Этапы зародышевого развития рассмотрим на примере животного организма. Первый этап эмбрионального развития называется дроблением. В ходе дробления из зиготы образуются вначале 2 клетки, затем 4, 8 и т. д. Клетки, возникающие при делениях дробления, называются бластомерами. Дробление у многих животных завершается образованием бластулы. У разных организмов возникающие при дроблении бластомеры располагаются относительно друг друга по-разному (это зависит главным образом от характера распределения питательных веществ в цитоплазме яйцеклетки). У лягушки или морского ежа, например, бластула представляет собой полый пузырек, оболочка которого образована слоем бластомеров. Полость бластулы называется бластоцелем. Иногда бластоцель практически отсутствует, и бластомеры очень тесно прилежат друг к другу, образуя плотный шар клеток. В этом случае говорят о моруле.
Когда число клеток бластулы достигает нескольких сотен или тысяч (у разных видов по-разному), начинается следующий этап эмбриогенеза – гаструляция. Во время гаструляции продолжающие быстро размножаться клетки становятся очень подвижными и начинают активно перемещаться относительно друг друга. В результате в зародыше возникают отчетливо выраженные пласты клеток – зародышевые листки. Гаструляция может происходить путем впячивания стенки бластулы или перемещения (иммиграции) клеток в полость бластулы. В результате гаструляции зародыш становится двухслойным, состоящим из наружного зародышевого листка – эктодермы и внутреннего – энтодермы. У всех животных, кроме губок и кишечнополостных, формируется и третий листок – мезодерма. Он образуется на границе между экто- и энтодермой.
Следующим этапом эмбрионального развития является гисто- и органогенез. У хордовых он начинается с образования зачатка нервной системы. Это стадия нейрулы. У нейрулы на будущей спинной стороне зародыша происходит обособление части клеток эктодермы в виде длинной пластинки. Вначале образуется желобок, затем края сближаются и возникает трубка, которая оказывается погруженной под клетки эктодермы. В последующем у позвоночных из передней части трубки формируется головной мозг и органы чувств, а из задней – спинной мозг и периферическая нервная система.
Органы и ткани организма образуются из определенных частей зародыша. Из эктодермы, кроме нервной системы, формируются покровы тела: наружный эпителий, кожные железы, роговые чешуи и т. д. Из мезодермы развивается большая часть органов пищеварения, дыхания и др. Мезодерма дает начало мышечной, хрящевой и костной ткани, кровеносной и выделительной системам и др.
Экто-, энто- и мезодермальное происхождение того или иного органа не означает, что клетки зародышевых листков обладают какими-то особыми «органными» свойствами. И хотя классификация органов по их происхождению в эмбриогенезе из определенного зародышевого листка довольно распространена, нужно помнить, что, во-первых, развитие органа происходит всегда только при взаимодействии клеток разных участков зародыша, во-вторых, почти каждый орган формируется из тканей двух, а иногда и всех трех зародышевых листков. Например, кожа млекопитающих развивается из экто- и мезодермы.
4. Постэмбриональное развитие. Большие различия в ходе онтогенеза наблюдаются в постэмбриональном периоде развития. У одних видов только что родившийся организм отличается от взрослого в основном меньшими размерами и недоразвитием органов некоторых систем, например половой. В этом случае говорят о прямом постэмбриональном развитии. Прямое развитие мы наблюдаем у большинства видов рыб, птиц и млекопитающих.
Широко распространено среди животных самых разных типов непрямое развитие, или развитие с метаморфозом. У таких организмов зародышевый период заканчивается рождением личинки, которая иногда даже отдаленно не напоминает взрослый организм. В таком случае говорят о полном превращении. Оно наблюдается у насекомых, таких, как бабочки, мухи, комары. У насекомых с неполным превращением происходит постепенное изменение личинки, сопровождающееся увеличением в размере.
Все органы личинки насекомых максимально приспособлены к выполнению основной функции – питания. Благодаря активному питанию личинка интенсивно растет. Ее превращение во взрослую особь связано с метаморфозом. Как правило, условия обитания личинки и взрослой особи сильно различаются. Например, головастики лягушки живут в воде, тогда как взрослая лягушка основную часть жизни проводит на суше.
Организм как система
Любой живой организм, в том числе организм человека, представляет собой целостную систему, находящуюся под воздействием окружающей среды. Внутренняя среда организма человека сохраняет свое постоянство (определенный химический состав, физические характеристики), т. е. гомеостаз, тогда как внешние условия (температура, влажность, шум, нагрузка) постоянно меняются. Внутреннюю среду образуют клетки различных тканей и их непосредственное окружение – тканевая жидкость, лимфа и кровь. Из крови необходимые вещества поступают в тканевую жидкость, и наоборот, неиспользованные и вредные вещества из клетки с тканевой жидкостью попадают назад в кровь. Именно кровеносная система объединяет внутреннюю среду организма человека в единое целое.
Вещественный и энергетический обмен между внутренней средой и меняющимися внешними условиями осуществляется с помощью пищеварительной, дыхательной и выделительной систем организма человека.
Пищеварительная система обеспечивает поступление воды и пищи (веществ, необходимых для строения тела и высвобождения жизненной энергии), которые в процессе пищеварения под воздействием пищеварительных ферментов из пищи постепенно высвобождаются и впитываются кровью. Непереваренные остатки удаляются непосредственно во внешнюю среду.
Дыхательная система принимает кислород, необходимый для высвобождения энергии при клеточном дыхании, и обеспечивает его поступление в кровь (красные кровяные тельца, содержащие гемоглобин, с его помощью связывают кислород и разносят по всему организму). Наоборот, во внешнюю среду выделяется углекислый газ, который образуется при клеточном дыхании и кровью доставляется в легкие.
Выделительная система устраняет из крови избыточную воду, неиспользованные и вредные вещества, образующиеся во внутренней среде в виде мочи (в почках) и пота.
Всем ходом этих процессов управляют регулирующие системы организма – гормональная и нервная, обеспечивающие согласованную работу всех систем.
Импульсы принимаются органами чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания), которые улавливают информацию о внешних условиях и состоянии внутренней среды организма человека.
Организм как целое реагирует на различные импульсы внешней среды таким образом, чтобы сохранялось постоянство внутренней среды. Например, одновременно меняются частота дыхания, давление крови, скорость клеточного метаболизма. И внешняя среда как целое воздействует на весь организм человека.
Лекция 10. Введение в анатомию и физиологию человека
Введение в дисциплину
Ткани и органы человека
