"Общая биология. Среднее профессиональное образование", В. М. Константинов, А. Г. Резанов, Е. О.Фадеева; под ред. В.М.Константинова
Онтогенез — путь отдельного организма от образования зиготы до смерти. Его ход задаётся наследственной программой, но на развитие также влияют условия среды. Сначала зародыш формирует клетки, ткани и органы, затем организм растёт, достигает половой зрелости и стареет. Знание этапов онтогенеза помогает понять, как возникает сложный организм и почему развитие может идти по-разному у разных видов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Онтогенез — индивидуальное развитие организма от образования зиготы до смерти. Зигота — клетка, возникающая при слиянии половых клеток. Наследственная программа задаёт последовательность развития, а условия среды влияют на то, как она реализуется. Это понятие помогает рассматривать жизнь организма как единый процесс, а не как набор отдельных событий.
Эмбриональное развитие — часть онтогенеза от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек. Оно включает начальные этапы формирования зародыша: дробление, гаструляцию и органогенез. У разных организмов этот период заканчивается по-разному: рождением либо выходом из яйца. Разграничение этапов помогает правильно описать развитие живородящих и яйцекладущих животных.
Постэмбриональное развитие начинается после рождения или выхода из яйца и продолжается до смерти. В это время организм растёт, достигает половой зрелости, а затем стареет. Рост и созревание меняют размеры и возможности организма, но его развитие не заканчивается появлением на свет. Это понятие позволяет учитывать весь жизненный путь особи.
Дробление — последовательные деления зиготы без увеличения общего размера зародыша. После каждого деления образуются более мелкие клетки — бластомеры, поэтому число клеток быстро растёт. В отличие от обычного роста, на раннем этапе зародыш не становится крупнее. Так организм увеличивает число клеток, из которых далее будут формироваться его структуры.
Онтогенез начинается с оплодотворения, когда мужская и женская половые клетки сливаются и образуют зиготу. В ней объединяется наследственный материал родителей, задающий исходную программу развития организма. С этого момента изменения происходят последовательно: каждая стадия создаёт условия для следующей. Поэтому развитие отдельной особи рассматривают как непрерывный процесс от одной клетки до взрослого организма и далее до старения и смерти.
Сначала зигота проходит дробление: делится на бластомеры, число которых увеличивается, а общий объём зародыша почти не меняется. Деления идут без обычного увеличения клеток перед каждым новым делением, поэтому новые бластомеры становятся всё мельче. Такой способ позволяет быстро получить множество клеток внутри исходного объёма. Затем формируется бластула — ранняя стадия зародыша, обычно имеющая полость внутри.
При гаструляции клетки перемещаются относительно друг друга и распределяются по зародышу. В результате возникают зародышевые листки — слои клеток, каждый из которых даёт начало определённым тканям и структурам. Перемещение важно потому, что клетки должны оказаться в разных частях зародыша, прежде чем начнут специализироваться. Так закладывается основа для дальнейшего формирования органов.
После гаструляции начинается органогенез — образование органов и систем органов. Клетки зародышевых листков специализируются, то есть приобретают особенности строения и работы, нужные для выполнения определённых функций. Из таких клеток складываются ткани, а ткани объединяются в органы и системы. Затем зародыш продолжает расти и развивается до рождения или выхода из яйцевых оболочек.
После рождения или выхода из яйца наступает постэмбриональное развитие. При прямом развитии молодая особь похожа на взрослую по основному плану строения, а дальнейшие изменения связаны преимущественно с ростом и созреванием. При непрямом развитии организм сначала проходит личиночную стадию, заметно отличающуюся от взрослой. Превращение личинки во взрослую особь называется метаморфозом; он позволяет организму перейти к другой форме жизни.
| Этап или период | Когда происходит | Основные процессы | Результат |
|---|---|---|---|
| Эмбриональное развитие | От образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек | Дробление, гаструляция, органогенез и рост зародыша | Сформированный организм готов к самостоятельной жизни вне организма матери или яйца |
| Дробление | Начальный период эмбрионального развития | Деление зиготы на бластомеры без заметного роста зародыша | Увеличение числа клеток; формирование бластулы |
| Гаструляция | После дробления | Перемещение клеток и образование зародышевых листков | Закладка основы для специализации тканей и органов |
| Органогенез | После образования зародышевых листков | Дифференцировка клеток, формирование тканей, органов и их систем | Постепенное формирование структур зародыша |
| Постэмбриональное развитие | От рождения или выхода из яйца до смерти | Рост, половое созревание и старение | Изменения организма после завершения эмбрионального этапа |
| Прямое и непрямое развитие | Постэмбриональный этап | При прямом — рост и созревание; при непрямом — личиночная стадия и метаморфоз | В обоих случаях организм развивается, но последовательность его форм различается |
Читайте таблицу сверху вниз, чтобы проследить общий ход онтогенеза от образования зиготы до дальнейшей жизни организма. Строки о дроблении, гаструляции и органогенезе показывают основные процессы внутри эмбрионального этапа. Сравнивая последнюю строку с описанием постэмбрионального развития, можно увидеть, чем отличаются прямой и непрямой пути.
