Совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до конца жизни.
Термин «онтогенез» впервые был введён Э. Геккелем в 1866 году . В ходе онтогенеза происходит процесс реализации генетической информации, полученной от родителей.
Раздел современной биологии, изучающий онтогенез, называется биологией развития ; начальные этапы онтогенеза - эмбриогенез - изучаются также эмбриологией .
Онтогенез животных
Онтогенез делится на два периода:
- эмбриональный - от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек ;
- постэмбриональный - от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.
Эмбриональный период
В эмбриональном периоде, как правило, выделяют следующие этапы: дробление , гаструляцию и органогенез . Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. У большинства позвоночных он включает стадии (фазы): дробления , гаструляции , гисто - и органогенеза .
Дробление
Дробление - ряд последовательных митотических делений оплодотворенного или инициированного к развитию яйца. Дробление представляет собой первый период эмбрионального развития, который присутствует в онтогенезе всех многоклеточных животных и приводит к образованию зародыша , называемого бластулой (зародыш однослойный). При этом масса зародыша и его объём не меняются, то есть они остаются такими же, как у зиготы, а яйцо разделяется на все более мелкие клетки - бластомеры . После каждого деления дробления клетки зародыша становятся все более мелкими, то есть меняются ядерно-плазменные отношения: ядро остается таким же, а объём цитоплазмы уменьшается. Процесс протекает до тех пор, пока эти показатели не достигнут значений, характерных для соматических клеток. Тип дробления зависит от количества желтка и его расположения в яйце.
Если желтка мало и он равномерно распределен в цитоплазме (изолецитальные яйца: иглокожие , плоские черви , млекопитающие полного равномерного : бластомеры одинаковы по размерам, дробится все яйцо.
Если желток распределен неравномерно (телолецитальные яйца : амфибии), то дробление протекает по типу полного неравномерного : бластомеры - разной величины, те, которые содержат желток - крупнее, яйцо дробится целиком.
При неполном дроблении желтка в яйцах настолько много, что борозды дробления не могут разделить его целиком. Дробление яйца, у которого дробится только сконцентрированная на анимальном полюсе «шапочка» цитоплазмы, где находится ядро зиготы , называется неполным дискоидальным (телолецитальные яйца: пресмыкающиеся , птицы).
При неполном поверхностном дроблении в глубине желтка происходят первые синхронные ядерные деления, не сопровождающиеся образованием межклеточных границ. Ядра, окруженные небольшим количеством цитоплазмы, равномерно распределяются в желтке. Когда их становится достаточно много, они мигрируют в цитоплазму, где затем после образования межклеточных границ возникает бластодерма (центролецитальные яйца: насекомые).
Гаструляция
Гаструляция- гаструла формируется в результате инвагинации клеток. В ходе гаструляции клетки зародыша практически не делятся и не растут. Происходит активное передвижение клеточных масс (морфогенетические движения). В результате гаструляции формируются зародышевые листки (пласты клеток). Гаструляция приводит к образованию зародыша, называемого гаструлой . Типы гаструляции: инвагинация, иммиграция, эпиболия , деляминация .
Инвагинация
Наблюдается у животных с изолецитальным типом яиц(голотурия, ланцентник). Вегетативный полюс бластулы впячивается внутрь. В результате противоположные полюса бластодермы практически смыкаются, так что бластоцель либо исчезает, либо от него остаётся небольшая щель. В результате возникает двухслойный зародыш, наружной стенкой которого является первичная эктодерма , а внутренней-первичная энтодерма .Впячивание образует первичный кишечник-архентерон, или гастроцель .Отверстие, при помощи которого он сообщается с наружной средой. называется первичным ртом, или бластопором .
Иммиграция
Была описана Мечниковым И. И. у зародышей медуз. Отдельные клетки бластодермы мигрируют в бластоцель, и из них формируется внутренний слой. Возникает двухслойный зародыш. Его наружный слой-эктодерма, и внутренний-энтодерма окружают полость первичной кишки-гастроцель.
Эпиболия
Наблюдается у животных, имеющих телолецитальные яйца, богатые желтком(пресмыкающиеся, птицы). При этом способе гаструляции, мелкие клетки анимального полюса, размножаясь быстрее, обрастают и покрывают снаружи крупные, богатые желтком клетки вегетативного полюса, которые становятся внутренним слоем
Деламинация
Наблюдается у кишечнополостных. При деламинации бластомеры зародыша делятся параллельно его поверхности, образуя наружный и внутренний зародышевые листки. Этот тип образования гаструлы впервые был описан И. И. Мечниковым у кишечнополостных(сцифомедузы)
Первичный органогенез
Первичный органогенез - процесс образования комплекса осевых органов. В разных группах животных этот процесс характеризуется своими особенностями. Например, у хордовых на этом этапе происходит закладка
Онтогенез (греч. on, ontos - сущее, существо; genesis - происхождение, развитие) - процесс индивидуального развития, рассматривается как совокупность последовательных морфологических, физиологических, психофизиологических и биохимических преобразований организма в течение всего жизненного цикла от момента оплодотворения яйцеклетки и образования зиготы до смерти. В процессе О. выделяют количественные изменения - увеличение размеров и живой массы организма, продолжительность жизни - и качественные изменения - тканевая дифференциация, появление органов и систем, возникновение новых структур и функций. В ходе О. четко вычленяются определенные фазы - пренатальный (внутриутробный) и постнатальный (после рождения) периоды.
