12. Эмбриональный период развития

Определения и обозначения

Эмбриональный период — развитие организма от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек. Зигота — первая клетка нового организма, возникающая после оплодотворения. Это определение помогает установить границы периода и отличить его от последующего развития после рождения или выхода из яйца.

Дробление — серия быстрых митотических делений зиготы, при которых число клеток увеличивается, а общий размер зародыша почти не меняется. Митоз — деление клетки, при котором образуются две клетки с одинаковым наследственным материалом. Такое определение помогает не путать дробление с ростом: клеток становится больше, но каждая из них становится меньше.

Бластула — ранняя стадия зародыша, обычно представляющая собой слой клеток, окружающий полость. Её строение показывает, что после дробления клетки уже образовали упорядоченную оболочку. Понятие нужно, чтобы узнавать стадию, которая предшествует формированию зародышевых листков.

Гаструла — стадия развития, на которой формируются зародышевые листки и закладывается план строения организма. Зародышевые листки — слои клеток, из которых позднее возникают ткани и органы. Это понятие связывает ранние перемещения клеток с дальнейшей специализацией частей тела.

Как это устроено

Эмбриональное развитие начинается после оплодотворения, когда ядра гамет объединяются и возникает зигота. В её ядре соединяется наследственный материал родителей, поэтому зигота получает набор генетических инструкций для развития. Она становится исходной клеткой зародыша, из которой образуются все его клетки. Начальный этап важен ещё и потому, что именно с него начинается последовательность делений и изменений организма.

Затем зигота проходит дробление: она многократно делится на всё более мелкие клетки. Между делениями клетки почти не успевают вырасти, поэтому общий объём зародыша остаётся примерно прежним. Число клеток при этом увеличивается, и они располагаются так, что образуется бластула. Следовательно, дробление быстро создаёт клеточный материал для дальнейшего формирования зародыша, но не увеличивает его размер.

При гаструляции клетки перемещаются и располагаются слоями, поэтому образуются эктодерма, энтодерма и у многих животных мезодерма. Эти слои называют зародышевыми листками, потому что из них развиваются разные части тела. Эктодерма, энтодерма и мезодерма дают начало своим группам тканей и органов, а не одинаковым структурам. Поэтому положение клеток в зародыше на этом этапе влияет на то, какую роль они будут выполнять позднее.

У позвоночных после гаструляции формируется нейрула — стадия, связанная с закладкой нервной трубки и осевых структур зародыша. Нервная трубка становится основой центральной нервной системы, а осевые структуры помогают организовать план тела. Эти образования возникают в определённом порядке, потому что клеткам нужно согласованно изменить положение и начать специализироваться. Нейруляция подготавливает зародыш к дальнейшему развитию органов.

Во время органогенеза клетки специализируются, а из зародышевых листков формируются ткани и органы. Специализация означает, что клетки приобретают особенности строения и работы, подходящие для определённых задач. Органы не возникают сразу в окончательном виде: сначала появляются их зачатки, которые затем растут и развиваются. Эмбриональный период продолжается до рождения или выхода организма из яйца.

Основные этапы эмбрионального развития

Читайте таблицу сверху вниз: так видна общая последовательность этапов от зиготы к формированию органов. Результат каждого этапа становится основой для следующего, хотя развитие отдельных структур может частично перекрываться. Нейруляция характерна для позвоночных, поэтому её не следует считать обязательным этапом для всех животных.

Разбор задач

Задача 1. Расположите стадии в правильной последовательности: гаструла, зигота, бластула, дробление. Нужно определить, какая стадия появляется первой и какая — после делений. Важно не перепутать названия стадий с процессами: дробление является процессом, который происходит после образования зиготы. Вспомним, что гаструляция следует за образованием бластулы.

1. Начинаем с зиготы: это клетка, возникающая после оплодотворения.
2. После зиготы происходит дробление — серия делений, увеличивающих число клеток.
3. В результате дробления формируется бластула.
4. Позднее перемещение клеток приводит к образованию гаструлы.

