Слайд 1Соотношение онто- и филогенеза. Общие закономерности филогенеза систем органов животных
и человека.
Лекция 4
Составитель: к.б.н.,доцент
Лазуткина Е.А.
СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Слайд 2План:
Морфогенез. Концепции механизмов морфогенеза.
Видоизменения периодов онтогенеза.
Учение Северцова о филэмбриогенезах.
Общие закономерности
эволюции биологических структур.
Слайд 3Морфогенез – процесс образования структур и органов и их преобразования
в процессе онтогенеза:
Начинается со стадии бластулы
Является ациклическим
Генетически контролируется
Слайд 4Морфогенез
Морфогенез зародыша лягушки после окончания дробления
Слайд 5Развитие глаза в необычных местах на теле дрозофилы: на лапке,
на антенне.
Морфогенез
Слайд 6Слева — четырехкамерное сердце нормального мышиного эмбриона на 12-й день развития.
Справа — трехкамерное сердце генно-модифицированного эмбриона того же возраста, у которого
был отключен ген Tbx5.
ra — правое предсердие, la — левое предсердие, rv — правый желудочек, lv — левый желудочек, v — неподразделенный желудочек трехкамерного сердца, ot — выносящий тракт.
Морфогенез
Слайд 7Концепции механизмов морфогенеза
1. Концепция физиологических градиентов
2. Концепция позиционной информации
3. Концепции морфогенетического поля
(Л. Вольперт)
(П. Вейс , А.Г. Гурвич
и Н.К. Кольцов)
(Ч. Чайльд)
Слайд 82. Видоизменения периодов онтогенеза.
Слайд 9Диапауза - остановка развития
на более или менее
продолжительный период.
Фетализация
- сохранение у взрослых особей ряда черт, характерных для плодного
периода развития.
Слайд 10Деэмбрионизация - сильное укорочение собственно эмбрионального периода, протекающего под оболочками
яйца
Эмбрионизация - удлинение времени защищенности зародыша от внешней среды благодаря
зародышевым оболочкам и материнскому организму
Слайд 11Неотения - это выпадение ювенильного и взрослого периодов развития.
Педогенез -
направление эволюции, представляющее собой способность к половому размножению организмов, находящихся
на ранних стадиях развития
Слайд 123. Учение Северцова о филэмбриогенезах.
Слайд 13Закон зародышевого
сходства
Карла Бэра
"Чем более ранние стадии индивидуального развития
сравниваются, тем больше сходства удается обнаружить".
Слайд 14Основной биогенетический закон,
или закон Мюллера-Геккеля
В процессе индивидуального развития
эмбрионы последовательно повторяют черты строения предковых форм
Онтогенез есть краткое повторение
филогенеза
Слайд 15Рекапитуляция – повторение у зародышей признаков их предков
Генетическая основа рекапитуляции
заключена в единстве механизмов генетического контроля развития, сохраняющемся на базе
общих генов регуляции онтогенеза
Месячный эмбрион человека при внематочной беременности.
Видны зачатки жаберных дуг и хвост.
Эмбрион кота (слева) и человека (справа) на стадии, когда хорошо видны жаберные дуги, хвост, зачатки передних и задних конечностей
Слайд 16Отклонения онтогенеза
Ценогенезы
Филэмбриогенезы
Слайд 17Ценогенезы
приспособления, возникающие у зародышей или личинок и адаптирующие
их к особенностям среды обитания.
Эрнст Геккель
Слайд 18Ценогенезы
У взрослых организмов ценогенезы не сохраняются.
Слайд 19Филэмбриогенезы
отклонения от онтогенеза, характерного для предков, проявляющиеся в эмбриогенезе, но
имеющие адаптивное значение у взрослых форм.
А.Н. Северцов
Слайд 20Филэмбриогенезы
Анаболии
Девиации
Архаллаксисы
Слайд 21Анаболии
- возникают на поздних стадиях, после того, как орган
практически завершил свое развитие,
- выражаются в добавлении дополнительных
стадий, заменяющих конечный результат.
http://trendymen.ru/guide/37844/
museumimb.ru
Слайд 221) образование
нормальных плавников у малька морского петуха;
2) начало обособления
трех первых плавников плавниковых лучей у более крупного малька;
3)
разрастание этих лучей до пальцеобразных придатков у взрослого
Анаболии
Слайд 23Девиации
уклонения, возникающие на средних стадиях развития в процессе морфогенеза органа
http://elementy.ru/news/432030
Слайд 24Архаллаксисы
изменения, обнаруживающиеся на очень ранних стадиях на уровне зачатков органов
и выражающиеся в нарушении их расчленения, ранних дифференцировок или в
появлении новых закладок.