Закономерности онтогенетического развития. Индивидуальное развитие подчиняется общей закономерности - оно находится под влиянием двух главных взаимодействующих факторов - внутреннего (наследственная программа) и внешнего (окружающая среда). На разных этапах онтогенеза оба фактора характеризуются различной эффективностью влияний и вклад каждого изменяется в ходе индивидуального развития.
В пренатальном периоде доминирует внутренний фактор, а влияния внешнего опосредуются материнским организмом. Наследственная программа интенсивно развертывается на протяжении внутриутробного периода. Ее полноценная реализация зависит прежде всего от качества генетического материала. Изменение числа хромосом и их характеристик, возникающее за счет непредвиденных мутаций, могут привести к различным нарушениям физического (заячья губа, волчья пасть, пороки сердца и др.) и психического развития (например, синдром Дауна).
Генетическая программа внутриутробного развития реализуется закономерно и последовательно во времени. Из физиологических причин, которые могут отрицательно повлиять на ее реализацию, следует упомянуть гипоксию. Развивающийся плод остро нуждается в притоке кислорода, поэтому нежелательны любые воздействия, приводящие к сужению или спазму сосудов у матери - активное и пассивное курение и особенно стрессы. Эксперименты на животных показали, что физический и "психический" стресс, переживаемый беременными самками, приводит к выраженным ранним и отдаленным последствиям. Наблюдалась более высокая, чем в контроле, смертность потомства, у детенышей отмечалась повышенная агрессивность, а при достижении половой зрелости у самок возникали нарушения репродуктивной функции.
Уже во внутриутробном периоде некоторые внешнесредовые воздействия могут опосредоваться не только гуморальными влияниями материнского организма, но и развивающейся нервной системой плода. Наблюдения показывают, что различные акустические воздействия приводят к изменениям сердцебиения и двигательной активности. Эти возможности нужно активно использовать, стимулируя положительный эмоциональный фон (тихая музыка, природные шумы) и избегая негативных эмоций (резкие звуки, крики, раздражение).
Наследственная программа определяет органогенез - закладку и развитие основных органов в первый, эмбриональный период (3-4 лунных месяца), и системогенез - объединение элементов разных органов в существенные для выживания и развития системы жизнеобеспечения - во второй, плодный (с 5-6 лунных месяцев).
Важнейшее значение для понимания общих закономерностей развития имеет сформулированный А.Н. Северцевым принцип гетерохронии развития (см. Гетерохрония развития), согласно которому отдельные органы и системы созревают неравномерно и достигают уровня зрелости в различные возрастные периоды. Значение принципа гетерохронии, понимание его роли в адаптивном характере развития отчетливо следует из разработанной П.К. Анохиным теории системогенеза (см. Системогенез).
Важное значение для понимания адаптивного (приспособительного) характера развития имеет выявленный А.А. Маркосяном принцип биологической надежности (см. Биологическая надежность).
Определения, значения слова в других словарях:
Психология развития. Словарь под. ред. А.Л. Венгера
Онтогенез [греч. on (ontos) - сущее + genesis - происхождение] - процесс развития индивидуального организма. В психологии О. - формирование основных структур психики индивида в течение его детства- изучение О. - главная задача психологии развития. С позиций отечественной...
Большой словарь эзотерических терминов - редакция д.м.н. Степанов А.М
(от греч. on, род. п. ontos - сущее и genesis - рождение, происхождение), в биологии - процесс развития индивидуального организма, охватывающий все изменения, претерпеваемые им от рождения до окончания жизни. В психологии - формирование основных структур психики индивидуума в...
Философский словарь
(от греч. on - сущее... + генез[ис]) - индивидуальное развитие растительного, животного, человеческого или социального организма, охватывающее все изменения, претерпеваемые им от момента зарождения до окончания жизни.
БИОЛОГИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ (ОНТОГЕНЕЗ)Онтогенез, или индивидуальное развитие, – это совокупность преобразований , происходящих в организме от момента образования зиготы до смерти. Термин «онтогенез» впервые введен биологом Э.Геккелем в 1866 г. (от греч. онтос- существо и генезис- развитие).
