Каковы различия на ранних этапах развития зародыша у животных

Содержание

8. Эмбриональное развитие животных

8. Эмбриональное развитие животных

Эмбриогенез — развитие зародыша — начинается с момента оплодотворения и образования зиготы и заканчивается рождением организма или выходом его из яйца. Этот процесс протекает в несколько этапов.

После слияния ядер двух гамет и образования зиготы начинается развитие зародыша. Первая стадия развития называется дроблением. В результате митоза яйцо начинает быстро делиться на два, затем на четыре, причем вторая бороздка дробления проходит перпендикулярно первой. Образуются 4 клетки, которые называются бластомерами. В результате последующих дроблений образуются 8, 16, 32 и т. д. бластомеров. Дробление отличается от обычного митоза тем, что клетки практически не увеличиваются в размерах, не растут. Процесс происходит очень быстро. Например, за 4 ч от момента оплодотворения из клетки зиготы образуются 64 клетки. Интерфаза между делениями очень короткая и состоит только из стадии репликации ДНК. Предсинтетический период отсутствует, т. е. синтеза белка не происходит, дробящийся эмбрион живет за счет веществ, накопленных в яйцеклетке. Общая масса эмбриона на этом этапе не меняется.

Характер дробления зависит от вида животного и типа яйца (рис. 16).

Рис. 16. Начальные стадии дробления яйца: А — ланцетника, Б — лягушки, В — птицы

Оно может быть равномерным или полным, когда яйцо полностью делится на бластомеры (ланцетник, морской еж, млекопитающие), а может быть неполным, когда желтка в яйце много и дробится только верхний диск яйца (птицы, рептилии, рыбы).

Дробление заканчивается образованием бластулы — однослойного зародышевого пузырька с полостью внутри. Стенки пузырька образованы одним слоем клеток (рис. 17, А).

Рис. 17. Стадии развития зародыша. А — бластула; Б — гаструла; В — нейрула: 1 — эктодерма; 2 — энтодерма, из которой формируется кишечная трубка; 3 — гастральная полость — гастроцель; 4 — бластопор; 5 — мезодерма; 6 — нервная пластинка (трубка); 7 — хорда

После образования бластулы наступает вторая стадия развития зародыша — гаструла (рис. 17, Б). Гаструляция начинается с впячивания нижних клеток бластулы внутрь полости. В результате образуются два слоя клеток и полость с отверстием — бластопором. Полость гаструлы — гастральная полость в дальнейшем превращается в кишечную полость.

Гаструла — двухслойный зародышевый мешок, внешний наружный слой клеток которого называется эктодермой, а внутренний слой — энтодермой. На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие у губок и кишечнополостных. У остальных животных далее идет формирование третьего зародышевого листка — мезодермы.

Следующая за гаструлой стадия называется нейрулой и характеризуется образованием третьего зародышевого листка и нервной трубки. Со стороны нижней части зародыша происходит миграция клеток. Эти клетки далее дают начало еще одному слою клеток — мезодерме. Между эктодермой и энтодермой закладывается третий зародышевый листок. С двух сторон от первичной кишки — гастроцеля образуются клетки мезодермы, один слой клеток которой граничит с энтодермой, а другой примыкает к эктодерме. Формируется трехслойный зародыш. Последующее развитие зародыша связано с взаимодействием трех зародышевых листков, из клеток которых развиваются ткани и органы будущего организма.

Одновременно с этим верхние клетки эктодермы утолщаются, передвигаются внутрь, образуя так называемую нервную пластинку. Края нервной пластинки сворачиваются в трубку, которая отделяется от эктодермы и образует нервную трубку. В дальнейшем из нее образуется головной и спинной мозг позвоночных животных. Из клеток мезодермы под нервной трубкой вдоль продольной оси формируется еще один осевой орган — хорда. Под хордой располагается пищеварительная трубка.

