продолжается вплоть до смерти живого организма. Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. При этом он может быть ограничен определенным сроком или длится в течение всей жизни.
Все стадии индивидуального развития любого организма подвержены влиянию факторов внешней среды, в которой он формируется. Температура, свет, влажность, разнообразные химические вещества (ядохимикаты, алкоголь, никотин, ряд лекарственных препаратов и другие) могут нарушать нормальный ход онтогенеза и приводить к формированию различных заболеваний и смерти.
Постэмбриональное развитие может быть прямым, когда из яйца или организма матери появляется существо, сходное со взрослым (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), и непрямым (сопровождается превращением - метаморфозом), когда образовавшаяся в эмбриональный период личинка устроена проще, чем взрослый организм, и отличается от него способами питания, движения и др. (кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые, земноводные).
В отношении большинства видов считается, что непрямое развитие исторически первично.
У насекомых развитие с метаморфозом вторично.
Прямое развитие
Такой тип развития характерен для организмов, детеныши которых рождаются уже похожими на взрослых особей. Только что вылупившийся утенок, родившийся щенок или ребенок человека отличается от взрослого меньшими размерами, несколько иными пропорциями тела и недоразвитием некоторых систем органов, например половой. Прямое развитие бывает яйцекладное или внутриутробное.
Неличиночный или яйцекладный тип развития характерен для пресмыкающихся, птиц, яйцекладущих млекопитающих и ряда беспозвоночных. Яйца этих организмов богаты питательными веществами (желтком), и зародыш может длительное время развиваться внутри яйца.
Внутриутробный тип развития характерен для всех высших млекопитающих, в том числе и человека. Все жизненные функции зародыша при этом типе развития осуществляются посредством взаимодействия с материнским организмом через специальный орган – плаценту.
При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм с уже заложенными всеми основными органами, свойственными взрослому животному. Постэмбриональное развитие в этом случае сводится в основном к росту и половому созреванию. Таким образом, изменения в организме велики, но общий план его строения и способ существования не меняются.
Непрямое развитие
При непрямом (личиночном) развитии из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, во взрослом состоянии отсутствующими. Личинка питается, растет, и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым особям. Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и возникают органы, присущие взрослым животным.
Часто это дает таким организмам некоторые преимущества.
Например, личинка асцидий (тип Хордовые, подтип Личиночнохордовые) обладает всеми основными признаками хордовых животных: хордой, нервной трубкой, жаберными щелями в глотке. Она свободно плавает, затем прикрепляется к какой-либо твердой поверхности на дне моря, где и совершается метаморфоз: у нее исчезают хвост, хорда, мышцы, а нервная трубка распадается на отдельные клетки, большая часть которых фагоцитируется. От нервной системы личинки остается лишь группа клеток, дающая начало нервному узлу. Строение тела взрослой асцидии, ведущей прикрепленный образ жизни, нисколько не напоминает обычные черты организации хордовых животных. Только знание особенностей онтогенеза позволяет определить систематическое положение асцидий: строение личинки указывает на происхождение их от хордовых животных, которые вели свободный образ жизни. В процессе метаморфоза асцидии переходят к сидячему образу жизни, в связи с чем упрощается их организация.
Личиночная форма амфибий – головастик, для которого характерны жаберные щели, боковая линия, двухкамерное сердце, один круг кровообращения. В процессе метаморфоза, происходящего под влиянием гормона щитовидной железы, рассасывается хвост, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются легкие и второй круг кровообращения. Обращает на себя внимание сходство ряда черт строения головастиков и рыб (боковая линия, строение сердца и кровеносной системы, жаберные щели).
Примером метаморфоза может служить также развитие насекомых. Гусеницы бабочек или личинки стрекоз резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных и напоминают своих предков – кольчатых червей.
У малоподвижного двустворчатого моллюска беззубки свободноплавающая личинка может прикрепляться зубчатыми створками раковины к телу рыбы и таким образом перебираться на новые, отдаленные места обитания.
Как правило, личинки и взрослые особи питаются по-разному и не конкурируют друг с другом. Например, головастик лягушки живет в воде и питается растительной пищей, а взрослая особь – живет на суше и является хищником.
Гусеницы бабочек питаются чаще всего листьями, а взрослые бабочки – нектаром цветков или совсем не питаются.
У отдельных видов личинки даже способны самостоятельно размножаться, например некоторые плоские черви, земноводные. Аксолотли – личинки хвостатых земноводных амбистом – способны размножаться, при этом дальнейший метаморфоз может и не осуществляться вовсе. Способность организмов размножаться на личиночной стадии называется неотенией.
Во многих случаях клетки личиночных органов имеют полиплоидные ядра.
В личиночный период жизни происходит интенсивнее питание, рост и расселение животных.
Непрямое постэмбриональное развитие требует сложной перестройки при переходе к взрослой форме: одни органы должны исчезнуть (хвост и жабры головастика), а друге – возникнуть (конечности и легкие лягушки).
Таким образом, метаморфоз связан с переменами образа жизни или среды обитания. Значение метаморфоза заключается, во-первых, в том, что свободноплавающие личинки прикрепленных или паразитических животных способствуют расселению вида. Кроме того, личиночные формы некоторых животных живут в иных условиях и имеют другие источники питания, чем взрослые особи: это снижает интенсивность конкуренции за пищу и в целом остроту борьбы за существование внутри вида.