Учение об онтогенезе – это один из разделов биологии, который изучает механизмы, регуляцию и особенности индивидуального развития организмов.
Знание онтогенеза имеет не только общетеоретическое значение. Оно необходимо врачам для понимания особенностей течения патологических процессов в разные возрастные периоды, профилактики заболеваний, а также для решения социально- гигиенических проблем, связанных с организацией труда и отдыха людей различных возрастных групп.
Различают 2 типа онтогенеза: непрямой и прямой. Непрямой протекает в личиночной форме. Личинки ведут активный образ жизни, сами себе добывают пропитание. Для осуществления жизненных функций у личинок имеется ряд провизорных (временных) органов, отсутствующих у взрослых организмов. Этот тип развития сопровождается метаморфозом (превращением) -анатомо-физиологической перестройкой организма. Он свойствен различным группам беспозвоночных (губкам, кишечнополостным, червям, насекомым) и нисшим позвоночным (амфибиям).
Прямое развитие может протекать в неличиночной форме или быть внутриутробным. Неличиночный тип развития имеет место у рыб, пресмыкающихся, птиц, а также беспозвоночных, яйцеклетки которых богаты желтком - питательным материалом, достаточным для завершения онтогенеза. Для питания, дыхания и выделения у зародышей также развиваются провизорные органы.
Внутриутробный тип развития характерен для млекопитающих и человека. Их яйцеклетки почти не содержат питательного материала, и все жизненные функции осуществляются через материнский организм. В связи с этим у зародышей имеются провизорные органы – зародышевые оболочки и плацента, обеспечивающая связь организма матери и плода. Это наиболее поздний в филогенезе тип онтогенеза, и он обеспечивает наилучшим образом выживание зародышей.
Изменения в опорно-двигательном аппарате характеризуются увеличением окостенения, нарастанием мышечной массы и формированием высокой способности к координации движений.
В этот период значительную перестройку претерпевают железы внутренней секреции. Усиливается функция передней и средней долей гипофиза: возрастает уровень соматотропина, определяющего интенсивность роста тела. Усиление образования меланокортинов (вырабатываются средней долей гипофиза) может привести к потемнению волос, т.к. этот гормон контролирует процесс пигментации.
Усиливается функция щитовидной железы, что приводит к повышению обмена веществ, расходу энергии. В связи с этим наблюдаются повышенная возбудимость, быстрая утомляемость, некоторая худоба, усиление функций половых желез, повышается интерес к противоположному полу. Продолжают развиваться первичные и вторичные половые признаки: у мальчиков – ломается голос, пробиваются усы и борода и т.д.; у девочек – развиваются молочные железы, начинаются менструации и т.д.
Примерно с конца XIX века во многих странах Европы, а затем и во всем мире, в детских популяциях было выявлено усиление роста, уровня физического развития, раннего полового созревания. Это явление было названо акселерацией (от латинского – axeleratio - ускорение).
Акселерация коснулась всех слоев населения, городских и сельских жителей, выявилась во всех возрастных группах детей, особенно у подростков.
Акселерация начала проявляться в раннем детстве : дети стали рождаться длиннее, с большей массой тела, чем несколько лет назад, наблюдаются ранние прорезывания зубов, смена молочных зубов постоянными, у них наблюдается более раннее половое созревание. Детородный возраст женщин увеличился на 7-8 лет. Возрос объем знаний у детей и т.д. Наряду с этим наблюдается «омоложение» ряда форм патологии детского возраста.
Причины акселерации пока неясны, но выдвинут ряд предположений: повышение температуры планеты, изменение магнитного поля Земли, усиление солнечной радиации, электромагнитное загрязнение, улучшение питания населения, значительное потребление витаминов и минеральных солей и др.
В юношеский период происходит замедление роста на 1-2 см с последующей его остановкой. В этот период завершается морфо-функциональная дифференцировка организма, происходит становление конституционального типа тела: астенический, нормостенический, гиперстенический и атлетический.
Зрелый возраст – характеризуется тем, что организм полностью сформирован в морфологическом и функциональном отношении с определенными индивидуальными особенностями. Организм готов к выполнению репродуктивной функции. Человек приобретает личностные черты, позволяющие реализовать себя в трудовой деятельности.
Выделяют первый зрелый возраст (20-21год – 35 лет), когда организм оптимально функционирует. Этот возраст наиболее оптимален и физиологичен для выполнения репродуктивной функции, становления как личности.
Во втором зрелом периоде (35 – 55-60 лет) наблюдается снижение многих функциональных показателей и проявление в связи с этим заболеваний. К концу второго зрелого периода у женщин наступает менопауза и угасает репродуктивная функция. У мужчин также происходит снижение репродуктивной функции.
