Онтогенез
Онтогенез — индивидуальное развитие организма от образования зиготы до естественной смерти. Он включает эмбриональный период, когда организм развивается внутри яйца или материнского организма, и постэмбриональный период — жизнь после рождения или выхода из яйца.
Понятие и периоды онтогенеза
Онтогенез — процесс индивидуального развития организма от момента образования зиготы до смерти. Зигота возникает при слиянии мужской и женской гамет; подробнее её свойства рассматриваются на странице зигота.
Онтогенез начинается после оплодотворения. У организмов, размножающихся половым путём, первым этапом становится образование зиготы. У некоторых организмов развитие может начинаться из неоплодотворённой яйцеклетки — это партеногенез. У одноклеточных организмов граница между онтогенезом одной особи и клеточным циклом особенно условна: деление клетки одновременно завершает существование исходной особи и даёт начало дочерним.
| Период | Когда происходит | Основные процессы |
|---|---|---|
| Эмбриональный | От образования зиготы до рождения или выхода из яйца | Дробление, образование зародышевых листков, формирование органов и систем |
| Постэмбриональный | От рождения или выхода из яйца до смерти | Рост, половое созревание, размножение, старение и смерть |
Эмбриональный период у животных может быть прямым или непрямым. При прямом развитии молодая особь похожа на взрослую, отличается главным образом меньшими размерами и незрелостью органов. При непрямом развитии появляется личинка, которая заметно отличается от взрослого организма и превращается в него в ходе метаморфоза. Например, у бабочки имеются стадии личинки-гусеницы, куколки и взрослого насекомого.
Онтогенез — непрерывный процесс, но в нём выделяют периоды и стадии. Развитие включает не только увеличение размеров, но и качественные изменения: специализацию клеток, формирование тканей, органов и функций.
Эмбриональный период
Эмбриональное развитие начинается с последовательных митотических делений зиготы. Обычно выделяют дробление, гаструляцию, органогенез и затем плодный период у плацентарных млекопитающих.
- 1 — Быстрые митотические деления без увеличения общего размера зародыша.
- 2 — Образуется многоклеточный зародыш с полостью внутри.
- 3 — Формируются зародышевые листки и зачатки осей тела.
- 4 — Из зародышевых листков развиваются ткани и органы.
- 5 — Органы растут и созревают, повышается функциональная самостоятельность организма.
Во время дробления образуются всё более мелкие клетки — бластомеры. Общий объём зародыша почти не увеличивается, потому что клеточные деления происходят без обычного периода роста. Затем формируется бластула с полостью — бластоцелем. При гаструляции клетки перемещаются, и возникают зародышевые листки: эктодерма, энтодерма и, у большинства многоклеточных животных, мезодерма.
| Зародышевый листок | Основные производные |
|---|---|
| Эктодерма | Эпидермис кожи и его производные, нервная система, органы чувств |
| Энтодерма | Эпителий пищеварительной и дыхательной систем, многие железы |
| Мезодерма | Соединительная и мышечная ткани, кровь, сердце, кости, почки, половые органы |
После гаструляции начинается органогенез — формирование органов из клеток и тканей зародышевых листков. У человека и других плацентарных млекопитающих зародыш прикрепляется к стенке матки в процессе имплантации. Затем развиваются зародышевые оболочки, обеспечивающие питание, защиту, газообмен и удаление продуктов обмена. К ним относятся амнион, хорион и желточный мешок.
Какой процесс происходит непосредственно после образования зиготы?
Плодный и постэмбриональный периоды
Плодный период начинается после завершения закладки основных органов. В это время органы не возникают заново, а растут, дифференцируются и приобретают функциональную зрелость. Особенно быстро увеличиваются масса тела и размеры организма.
Постэмбриональное развитие начинается с рождения, вылупления из яйца или выхода из материнского организма. Его основные этапы: рост и развитие, половое созревание, зрелость и размножение, старение и смерть. У человека постэмбриональное развитие продолжается десятилетия; у разных организмов его длительность и особенности сильно различаются.
- Рождение или выход из яйца.
- Рост организма и окончательное формирование органов.
- Половое созревание и достижение способности к размножению.
- Период зрелости, в котором поддерживаются жизненные функции и возможно размножение.
- Старение — постепенное снижение возможностей организма и устойчивости к неблагоприятным факторам.
Важную роль играют критические периоды развития — интервалы, когда организм особенно чувствителен к недостатку кислорода, питательных веществ, действию токсинов, инфекций и других факторов. Нарушение условий в такие периоды может привести к задержке развития или неправильному формированию органов.
Не путайте рост с развитием: рост означает главным образом увеличение размеров и массы, а развитие включает качественные изменения. Не утверждайте, что дробление увеличивает размер зародыша: при дроблении увеличивается число клеток, но общий объём зародыша почти не меняется. Также не следует считать, что все животные развиваются одинаково: у одних развитие прямое, у других — с личинкой и метаморфозом.
Разбор задания: определение стадии развития
У зародыша образовались эктодерма, энтодерма и мезодерма. Определите стадию эмбрионального развития и объясните, что происходит дальше.
В ответе важно назвать не только стадию, но и её признак. Гаструляция связана с перемещением клеток и формированием зародышевых листков, а органогенез — с развитием из них тканей и органов.
Если в условии названы бластомеры и многократные деления без роста зародыша, выбирайте дробление. Если названы зародышевые листки — гаструляцию. Если указаны зачатки конкретных органов — органогенез.
Факторы и закономерности развития
Онтогенез определяется взаимодействием наследственной информации и условий среды. Гены задают программу развития, но её реализация зависит от питания, температуры, кислорода, гормонов, активности клеток и сигналов между ними. Поэтому одинаковые наследственные задатки могут проявляться по-разному при разных условиях.
В ходе онтогенеза клетки обычно сохраняют один и тот же набор генов, но используют разные участки генетической информации. Поэтому клетки приобретают различное строение и функции: так формируются ткани и органы.
Развитие организма регулируется также гормонами и нервной системой. В период роста согласованно изменяются размеры тела, обмен веществ и деятельность органов. После полового созревания организм получает возможность размножаться, однако размножение не является завершением онтогенеза: после него продолжаются старение и другие изменения.
Проверь себя
Главное
- Онтогенез — индивидуальное развитие от образования зиготы до смерти.
- Онтогенез включает эмбриональный и постэмбриональный периоды.
- Основные этапы эмбриогенеза: дробление, бластула, гаструляция, органогенез и плодный период.
- Во время гаструляции формируются зародышевые листки, а во время органогенеза — ткани и органы.
- Постэмбриональное развитие включает рост, созревание, размножение, старение и смерть.
- Развитие зависит от наследственной программы и условий среды; особенно важны критические периоды.