Роль наследственности и среды в онтогенезе. Критические периоды развития. Гетерохронный характер развития.

В генетическом аппарате организма сливается информация двух особей. Наследственность играет большую роль в развитии признаков организма. Так как он наследует признаки как отца, так и матери. То есть образуется организм с новым генетическим аппаратом, но с частично унаследованными признаками родителей.

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

Кроме ценогенезов и филэмбриогенезов в эволюции онтогенеза могут обнаруживаться еще и отклонения времени закладки органов — гетерохронии — и места их развития — гетеротопии. Как первые, так и вторые приводят к изменению взаимосоответствия развивающихся структур и проходят жесткий контроль естественного отбора. Сохраняются лишь те гетерохронии и гетеротопии, которые оказываются полезными. Примерами таких адаптивных гетерохронии являются сдвиги во времени закладок наиболее жизненно важных органов в группах, эволюционирующих по типу арогенеза. Так, у млекопитающих, и в особенности у человека, дифференцировка переднего мозга существенно опережает развитие других его отделов.

Гетеротопии приводят к формированию новых пространственных и функциональных связей между органами, обеспечивая в дальнейшем их совместную эволюцию. Так, сердце, располагающееся у рыб под глоткой, обеспечивает эффективное поступление крови в жаберные артерии для газообмена. Перемещаясь в загрудинную область у наземных позвоночных, оно развивается и функционирует уже в едином комплексе с новыми органами дыхания — легкими, выполняя и здесь в первую очередь функцию доставки крови к дыхательной системе для газообмена.

Гетерохронии и гетеротопии в зависимости от того, на каких стадиях эмбриогенеза и морфогенеза органов они проявляются, могут быть расценены как филэмбриогенезы разных типов. Так, перемещение зачатков головного мозга, приводящее к его изгибу, характерному для амниот, и проявляющееся на начальных этапах его дифференцировки, является архаллаксисом, а гетеротопия семенника у человека из брюшной полости через паховый канал в мошонку, наблюдающаяся в конце эмбриогенеза после окончательного его формирования, — типичная анаболия.

Иногда процессы гетеротопии, одинаковые по результатам, могут являться филэмбриогенезами разных типов. Например, у различных классов позвоночных очень часто встречается перемещение поясов конечностей. У многих групп рыб, ведущих придонный образ жизни, брюшные плавники (задние конечности) располагаются кпереди от грудных, а у млекопитающих и человека плечевой пояс и передние конечности в дефинитивном состоянии находятся значительно каудальнее места их первоначальной закладки. В связи с этим иннервация плечевого пояса у них осуществляется нервами, связанными не с грудными, а с шейными сегментами спинного мозга. У упомянутых выше рыб брюшные плавники иннервируются нервами не задних туловищных, а передних сегментов, расположенных кпереди от центров иннервации грудных плавников. Это свидетельствует о гетеротопии закладки плавников уже на стадии самых ранних зачатков, в то время как перемещение переднего пояса конечностей у человека происходит на более поздних этапах, когда иннервация их уже полностью осуществлена. Очевидно, в первом случае гетеротопия представляет собой архаллаксис, в то время как во втором — анаболию.

Ценогенезы, филэмбриогенезы, а также гетеротопии и гетерохронии, оказавшись полезными, закрепляются в потомстве и воспроизводятся в последующих поколениях до тех пор, пока новые адаптивные изменения онтогенеза не вытеснят их, заменив собой. Благодаря этому онтогенез не только кратко повторяет эволюционный путь, пройденный предками, но и прокладывает новые направления филогенеза в будущем.

Постэмбриональное развитие как процесс реализации генетических программ организма. Периодизация постэмбрионального развития. Постнатальная периодизация онтогенеза человека.

Постэмбриональный онтогенез:

· При внутриутробном развитии начинается с рождения.

· При неличиночном развитии- с выхода из зародышевых оболочек.

· При личиночном развитии- с выходом из яйцевых оболочек.

Стадии постэмбрионального развития:

· Ювенильный период - до полового созревания.

· Зрелый период – взрослое половозрелое состояние.

· Старость – заканчивается естественной смертью.

Старение как закономерный этап онтогенеза. Генетические, молекулярные и клеточные механизмы старения. Влияние генетических факторов, условий и образа жизни на процесс старения. Закономерности старения. Гипотезы старения. Проблемы долголетия. Геронтология. Гериатрия.

Старость представляет собой стадию индивидуального развития, по достижении которой в организме наблюдаются закономерные изменения в физическом состоянии, внешнем виде, эмоциональной сфере. Состояние старости достигается благодаря изменениям, составляющим процесс старения. Этот процесс захватывает все уровни структурной организации особи – молекулярный, субклеточный, клеточный, тканевой, органный. Суммарный результат многочисленных частных проявлений старения на уровне целостного организма заключается в нарастающем с возрастом снижении жизнеспособности особи, уменьшении эффективности приспособительных, гомеостатических механизмов.