Пожилой возраст следует за зрелым периодом и продолжается как у мужчин, так и у женщин до 75 лет. Этот период характеризуется резким старением организма.
Под старением понимают неизбежно возникающий и закономерно развивающийся процесс ограничения адаптивных возможностей организма.
Следует отметить, что признаки старения начинают проявляться задолго до наступления старости. Например: инволюция тимуса, которая начинается в возрасте 13-15 лет, ранняя седина, разрушение зубов, появление морщин, снижение силы скелетных мышц и миокарда, ферментной активности некоторых желез и т.д.
У пожилых людей изменения параметров организма носят неоднозначный характер: одни резко снижаются (функции анализаторов, пищеварительных желез, щитовидной железы, сократительная способность миокарда и т.д.), другие – существенно не изменяются (активность ряда ферментов, состав крови, мембранный потенциал клеток, кислотно-щелочное равновесие и др.).
Многие проявления старения прямо коррелируют с хронологическим возрастом, то есть степенью их развития.
Старость как этап онтогенеза
Старость – это заключительный этап онтогенеза. Наука, о старости как биологическом явлении называется геронтологией , а раздел медицины, изучающий особенности течения болезней у стариков и их лечение – гериатрией.
В основе старости лежит старение организма – разрушительный процесс, сокращающий продолжительность жизни и увеличивающий вероятность смерти.
Вместе с тем, в организме в ходе старения формируется комплекс адаптаций, направленных на поддержание жизнеобеспечения. Этот комплекс получил название «витаукта» (от лат.вита – жизнь, ауктум – увеличение). Он выражается:
В возникновении систем более экономного энергетического обеспечения организма;
В меньшей метаболической нагруженности белковых структур;
В снижении активности ферментов, расщепляющих некоторые гормоны и медиаторы в условиях ослабления их синтеза;
В увеличении объема митохондрий при снижении их числа;
В активации некоторых местных механизмов саморегуляции при ослаблении центрального нервного контроля и многом другом.
К настоящему времени накоплен большой фактический материал по биологии старения, существует много направлений в изучении этого процесса. Особенно много сделано в изучении молекулярно-биологических, генетических, функционально – метаболических и нейрогуморальных механизмов старения. Начиная с XIX века выдвинуто более 200 теорий старения и гипотез, пытающихся объяснить причины и механизмы старения. Большинство из этих гипотез носит органно-локалистический характер, в которых подчеркивается роль тех или иных возрастных изменений в отдельных органах и системах органов. Отсюда и название этих теорий: васкулярная, эндокринная, нервная, соединительнотканная и др. Общей теории старения пока нет.
Обобщив современные теории старения, их можно разделить на две группы: стохастические (теории случайных повреждений) и программные (эволюционные). Представители стохастических гипотез предполагают, что в основе старения лежит накопление «ошибок» и повреждений, возникающих случайно (стохастически) на протяжении индивидуального развития. Такого рода изменения затрагивают различные уровни организации организма : молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный. При этом первостепенное значение имеют повреждения генетического аппарата клеток. Генетические повреждения преобразуются в функциональные и структурные нарушения систем более высоких уровней организации.
Из стохастических гипотез заслуживает внимания адаптационно- регуляторная теория Фролькиса В.В. , выдвинутая в 70-х годах прошлого столетия. Согласно ей первичные изменения при старении наступают в регуляторных генах, что приводит к подавлению одних генов и активации других, которые до этого находились в неактивном состоянии. В итоге происходят изменения в синтезе белков и нарушение их первичной структуры, появляются неактивные белковые молекулы. Подобного рода изменения в нервных клетках приводят к нарушениям функций нервной системы, что сопровождается нарушениями различных регуляторных процессов, например слаженности работы органов и систем органов.
Согласно программным гипотезам, старение – это генетически детерминированный процесс, то есть каждый организм несет в себе сложившуюся в эволюции программу старения и смерти, заложенную в геноме.
Эти гипотезы предполагают, что в организме функционируют некие биологические «часы», определяющие возрастные изменения и смерть. Некоторые ученые полагают, что это летальные гены, вызывающие смерть (Ванюшин Б.П., Бердышев Г.Д.). Одной из ранних гипотез клеточного старения является гипотеза Хейфлика Л.
(1982), который показал, что даже в идеальных условиях культивирования фибробласты эмбриона человека способны делиться ограниченное число раз (50±10). Последняя стадия жизни клеток в культуре была уподоблена клеточному старению, а сам феномен получил название по имени автора «предел Хейфлика». Последний наследуется и не зависит от условий культивирования клеток.
Для объяснения феномена Хейфлика была предложена гипотеза маргинотомии , согласно которой в соматических клетках при каждой репликации, предшествующей делению, недореплицируются концы хромосом – теломеры из-за особенностей работы фермента репликации (ДНК – полимеразы). В результате постоянного укорочения хромосом при каждом митозе недорепликация захватывает области, значимые для выживания клеток, что приводит к их гибели и старению организма.