Схема развития костных (а) и роговых (б) чешуи, перьев (в) и волос (г) позвоночных. С наиболее ранних стадиев направление развития волоса уклоняется от направлений развития прочих образований.
Слайд 25Отклонения онтогенеза
гетерохронии
гетеротопии
Слайд 26Гетерохронии
Развитие головного мозга (схема). а - пять мозговых пузырей: 1
- первый пузырь (telencephalon - конечный мозг); 2 - второй
пузырь (diencephalon - промежуточный мозг); 3 - третий пузырь (mesencephalon - средний мозг); 4 - четвертый пузырь (metencephalon - собственно задний мозг как часть ромбовидного мозга); 5 - пятый пузырь (myelencephalon - продолговатый мозг); между третьим и четвертым пузырем - перешеек (isthmus), б - развитие головного мозга
Слайд 27Гетеротопии
приводят к формированию новых пространственных и функциональных связей между органами,
обеспечивая в дальнейшем их совместную эволюцию
http://900igr.net/prezentatsii/biologija/Krugi-krovoobraschenija/002-Raspolozhenie-serdtsa-v-tele-cheloveka.html
/
http://fishing-altai.ru/book/fish/biologiyairib
Слайд 283. Общие закономерности эволюции биологических структур
Слайд 29Гомологичные органы
построены по единому плану, расположены
в одинаковом месте и развиваются сходным образом из одинаковых эмбриональных
зачатков
Гомологичные кости (показаны цветом) передних конечностей человека, собаки, птицы и кита.
http://www.ebio.ru/evo02.html
Слайд 30Аналогичные органы
возникают при обитании неродственных организмов в одинаковых средах;
выполняют одинаковые функции, строение же их, местоположение и развитие резко
различны
Аналогичные (конечности крота и медведки) органы
Слайд 31Аналогичные органы
Глаза головоногих моллюсков и млекопитающих
Слайд 32Аналогичные органы
Строение органов строго соответствует выполняемым ими функциям
Слайд 33Принципы эволюции органов
Дифференциации
Интеграции
Расширения и смены функций
Активации
Интенсификация
Олигомеризации
Возникновение и исчезновение биологических структур
в филогенезе
Слайд 34Принцип дифференциации
Дифференциация в эволюции органов – это разделение однородной структуры
на обособленные части, которые из-за различных функций, положения и связей
с другими органами приобретают специфическое строение
Принцип дифференциации объясняет поступательный характер эволюции от простого к сложному
Слайд 35Эволюция кровеносной системы
Схема строения сердца и артериальных дуг в разных
классах позвоночных:
А - рыбы; Б - личинки земноводных; В -
хвостатые земноводные после метаморфоза; Г - пресмыкающиеся; Д - птицы; Е - млекопитающие.
Венозная кровь показана синим цветом. Парные структуры обозначены соответственно п (правая) и л (левая). 1 - сонные артерии; 2 - жаберные капилляры; 3 - желудочки сердца; 4 - предсердия; 5 - корни спинной аорты; 6 - венозный синус; 7 - спинная аорта; 8 - легочные артерии; 9 - боталлов проток; 10 - легочные капилляры; 11 -вены тела; 12 - легочные вены. III, IV, V, VI - артериальные дуги (нумерация с учетом передних пар, редуцировавшихся в ходе эволюции). На рис. А в венозный синус впадают кювьеровы протоки, возникающие при слиянии кардинальных вен; на рис. Д и Е пунктиром показаны редуцированные (соответственно левая и правая) дуги аорты
Слайд 36Принцип интеграции
Интеграция в эволюции органов – это функциональное соподчинение компонентов
системы в целостном организме.
Слайд 37Принцип расширения и смены функций
Расширение функций сопровождает обычно прогрессивное развитие
органа, который по мере дифференциации выполняет все новые функции.
Слайд 38Принцип активации
Активация функции органа в прогрессивной эволюции – это этап
эволюции, характеризующийся активным выполнением функции ранее малоактивного органа, при котором
этот орган существенно преобразовывается.
