Обусловленность процессов роста и развития факторами наследственности и среды

Рост и развитие находятся под влиянием генетической программы и воздействия окружающей среды, причем одни из них в большей степени детерминированы генетическими факторами (рост, тип ВНС), а другие больше подвержены действию факторов среды (масса тела, развитие двигательных навыков, деятельность вегетативной НС).

Важными закономерностями роста и развития являются:

1. "Энергетическое правило скелетных мышц" (И.А. Аршавский) особенности энергетических процессов в различные возрастные периоды, а также изменение деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем в процессе онтогенеза находятся в зависимости от соответствующего развития скелетной мускулатуры.

2. "Надежность биологических систем" ( А.А. Маркосян) - весь путь от зачатия до естественного конца проходит при наличии запаса жизненных сил и возможностей, что обеспечивает развитие и оптимальное течение жизненных процессов при меняющихся условиях среды. Например, в крови человека находится столько тромбина, что его достаточно для свертывания крови у 500 человек. Бедренная кость выдерживает растяжения в 1500 кг, а большая берцовая кость выдерживает нагрузку в 1650 кг, что примерно в 30 раз больше обычной нагрузки на кость. Фактором надежности нервной системы является огромное количество нервных клеток; у женщины может созреть в яичнике 500—600 фолликулов, а закладывается в эмбриогенезе 40000—200000 первичных фолликулов; на стенку сонной артерии кровь оказывает давление, не превышающее одной трети атмосферного, а выдержать она может давление в 20 атмосфер; дублирующую роль в порядке взаимозаменяемости эритроцитов при свертывании крови могут выполнить лейкоциты

Факторы, влияющие на скорость роста и развития

1. Факторы наследственной природы, с раннего возраста способствуют ускорению или замедлению физиологического созревания.

2. Факторы внешней среды (питание, время года, психологический стресс).

3. Факторы - результат сложного взаимодействия факторов и среды (например, социально-экономическое положение).

В среднем самый быстрый продольный рост происходит в весеннее время, а самые интенсивные прибавки в весе - осенью. Особенно важную роль в возрастном совершенствовании физиологических функций играет мышечная деятельность. Повышение экономичности физиологических функций при систематических занятиях физическими упражнениями приводит к усилению процессов анаболизма и снижению энергетических трат в условиях основного обмена (правило "скелетных мышц"). На темпы биологического созревания и старения оказывает влияние характер питания. Умеренное по калорийности с сохранением полноценного белкового состава питания благотворно сказывается на темпах роста, предупреждает наступление ранних старческих изменений. Ограничения в питании, особенно белковое голодание, приводит к задержке роста.

Так, по данным Tanner (1962) ежегодные величины веса и длины тела штуттгардских школьников за период с 1911 по 1940 годы неуклонно повышались, но в последние годы второй мировой войны наблюдалась противоположная тенденция - снижение темпов роста. Таким образом, недоедание приводит к задержке роста. В свою очередь избыточное питание ускоряет инволюционные перестройки. По информации ВОЗ до 60 лет доживают 90% худых и 60% тучных людей, а долгожителями становятся 30% худых и только 10% тучных людей.

В последние годы было достоверно установлено, что у некоторых детей под влиянием психологического воздействия (эмоциональный стресс) происходит задержка секреции гормона роста, что сказывается, как и первичное отсутствие гормона, на их росте и развитии. Одним из аргументированных и тщательно проверенных исследований о роли психологического воздействия на процессы роста являются работы Widdowson. После войны автор изучал влияние пищевого рациона на развитие осиротевших детей, получавших скудное питание, доступное в Германии в 1948 г.

По плану эксперимента детям из приюта 2 после восьмимесячного контрольного периода давали прибавку к пищевому рациону, а затем сравнивали их вес и рост с ростом и весом детей из приюта 1, не получивших прибавки. Результат оказался прямо противоположным предполагаемому. Хотя дети из приюта 2 во время первого, контрольного периода лучше прибавляли в весе, чем дети из приюта 1, во время второго периода, когда калорийность их рациона была увеличена на 20%, они стали хуже прибавлять в весе. Причина, по мнению автора, заключалась в том, что как раз на рубеже двух периодов одна из воспитательниц была переведена из приюта 1 и стала во главе приюта 2. Она воспитывала детей розгами и обычно выбирала обеденное время для публичного и зачастую несправедливого наказания провинившихся. Исключение составляли лишь восемь ее любимцев, которых она взяла с собой из приюта 1. Эти восемь всегда весили больше, чем другие, и при повышении рациона в приюте 2 стали прибавлять в весе еще быстрее. Тот же эффект, но менее выраженный, наблюдался и в отношении длины тела. Как пишет Виддаусен: "лучше скудный обед, приправленный любовью, чем жирный окорок, нашпигованный ненавистью".

