§59. Внутриутробное развитие организма. Развитие после рождения

Определения и обозначения

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от образования зиготы до смерти. Его делят на внутриутробный период, когда организм развивается в теле матери или внутри яйца, и послеродовой период. Это понятие помогает рассматривать жизнь организма как непрерывную последовательность изменений, а не только как рост после рождения.

Дробление — серия быстрых делений зиготы без увеличения общего размера зародыша. Возникающие клетки называются бластомерами; вместе они образуют ранний зародыш, а затем — бластулу, состоящую из клеток, окружающих полость. Дробление увеличивает число клеток и подготавливает зародыш к дальнейшему преобразованию.

Гаструляция — этап развития, во время которого формируются зародышевые листки, то есть слои клеток зародыша. Из каждого листка впоследствии возникают определённые ткани и органы, поэтому листки задают основные направления развития. Это помогает понять, как клетки раннего зародыша получают разные будущие роли.

Постэмбриональное развитие — развитие организма после рождения или выхода из яйца. Оно бывает прямым, если молодая особь похожа на взрослую, и непрямым, если есть личиночная стадия и метаморфоз — преобразование личинки во взрослую форму. Различие показывает, что путь к взрослому состоянию у разных организмов устроен неодинаково.

Как это устроено

Развитие начинается с оплодотворения: мужская и женская гаметы сливаются и образуют зиготу. В ней соединяется наследственный материал обоих родителей, поэтому у нового организма появляется собственная комбинация наследственных признаков. Оплодотворение также запускает деления и другие процессы, благодаря которым одна клетка начинает превращаться в многоклеточный организм.

Затем зигота многократно делится — начинается дробление. Между делениями клетки не успевают заметно вырасти, поэтому бластомеров становится больше, но размер всего зародыша почти не меняется. После этого клетки перемещаются и располагаются в несколько слоёв: так во время гаструляции возникают зародышевые листки, из которых организм сможет сформировать разные ткани.

После формирования листков начинается органогенез — образование органов и систем органов. Клетки специализируются: одни приобретают свойства нервных клеток, другие становятся частью мышц или покровов, а затем объединяются в ткани и органы. Развитие требует поступления кислорода и питательных веществ и удаления продуктов обмена, поэтому зародыш получает необходимые вещества от материнского организма; окружающие его оболочки также участвуют в защите.

Внутриутробное развитие человека делится на эмбриональный и плодный периоды. В эмбриональном периоде закладываются основные органы и части тела, поэтому нарушения развития на этом этапе могут особенно сильно повлиять на формирование организма. В плодном периоде органы уже имеются: они увеличиваются, продолжают развиваться и созревают, а тело растёт. Такая последовательность позволяет подготовить системы органов к работе после рождения.

После рождения развитие не заканчивается: организм растёт, меняется и постепенно достигает взрослого состояния. При прямом развитии детёныш или молодая особь в общих чертах похожи на взрослую, хотя меньше и ещё не полностью развиты. При непрямом развитии из яйца появляется личинка, отличающаяся от взрослой особи образом жизни или строением; затем метаморфоз приводит к появлению взрослой формы. Разные способы развития связаны с тем, что организмы проходят разные этапы жизненного цикла.

Основные этапы индивидуального развития

Читайте строки сверху вниз, чтобы увидеть последовательность основных этапов развития. В графе «Когда происходит» можно сравнить внутриутробные события с изменениями после рождения или выхода из яйца. Графа «Результат» помогает проверить, чем заканчивается каждый этап и что подготавливает следующий.

Разбор задач

Задача 1. Расположите этапы развития зародыша в правильной последовательности: органогенез, дробление, гаструляция.

1. Определяем, что происходит сразу после образования зиготы: она начинает многократно делиться, значит, первым идёт дробление.
2. После увеличения числа клеток зародыш перестраивается и образует зародышевые листки. Этот этап называется гаструляцией.
3. Органы возникают позднее, из клеток и листков, которые уже сформировались. Следовательно, органогенез завершает указанную последовательность.

Ответ: дробление → гаструляция → органогенез. Проверка проста: сначала зародыш становится многоклеточным, затем разделяется на слои клеток, после чего формирует органы.

Задача 2. Объясните, почему зародышевые листки важны для последующего формирования организма.

1. Устанавливаем, что зародышевые листки — это слои клеток, возникающие при гаструляции, а не готовые органы.
2. Клетки разных листков затем специализируются и дают начало разным тканям и органам. Поэтому каждый листок участвует в формировании определённых частей тела.
3. Связываем это с развитием целого организма: специализация клеток позволяет разделить функции и создать разнообразные структуры.

Ответ: зародышевые листки служат основой для возникновения тканей и органов. Без такого разделения клеток на группы их дальнейшая специализация и построение сложного организма были бы невозможны.

Задача 3. У двух животных молодая особь одного вида похожа на взрослую, а другого сначала является личинкой. Определите тип развития и объясните различие.

1. Сопоставляем описание первого животного с прямым развитием: его молодая особь похожа на взрослую, хотя ещё растёт и развивается.
2. У второго животного есть личиночная стадия, заметно отличающаяся от взрослого организма. Это признак непрямого развития.
3. Указываем, что при непрямом развитии личинка позднее преобразуется во взрослую особь; это преобразование называется метаморфозом.

Ответ: у первого животного развитие прямое, у второго — непрямое. Главный критерий — наличие личинки и последующего метаморфоза, а не просто то, что организм развивается после рождения.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что дробление увеличивает размер зародыша. Её допускают, потому что число клеток быстро растёт и это легко принять за рост всего зародыша. Проверьте себя: при дроблении образуются более мелкие бластомеры, а общий размер сначала почти не меняется.

Ошибка: путать гаструляцию с органогенезом. Оба процесса относятся к развитию зародыша, поэтому их иногда объединяют в один этап. Проверьте порядок: при гаструляции появляются зародышевые листки, а органы возникают позднее, во время органогенеза.

Ошибка: считать эмбриональный и плодный периоды одним и тем же. Это происходит, если помнить лишь, что оба этапа идут до рождения. Проверьте, какой процесс описан: закладка основных органов относится к эмбриональному периоду, а их рост и созревание — к плодному.

Ошибка: называть любое развитие после рождения прямым. Такое обобщение игнорирует организмы, у которых есть личинка. Проверьте, похожа ли молодая особь на взрослую: если она сначала проходит личиночную стадию и метаморфоз, развитие непрямое.

Связь с другими темами

Для понимания онтогенеза нужны знания о строении клетки, делении клеток и роли половых клеток в размножении: без них трудно объяснить образование зиготы и дробление. Тема связана с наследственностью и изменчивостью, потому что зигота получает наследственный материал от обоих родителей, а развитие реализует его в организме. Эти знания пригодятся при изучении размножения, эволюции и возрастных особенностей человека: этапы развития помогают сравнивать жизненные циклы и понимать изменения организма.

Что запомнить

• Онтогенез — индивидуальное развитие организма на протяжении жизни.
• Зигота образуется при слиянии мужской и женской гамет.
• Дробление приводит к образованию множества клеток без заметного увеличения зародыша.
• Зародышевые листки дают начало тканям и органам.
• В плодный период органы растут и созревают.
• Постэмбриональное развитие бывает прямым и непрямым.