Позднее была разработана редусомная гипотеза старения , являющаяся в некотором отношении преемницей теории маргинотомии. Согласно редусомной гипотезе ключевым субстратом старения служат некие, в настоящее время еще не найденные, частицы – редусомы. Редусомы, очевидно, представляют собой линейную копию сегмента хромосомы (ДНК с белками) Это, так называемые, рудомеры. Они располагаются в хромосомах в определенных гнездах и подразделяются на хрономеры и принтомеры. Хрономеры изменяют биологическое время в неделящихся клетках ЦНС, а принтомеры участвуют в поддержании состояния клеточной дифференцировки.
В редусомной модели в отличие от теории маргинотомии укорочение теломерных (концевых) участков ДНК происходит не только за счет недорепликации ДНК делящихся клетках, но и благодаря иному процессу, который был назван скраптингом . Последний, в отличие от маргинотомии, обеспечивает уменьшение длины ДНК в постмитотических, т.е. неделящихся, клетках (например, нейронах головного мозга). При этом скраптинг в некоторых условиях может суммироваться с репликативным укорочением ДНК в делящихся клетках.
Организм после достижения зрелости согласно редусомной гипотезе стареет благодаря событиям, начинающимся с укорочения участков ДНК, входящей в состав редусомы.
Убыль редусомных генов ведет к уменьшению транскрибируемых генов и к последующим изменениям транскрипции генов в хромосомах. Такого рода ступенчатые изменения необходимы для регуляции нормального развития организма. Однако, продолжающееся уменьшение генного резерва редусом в конечном счете заканчивается старением клеток и их гибелью.
В пользу генетической обусловленности старения говорит тот факт, что максимальная продолжительность жизни является видовым и индивидуальным признаком. У человека выявлена прямая зависимость между продолжительностью жизни потомков и родителей, особенно матери. Описаны наследственные заболевания с ранним появлением признаков, характерных для старых людей. Существует такое наследственное заболевание как синдром Хатчинсона-Гилфорда, когда уже на первом году жизни происходит замедление роста, рано появляется облысение, на коже - морщины, развивается атеросклероз. Обычно у таких людей не наступает половая зрелость, и они, как правило, погибают, не дожив до 30 лет.
Преждевременное старение наблюдается и при синдроме Вернера. Рост организма у людей с этим заболеванием прекращается в 12 лет, а к 20-ти годам появляются поседение и облысение. Примерно тогда же развиваются атеросклероз, катаракта, у женщин прекращаются менструации. Средняя продолжительность жизни у таких больных - около 45 лет.
Завершающим неизбежным этапом онтогенеза является смерть.
У человека различают смерть биологическую и клиническую. При клинической смерти останавливается сердце, прекращается дыхание, деятельность нервной системы, но большинство клеток и органов остаются живыми. Клиническая смерть обратима, в течение 6-7 минут.
Биологическая смерть характеризуется прекращением жизненных функций, нормального обмена веществ, в результате чего происходит гибель и разложение клеток. Вначале гибнет кора головного мозга, затем эпителий кишечника, легких, печени, клетки мышц, сердца.
Без смерти не было бы смены поколений – одного из главных условий эволюционного процесса .
ОНТОГЕНЕЗ - процесс индивидуального развития организма (от его зарождения до смерти). Период онтогенеза от оплодотворения яйцеклетки до выхода молодой особи из яйцевых оболочек или тела матери называется зародышевым, или эмбриональным, развитием (эмбриогенез); после рождения начинается постэмбриональный период.
Изучение наследственности и изменчивости показало, что последовательное развитие признаков организма в онтогенезе происходит под контролем генетического аппарата. На разных стадиях онтогенеза происходит координированная регуляция активности различных генов. Механизмы этой регуляции и конкретная последовательность развертывания генетической программы в онтогенезе различных видов организмов интенсивно исследуются. Доказано, что хотя все клетки одного организма потенциально несут одну и ту же генетическую программу, но, во-первых, по мере развития организма разные его клетки используют разные части этой программы, а во-вторых, на характер работы генов большое влияние оказывают условия внешней, по отношению к клетке и к данному организму, среды.
Детальные сведения о том, как происходит регуляция генной активности, получены пока на микроорганизмах. Этот процесс у высших организмов еще предстоит изучить. Однако ясно, что регуляция генной активности у высших организмов, включая человека, осуществляется непрерывно на всем протяжении онтогенеза Накоплено много данных о том, как на разных стадиях развития данного организма и в разных его органах происходит «включение» тех или иных генов. Напр., у человека на протяжении его жизни трижды меняется тип синтезируемых молекул гемоглобина. На ранних стадиях развития зародыша образуется так наз. эмбриональный гемоглобин. Затем через нек-рое время ген, контролирующий синтез этих молекул, «замолкает» (подавляется) и вместо него вступает в работу другой ген, кодирующий так наз. гемоглобин плода.
