Филогенез систем органов позвоночных

1. Доказательства эволюции в сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии. Гомология и аналогия.

2. Эволюция покровов тела.

3. Эволюция скелета.

4. Эволюция пищеварительной системы.

5. Эволюция дыхательной и кровеносной систем.

6. Эволюция органов выделения.

7. Эволюция нервной системы.

8. Эволюция эндокринной и иммунной систем.

В 1859г. опубликованы труды Дарвина. Перед биологами встали новые задачи: выявление родственных связей между группами организмов, истории развития.

Сравнительная анатомия – изучение органов у разных групп животных. При наличии сходства – установление родственных связей и общности происхождения. Преобразование органа в историческом развитии описывают законы развития. Главный метод – сопоставление, сравнение.

Основное сходство выявляется у зародышей. Это сравнение на основе сравнительной эмбриологии.

Палеонтология – изучение особенностей развития и строения вымерших животных по их останкам.

Выявленное сходство может являться гомологией или аналогией.

Гомология – сходство по строению, общий план строения одинаков, сходное расположение в организме, развитие из одних зачатков. Функция может быть и различной. Пример: передние конечности наземных позвоночных - гомологичные органы (план строения общий, но функция различна). Причина гомологии – историческое родство (имеется общий предок).

Аналогия – одинаковая форма органов, без гомологии. Пример: конечности членистоногих и позвоночных, крылья бабочек и птиц. Причина – одинаковые условия обитания.

Выявление гомологии показывает исторические связи, направление эволюции, связь между условиями среды и характером изменений.

Значение для медицины:

Человек – результат эволюции, его органы относительно совершенны. Вышеприведенные исследования способствуют:

1. Правильному пониманию аномалий и уродств.

2. Оценке возможностей регенерации.

3. Правильному лечению пороков и уродств.

Осознание онто- и филогенетической обусловленности пороков и уродств.

Пример: выявление механизма возникновения порока аорты – сохранения её обоих дуг, как у амфибий и рептилий.

Все системы органов закладываются одновременно. Подтип Позвоночные (Vertebralia) включает 6 классов (низшие и высшие). Амфибии первыми вышли на сушу.

ЭВОЛЮЦИЯ ПОКРОВОВ ТЕЛА

Кожа выполняет важнейшие функции: защитную, выделительную, газообменную (у человека через кожу поступает около 2% кислорода), терморегуляционную, нервную (рецепторы).

Кожа состоит из эпидермиса и собственно кожи – дермы (кориума). Эпидермис развивается из эктодермы и состоит только из клеток, у позвоночных он многослоен. Лежит на базальной мембране и не содержит сосудов, соединение эпидермис-базальная мембрана неровная. Кровеносные сосуды лежат под базальной мембраной в соединительной ткани.

Наружный слой: у рыб и личинок амфибий – кутикула, у остальных – ороговевающий.

Сетчатый слой дермы развивается из мезодермы, состоит из амфотерного вещества /пардон – из аморфного вещества/, коллагеновых и эластических волокон, содержит немного клеток (фибробласты, тучные и др.).

Под дермой лежит подкожная жировая клетчатка, от нее зависит подвижность кожи.

Рыбы. В коже лежат слизистые железы, производное дермы – чешуя.

Амфибии. Также слизистые железы, но уже многоклеточные, кожа голая.

Птицы. Из желез – только копчиковая, производное эпидермиса – перья, клюв, когти.

Рептилии. Кожа тонкая, сухая, желез нет, появляется ороговение.

Млекопитающие. И эпителий, и дерма хорошо развиты. Эпидермис дает много производных: млечные, потовые, сальные железы, волосы, ногти, когти, рога и копыта…

Основное направление в эволюции: переход от однослойного эпителия к многослойному, утолщение дермы относительно эпителия.

ЭВОЛЮЦИЯ СКЕЛЕТА

1. Эволюция черепа.

2. Эволюция позвоночника.

3. Эволюция конечностей.

У низших хорда сохраняется всю жизнь. У высших заменяется позвоночником. У круглоротых (миноги, миксины) над хордой появляются только верхние дуги позвонков. То же и у низших рыб + ещё нижние дуги. Высшие рыбы имеют тела позвонков с ребрами, сохраняются остатки хорды между позвонками. Отделы: туловищный и хвостовой – опора и движение.

Амфибии. Отделов уже три: шейный, грудной и крестцовый. У бесхвостых хвостовые позвонки срастаются в уростиль. Ребра есть во всех отделах.

Рептилии. появляется еще поясничный отдел, в шейном до 8 позвонков, ребер нет. 1^й и 2^й позвонки (атлант и эпистрофей) выделяются строением. Впервые появляется грудная клетка (облегчает вентиляцию легких).

Птицы. Скелет приспособлен к полету, кости полые, шейных позвонков 20-25. Остальные срастаются для устойчивости, грудина превращается в киль.

Млекопитающие. Отделов уже 5, ребер нет в поясничном и крестцовом отделах. Количество позвонков постоянно только в шейном отделе.

Особенности скелета человека:

- стопа теряет хватательную функцию, её большой палец не противопоставляется, появляется свод;

- у позвоночника изгиб в виде латинской S;

- угол наклона таза к горизонтали ~60⁰;

- затылочное отверстие смещено кзади, к сосцевидному отростку прикрепляется мышца, держащая голову;

- имеется подбородочный выступ.

Аномалии: остаются ребра у шейных позвонков, остается хвост, эпителиальные копчиковые ходы – остатки хвостовых мышц и связок.

Эволюция конечностей: у рыб имеются непарные конечности (спинные и хвостовые плавники), у остальных – парные в виде поясов (плечевой и тазовый).

Скелет головы: мозговой череп и висцеральный череп. Висцеральный череп рыб содержит жаберные, подъязычную, челюстные дуги. У наземных из жаберных дуг развиваются скелет гортани, опора языка. Производное подъязычной дуги – слуховые косточки (молоточек, стремечко и др.).

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Общее направление эволюции: удлинение пищеварительного тракта и увеличение всасывания, дифференцировка (рот, глотка, пищевод, желудок, отделы кишечника), обособление желез, развитие зубочелюстной системы.

Круглоротые. Зубов нет.

Рыбы. Впервые появляются зубы, по всему рту; развиваются они из плакоидной чешуи, функция – только захват пищи.

Амфибии. Зубы такие же как у рыб.

Рептилии. Зубы только на челюстях, начинается дифференцировка зубов (ядовитые зубы).

Птицы. Челюстей и зубов нет.

Млекопитающие. Выражена дифференцировка зубов (гетеродонтная система: резцы, клыки, премоляры, моляры), их нервы из эктодермы, остальное – из мезодермы. Кишечная трубка удлиняется с усложнением организации животного, площадь также увеличивается за счет ворсинок и крипт.

Рыбы. Тонкий и толстый отделы кишечника.

Амфибии. Те же отделы более выражены.

Рептилии. Зачаток слепой кишки.

Млекопитающие. Слепая кишка и аппендикс.

Желудок: у круглоротых его нет, у рыб, амфибий и рептилий – обособляется все четче, у птиц и млекопитающих – 3 отдела (кардиальный, фундальный и пилорический), у жвачных 3 преджелудка и 1 желудок. От рыб до птиц – клоака, общее мочеполовое и анальное отверстие. У млекопитающих все отдельно, выражены отделы кишечника, слюнные железы.