В конце стадии нейрулы формируется осевой комплекс: нервная трубка, хорда, пищеварительная трубка. По обе стороны от нервной трубки и хорды располагаются большие участки мезодермы, из которой формируются впоследствии скелет, мышцы и другие органы.

Из трех зародышевых листков развиваются все ткани и органы будущего организма. Закладка и развитие органов называется органогенезом.

Из эктодермы развиваются кожный покров — эпидермис и его производные (ногти, волосы, сальные и потовые железы, эмаль зубов), нервная система, органы чувств, а также некоторые из желез внутренней секреции.

Из энтодермы развивается эпителиальная ткань, выстилающая органы пищеварительной, дыхательной (альвеолы), мочеполовой системы, а также пищеварительные железы: печень, поджелудочная железа. Все внутренние слизистые покровы образованы из энтодермы. Таким образом, все виды эпителиальной ткани образуются из эктодермы и энтодермы.

Из мезодермы формируются мышечная и все виды соединительной ткани. Из хорды впоследствии формируется хрящевой и костный скелет, а из боковых участков мезодермы образуются мышцы, кровеносная система, сердце, почки, половая система.

Железы внутренней секреции имеют различное происхождение: одни из них развиваются из нервной трубки (гипофиз, эпифиз), другие — непосредственно из эктодермы (щитовидная железа). Из мезодермы формируются надпочечники и половые железы.

Взаимодействие частей зародыша

Результат развития организма из яйца определяется набором хромосом и генов данного организма. Все клетки зародыша развиваются из одной исходной клетки — зиготы, имеют одинаковый набор хромосом и генетическую информацию. Однако в разных зародышевых листках функционируют разные наборы генов, что приводит к формированию различных тканей и органов. Таким образом, в ходе развития при постоянном наборе генов всех клеток меняется их активность.

Читайте также:  Редкие животные и растения ленинградской области занесенные в красную книгу

Для исследования этого процесса был проведен опыт по пересадке ядра кожи лягушки в неоплодотворенное яйцо, в котором предварительно было разрушено собственное ядро. Специальным уколом микропипеткой яйцеклетка стимулировалась к развитию. Из яйцеклетки с пересаженным диплоидным ядром развилась нормальная бластула, гаструла и далее головастик. Результат эксперимента доказывает, что постоянство набора генов сохраняется во всех клетках, а их специализация в процессе развития есть результат действия определенных факторов.

Специфичность работы клеток возникает не сразу, а на определенном этапе эмбриогенеза. Установлено, что на стадии 4–16 бластомеров (в зависимости от вида животных) каждая клетка может развиться в нормальный организм, т. е. она обладает равнонаследственностью. Далее эта способность постепенно утрачивается. У кролика равнонаследственность сохраняется на стадии 4 бластомеров, у тритона — 16 бластомеров, у человека — на стадии 4, реже 6 бластомеров, что подтверждается рождением 4, редко 6 однояйцовых близнецов. Далее бластомеры теряют свойство равнонаследственности и дифференцируются. Регуляция деятельности генов происходит на молекулярном уровне за счет регуляторных белков. Из цитоплазмы в ядро поступают специфические вещества — гормоны, которые действуют на регуляторные белки и тем самым активизируют или подавляют активность соответствующих генов. В процессе развития специализация клеток является результатом взаимодействия ядра и цитоплазмы, а также действия факторов внешней среды.

Дифференцировка клеток является основой для формирования тканей и органов. Вещества или группа клеток, стимулирующих развитие органов и тканей зародыша, называются индукторами или организаторами, а явление стимуляции — эмбриональной индукцией.

Так, организаторами, направляющими развитие нервной трубки, являются клетки мезодермы и хорды. Они выделяют специальные вещества, которые действуют на эктодерму и стимулируют развитие нервной трубки. Если часть эктодермы на стадии ранней гаструлы пересадить с верхней спинной части вниз на брюшную сторону, то из нее разовьется кожа живота. Если же, наоборот, пересадить нижнюю часть эктодермы на верхнюю сторону, то из нее разовьется нервная пластинка. Эксперименты по пересадке различных частей зародыша позволили определить роль каждой части в эмбриональной индукции.

Установлено, что в развитии зародыша имеются критические периоды, когда может произойти нарушение нормального развития. Такими периодами являются, например, середина дробления, начало гаструляции, формирование осевых органов. В это время зародыш особенно чувствителен к недостатку кислорода, температурным перепадам, механическому воздействию. Критические периоды совпадают с дифференцировкой тканей и органов. Чем лучше защищено яйцо, тем менее оно подвержено внешним воздействиям. Например, гибель икринок рыб в несколько раз выше, чем зародышей в яйцах птицы. У млекопитающих развитие эмбриона происходит в теле матери, поэтому вероятность гибели зародышей значительно меньше.

Вопросы для самоконтроля

1. Сравните разные типы дробления яйца, представленные на рисунке 16. Объясните отличия в дроблении у разных организмов.

2. Как называются клетки, образующиеся в результате дробления?

3. В чем отличие дробления от обычного деления?

4. Назовите основные стадии развития зародыша.

5. На какой стадии происходит дифференцировка клеток?

6. У рыб, амфибий, рептилий, птиц очень крупные яйцеклетки. У млекопитающих они значительно меньше. С чем это связано?

Читайте также

4. «Настоящее» развитие

4. «Настоящее» развитие Этим термином, не очень серьезным, мы называем здесь развитие многоклеточных животных. В этой книге мы почти не упоминаем растения, и это является полным произволом авторов, который может быть лишь частично оправдан тем, что развитие растений —

8. Что же такое развитие?

8. Что же такое развитие? Все сказанное выше подготовило нас к ответу на основ ной вопрос: что же такое развитие? С одной стороны, развитие — это прохождение организмом последовательных стадий. Чем значительнее они отличаются друг от друга, чем разнообразнее происходящие

10. Гаметогенез и развитие растений

10. Гаметогенез и развитие растений Мейоз в жизненном цикле растений. У растений гаметогенез и размножение протекают иначе, чем у животных. Процесс мейоза происходит у них не на стадии образования гамет, а на стадии образования спор. Кроме того, у растений наблюдается

Развитие человека

Развитие человека Зверям нужны сильные челюсти и крупные зубы, чтобы хватать пастью добычу, дробить кости, разжёвывать жёсткую пищу.Зубам же первобытного человека помогали руки. С помощью рук он охотился на животных, дробил кости, чтобы достать из них костный мозг,

Развитие и эмбриология.

Развитие и эмбриология. Это один из наиболее важных отделов во всей естественной истории. Метаморфоз насекомых, столь хорошо известный каждому из нас, обыкновенно совершается резкими и немногочисленными стадиями, но в действительности превращения многочисленны и

3. Развитие животных

3. Развитие животных Каждое рождающееся существо начинает свою жизнь из одной яйцевой клеточки и затем проходит длинный ряд изменений, прежде чем сделается по внешнему виду и по внутреннему строению совершенно сходным со взрослыми животными. Весь этот ряд постепенных

Развитие поведения

Развитие поведения Каково же значение этих исследований для человека? Прежде всего генетически фиксированные формы поведения у человека играют подчиненную роль. Строим ли мы дом, общаемся ли со своими друзьями — мы действуем теми способами, которым, сознательно или нет,

8. Развитие щенков

8. Развитие щенков Очень интересно ежедневно наблюдать за ростом щенков, их развитием. Новорожденные щенки еще ничего не умеют. Но это не мешает им, будучи освобожденными от околоплодного пузыря и пуповины, сделать первый и все последующие вдохи-выдохи и ползком наощупь

Читайте также:  Конспект растительный и животный мир россии 8 класс по географии кратко

Происхождение и развитие половых клеток животных

Происхождение и развитие половых клеток животных Гаметогенез у животных проходит в несколько этапов (табл. 4.1).Таблица 4.1. Этапы гаметогенеза у животных На 1-м этапе (период размножения) первичные клетки (сперматогонии и оогонии) делятся митозом.На 2-м этапе (период роста)