Позже происходит еще одна смена, начинается синтез третьего типа гемоглобина - гемоглобина взрослого типа.
Необходимость смены одного типа гемоглобина другим обусловлена различными потребностями организмов. Так, в процессе внутриутробного развития организм снабжается кислородом из крови матери, а поскольку два первых типа гемоглобина (эмбриональный гемоглобин и гемоглобин плода) лучше связывают кислород, чем гемоглобин взрослого типа, то понятно, почему в ходе эволюционного развития выработалось такое важное приспособление, как смена типов гемоглобина на разных стадиях онтогенеза. Наблюдающаяся иногда задержка в смене ранних типов гемоглобина на взрослый тип или их неполная смена приводит к заболеванию - талассемии.
Прекращение работы генов не означает их разрушения. Опыты на растениях показали, что изолированные клетки практически всех частей растения (листьев, корней и стебля) способны в соответствующих условиях начать делиться и дать зрелый нормальный организм. Подобные опыты проведены и на животных.
Наряду с запрограммированной в самом организме переменой в работе разных генов осуществляется многообразное влияние на активность генов со стороны окружающей среды. Установлено, что развитие любого признака является следствием не только той генетической программы, к-рая уже заложена в оплодотворенной яйцеклетке и затем разворачивается в ходе онтогенеза, но и обусловливается действием окружающей среды. Наблюдения над однояйцовыми близнецами доказали это положение. У этих близнецов генетическая программа в начальные моменты развития была одинаковой, однако последующие различия в условиях жизни приводят к нек-рым различиям в их физич. и умственном развитии.
Вместе с тем следует подчеркнуть, что между развитием определенных признаков у человека (как и у любых других представителей высших организмов) и отдельными генами существует сложная связь. Те или иные признаки формируются под контролем большого числа генов и еще не выяснено, сколько, каких и каким образом связанных друг с другом генов контролируют образование отдельных органов (напр., глаза или даже частей глаза). Выяснение этих вопросов - дело будущего, и такая работа проводится биологами. Известно немного, напр., как происходит наследование цвета глаз, а также некоторых других признаков.
Изучение генетической программы развития имеет большое практич. значение, в особенности в отношении генов, определяющих предрасположенность к различным заболеваниям. Обнаружено большое число наследуемых болезней (многие болезни нервной системы, обмена веществ и др.), к-рые выявляются лишь на определенных стадиях онтогенеза. Знание особенностей протекания таких болезней чрезвычайно важно для их раннего выявления и лечения. Эти же сведения существенны для медико-генетического консультирования, т. к. раннее выявление носительства генов, определяющих развитие той или иной болезни, дает возможность специалистам по медицинской генетике высказать рекомендации о степени риска передачи таких генов потомству.
Типы и периодизация онтогенеза:
Неличиночный (яйцекладный)
Прямой (без превращения)
яйцеклетки богаты питательными веществами, значительная часть онтогенеза в яйце во внешней среде
Внутриутробный
обеспечение жизненных функций и развития зародыша материнским организмом через плаценту, роль провизорных органов
Полным: яйцо – личинка – куколка – взрослая особь
Не полным: яйцо – личинка – взрослая особь
Непрямой (с превращением)
Рост и развитие человеческого организма начинаются с момента оплодотворения яйцеклетки и представляют собой непрерывный поступательный процесс, протекающий в течение жизни. Рост - это количественные изменения, связанные с увеличением массы организма и сопровождающиеся изменением числа и размеров его клеток. С момента оплодотворения до взрослого состояния количество клеток организма человека увеличивается с 1 до 1016-18. Рост заканчивается к 20-25 годам.
Развитие человека происходит в течение всей жизни и носит скачкообразный характер. Между отдельными этапами развития существуют не только количественные, но и качественные различия. Смена этапов развития, или периодов жизни (детский, подростковый, юношеский, зрелый, старческий), может наступать раньше или позже, и эти этапы могут иметь разную продолжительность в зависимости от условий, в которых развитие протекает.
Что такое онтогенез
Индивидуальное развитие организма человека называют онтогенезом. Когда происходит слияние половых клеток - женской (яйцеклетка) и мужской (сперматозоид), - наступает беременность, длящаяся 280 дней, или 9 месяцев. Этот этап развития протекает в организме матери, поэтому весь онтогенез принято делить на пренатальный и постнатальный периоды (от лат. natus - рождение, т.е. периоды до и после рождения).
