§ 20. Дробление и гаструляция

Определения и обозначения

Дробление — серия быстрых митотических делений зиготы без увеличения общего объёма зародыша. При каждом делении одна клетка разделяется на две, но зародыш не успевает вырасти. Поэтому образуется всё больше клеток, каждая из которых меньше предыдущей.

Бластомеры — клетки, возникающие при дроблении. После каждого митоза их число увеличивается, а размер уменьшается, потому что общий объём зародыша почти сохраняется. Это название помогает отличать клетки раннего зародыша от зиготы и клеток более поздних стадий.

Бластула — ранняя стадия зародыша, которая формируется в результате дробления. Её клетки располагаются вокруг внутренней полости, поэтому бластула не является просто плотным скоплением клеток. Полость и расположение клеток служат признаками, по которым можно узнать эту стадию.

Гаструляция — процесс перестройки бластулы, во время которого возникают зародышевые листки и устанавливается план строения зародыша. Зародышевый листок — слой клеток, из которого позднее развиваются ткани и органы. Понятие гаструляции обозначает не очередное деление, а изменение взаимного расположения клеток.

Как это устроено

После оплодотворения зигота начинает делиться митозом. Клетки проходят деление, но в промежутках между ним общий объём зародыша почти не увеличивается. Поэтому исходный материал распределяется между всё большим числом клеток, и бластомеры становятся мельче. Так дробление позволяет быстро увеличить число клеток, не увеличивая пока размер зародыша.

Когда дробления продолжаются, бластомеры располагаются вместе и формируют оболочку зародыша. Между клетками и внутри этой оболочки появляется полость, поэтому возникает бластула. Её строение отличается от простого комка клеток: клетки окружают внутреннее пространство. Такое устройство подготавливает зародыш к последующей перестройке.

Гаструляция начинается с перемещений клеток бластулы. Одни клетки меняют положение относительно других и оказываются ближе к внутренней части зародыша. Если бы происходило только деление, клеток стало бы больше, но их расположение не изменилось бы. Именно перемещения превращают бластулу в зародыш с новым планом строения.

В ходе гаструляции появляются наружный и внутренний зародышевые листки. Клетки внутреннего слоя располагаются глубже, а наружный слой остаётся снаружи; вместе они образуют слоистую стенку зародыша. При этом формируется первичная кишка — внутреннее пространство, ограниченное стенкой из клеток. Листки становятся основой для дальнейшего образования разных тканей и органов.

Дробление и гаструляция различаются тем, что меняется в зародыше. При дроблении увеличивается число бластомеров, а общий объём почти остаётся прежним; этот процесс подготавливает клетки к следующему этапу. При гаструляции меняется расположение клеток и возникают зародышевые листки. Поэтому первая стадия связана прежде всего с делением, а вторая — с перестройкой.

Стадии раннего развития зародыша

Пользуйся таблицей, чтобы связать название стадии с тем, что меняется в зародыше. Для распознавания бластулы ищи полость, а для гаструляции — перемещение клеток. Так проще не спутать процессы, даже если на схеме показаны только отдельные признаки.

Разбор задач

Задача: в зародыше после нескольких делений число клеток увеличилось, а общий размер почти не изменился. Определите процесс и объясните, почему клетки стали меньше.

1. Сначала сравним, что изменилось: клеток стало больше, но размер всего зародыша почти прежний. Такое сочетание признаков характерно для дробления.
2. При дроблении зигота делится митозом на всё большее число клеток. Так как общий объём почти не растёт, исходный материал распределяется между ними, и каждая клетка становится мельче.
3. Клетки, возникающие при дроблении, называются бластомерами. Их число растёт с каждым делением, а размер уменьшается.

Ответ: это дробление; бластомеры стали меньше, потому что число клеток увеличивалось без заметного роста общего объёма зародыша.

Задача: на схеме зародыша видны слой клеток и полость внутри. Назовите стадию и укажите, какой признак помогает её распознать.

1. Отметим главный признак в условии: клетки образуют слой, а внутри видна полость. Такое строение соответствует бластуле.
2. Бластула формируется в результате дробления. На этой стадии клетки располагаются вокруг внутренней полости, а не заполняют зародыш сплошной массой.
3. Проверим вывод по признаку: наличие внутреннего пространства отличает бластулу от простого скопления клеток. Именно его следует искать на схеме.

Ответ: это бластула; её можно узнать по полости внутри зародыша, окружённой клетками.

Задача: на схеме показано перемещение клеток внутрь зародыша и образование двух слоёв. Определите процесс, назовите его результат и отличите его от дробления.

1. Сначала обратим внимание не на число клеток, а на их движение. Перемещение клеток и появление слоёв указывают на гаструляцию.
2. В ходе этого процесса формируются зародышевые листки и первичная кишка. Клетки меняют положение, поэтому зародыш перестраивается.
3. При дроблении главная перемена — увеличение числа клеток вследствие митозов, а заметного роста зародыша почти нет. Перестройка и клеточные перемещения для этого процесса не являются главным признаком.

Ответ: это гаструляция; её результат — зародышевые листки и первичная кишка, а отличие от дробления состоит в перемещении и перестройке клеток.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что при дроблении увеличивается весь зародыш. Её допускают, потому что видят рост числа клеток и переносят его на размер целого организма. Проверь себя: в условии дробления общий объём почти не меняется, а бластомеры становятся мельче.

Ошибка: называть бластулу просто скоплением клеток, не учитывая полость. Так происходит, если смотреть только на наличие клеток и не обращать внимания на их расположение. Проверь себя: у бластулы клетки окружают внутреннее пространство.

Ошибка: путать дробление с гаструляцией. Оба процесса происходят на ранних этапах развития, поэтому их можно ошибочно считать одинаковым размножением клеток. Проверь себя: деления и рост числа клеток указывают на дробление, а перемещение клеток и перестройка — на гаструляцию.

Ошибка: считать зародышевые листки готовыми органами. Листки выглядят как отдельные слои, поэтому их иногда принимают за уже сформированные части тела. Проверь себя: это слои клеток, из которых позднее развиваются ткани и органы, а не готовые органы.

Связь с другими темами

Чтобы понять дробление, нужно знать, что после оплодотворения образуется зигота, а митоз увеличивает число клеток. Эти знания объясняют, откуда начинается развитие зародыша и каким способом появляются бластомеры. Дробление продолжает тему размножения клеток, но происходит в составе развивающегося зародыша.

Тема связана с индивидуальным развитием организма: после ранних стадий зародыш продолжает изменяться. Зародышевые листки дают начало тканям и органам, поэтому гаструляция подготавливает дальнейшее формирование тела. Понимание этой последовательности помогает увидеть, как из одной зиготы постепенно возникает сложный организм.

Что запомнить

• Дробление начинается после образования зиготы.
• Дробление — это митотические деления без заметного роста зародыша.
• Бластомеры при дроблении становятся мельче.
• Результатом дробления становится бластула.
• Гаструляция связана с перемещением и перестройкой клеток.
• Во время гаструляции формируются зародышевые листки и первичная кишка.