Таким образом в процессе роста и развития организма реализуются сложные формы взаимодействия наследственных факторов и влияние внешней среды.

Понятие акселерации

Под акселерацией развития (от латинского acceleratio - ускорение) понимают ускорение ростовых процессов, более раннее созревание организма, достижение к периоду зрелости больших размеров.

Ретардация развития (от латинского retardatio - замедление, задержка) - задержка физического развития и формирования функциональных систем организма детей и подростков.

В настоящее время термин "акселерация" употребляется в основном в двух значениях: акселерация внутригрупповая и эпохальная.

Под внутригрупповой акселерацией понимают ускорение физического развития отдельных детей и подростков в определенных возрастных группах. В среднем такие дети составляют 13-20% от общего числа детей данного возраста. Для них характерны более высокий рост, большая мышечная сила, большие возможности дыхательной системы. У них значительно быстрее происходит половое созревание, раньше заканчивается рост в длину (обычно к 15-17 годам). Число ретардированных детей внутри возрастных групп достигает 13-20%. Определение школьной зрелости учащихся детей позволит своевременно организовывать группы для детей с замедленным физическим развитием, успешное обучение которых возможно при условии адекватной учебно-воспитательной работы.

К эпохальным (или долговременным - long-term trend) относят прослеживаемые на протяжении тысячелетий и столетий изменения размеров головного мозга, форы черепа и массивности скелета. Сюда включаются также колебания длины тела, изменение продолжительности жизни и др.

Для обозначения сдвигов за короткие периоды времени (а акселерация принадлежит к таковым явлениям) этот термин не подходит. Однако между ними существует много общего, эти процессы взаимосвязаны. Ведь изменение массивности скелета и формы головы прослеживаются не только в тысячелетиях, но и в десятилетиях. Временная динамика длины тела характерна для изменений природы человека как в более отдаленной, так и более близкой ретроспективе. Кажется несомненным, что долговременная и вековая тенденции могут иметь как позитивные (ускорение развития), так и негативные (замедление развития) проявления.

По данным изучения ископаемых остатков людей с использованием костных материалов с последующим расчетом по этим данным соматических характеристик населения минувших эпох удалось воспроизвести примерную картину вековых и тысячелетних колебаний длины тела в филогенезе человека. Так, почти два миллиона лет назад на Земле появились "почти люди" - австралопитеки. 500 - 600 тыс. лет назад - настоящий человек - питекантроп. Он, например, оказался гигантом с ростом до 2,5 метров. Еще через 100 тыс. лет появляется синантроп. Средний рост мужчины 156 см, женщины - 144 см. Около 150 тыс. лет назад Землю населили неандертальцы, ростом всего 154 см. Еще через 100 тысячелетий неандертальцев сменили кроманьонцы, рост которых составлял 187 см. Спустя 30-40 тыс. лет рост людей едва превышал 150 см. Следовательно, в масштабах эволюционных изменений длины тела человека как биологического вида направленность сдвигов имеет колебательный характер.

Для установления общей картины изменений необходимо исследовать не только долговременные сдвиги, определяющие характер развития, но и относительно кратковременные периоды, например в течение 100 лет. При этом длина тела новорожденных за 100 лет циклически меняется: периоды увеличения сменяются периодами спада и наоборот. Периоды уменьшения средних показателей совпадают с годами экономического неблагополучия населения - военные и неурожайные годы.

Статистика

Длина тела за последние 100-150 лет в среднем увеличилась на 1 см, а масса тела на 300 г. Годовалые дети на 5 см длиннее и на 1,5-2 кг тяжелее, чем дети XIX века. Мужчины больше подвержены акселерации, чем женщины.