Пренатальный период развития
В пренатальном, или внутриутробном, периоде онтогенеза, в свою очередь, выделяют зародышевый (эмбриональный) и плодный периоды. Первый период длится 2 месяца, второй - с 3-го по 9-й. В эмбриональный период происходит накопление клеточного материала, который постепенно дифференцируется в зачатки всех типов тканей. В течение 2-го месяца внутриутробного развития образуются органы и в основных чертах формируются части тела - голова, туловище и конечности. На 5-й неделе развития начинает биться сердце. С 3-го месяца происходит интенсивный рост всех отделов и частей тела плода, продолжающийся и после рождения ребенка.
Постнатальный период развития
С момента рождения начинается процесс самостоятельной жизни индивидуума и его приспособления к окружающей среде. Вновь приобретаемые признаки наслаиваются на переданные по наследству, в результате чего в организме происходят сложные преобразования.
Показатели длины и массы тела в течение жизни изменяются неравномерно. В 1-й год после рождения наблюдается наибольший прирост длины и массы тела - соответственно на 21-25 см и 5-6 кг. Ускоренный рост тела происходит в период раннего детства (от 1 года до 3 лет), в возрасте от 5 до 7 лет и в период полового созревания (от 10-11 до 15-16 лет). Девочки вступают в период полового созревания на 1-1,5 года раньше, чем мальчики. В подростковом возрасте прибавка длины тела составляет в среднем 5,8 см в год у мальчиков и 5 см в год у девочек. Наибольшее ускорение роста у девочек отмечается от 10 до 13 лет, а у мальчиков - в 13-16 лет. Максимальная годичная прибавка массы тела наблюдается, как правило, в 13 лет у девочек и в 15 лет у мальчиков. Масса тела возрастает до 20-25 лет и затем сохраняется на относительно постоянном уровне до 40-46 лет.
Акселерация и ее причины
В конце ХХ века ученые заговорили об акселерации - ускорении роста и развития детей и подростков, которое в большей степени проявляется в экономически развитых странах. В результате акселерации средняя длина тела у детей и подростков стала на 10-15 см, а у взрослых мужчин - на 6-8 см больше, чем в начале века. Сократился и период увеличения длины тела человека: 100 лет назад он продолжался до 23-26 лет, а в настоящее время фактически заканчивается уже к 19 годам у юношей и к 17 годам у девушек. Ускорились прорезывание молочных и постоянных зубов , половое созревание и даже психическое развитие.
Акселерацию связывают с целым комплексом причин, важнейшими из которых считают улучшение питания и условий жизни, стимулирующее воздействие разнообразных химических веществ, количество которых при современном промышленном производстве резко возросло как в воздухе, так и в воде и почве. Ускоренному развитию способствуют также усиление солнечной активности и действие других видов излучения (например, радиоактивного).
Физическое развитие организма характеризуется массой (вес), длиной (рост) и размерами отдельных частей тела. Усредненные величины массы и длины тела в разные возрастные периоды приведены в таблице, у отдельных людей эти показатели могут иметь значительные различия.
Средние длина и масса тела у людей мужского (м) и женского пола (ж) разного возраста
|
Длина тела, см |
Масса тела, кг |
||
|
Новорожденный |
|||
Особенности процесса роста человеческого организма
Период детства и юности
В процессе роста изменяются основные пропорции тела. Так, у новорожденного ребенка длина головы меньше длины тела в 4 раза, а у детей 5-7 лет - в 6 раз. К 16-20 годам соотношение длины головы и тела составляет 1: 8. Параллельно с ростом организма происходят возрастные изменения во всех органах и системах организма. В подростковый период быстро увеличиваются половые органы, развиваются вторичные половые признаки. У девочек возрастает количество волос в подмышечных впадинах и на лобке, увеличиваются молочные железы, меняется форма таза, появляются менструации. У мальчиков к 15-16 годам начинается рост волос на лице и теле.
В юношеском возрасте (16-20 лет у девушек и 17-21 год у юношей) рост организма в основном завершается и наступает относительно стабильный период существования - зрелый возраст.
Период зрелого возраста
Строение тела в зрелом возрасте изменяется мало. Выделяют 2 периода зрелого возраста: первый - до 35 лет, второй - с 36 до 55 лет у женщин и до 60 лет у мужчин. Зрелый возраст - период наибольших возможностей человека, именно во второй период зрелого возраста человек достигает вершин своей личной и профессиональной деятельности.
Период пожилого возраста
После 60 лет организм начинает постепенно стареть, в ряде органов возникают структурные изменения. Это, в свою очередь, вызывает понижение функциональных способностей организма. В пожилом возрасте (с 61 до 74 лет у мужчин и с 56 до 74 лет у женщин) и старческом (75-90 лет) в организме происходит характерная перестройка, которую изучает геронтология (от греч. geron - старик).