Слайд 39Принцип интенсификации
Интенсификация функции – орган обычно увеличивается в размерах,
претерпевает внутреннюю дифференцировку, гистологическое строение его усложняется, нередко наблюдается полимеризация
структуры (многократное повторение одноименных структурных элементов)
Слайд 40Принцип интенсификации
Иногда в процессе интенсификации функций наблюдается тканевая субституция органа
– замещение одной такни другой, более соответствующей выполнению данной функции
Примером
тканевой субституцией является замещение хрящевого скелета хрящевых рыб на костный у более высокоорганизованных классов позвоночных
www.infoniac.ru
forum.zoologist.ru
Слайд 41Полимеризация
Это многократное повторение одноименных структурных элементов
Слайд 42Олигомеризация
Олигомеризация – это явление уменьшения числа одинаковых органов, выполняющих одну
и ту же функцию
Эволюция артериальных жаберных дуг служит примером олигомеризации:
у хрящевых рыб их 6-7 пар, у костных – 4 пары, а у млекопитающих сохраняются в дефинитивном состоянии только части 3, 4 и 6-й пар
Схема преобразования жаберных артерий у рыб (А), амфибий (Б), рептилий (В) и млекопитающих (Г):
I–VI – дуги жаберных артерий; 1 – брюшная и 2 – спинная аорты; 3 – внутренняя и 4 – наружная сонные артерии; 5 – правая и 6 – левая дуги аорты; 7 – подключичная артерия; 8 – легочная артерия; 9 – артериальная связка
Слайд 43Возникновение и исчезновение биологических структур
В процессе эволюции закономерным является как
возникновение биологических структур, так и их исчезновение.
Любая структура возникает
на основе предшествующих, вне зависимости от того, на каком уровне организации живого осуществляется филогенез
Слайд 44Возникновение органов
Примером возникновения органов служит происхождение матки плацентарных млекопитающих от
парных яйцеводов.
Вследствие удлинения эмбрионального развития млекопитающих появляется необходимость более
длительной задержки зародыша в организме матери для обеспечения зародышу оптимальных условий внутриутробного развития, требуемых естественным отбором.
Аномалии матки и полового члена у человека: а-г - различные формы удвоения матки и влагалища
Слайд 45Исчезновение органов (редукция)
Редукция (исчезновение) органа в филогенезе может быть связана
с разными причинами и механизмами.
3 основные причины редукции органов:
Естественный отбор
Тканевая
субституция
Ослабление функций
Слайд 47Рудиментарные органы
Рудиментарные органы (рудименты) – недоразвившиеся органы, которые утратили своё
основное значение в процессе эволюционного развития организма
Слайд 48Рудиментарные органы человека
У человека 90 рудиментов:
Структуры, потерявшие свои функции в
постнатальном онтогенезе, но сохраняющиеся и после рождения (волосяной покров, копчик,
аппендикс и др.)
Структуры, сохраняющиеся только в эмбриональном периоде онтогенеза (хорда, хрящевые жаберные дуги, правая дуга аорты, шейные ребра)
Слайд 49Атавизмы
Атавизмы – признаки у высокоорганизованных организмов, которые не встречаются у
них при нормальных условиях, но присутствуют у более или менее
отдаленных предков
Если атавизмы снижают жизнеспособность и проявляются как морфологические аномалии, то их называют атавистическими или анцестральными пороками развития
Слайд 51Анцестральные пороки развития
Прорезывание сверхкомплектных зубов при клейдокраниальной дисплазии
Слайд 52Анцестральные пороки развития
Волчья пасть – порок развития, заключающийся в не
заращении верхней челюсти и твёрдого нёба, в результате чего получается
расщелина, соединяющая полости рта и носа. Причиной является задержка срастания верхнечелюстных отростков с сошником.
Слайд 53Соотносительные преобразования органов
1. филогенетические координации (устойчивые взаимозависимости органов и систем,
проявляющиеся в филогенезе)
2. онтогенетические корреляции (соответствие структур развивающегося организма в
онтогенезе).
Слайд 54Филогенетические координации:
биологические
Наблюдаются между структурами, непосредственно не связанными ни по
функциям, ни по месту положения.
Например, у эндопаразитов сильно развиты
половая система и органы прикрепления к телу хозяина, но при этом недоразвиты органы чувств и опорно-двигательный аппарат.
Слайд 55Филогенетические координации:
динамические
Выражаются во взаимном соответствии структур, связанных функционально.
Тесные
динамические координации имеются, например, между органами кровеносной и дыхательной систем.
Слайд 56Филогенетические координации: топографические
проявляются между структурами, связанными друг с другом
пространственно.
Для каждого типа животного царства характерен своеобразный общий план
строения, выражающийся в определенном взаимном расположении основных органов и систем.
Слайд 57Онтогенетические корреляции:
геномные
Обеспечиваются целостностью генетической конституции развивающегося организма.
Слайд 58Онтогенетические корреляции: эргонтические
Обусловлены функциональной взаимозависимостью органов и частей
организма
Проявляются в соответствии между степенью развитости мышцы, костных выступов, к
которым она прикрепляется, и интенсивностью ее кровоснабжения.
Слайд 59Онтогенетические корреляции: морфогенетические
возникают между органами, пространственно связанными между
собой.
зачаток хорды обусловливает развитие нервной трубки на спинной
стороне зародыша и дифференцировку скелетогенной ткани
Слайд 60Соотносительные преобразования органов
Субституция
Гетеробатмия