В целом старение приводит к прогрессивному повышению вероятности смерти. Таким образом, биологический смысл старения заключается в том, что оно делает неизбежной смерть организма. Согласно данным многочисленных наблюдений, на скорость нарастания и выраженность изменений в процессе старения оказывают влияние генетическая конституция ( генотип) организма, условия, в которых он развивается и живет, а для человека – его образ жизни.

В исследованиях по генетике используются такой показатель, как продолжительность жизни в пострепродуктивном периоде, наследуемость которого, собственно, и изучается. Ряд наблюдений легли в основу достаточно распространенной точки зрения о наследуемости продолжительности жизни и, следовательно, наличии генетического контроля или даже особой генетической программы старения. Во - первых, максимальная продолжительность жизни ведет себя как видовой признак. При этом она положительно связана с такими важными эволюционно закрепленными показателями биологии вида, как длительность эмбрионального периода и возраст достижения половой зрелости. Во – вторых, величины продолжительности жизни у однояйцевых близнецов более (конкордантны), чем у разнояйцовых. В – третьих, описаны наследственные болезни с ранним проявлением признаков старости и одновременно резким сокращением продолжительности жизни. В – четвертых, в лабораторных условиях путем близкородственных скрещиваний получены инбредные линии плодовой мухи и мыши, существенно различающихся по средней и максимальной продолжительности жизни. Гибриды 1-го поколения живут дольше. В – пятых, замечено, что среди плодовых мух особи, гомозиготные по аллелю зачаточных крыльев, имеют меньшую продолжительность жизни, чем мухи дикого типа (плейотропия). В – шестых, для людей выявлена положительная связь между длительностью жизни родителей и потомков. Приведенные материалы, свидетельствуя в пользу генетического контроля длительности жизни и старения, не дают ответа на важные вопросы о том, насколько велика сила этого контроля и через какие конкретные генетические механизмы он осуществляется. Представления о продолжительности жизни получают, определяя коэффициент наследуемости. Он отражает меру сходства между родственниками по изучаемому признаку.

Результаты оценки степени генетического контроля старения путем расчета коэффициента наследуемости долгожительства указывают лишь на отсутствие специальной генетической программы старения. Общий вывод заключается в том, что при отсутствии специальных генов или целой программы, прямо определяющих развитие старческих признаков, процесс старения находится, тем не менее под генетическим контролем путем изменения его скорости.

Исследования влияний условий жизни на процесс старения проводят несколькими путями. Во – первых, путем изучения скорости соответствующих изменений организмов, проживающих в разных условиях. Во – вторых, путем сопоставления значений смертности или продолжительности жизни в различающихся по условиям жизни популяций в пределах одного или разных исторических периодов времени. Продолжительности жизни выступает здесь как обобщенный показатель жизнеспособности. В – третьих, свой вклад вносит изучение распределения по планете долгожителей. В исследованиях, проводимых на лабораторных животных, используют следующие признаки:

· Состояние белков соединительной ткани коллагена и эластина.

· Показатели сердечной деятельности и кровообращения.

· Содержание пигмента липофусцина в клетках нервной системы и сердца.

· Показатели произвольной двигательной активности.

· Способность к обучению.

Изучали влияние на скорость старения многих условий жизни: пониженной температуры окружающей среды, воздействий ионизирующим облучением, повышенного парциального давления кислорода.

Можно сделать вывод, что долгожительство характеризует определенные этнические группы, проживающие в основном в сельской местности, для которых можно предполагать достаточно высокий уровень брачной изоляции. Это наводит на мысль о генетической основе явления или же каких-то особенностях образа жизни. Два факта, тем не менее, свидетельствуют в пользу того, что и условия жизни могут иметь некоторое значение.

· Индекс долгожительства может оказаться ниже нормального значения.

· Русское население в зонах долгожительства отличается более низкими значениями индекса в сравнении с населением, исторически традиционным территории.

Значение образа жизни в изменении скорости старения усиливается тем, что те или иные привычки, среди которых есть вредные, устанавливаются в раннем зрелом возрасте и сопровождают человека на протяжении всей жизни.

Гипотезы старения:

· Некоторые авторы рассматривают старение как стохастический процесс возрастного накопления «ошибок», неизбежно случающихся в ходе обычных процессов жизнедеятельности, а также повреждений биологических механизмов под действием внутренних или внешних факторов.

· Многие исследователи связывают начальные изменения старения организма с изменением строения и , следовательно, физико- химических и биологических свойств макромолекул: ДНК, РНК, белков хроматина, ферментов.

· К рассматриваемому направлению относят также гипотезы, усматривающие первооснову старения в нарастающем с возрастом износе структур в диапазоне от макромолекул до организма в целом.

· Некоторые программные гипотезы основаны на допущении, что в организме функционируют биологические часы, в соответствии с которыми происходят возрастные изменения.

Геронтология – наука о старости.

Гериатрия – лечение человека в старческом возрасте.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: