Жизненный цикл развития как отображение эволюции

Вопрос 1: Индивидуальное развитие-реализация наследственной информации в онтогенезе.

Онтогенез – полный цикл индивидуального развития каждой особи, в основе которого лежит реализация наследственной информации на всех стадиях существования в определенных условиях внешней среды; начинается образованием зиготы и заканчивается смертью.

Из двух изолированных бластомеров может развиваться полноценный организм. На этой стадии они тотипотентны (равнонаследственны). При дальнейшем развитии зародышевые клетки на стадии бластулы начинают терять тотипотентность. Начинается дифференцировка (формирование разнообразных структур и частей тела из относительно однородного материала зародыша). Но не смотря на потерю тотипотентности и дифференцировку, клетки полностью сохраняют генетическую информацию. Любая соматическая клетка представляет собой интегрированную часть в организме, выполняет узко специализированные функции, но в то же время несет в себе генотип целого организма. Цитоплазматические факторы белковой природы в ядро и определяют характер считываемой информации. Следовательно, развитие эмбриональных закладок детерминировано.

В процессе развития клеточная специализация возникает как результат дифференциальной активности генов, связанной со сложными ядерно-цитоплазматическими отношениями. Эти взаимоотношения в процесс е развития усложняются далее.

Жизненный цикл есть результат генетической программы, выработанной в ходе длительного процесса эволюционного развития.

1) Оплодотворение (зигота – одноклеточный организм).

2) Эмбриональное развитие (бластула – колониальные простейшие, гаструла – простейшее многоклеточное, плод – полноценное многоклеточное).

3) Рождение (позвоночные).

4) Постэмбриональное развитие (млекопитающие).

5) Старение.

6) Смерть.

Вопрос 2:
Эмбриональная индукция — это взаимодействие частей развивающегося зародыша, при котором один участок зародыша влияет на судьбу другого участка у многоклеточных беспозвоночных и всех хордовых.

Согласно этой гипотезе, существуют определенные клетки, которые действуют как организаторы на другие, подходящие для этого клетки. В условиях отсутствия клеток-организаторов такие клетки пойдут по другому пути развития, отличном от того, в котором они развивались бы в условиях присутствия организаторов.

Убедительное взаимовлияние частей развивающегося зародыша показал Г. Шпеман на примере формирования глаза. Наиболее ранняя закладка глаза представляет собой участок ткани промежуточного мозга - глазной пузырь, растущий по направлению к кожной эктодерме, где на месте их сближения образуется хрусталик в виде впячивания эктодермы. Если на одной стороне зародыша удалить закладку глазного пузыря, то на этой стороне хрусталик не сформируется. Наоборот, если закладку глазного пузыря пересадить под кожу в другом месте головы или туловища, то здесь на границе эктодермы возникнет хрусталик. Хрусталик, в свою очередь, оказывает влияние на формирование глазной чаши. Таким образом, развитие одного органа обусловливает формирование последующих.

Зависимая дифференцировка - процесс дифференцировки тканей в эмбриогенезе под действием определенных факторов (стимулов), продуцируемых (передаваемых) другой тканью.

Тидеману (1970) принадлежат исследования, показавшие роль взаимоотношения органов в процессе развития на молекулярном уровне. Он выделил из зародышей цыплят индукторы белковой природы. Один из них индуцирует структуры нервной системы и органов чувств, другой - мышечную систему. Исследователь считает, что белки-индукторы имеются уже в неоплодотворенном яйце, но они находятся в инактивированном состоянии из-за присутствия ингибиторов, сдерживающих их действие. Во время дальнейшего развития изменяется ионный состав среды, окружающий клетки. Это ведет к выходу ингибиторов из клетки и инактивация с индукторов снимается. Начинается активность соответствующих генов, приводящая к дифференцировке клеток и формированию соответствующих систем.

На формирование частей зародыша оказывают влияние физические и химические факторы среды. Это демонстративно показано в экспериментах Лопашова (1968), посвященных развитию структур глаза у амфибий. Оказалось, что сетчатка глаза и пигментный эпителий длительное время могут превращаться друг в друга. Направление развития их зависит от ряда внешних условий. При нормальном развитии глазного пузыря в наружной стенке, вплотную прилегающей к эктодерме покровов тела, происходит накопление продуктов жизнедеятельности и затруднено снабжение кислородом.Этим определяется направление развития глазного пузыря в сетчатку. Иные условия создаются в стенке пузыря, обращенной к мозгу. Здесь тонкий слой клеток смывается внешней средой, продукты жизнедеятельности удаляются, кислород имеет свободный доступ. Это способствует образованию пигментной оболочки.
Если в эксперименте ткань, из которой должна возникнуть сетчатка, поместить в условия хорошего снабжения кислородом, она дифференцируется в пигментную оболочку, и, наоборот, из ткани, которая должна образовать пигментную оболочку, в условиях плохого снабжения кислородом возникает сетчатка.

Вопрос 3: Теории происхождения многоклеточных (Э.Геккеля и И.И.Мечникова).