Постэмбриональный период развития имеет разную продолжительность. Например, поденки в личиночном состоянии живут 2-3 года, а в половозрелом – от 2-3 часов до 2-3 суток, в зависимости от видовой принадлежности. В большинстве же случаев постэмбриональный период более продолжителен. У человека он включает дорепродуктивную стадию, стадию зрелости (репродуктивную) и, наконец, стадию старости (пострепродуктивную).
У млекопитающих и человека наблюдается известная зависимость продолжительности жизни от длительности полового созревания и беременности. Обычно продолжительность жизни превышает дорепродуктивный период онтогенеза в 5-8 раз.
Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. Различают рост неопределенный, продолжающийся в течение всей жизни, и определенный, ограниченный каким-то сроком. Большинство животных, взрослея, растут все медленнее и, достигнув определенного возраста, расти перестают.
Неопределенный рост наблюдается у древесных форм растений, некоторых моллюсков, из позвоночных – у рыб, земноводных, крыс.
У многих животных рост прекращается вскоре после достижения половой зрелости. У человека рост заканчивается к 20-25 годам.
После завершения активного роста организм вступает в стадию зрелости, которая связана с деторождением.
Заканчивается процесс индивидуального развития старением и смертью.
Взрослое состояние организма
Организм считается взрослым, когда он достигает способности к размножению. Одни организмы, например насекомые, достигнув взрослого состояния, останавливаются в росте, другие продолжают расти. У позвоночных животных период взрослого состояния самый продолжительный. У ряда видов насекомых, наоборот, это самая короткая стадия жизненного цикла.
Старение
Продолжительность жизни многоклеточных организмов ограничена и является видовым признаком. У одних видов раньше, у других позже начинаются закономерные возрастные изменения, уменьшающие адаптационные возможности организма и увеличивающие вероятность смерти.
Процесс старения затрагивает все уровни организации живого. На молекулярном уровне происходит накопление изменений в молекулах ДНК, меняется синтез РНК и белков, нарушается энергетический обмен и т.д. На клеточном уровне нарушается транспорт веществ через мембраны и, следовательно, изменяется функционирование клеточных органелл, клетки начинают реже делиться. На уровне целого организма, как следствие изменений, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях, ослабляются функции нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и других систем.
У растений старение проявляется в исчерпании клеток, способных к делению, и, следовательно, в невозможности образования новых побегов. У многих цветковых растений корневая и побеговая системы постоянно омолаживаются и старение проявляется в разрушении некоторых органов: например, в стволах деревьев образуются дупла.
Существует несколько гипотез о механизмах старения. Согласно одним, старения является запрограммированным процессом, в результате которого активность генов снижается с возрастом. Другие предполагают, что старение происходит вследствие накопления повреждений генетического аппарата клетки в ходе онтогенеза. Старение многоклеточных организмов неизбежно приводит к прекращению жизнедеятельности организма – его смерти (у одноклеточных, таких, как простейшие, индивидуальная жизнь особи прекращается в результате ее деления).
Апоптоз
Поддержание постоянства числа клеток во взрослом организме осуществляется в результате равновесия между процессами размножения и гибели клеток. Как выяснилось, в клетках многоклеточных организмов наряду с генетической программой размножения заложена и программа гибели. Необходимость гибели клеток возникает при уничтожении личиночных органов, а также некоторых «лишних» клеток и тканей во время эмбрионального развития. В ходе эмбриогенеза человека удаляются, например, клетки перепонки между пальцами, возникающей у зародыша на определенном этапе развития. В этих и некоторых других случаях вступает в действие особый процесс – апоптоз (греческое аро – отделение, prosis – падение; apoptosis – опадение листьев). В отличие от гибели клетки в результате «несчастного случая» (например, ожога или при замерзании), когда нарушается проницаемость клеточных мембран, разрушаются лизосомы, освобождая свои ферменты, и в результате развивается воспаление и гибель окружающих клеток, при апоптозе клетки гибнут «мирно», не повреждая окружающую ткань.
Апоптоз – энергозависимый процесс, запускаемый определенными сигналами, как внешними, так и внутриклеточными. Внутренними сигналами являются нарушение целостности ДНК, мутации «апоптозных» и «антиапоптозных» генов. Внешними факторами, стимулирующими апоптоз, служат определенные химические вещества, например, гормоны, запускающие гибель личиночных органов во время метаморфоза. Сигналом для удаления нейронов, которые не смогли установить контакты с другими клетками, во время формирования мозга является отсутствие таких контактов – синапсов.
Каким бы способом ни был получен сигнал, дальше все происходит по программе: клетка теряет контакты с окружающими ее другими клетками и сморщивается. ДНК разрезается специальными ферментами на мелкие кусочки, ядро также сморщивается и распадается на отдельные фрагменты. Клетка распадается на фрагменты – апоптозные тельца, окруженные плазматической мембраной. Их поглощают соседние клетки или фагоциты.
В клетках раковых опухолей работа контролирующих апоптоз белков нарушается, и измененные клетки бесконтрольно делятся. Ученые надеются, что исследования апоптоза и разработка методов воздействия на его развитие помогут найти новые подходы к лечению многих заболеваний (рака, тяжелых нервных заболеваний, СПИДа), а также к продлению жизни человека.
3
31 258
585 
