Поняття «онтогенез» визначає процес індивідуального розвитку організму від його зародження до моменту смерті. Він включає кілька різних етапів, на кожному з яких відбуваються певні зміни. Для будь-якій стадії характерна координована регуляція активності генів. Індивідуальний розвиток організму розглядається як сукупність біохімічних, морфологічних, психічних і фізіологічний перетворень. У хоті онтогенезу розрізняють кількісні і якісні зміни. Вони дещо відрізняються для кожного типу живих організмів.
Поняття про онтогенез
Даний термін був запропонований Геккелем в 1886 році. Онтогенез - це сукупність послідовних біохімічних, фізіологічних і морфологічних перетворень, яких зазнає організм з моменту запліднення або відділення від материнської особини до самої смерті. Перший випадок стосується статевого розмноження, другий - безстатевого. У процесі онтогенезі реалізується генетична інформація, отримана від батьків. Це характерно для статевого і безстатевого розмноження.
Онтогенез утворений від грецьких слів «ontos» і «genesis», які переводяться, як «сущий» і «зародження». Інакше цей процес називається індивідуальним розвитком організму. Його вивченням займаються:
- біологія розвитку;
- ембріологія - вивчає ембріогенез (початковий етап онтогенезу).
типи онтогенезу
Питання онтогенезу вивчали багато вчених, включаючи Е. Геккеля і Ф. Мюллера. Вони сформулювали і встановили ряд узагальнень, які потім стали биогенетическим законом. Його суть в тому, що онтогенез - це рекапітуляція, тобто відносне нетривалий і коротке повторення філогенезу. Останнє поняття є еволюцію біологічного виду багатоклітинних або одноклітинних організмів у часі.
Практично в цей же час Н. Северцев розробляв теорію філембріогенезов. Вона була готова до 1920 року. Суть теорії полягає в тому, що тварини, рослини і інші організми еволюціонують на всіх стадіях онтогенезу, включаючи:
- Анабола;
- архаллаксіс;
- девіацію.
За іншим визначенням онтогенез є процесом реалізації спадкової інформації певної особи в конкретних умовах середовища. Він буває двох типів, кожен з яких має ще кілька підвидів:
- Прямий (без перетворення). Спостерігається у ряду безхребетних, плазунів, риб, птахів, вищих ссавців і людини.
- Непрямий (з перетворенням). Цей тип характерний для деяких хребетних тварин і багатьох безхребетних. Буває повним (яйце-личинка-лялечка-доросла особина, або імаго) і неповним (яйце-личинка-доросла особина).
прямий
При цьому типі розвитку з'явився на світло організм схожий з дорослою особиною. Стадія метаморфоза тут відсутня. Прямий тип поділяється на наступні підтипи:
- Прямий внутрішньоутробний. Такий розвиток спостерігається у людини і вищих ссавців, які мають яйцеклітину практично без жовтка. Материнський організм забезпечує плоду все життєво важливі функції. за цей процес відповідає плацента - складний провізорний орган. Він утворюється з тканин зародка і матері. Внутрішньоутробний розвиток завершується дітонародженням.
- Прямий яйцекладних (нелічіночний). Відноситься до яйцекладущи ссавцям і безхребетним, рептиліям, птахам, рибам. Яйця зазначених видів, навпаки, багаті жовтком. Зародок тривалий час розвивається в яйці. За формування життєвих функцій відповідають спеціальні провізорні органи, звані зародковими оболонками.
непрямий
Наступний тип онтогенезу - непрямий. Для нього характерне формування однієї або декількох личинкових стадій. Личинковим шляхом розвиваються кишковопорожнинні, молюски, черви, комахи, ракоподібні. Розгромна замовна стаття личинка зовні і внутрішньо відрізняється від дорослої особини. Її наявність викликано невеликим запасом жовтка в яйцях і необхідністю зміни в ході розвитку життєвого середовища.