Так же стали выше и функциональные возможности как систематически тренирующихся, так и нетренированных детей. В 1968-1969 гг. дети Москвы выжимали на ручном динамометре в 8 лет на 1,3 кг, в 11 лет на 3,6 кг и в 13 лет на 5,7 кг больше, чем их сверстники в 1930 г. По данным немецких ученых школьники 15- 17 летнего возраста в 1958 году прыгали в длину дальше на 40-60 см, в высоту на 20-30 см, толкали ядро на 1,2 - 1,5 м дальше, чем их сверстники в 1910 году. Общеизвестны также факты "омоложения" рекордов во многих видах спорта. Это связано не только с более ранним началом и улучшением физической подготовки, но и в значительной мере с более ранним физическим развитием современных подростков.

Биологические механизмы акселерации пока не выяснены. Высказываются предположения о трех уровнях реализации акселерации: эколого-биологическом, биосоциальном (генетическим) и социобиологическом. В первом случае ведущую роль играют экологические факторы, тогда как во втором - генетические (эффект гетерозиса), и социально-экономические условия жизни человека в последнем уровне.

1. Одним из ведущих факторов биосоциальных механизмов акселерации является генетический (гетерозис). Его действие проявляется при смешивании ранее изолированных групп в результате их свободного скрещивания, что ведет к возникновению гетерозиса. В человеческом обществе явление гетерозиса социально опосредовано: распад традиционных изолятов, увеличение брачного радиуса (расстояния между местами рождения супругов) связаны с развитием средств сообщения, миграцией населения, урбанизацией. Одним из недостатков этой теории является обнаружение фактов, свидетельствующих о прекращении дальнейшего ускорения роста и развития в группах населения, где должно быть проявление гетерозиса.

Оказалось, что существует определенная мера генетического несходства родителей, при которой ростовые процессы активируются. При недостатке этой меры или ее превышении активации роста не происходит.

2. Механизмы и причины акселерации, рассматриваемые с позиции эколого-биологического уровня, связаны с влиянием социальных факторов, в частности антропогенного изменения условий внешней среды. В настоящее время наибольшую угрозу для состояния окружающей среды и здоровья человека представляют глобальные явления: истощение тонкого слоя озона в атмосфере, поглощающего 90% солнечного ультрафиолетового излучения; выбросы в атмосферу диоксида углерода, выпадение кислотных дождей и т.д.

3. Социобиологический уровень предполагает социально-экономические условия жизни человека. Происходит перестройка рациона питания.

Например, при сравнении 1909 и 1974 годов (США): потребляемые жиры раньше имели преимущественно животное происхождение, в современных условиях 80% потребностей покрывается растительными жирами; раньше белки наполовину имели животное происхождение, теперь две трети потребностей организма обеспечивается этими белками; углеводы потреблялись в основном в виде картофельного и зернового крахмала, теперь их объем снизился, потребляются очищенные сахара. Продукты питания нередко теперь содержат в больших количествах гормоны, антибиотики, консерванты. Одни из этих факторов способствуют акселерации роста (современный рацион питания), другие - вызывают ретардацию.

В 70-х годах прошлого столетия в основе механизмов акселерации лежала концепция "конфликта", учитывающая активацию ростовой активности при нарастании внешних воздействий на формирующийся организм до определенного уровня и спад этой активности при дальнейшем увеличении интенсивности внешнего агента или срока его проявления. Указанная закономерность совпадает с фазами стресс-реакции по Селье, однако ее объяснение, очевидно, не сводится, по-видимому, к феномену стресса. Данный факт объясняется тем, что в ходе онтогенеза изменяется восприимчивость организма к факторам среды. Поэтому даже не изменяющиеся условия среды организм каждый момент воспринимает как новые.

Данная концепция получила подтверждение при исследовании ростовой активности у детей Дагестана, перенесших землетрясение в 1970 и 1975 годах. Те из них, кто перенес лишь одно землетрясение, вступили в умеренный конфликт со средой, и в условиях психологического стресса и эндокринной перестройки организма произошла активация роста. Дети, перенесшие оба землетрясения и большое количество толчков между ними, вступили в резкий конфликт со средой, стресс вошел в фазу истощения, гормональная стимуляция ростового всплеска при акселерации прекратилась.

Акселерацию можно рассматривать как ускорение "хода" биологических часов, в соответствии с которыми протекают процессы развития, роста и старения организма. Ускорение хода часов при акселерации может быть обусловлено как генетически (ребенок рождается с потенциями активного роста и реализует их в период детства и юности), так и влиянием экзогенных факторов, что подтверждает роль внешней среды в акселерации развития. Таким образом, судя по всему, справедливы оба предположения. Тем самым подтверждается роль как экзогенных, так и эндогенных факторов в механизме временных изменений организма.