Основные особенности развития

Развитие выполняет две основные функции. Во-первых, в процессе развития создастся разнообразие клеток и определяется последовательность событий в пределах каждого поколения и, во-вторых, обеспечивается непрерывность жизни при переходе от одного поколения к другому. Первая функция включает образование в организме всех разнообразных типов клеток и их организацию. Одна-единственная клетка — оплодотворенное яйцо дает начало мышечным клеткам, клеткам кожи, нейронам, лимфоцитам, клеткам крови и клеткам всех других типов. Возникновение клеточного разнообразия называют дифференцировкой: процессы организации дифференцированных клеток в ткани и органы называют морфогенезом (создание формы и структуры) и ростом (увеличение размеров). Вторая основная функция развития это размножение: последовательное воспроизведение новых особей данного вида.

Основные стадии развития животных иллюстрирует рис. 1.1. Новый организм возникает в результате слияния генетического материала двух гамет - спермия и яйца. Это слияние, называемое оплодотворением, побуждает яйцо к развитию. Совокупность стадий, последовательно наступающих вслед за оплодотворением, носит название эмбриогенеза. В животном царстве существует удивительное разнообразие типов эмбриогенеза, однако большая их часть представляет собой те или иные вариации четырех основных типов.

1. Непосредственно после оплодотворения происходит дробление. Дробление - это ряд чрезвычайно быстро протекающих митотических делений, в результате которых огромный объем цитоплазмы зиготы разделяется на многочисленные более мелкие клетки. Эти клетки называют бластомерами, и к концу дробления они обычно образуют шар, носящий название бластулы.

2. После уменьшения скорости митотических делений бластомеры совершают энергичные перемещения, в результате которых их положение относительно друг друга изменяется. Эту серию клеточных перемещений называют гаструляцией. В результате гаструляции у типичного зародыша обычно образуются три клеточных пласта, называемые - зародышевыми листками. Из наружного листка эктодермы — возникают эпидермис и нервная система; внутренний листок — энтодерма — образует выстилку пищеварительной трубки и принимает участие в образовании связанных с ней органов (поджелудочной железы, печени и др.), и органов дыхания; средний листок — мезодерма - дает начало нескольким органам (сердцу, почкам, гонадам), соединительной ткани (костям, мышцам, сухожилиям и форменным элементам крови).

3. После возникновения трех зародышевых листков клетки, взаимодействуя между собой и перемещаясь, образуют органы. Этот процесс носит название органогенеза. (У позвоночных органогенез инициируется взаимодействием эктодермы с подстилающими ее в определенной области мезодермальными клетками: в результате этого взаимодействия эктодерма образует нервную трубку, в дальнейшем преобразующуюся в головной и спинной мозг.) Во многих органах содержатся клетки, происходящие от разных зародышевых листков, и нередко наружную часть органа образуют клетки одного зародышевого листка, а внутреннюю - другого. Кроме того, при органогенезе некоторые клетки совершают длительные миграции от места, где они возникли, до места окончательной локализации. К таким мигрирующим клеткам относятся предшественники форменных элементов крови и лимфы, пигментные клетки и гаметы.

4. Как видно на рис. 1.1. часть цитоплазмы яйца дает начало клеткам-предшественникам гамет. Эти клетки называют первичными половыми клетками, и они обособляются для осуществления репродуктивной функции. Все остальные клетки тела называют соматическими. Это разделение на соматические клетки (дающие начало индивидуальному организму) и половые (обеспечивающие возникновение нового поколения организмов), как правило, представляет собой один из первых этапов дифференцировки, которая происходит при развитии животных. Первичные половые клетки в дальнейшем мигрируют в гонады, где они дифференцируются в гаметы - клетки, способные участвовать в оплодотворении, которое приводит к возникновению новой особи. Развитие гамет, называемое гаметогенезом, обычно завершается к моменту достижения организмом половой зрелости. В зрелом организме гаметы высвобождаются и после оплодотворения дают начало новой жизни. Тем временем взрослый организм постепенно стареет и умирает.