Личинка потрібна і при розселенні видів, які ведуть паразитичний, малорухливий або сидячий спосіб життя. Вона самостійно живе, розвивається, харчується і росте. За рахунок личинки розширюється харчова база виду. Наприклад, пуголовки харчуються зоопланктоном, а жаби - комахами. Личинка має спеціальні провізорні органи, які відсутні у дорослих особин. Перетворення в імаго відбувається в результаті метаморфоза. Існує два види непрямого типу розвитку:
- З неповним перетворенням. В такому випадку тимчасові личинкові органи личинки поступово втрачаються. Їх замінюють постійні, які є у дорослої особини. Прикладом служать коники.
- З повним перетворенням. В цьому випадку личинка спочатку стає нерухомою - лялечкою. Потім з неї виходить вже доросла особина - імаго. За таким типом розвивається метелик. Вона значно відрізняється від личинки.
періоди онтогенезу
Для багатоклітинних тварин характерно розвиток за стадіями. Етапи класифікуються залежно від характеру змін виду і його стану в кожному з періодів. Перша стадія називається передзародкового (проембріонального). На ній відбувається розвиток статевих клітин - гаметогенез, і подальше їх запліднення. Для ссавців і людини цей період називається пренатальним або дородовим. Етап триває до:
- вилуплення з яйця у яйцекладущих;
- до народження - у живонароджених.
Наступна стадія - ембріональна. Інакше вона називається зародкової. Вона триває від утворення зиготи до виходу організму з яйцевих оболонок. Весь процес відбувається в кілька стадій. Протягом цього періоду розвивається організм являє собою зародок, або ембріон. Етап ембріогенезу розділяється на:
- Запліднення. Це процес злиття гамет - двох статевих клітин. На даному етапі відбувається комбінування генів від двох батьківських особин, а також виникає новий організм.
- Дроблення. Під цією стадією мається на увазі ряд мітотичних поділів клітини, в результаті чого утворюються більш дрібні клітини - бластомери. Закінченням етапу стає бластула - зародок у вигляді пухирчастого освіти. Він має один або кілька шарів клітин, який оточують внутрішню порожнину.
- Гаструляція. На цій стадії онтогенезу утворюється гаструла - дво- або тришаровий зародок. Шари називаються екто-, ендо- та мезодермою.
- Первинний органогенез, або нейруляція. Тут частина ектодермальних клітин відокремлюються в нервову пластинку, змикаються і утворюють трубку з невроцель, а інші - стають нервовим гребенем, або ганглиозной платівкою.
- Гістогенез. Являє собою сукупність процесів за освітою і відновлення тканин. Наприклад, з ектодерми утворюється нервова, з мезодерми - м'язова.
- Остаточний органогенез. На цій фазі розвиваються всі інші органи.
Останній етап - післязародковий (постембріональний, постнатальний). Він триває від народження до самої смерті організму. На цьому етапі організм і розвивається за прямим або непрямим типу. Особливість постембріонального стадії в тому, що її тривалість в десятки або сотні разів перевищує тривалість ембріональної. Післязародковий етап поділяється ще не кілька фаз, включаючи:
- ювенальну;
- дорослий стан;
- старість.
онтогенез тварин
Всі етапи онтогенезу відрізняються певними особливостями будови організму і зрушеннями в його розвитку, включаючи обмін речовин, хімічний склад, норму реакції на навколишнє середовище і опірність несприятливим факторам. Ці зміни різні для конкретних тварин. Загальним для них є розвиток по одному з типів: личинковому, нелічіночному або внутрішньоутробного.
личинковий онтогенез
Через малу кількість жовтка в яйцеклітині зигота швидко перетворюється в личинку. З плином часу в результаті анатомо-фізіологічних змін вона перетворюється на дорослу особину. Даний процес називається метаморфозом. Такий тип розвитку ще називається непрямим. Він характерний для більшості нижчих хребетних і деяких інших організмів, включаючи:
- риб;
- амфібій;
- голкошкірих;
- кишковопорожнинних;
- губок;
- кільчастих черв'яків;
- деяких безхребетних;
- комах.
