32. Эмбриональный период развития

Определения и обозначения

Дробление — серия быстрых делений зиготы без увеличения размеров зародыша. Клетки, которые при этом образуются, называются бластомерами. Этот процесс увеличивает число клеток и подготавливает зародыш к дальнейшим изменениям.

Бластула — стадия зародыша, возникающая после дробления. Она устроена как слой клеток, окружающий внутреннюю полость. По её строению можно узнать, что дробление завершилось и зародыш готов к перемещениям клеток.

Гаструла — стадия развития, во время которой клетки перемещаются и формируют зародышевые листки. Основные листки — эктодерма, энтодерма и мезодерма. Их появление важно потому, что именно из этих слоёв позднее развиваются ткани и органы.

Органогенез — процесс образования органов и систем органов из зародышевых листков. Клетки листков приобретают разные особенности и выполняют различные задачи. Понятие помогает связать раннее строение зародыша с устройством сформировавшегося организма.

Как это устроено

Эмбриональное развитие начинается с образования зиготы после оплодотворения и продолжается до рождения или выхода организма из яйцевых оболочек. Зигота содержит наследственный материал, полученный от родителей, и становится исходной клеткой нового организма. Далее клеткам предстоит не только размножиться, но и организоваться в ткани и органы. Поэтому развитие проходит через несколько последовательных этапов.

При дроблении зигота многократно делится на бластомеры, однако общий размер зародыша почти не меняется. Это происходит потому, что клеточные деления идут без заметного роста каждой новой клетки: исходный объём распределяется между всё большим количеством клеток. В результате клетки становятся мельче, а число их увеличивается. Так зародыш подготавливается к перестройке своего строения.

Во время гаструляции клетки перемещаются, и из однослойного зародыша формируется многослойный. Перемещение необходимо, чтобы клетки заняли разные положения и образовали эктодерму, энтодерму и мезодерму. Эти зародышевые листки отличаются расположением и дальнейшими направлениями развития. Из них образуются ткани и органы, поэтому закладка листков задаёт основу будущего строения организма.

После гаструляции закладываются осевые органы и нервная система. На стадии нейрулы особенно заметно, как из материала эктодермы формируется нервная трубка — зачаток центральной нервной системы. Такое преобразование показывает, что клетки одного зародышевого листка начинают специализироваться и образуют определённые структуры. Одновременно продолжается согласованное развитие других частей зародыша.

Во время органогенеза клетки зародышевых листков специализируются и образуют органы. Развитие отдельных органов взаимосвязано: они формируются в одном зародыше и должны работать как части целого организма. Поэтому нарушение раннего этапа может повлиять не на одну изолированную структуру, а на несколько органов или систем. Чем раньше возникает сбой в общей основе развития, тем больше последующих процессов он способен затронуть.

Основные этапы эмбрионального развития

Читайте таблицу сверху вниз: этапы следуют друг за другом, а результат одного становится основой для следующего. Чтобы определить этап по описанию, найдите характерное событие — например, появление листков или нервной трубки. Сравнивайте не только названия, но и то, что происходит с клетками.

Разбор задач

Задача 1. Расположите события в правильном порядке: образование гаструлы, деление зиготы, закладка органов, образование бластулы. Нужно восстановить последовательность развития от первых делений до появления зачатков органов. Для этого сопоставим каждое событие с этапом эмбрионального развития.

1. Деление зиготы — это дробление, самый ранний из перечисленных процессов.
2. После дробления образуется бластула, поэтому её ставим следующей.
3. Затем при перемещении клеток возникает гаструла.
4. Закладка органов происходит позднее, на этапе органогенеза.

Ответ: деление зиготы → образование бластулы → образование гаструлы → закладка органов. При решении важно не переставлять гаструляцию и органогенез: сначала формируются зародышевые листки, а затем из них развиваются органы.

Задача 2. После нескольких делений зародыш состоит из множества мелких клеток, но почти не увеличился в размерах. Определите этап и объясните наблюдение. В условии описаны два признака: быстро выросло число клеток, а общий размер остался почти прежним. Сопоставим их с особенностями раннего развития.

1. Множество клеток появилось в результате повторных делений исходной зиготы.
2. Если клетки мелкие, значит, при делениях они не успевали заметно увеличиться.
3. Сочетание этих признаков характерно для дробления.

Ответ: это дробление. Размер зародыша почти не меняется, потому что делится исходный объём, а не происходит значительного роста всего зародыша.

Задача 3. У зародыша нарушилось формирование мезодермы. Объясните, какие последствия это может иметь для дальнейшего развития. Чтобы ответить, нужно помнить, что зародышевый листок — не готовый орган, а источник развития нескольких тканей и структур. Сбой затрагивает их общую основу.

1. Определяем, что мезодерма — один из зародышевых листков, формирующихся при гаструляции.
2. Из листков позднее развиваются ткани и органы, поэтому нарушение может повлиять на их образование.
3. Учитываем взаимосвязь развития органов: последствия способны затронуть несколько структур, а не только одну.

Ответ: нарушение формирования мезодермы может привести к неправильному развитию нескольких тканей и органов, происходящих из этого листка. Точный результат зависит от того, какие процессы и структуры затронуты; важно не объявлять один заранее определённый орган единственным возможным последствием.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что при дроблении зародыш быстро растёт в размерах. Её допускают, потому что число клеток заметно увеличивается и это легко принять за рост всего зародыша. Проверьте себя: при дроблении клетки становятся мельче, а общий размер почти не меняется.

Ошибка: путать бластулу и гаструлу. Обе стадии связаны с изменением строения зародыша, но бластула образуется после дробления, а гаструла — при перемещении клеток и появлении листков. Чтобы проверить ответ, спросите себя, уже сформировались ли зародышевые листки: если да, речь о гаструле.

Ошибка: считать зародышевые листки готовыми органами. Так можно подумать, потому что слово «листок» обозначает отдельный слой, уже различимый в зародыше. Но это слои клеток, из которых органы развиваются позднее; проверка простая — листок является источником тканей, а не самостоятельным органом.

Ошибка: смешивать гаструляцию и органогенез. Оба процесса связаны с будущим строением организма, поэтому их легко объединить в один этап. При гаструляции формируются зародышевые листки, а при органогенезе из них закладываются органы; определяйте этап по тому, что именно образуется.

Связь с другими темами

Чтобы понять начало эмбрионального развития, нужно знать, как происходит оплодотворение и образуется зигота. Зигота — исходная клетка, с которой начинаются дальнейшие деления. Без этого знания последовательность эмбриональных этапов теряет начальную точку.

Строение клетки и митоз помогают объяснить, как зигота делится при дроблении. При этом нужно учитывать особенность дробления: число клеток возрастает, но размер зародыша почти не увеличивается. Эти знания связывают клеточные процессы с развитием целого организма.

Зародышевые листки пригодятся при изучении происхождения тканей и органов, а также сравнительной анатомии животных. Сопоставляя листок и возникающие из него структуры, можно проследить, как формируется организм. Сравнение разных животных помогает увидеть общие закономерности и различия развития.

Что запомнить

• Эмбриональное развитие начинается с образования зиготы.
• Дробление — быстрые деления зиготы без заметного увеличения зародыша.
• Клетки, возникающие при дроблении, называются бластомерами.
• При гаструляции формируются зародышевые листки.
• Из зародышевых листков развиваются ткани и органы.
• Органогенез следует за образованием зародышевых листков.