Задача 1. Расположите стадии развития зародыша в правильной последовательности: гаструляция, дробление, органогенез. Нужно определить, какое событие происходит сразу после образования зиготы, а какие следуют за ним. Для этого сопоставим смысл каждой стадии: сначала увеличивается число клеток, затем они распределяются по зародышу, после чего формируются органы. Такой порядок отражает усложнение строения зародыша.
Ответ: дробление → гаструляция → органогенез. Порядок можно проверить по результату каждой стадии: бластомеры появляются раньше зародышевых листков, а листки служат основой для формирования органов. Если поменять стадии местами, получится, что органы возникают до появления клеточных слоёв, из которых они развиваются.
Задача 2. Установите, к какому этапу онтогенеза относятся рост организма и достижение им половой зрелости. В условии названы процессы, происходящие после появления организма на свет или его выхода из яйца. Следовательно, сначала нужно определить границу между эмбриональным и постэмбриональным развитием, а затем отнести к нужному этапу оба процесса. Решающим признаком будет не возраст особи, а момент начала периода.
Ответ: рост и достижение половой зрелости относятся к постэмбриональному развитию. Половая зрелость означает способность организма размножаться, но не завершает онтогенез. После неё продолжаются изменения, в том числе старение.
Задача 3. У двух животных молодые особи развиваются по-разному: у одного детёныш похож на взрослую особь, у другого есть личиночная стадия и метаморфоз. Определите тип развития каждого животного и объясните различия. Чтобы решить задачу, нужно сравнить не скорость роста, а наличие особой личиночной формы. Это позволяет определить, проходит ли молодая особь превращение перед тем, как стать взрослой.
Ответ: у первого животного развитие прямое, у второго — непрямое. В первом случае молодая особь растёт и созревает, сохраняя общий план строения взрослой. Во втором между рождением или выходом из яйца и взрослой формой есть личиночная стадия, сменяющаяся метаморфозом.
Некоторые считают, что эмбриональное развитие всегда заканчивается рождением. Такое представление возникает, если ориентироваться только на развитие человека и не учитывать яйцекладущих животных. У них эмбриональный этап продолжается и после откладки яйца, пока зародыш не выйдет из яйцевых оболочек. Проверьте себя: для определения конца этапа учитывайте способ появления молодого организма.
Дробление иногда принимают за обычный рост зародыша, потому что число клеток быстро увеличивается. Однако увеличение числа клеток не означает увеличения общего размера: бластомеры становятся мельче, и объём зародыша почти не меняется. Ошибка возникает, если смотреть только на число клеток. Проверка простая: спросите, вырос ли сам зародыш или изменилось лишь количество составляющих его клеток.
Гаструляцию путают с органогенезом, поскольку оба процесса связаны с формированием будущего организма. При гаструляции возникают зародышевые листки, а органы и ткани развиваются позднее, в ходе органогенеза. Смешение появляется, если считать все изменения зародыша одним процессом. Чтобы проверить ответ, назовите результат стадии: листки — гаструляция, органы — органогенез.
Непрямое развитие ошибочно понимают как отсутствие развития после рождения или выхода из яйца. Путаница может возникнуть из-за слова «непрямое», хотя оно описывает не остановку развития, а его путь через личиночную стадию. Личинка затем проходит метаморфоз и превращается во взрослую особь. Проверьте себя: если есть личинка и её превращение, развитие непрямое и продолжается после выхода из яйца.
Для понимания онтогенеза нужны знания о строении клетки, оплодотворении и клеточном делении. Они помогают проследить, как одна зигота даёт начало многоклеточному организму. Без понимания деления клеток трудно объяснить дробление, а без оплодотворения — начало развития.
Тема связана с генетикой и эмбриологией. Генетика помогает понять роль наследственной программы, а эмбриология изучает развитие зародыша и формирование его структур. Эти знания используют, чтобы объяснять ход развития и возможные причины нарушений при формировании организма.
Этапы онтогенеза пригодятся при изучении размножения и жизненных циклов организмов. Сравнение способов развития помогает увидеть различия между видами, а связь изменений организма с условиями жизни позволяет обсуждать эволюцию. Так тема объединяет процессы на уровне клетки, отдельного организма и разнообразия живых существ.
С какого момента начинается онтогенез?
Онтогенез начинается с оплодотворения — образования зиготы. С этого момента развивается отдельный организм, хотя его дальнейший путь зависит не только от наследственной программы, но и от условий среды.
Чем дробление отличается от обычного деления клеток?
При дроблении зигота многократно делится, и число клеток — бластомеров — увеличивается. При этом общий размер зародыша почти не меняется: новые клетки становятся меньше, а не образуются за счёт роста зародыша.
Что происходит во время гаструляции?
Во время гаструляции клетки зародыша перемещаются и формируют зародышевые листки. Из них впоследствии развиваются разные ткани и органы.
Когда заканчивается эмбриональное развитие?
У живородящих организмов эмбриональное развитие заканчивается рождением. У яйцекладущих оно продолжается после откладки яйца и заканчивается, когда зародыш выходит из яйцевых оболочек.
Чем прямое развитие отличается от непрямого?
При прямом развитии молодая особь в целом похожа на взрослую, хотя ещё растёт и созревает. При непрямом развитии появляется личинка, которая отличается от взрослого организма, а затем проходит метаморфоз — преобразование.
Индивидуальное развитие организма