Личинка може перетворюватися в імаго в результаті повного або неповного перетворення. В останньому випадку постійні органи змінюють тимчасові. Останні допомагають личинці виконувати життєво важливі функції. Інакше ці органи називаються провізорними. При повному перетворенні личинка спочатку стає нерухомою лялечкою. Потім з неї виходить дорослий організм.
Нелічіночний тип
Це підтип прямого онтогенезу. Інакше він ще називається яйцекладних, тому як характерний для тварин, які відкладають яйця. Яйцеклітини у них багаті поживними матеріалом - жовтком. Його кількості вистачає для завершення етапу ембріогенезу. Весь процес розвитку зародка відбувається в яйці. Під час цього ембріон здійснює харчування, виділення і дихання за допомогою спеціальних провізорних органів. Вони носять назву зародкових оболонок. Личинкова стадія тут відсутня. Даний тип розвитку відзначається у:
- птахів;
- плазунів;
- риб;
- однопрохідних ссавців;
- безхребетних.
внутрішньоутробний
Даний тип онтогенезу властивий для ссавців і людини. Всі життєві функції плода здійснюються через материнський організм, тому як в яйцеклітині практично відсутній поживний матеріал. Провізорними зародковими органами тут виступають:
- Плацента. Забезпечує зв'язок матері і плоду, існує лише під час вагітності. Плацента розташовується по задній або передній стінці матки. Її формування закінчується до 15-16 тижня вагітності. Активний обмін через плаценту починається на 20 тижні.
- Зародкові оболонки. Утворюються навколо зародка, служать для підтримки його життєдіяльності та захисту від пошкоджень.
Внутрішньоутробний тип розвитку забезпечує більш високу виживаність. У філогенезі він є самим пізнім. Завершенням внутрішньоутробного типу розвитку виступає дітонародження. Новонароджений потребує вигодовуванні матір'ю, яка дає йому молоко - секрет молочних залоз. Внутрішньоутробний період розвитку у людини ще називається антенатальному.
онтогенез рослин
Кожна рослина теж проходить кілька етапів свого розвитку. Вони мають кілька відмінностей від онтогенезу тварин. Для насіннєвого рослини характерні наступні етапи розвитку:
- Ембріональний. Являє собою утворення зародка і насіння, яке після дозрівання зберігається в стані спокою до моменту проростання.
- Ювенільний. Триває від моменту проростання насіння до закладення квіток. У однорічних рослин це займає кілька тижнів, у деревних - десятки років. На цій стадії з'являються коріння, стебла і листя - вегетативні органи.
- Зрілість. Починається після закладки зачатків квіток і триває до появи нових зародків, тобто до запліднення.
- Розмноження. Триває до повного дозрівання насіння і плодів. На цій стадії утворюються вегетативні органи розмноження, наприклад, бульби або цибулини.
- Старіння. Починається після повного припинення плодоношення. Закінчується відмиранням вегетативних органів і смертю рослини.
Для вищих рослин характерний життєвий цикл, що складається з двох фаз, або інакше - поколінь. Особливість в тому, що протягом життя вони можуть чергуватися. Кожне покоління описується наступним чином:
- Безстатева фаза (спорофази). Відбувається без освіти гамет або статевих клітин. Для розмноження потрібно тільки один організм. При такому способі спадкові особливості передаються без будь-яких змін.
- Статева фаза (гаметофази, або гаметофіт). Ще називається гаплоїдний поколінням. На гаметофите утворюються статеві органи. Чоловічі називаються антерідіямі, а жіночі - аргехоніямі. В результаті запліднення останньої утворюється диплоидная зигота. З неї формується зародок, а потім - спорофіт.