Развитие щенка

Развитие щенка Щенок очень быстро развивается умственно и физически. Двухнедельного щенка легко научить сосать из бутылочки, он быстро привыкает к рукам. Если щенка такого возраста спровоцирует кто-либо из его братьев или сестер, просто удивительно, как свирепо он

10.4. Развитие биосферы

10.4. Развитие биосферы Возраст Земли, определяемый методами изотопной геологии, составляет около 5 млрд лет. Наиболее принятые показатели 4,6–4,7 млрд лет. Приблизительно таков же возраст Солнца и других планет Солнечной системы. По современным представлениям, они

Развитие щенка

Развитие щенка Щенок очень быстро развивается умственно и физически. Двухнедельного щенка легко научить сосать из бутылочки, он быстро привыкает к рукам. Если щенка такого возраста спровоцирует кто-либо из его братьев или сестер, просто удивительно, как свирепо он

Эмбриональное научение и созревание

Эмбриональное научение и созревание В указанной связи приобретает особый вопрос об «эмбриональном научении», считавшемся некоторыми исследователями преимущественным, если не единственным фактором всего сложного процесса первоначального формирования

Развитие

Развитие Недостаточно констатировать развитие по спирали. Необходимо объяснить, не прибегая к слишком абстрактным схемам, почему эволюционная последовательность имеет именно такую форму. Выше обсуждался механизм снятия климаксной фазы биологических сообществ и

Источник

Стадии развития зародыша, взаимодействие тканей в процессе эмбрионального развития

После образования зиготы начинается зародышевое (эмбриональное) развитие организма. У некоторых организмов (пчел, тлей) эмбриональное развитие может происходить без оплодотворения, т.е. без зиготы. Это явление получило название партеногенез.

Возникающие при этом организмы могут быть гаплоидны (например, самцы пчел) или диплоидны в результате слияния ядер после первого деления или удвоения хромосом без последующего деления клетки.

Из неоплодотворенных яйцеклеток может развиваться новое поколение организмов в естественных условиях или под влиянием различных искусственно созданных воздействий. Такой партеногенез называется искусственным. При помощи него в определенных условиях можно получить даже некоторых позвоночных животных — лягушек, тритонов, индеек.

Отличие развития зародыша у высших растений и животных

Развитие зародыша у высших растений значительно отличается от развития высших животных.

Во-первых, это связано с тем, что у этих растений происходит двойное оплодотворение, после которого начинается развитие как зародыша семени, так и питательного материала — эндосперма.

Во-вторых, у высших животных в период зародышевого развития формируются все ткани и большинство органов, свойственных взрослому, а у зародышей семенных растений образуются только зачатки основных вегетативных органов — корня, стебля и листьев. Полное формирование всех органов, в том числе и таких важнейших, как цветки, происходит в после-зародышевом периоде.

Стадии развития зародыша

Индивидуальное развитие организма называется онтогенезом.

Первый этап онтогенеза — эмбриональное развитие — в свою очередь, может быть разделен на несколько периодов:

Второй этап — формирование тканей и органов зародыша — связан с дальнейшей дифференцировкой клеток. В первую очередь, из эндодермы образуется третий зародышевый листок — мезодерма, который начинает врастать между экто и энтодермой, отделяя их друг от друга.

Затем у зародышей позвоночных животных начинается формирование нервной трубки и хорды. Нервная трубка образуется на будущей спинной стороне зародыша путем впячивания эктодермы в виде желобка. Края желобка о дальнейшем срастаются, и он превращается в трубку, которая погружается под эктодерму. Нервная трубка является зачатком спинного мозга.

В это же время под нервной трубкой из энтодермы образуется тяж клеток, который впоследствии формирует хорду.

Дальнейшая дифференцировка приводит к формированию из энтодермы эпителия кишок, пищеварительных желез, а также легких.

Из мезодермы образуются кровеносная, выделительная система, скелет, мышцы. Из эктодермы кроме нервной трубки образуются органы чувств, покровный эпителий и придатки кожи.

Взаимодействие и взаимовлияние частей развивающегося зародыша

В процессе эмбрионального развития одни ткани или органы зародыша могут оказывать влияние на развитие других, находящихся рядом. Это влияние осуществляется путем сложных биохимических воздействий одних частей зародыша на другие. Такое влияние, определяющее направление развития, называется индукцией.

Если пересадить зачаток глаза, взятого у одного зародыша, под эктодерму другого зародыша, из последней развивается хрусталик дополнительного глаза. В этом случае пересаженный участок индуцировал дифференцировку клеток эктодермы в зачаток хрусталика. Индукцию можно наблюдать при пересадке спинного края бластопора одного зародыша на стадии гаструлы другому на той же стадии.

Этот участок бластопора является индуктором образования осевых органов зародыша — хорды и нервной трубки. В результате у зародыша образуются два комплекса осевых органов — один под влиянием собственного края бластопора, другой — под влиянием пересаженного. В некоторых случаях при этом удается получить два сращенных вместе зародыша.

Эмбриональный период заканчивается выходом зародыша из яйцевых оболочек. Далее начинается постэмбриональное развитие, которое характеризуется переходом организма к самостоятельному питанию и активному движению.

Источник

Эмбриональное развитие

От момента образования зиготы и до выхода зародыша из яйцевых оболочек длится эмбриональный период развития.

Дробление зиготы

Важная особенность дробления в том, что не происходит увеличение в размере зародыша: клетки дробятся (делятся) настолько быстро, что не успевают накопить цитоплазматическую массу. Дробление зиготы человека является полным неравномерным асинхронным.

Бластуляция

Гаструляция (греч. gaster — желудок, чрево)

Гаструляцией называют стадию эмбрионального развития, в ходе которой клетки, возникшие в результате дробления зиготы, формируют три зародышевых листка: эктодерму, мезодерму и энтодерму.

Читайте также:  Какое животное пропало в австралии 150 лет назад благодаря англичанам

У первичноротых животных на месте первичного рта (бластопора) образуется ротовое отверстие. К первичноротым относятся: кишечнополостные, плоские, круглые и кольчатые черви, моллюски, членистоногие.

У вторичноротых на месте бластопора формируется анальное отверстие, а ротовое отверстие образуется на противоположном полюсе. К вторичноротым относят хордовых и иглокожих (морских звезд, морских ежей).

Нейрула

Эта стадия следует за гаструлой. Ранняя нейрула представляет собой трехслойный зародыш, состоящий из энто-, экто- и мезодермы. На этапе нейрулы происходит закладка отдельных органов.

Все три зародышевых листка требуют нашего особого внимания, а также понимания того, какие органы и структуры из них образуются.

Из зародышевых листков образуются ткани, органы и системы органов. Такой процесс называется органогенезом. В период закладки органов важное значение имеет воздержание матери от вредных привычек (алкоголь, курение), которые могут нарушить процесс дифференцировки клеток и привести к тяжелейшим аномалиям, уродствам плода.

Некоторые лекарства также могут оказывать на плод тератогенный эффект (греч. τέρας — чудовище, урод), приводя к развитию уродств. Периоды закладки органов и система органов вследствие их большой важности носят название критических периодов эмбриогенеза.

Анамнии и амниоты

К анамниям относятся рыбы, земноводные.

Зародышевый орган, аллантоис, является органом дыхания и выделения.

За счет особых оболочек, развивающихся в ходе эмбрионального развития, амниона и серозы, у амниот формируется амниотическая полость. В ней находится зародыш, окруженный околоплодными водами. Благодаря такому гениальному устройству, амниотам для размножения и развития более не нужно постоянное нахождение в водоеме, они «обрели независимость» от него.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Во все времена человечество делилось на тех, кто считает себя сторонником теории эволюции, и тех, кто считает себя ее противником. Современная наука накопила достаточно фактического материала, который иллюстрирует доказательство эволюции. Эмбриологические исследования дают огромную пищу для размышлений.

Именно об этапах развития зародыша различных филогенетических групп животных мы расскажем в этой статье и приведем примеры эмбриологических доказательств эволюции в животном мире.

Ввод в общую теорию

В биологии под понятием «эволюция» подразумевают длительный процесс развития жизни на Земле. В результате этого сложнейшего процесса образовалось все многообразие живых форм, четко приспособленных к условиям своего существования.

Существуют морфо-физиологические, генетические, микробиологические, палеонтологические и эмбриологические доказательства эволюции.

Эмбриология – биологическая наука, которая занимается изучением развития зародыша из зиготы до рождения детеныша. Сюда относится и развитие малька в икринках рыб, и развитие птенца в яйцах птиц, и развитие младенца в утробе матери.

Стадии развития как доказательная база

Эмбриологическими доказательствами эволюции считают:

Механизм эмбриогенеза

Важно понимать, что изменения затрагивают не сам организм, а программы, заложенные генетически. Программы эмбрионального развития конкретного организма (онтогенез), как правило, на эмбриональном этапе намного проще, чем программы развития взрослого организма. Зародыш развивается путем самоорганизации, когда следующий этап развития запускается посредством предыдущего. Гены-активаторы уже довольно успешно изучает практическая молекулярная биология.

Стадии эмбриогенеза

Как уже говорилось, развитие особей панмиктичных видов начинается с момента зачатия (оплодотворения женских гамет мужскими). Образовавшаяся зигота начинает делиться. В эмбриогенезе выделяют следующие стадии:

От зиготы к бластуле

На стадии морулы зародыша трудно определить его видовую принадлежность. И даже до стадии бластулы зародыши разных групп трудноотличимы.

На стадии закладки зародышевых листков начинаются отличия, которые характерны для зародышей организмов филогенетической группы. Стадии дробления зиготы на начальных стадиях эмбриогенеза идут одинаково и совершенно однотипно для всех многоклеточных животных. И это является неоспоримым эмбриологическим доказательством эволюции многоклеточных.

Далее – сложнее

После формирования гаструлы и зародышевых листков начинается дифференциация клеток. Однако в однородной филогенетической группе схожесть закладки и формирования частей тела и органов сохраняется. Это наглядно иллюстрирует развитие зародыша позвоночных животных. Доказательство эволюции – эмбриологические черты сходства строения и формирования зародыша многоклеточных. Например, у всех позвоночных имеется четкое разграничение головного, туловищного и хвостового отделов тела, зачаточные жабры, хвост и первичный одинарный круг кровообращения.

История эволюции в зародыше

На основании данных эмбриологии возможно проследить весь ход эволюции конкретного организма. Именно этот закон ввели в биологию Ф. Мюллер и Э. Геккель: онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза. Например, у всех зародышей млекопитающих имеются зачатки жаберных дуг и мешков. В дальнейшем они превращаются в среднее ухо, миндалины, тимус и щитовидные железы. Но расположение кровеносных и нервных путей сохраняется. Вот почему гортанный возвратный нерв млекопитающих идет от мозга по гортани к аорте, огибает ее и возвращается к гортани. Именно так иннервируется круг нервных волокон вокруг жабр у рыб, что является эмбриологическим доказательством эволюции млекопитающих от водных предков.

Еще несколько примеров

Как иллюстрация к вышесказанному: можно увидеть наличие зубов у зародыша усатого кита. А у эмбриона некоторых змей развиваются зачаточные нижние конечности, которые в позднем эмбриогенезе рассасываются. У китов даже во взрослом состоянии имеются рудиментарные задние конечности, которые представлены несколькими косточками. У эмбриона человека в возрасте 4 недели есть хвост из 10-12 позвонков, и длина его составляет около 10% от длины всего эмбриона. В течение эмбриогенеза часть позвонков рассасывается, у человека остается только копчик – 4 хвостовых позвонка.

Источник

Интересные факты из жизни