Ответ: зигота → дробление → бластула → гаструла. Проверка простая: сначала должна появиться исходная клетка, затем её деления, а после ранней стадии зародыша — стадия с зародышевыми листками.

Задача 2. После нескольких делений зародыш состоит из множества мелких клеток, но почти не увеличился в размере. Определите процесс и объясните наблюдение. Для решения нужно сопоставить два признака: число клеток увеличилось, а общий размер зародыша почти не изменился. Такое сочетание характерно для дробления, а не для обычного роста. Причину наблюдения следует искать в том, успевают ли клетки вырасти между делениями.

1. Устанавливаем, что зародыш многократно делился: число клеток стало больше.
2. Замечаем, что клетки мелкие и размер зародыша почти прежний.
3. Связываем это с дроблением: между делениями клетки почти не растут.
4. Делаем вывод, что увеличивается количество клеток, но не общий объём зародыша.

Ответ: это дробление. Зародыш почти не увеличился, потому что деления идут быстро, а клетки не успевают вырасти между ними.

Задача 3. У зародыша сформировались зародышевые листки. Объясните, почему повреждение одного из них может повлиять на развитие нескольких органов. В условии важно слово «нескольких»: один листок не превращается в один-единственный орган. Нужно вспомнить, что клетки листка становятся источником ряда тканей и органов, а значит, нарушение этого источника затронет разные структуры. Объяснение должно показать эту причинную связь.

1. Определяем, что зародышевые листки — источники клеток для дальнейшего развития тканей и органов.
2. Учитываем, что каждый листок даёт начало характерной группе структур.
3. Повреждение листка нарушает развитие его клеток и их потомков.
4. Поскольку потомки участвуют в формировании нескольких органов, последствия могут затронуть их все.

Ответ: повреждение листка может нарушить развитие нескольких органов, потому что из его клеток формируются разные ткани и органы.

Типичные ошибки

Считать дробление обычным ростом зародыша. Так думают, потому что слово «развитие» часто связывают с увеличением размера. Но при дроблении клетки делятся и мельчают, а общий размер почти не меняется. Проверь себя: если клеток стало больше, но зародыш почти прежнего размера, речь идёт о дроблении.

Путать бластулу и гаструлу. Обе стадии относятся к раннему развитию, поэтому их названия легко смешать. Однако бластула образуется раньше, а гаструла отличается появлением зародышевых листков. Для проверки расположи стадии по порядку и спроси себя, на какой из них возникают слои будущих тканей и органов.

Считать, что все зародышевые листки образуют одни и те же органы. Ошибка возникает, если запомнить только, что листки «дают начало органам», но не учесть различия между ними. У каждого листка есть характерные производные, поэтому нарушение одного слоя влияет прежде всего на связанные с ним структуры. Проверь себя: в объяснении должны быть слова о разных источниках тканей и органов.

Полагать, что органогенез заканчивается сразу после появления зачатков органов. Зачаток — только начальная форма будущего органа, а не окончательно сформированный орган. После его появления клетки продолжают специализироваться, а структура развивается. Чтобы проверить себя, различай возникновение зачатка и его последующее развитие.

Связь с другими темами

Для понимания эмбрионального развития нужно знать строение клетки, митоз, оплодотворение и понятие зиготы: без них трудно объяснить начало дробления. Тема показывает, как деление клеток связано с их дифференцировкой — приобретением разных функций — и формированием органов. Позже эти знания помогут разбирать наследственность, размножение и индивидуальное развитие организмов. Так можно связать события в зародыше с тем, как организм растёт и приобретает особенности строения.

Что запомнить

• Эмбриональное развитие начинается с образования зиготы.
• При дроблении число клеток растёт, а размер зародыша почти не меняется.
• Бластула предшествует гаструле.
• Во время гаструляции формируются зародышевые листки.
• Из зародышевых листков развиваются ткани и органы.
• Органогенез включает образование и дальнейшее развитие органов.