Механизмы онтогенеза на клеточном и организменном уровнях: размножение, рост, дифференцировка, морфогенез.

Размножение - одно из основных свойств живого. Размножением называются все те процессы, которые приводят к увеличению числа биологических единиц. При этом предполагается, что между старыми и новыми биологическими единицами существует прямая преемственность.
В основе размножения всегда лежит рост биологической системы. По достижении определенных размеров создается такое физиологическое состояние, при котором данная биологическая единица уже не может существовать как таковая и продолжать расти. Выход из этого кризиса состоит в отделении части, живой массы.Существуют две основные формы размножения: половое и бесполое. При половом размножении развитию нового индивида предшествует слияние двух специальных половых клеток - гамет. Бесполое размножение осуществляется за счет обычных соматических клеток. Общепризнано, что бесполое размножение - более древняя, первичная форма размножения, а половое размножение вторично, хотя у большинства высокоорганизованных животных оно заняло преобладающее или даже исключительное место. В процессе последующей эволюции бесполое размножение постепенно вытесняется половым размножением, которое обеспечивает большую пластичность потомства, поскольку при половом процессе объединяются клетки организмов, обладающих различной наследственностью. Как правило, высокоорганизованные животные не способны размножаться бесполым путем. Кроме того, в разных случаях средствами бесполого размножения решаются различные биологические задачи: у одних видов оно служит главным образом для увеличения численности вида, у других - для регуляции размеров, у третьих - средством расселения, у четвертых помогает пережить неблагоприятный сезон и т. д. Поэтому в каждой отдельной группе животных вопрос о происхождении и эволюции бесполого размножения следует рассматривать отдельно. Вопрос о том, как возникло бесполое размножение и каковы были его первичные формы, может обсуждаться лишь в форме предположений. Как следует из определения размножения, данного К. Бэром, это понятие тесно связано с понятием индивидуальности. Если когда-нибудь существовало «живое вещество» в виде аморфной массы (что, по меньшей мере, сомнительно), то на такой стадии эволюции жизни речь может идти только о росте, а не о размножении как таковом. Очевидно, размножение возникло вместе с первыми живыми существами. Но поскольку мы не знаем, как были организованы эти существа, то нет данных и для суждения об их размножении. Все же С. В. Мясоедов высказал предположение, что первоначально размножение осуществлялось делением. Развивая идею Бэра, он писал, что необходимость деления организма на части вытекает из чисто внутренних причин и находится в непосредственной зависимости от явлений роста.
Существует определенное, благоприятное для обмена веществ соотношение между объемом и поверхностью тела. При увеличении линейных размеров тела поверхность его увеличивается пропорционально их квадрату, а масса - пропорционально кубу, поверхность, через которую происходит обмен, становится слишком мала для данной массы. Наиболее простое средство для преодоления этого противоречия представляло, очевидно, деление, важнейшим результатом которого являлось, таким образом, вначале не столько размножение, т. е. увеличение числа особей, сколько восстановление нарушенного в процессе жизнедеятельности соотношения между объемом и поверхностью, а тем самым и обеспечение возможности дальнейшего роста, но только уже «за пределами индивидуальности».

Элементарным явлением организменном уровне — дифференцировка, то есть возникновение различий между отдельными организмами в процессе их индивидуального развития. дифференцировка клеток — процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа клеток, отражающего их способность к тем или иным профильным функциям. Иными словами, фенотип клеток есть результат координированной экспрессии (то есть согласованной функциональной активности) определённого набора генов.

В процессе дифференцировки менее специализированная клетка становится более специализированной. Например, эмбриональная стволовая клетка «превращается» в клетку эктодермы. Деление и дифференцировка — основные процессы, путем которых одиночная клетка (зигота) развивается в многоклеточный организм, содержащий самые разнообразные виды клеток. Дифференцировка меняет функцию клетки, ее размер, форму и метаболическую активность. Достигается это изменениями в экспрессии генов, в то время как ДНК остается неизменной. Один из способов регулирования экспрессии генов — метилирование ДНК. Дифференцировка также случается и во взрослом организме, когда поврежденные клетки тканей замещаются новыми, полученными путем деления и дальнейшей дифференцировки взрослых стволовых клеток. Запускать дифференцировку могут как внутренние причины так и внешние сигналы.

Морфогене́з (англ. Morphogenesis, от греч. morphê форма и genesis происхождение, или буквально «формообразование») — возникновение и развитие органов, систем и частей тела организмов как в индивидуальном (онтогенез), так и в историческом, или эволюционном, развитии (филогенез). Изучение особенностей морфогенеза на разных этапах онтогенеза в целях управления развитием организмов составляет основную задачу биологии развития, а также генетики, молекулярной биологии, биохимии, эволюционной физиологии, и связано с изучением закономерностей наследственности.

Отбор доноров. В селекционных программах отбору доноров придается огромное значение. Наиболее важным критерием на первых этапах отбора доноров служит их высокая племенная ценность, то есть способность передавать гены высокой продуктивности своим потомкам. Сервис — период в основном зависит от интервала между отелом и первым осеменением и интервала между первым и последним. Период от отела до первого осеменения определяется биологическими и хозяйственными факторами. С биологической точки зрения этот период зависит главным образом от инволюции матки.Для оценки воспроизводительной способности, отобранных в качестве потенциальных доноров, необходимо анализировать такие параметры, как оплодотворяемость от первого осеменения и индекс осеменения.

Аллофенными называют химерные организмы, содержащие разные ткани, произошедшие из клеток, полученных от разных родителей^

Б.Минтц получил аллофенных мышей путем образования смешанной бластулы из клеток черных и белых мышей. В последующих опытах соединяли бластомеры животных, различающихся по другим признакам -окраске радужной оболочки, длине ушей, хвоста и др.

Для получения аллофернных потомков у беременных мышей, имеющих четко выраженные альтернативные признаки, извлекали эмбрионы на стадии восьми бластомеров и с помощью фермента проназы отделяли бластомеры. Комбинируя бластомеры от двух (и более) эмбрионов, создали в специальной питательной среде единый комплексный эмбрион, который ввели в матку мыши, гормонально подготовленной к имплантации зародыша. Рождавшиеся мышата представляли собой мозаиков, у них проявлялись признаки всех родительских форм.Методика, разработанная на мышах, в последние годы используется для получения аллофенных овец.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: