2. Индивидуальное развитие организмов

Процесс индивидуального развития особи от начала ее выделения в самостоятельный организм до конца жизни называется онтогенезом. Онтогенез одноклеточных организмов заключается в том, что в возникших при делении материнской клетки двух дочерних особях происходит не просто пополнение половинного набора органелл до исходного состояния, но и разрушение органоидов материнского происхождения и замена их на вновь образованные. В ходе онтогенеза одноклеточные организмы растут, у них наблюдаются изменения в синтезе белков, меняется чувствительность к различным факторам внешней среды.

Онтогенез многоклеточных организмов более сложен. В нем можно выделить зародышевый развития, период постэмбрионального развития и стадию взрослого организма. Заканчивается онтогенез старением и смертью организма.

Различные периоды онтогенеза по-разному выражены у разных многоклеточных. Например, у грибов, водорослей и лишайников зародыш отсутствует. Относительная продолжительность различных периодов онтогенеза у разных видов также может различаться. Так, у млекопитающих наиболее продолжительным является период, когда организм находится во взрослом состоянии. У многих насекомых, наоборот, стадия взрослого организма самая короткая. Иногда насекомое во взрослом состоянии живет всего несколько часов (например, поденки).

При половом размножении развитие начинается с зиготы. Зигота обычно возникает в результате слияния мужской и женской половых клеток.

3. Развитие зародыша животных

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.