Временные границы старения варьируют у отдельных людей в широких пределах, однако старение - это генетически детерминированный процесс. Ученые подчеркивают, что активный образ жизни, регулярные занятия физической культурой замедляют процесс старения, однако лишь в пределах, обусловленных наследственными факторами.
Типы телосложения
Индивидуальные особенности формы тела человека называют типом телосложения или конституцией. Это комплекс индивидуальных морфологических и физиологических особенностей, которые складываются в определенных социальных и природных условиях и проявляются в реакциях организма на различные воздействия. Внешнему строению тела соответствует определенное расположение органов и их внутреннее строение. Различают 3 типа телосложения человека: долихоморфный, брахиморфный и мезоморфный.
Астенический тип
Люди долихоморфного (астенического) типа отличаются высоким или выше среднего ростом, относительно коротким туловищем, малой окружностью груди, узкими плечами, длинными нижними конечностями. Среди литературных героев к этому типу можно отнести Дон Кихота. У таких людей относительно слабо развиты мышцы и подкожная жировая клетчатка. Внутренние органы обычно лежат ниже, как бы опущены, легкие длиннее, а сердце расположено почти вертикально.
Гиперстенический тип
Брахиморфный (гиперстенический) тип телосложения характеризуют средний или ниже среднего рост, относительно длинное туловище, значительный объем груди и живота, широкие плечи, короткие конечности. Пример: Санчо Панса. Внутренние органы у гиперстеников относительно большего, чем у астеников, размера и лежат несколько выше. Легкие укорочены, сердце расположено почти горизонтально.
Нормостенический тип
Люди мезоморфного (нормостенического) типа по своим пропорциям занимают среднее положение.
Тип телосложения и физическая активность
Форма тела человека генетически обусловлена, однако большинство людей не имеют ярко выраженного типа телосложения и относятся к промежуточным типам. Первые признаки типа телосложения появляются в 6-7 лет, а окончательное его формирование происходит в период полового созревания. В дальнейшем тип телосложения меняется незначительно. Родители, приобщая ребенка к спортивным занятиям, не должны бороться с природой. Если малыш толстоват, краснеет и потеет при беге , не может догнать сверстников, то, вероятно, он более сильный и развивать в нем надо в первую очередь силовые качества. Худенький и высокий ребенок, уступающий сверстникам в силе, наверняка более быстрый и ловкий, и ориентировать его следует на занятия, развивающие именно эти качества.
Резервы человеческого организма
Особенностью человеческого организма является наличие больших резервов - как физических, так и духовных. Они генетически обусловлены, но при тренировке могут увеличиваться. За последнее столетие спортивные рекорды человека изменились весьма существенно.
В основе развития физических качеств и резервов лежат особенности организма человека, названные ученым-физиологом А. А. Маркосяном надежностью биологической системы. Надежность организма обеспечивается избыточностью его элементов, их взаимозаменяемостью, способностью быстро и полностью возвращаться к состоянию относительного постоянства, динамичностью взаимодействия звеньев этой биологической системы. Так, известно, что в головном мозге используется не более 5-10% нервных клеток. В покое в мышцах открыты лишь 25% кровеносных капилляров, однако при физической нагрузке их пропускная способность увеличивается в несколько раз. После умеренной нагрузки функциональные показатели уже через 5 минут возвращаются к исходному уровню. Примеры можно продолжить, но, главное, надо понять, что для развития физических качеств у организма имеется материальная основа.
Для определения «должной» массы тела человек зрелого возраста может воспользоваться формулой:
- должная масса тела = длина тела (см) - 100.
Эта формула пригодна при росте 155-164 см, при росте 165-174 см следует вычесть 105, а при еще большей длине тела - 110.
Полезен и расчет индекса массы тела (ИМТ) по формуле:
- ИМТ = масса тела (кг) / рост (м)2
В норме ИМТ равен 18-25.
Вместо заключения
Надежность биологической системы изменяется в процессе онтогенеза. Организм ребенка находится в состоянии роста и развития, поэтому количество его элементов значительно меньше, чем у взрослого. Недостаточно развиты у ребенка и механизмы регуляции, велика пластичность всех процессов. Поэтому положительное воздействие на рост и развитие детского организма оказывают закаливание, занятия физической культурой и спортом, тренировка памяти в процессе учебы. Недостаток движения, активное и пассивное курение, регулярное переутомление и частые простудные заболевания ухудшают состояние растущего организма и тормозят его развитие.
Итак, физическое развитие человека зависит как от генетических факторов, унаследованных от родителей, так и от сложного комплекса внешних условий, среди которых главные - образ жизни и состояние окружающей среды. Физическая тренировка - общебиологический путь совершенствования резервных возможностей организма, она развивает то, что заложено природой.
