Онтогенез. Эмбриональное развитие животных
Онтогенез — индивидуальное развитие организма от начала существования до конца жизни.
В онтогенезе животных выделяют два периода — эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональное (зародышевое) развитие охватывает процессы от первого деления зиготы до выхода из яйца или рождения и у большинства животных включает три основных этапа: дробление, гаструляцию и органогенез.
Дробление — это семь-восемь последовательных митотических делений зиготы.
При дроблении дочерние клетки (бластомеры) не расходятся и не увеличиваются в размерах. С каждым следующим делением их размеры уменьшаются.
Яйцеклетки с небольшим запасом питательных веществ делятся полностью, т. е. происходит полное дробление. Если яйцеклетка содержит большое количества желтка, то наблюдается частичное дробление — делится только диск цитоплазмы с ядром, а сам желток остаётся без изменений (например, у птиц).
Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша — бластулы.
Бластула — это шарообразный зародыш, стенка которого (бластодерма) образована одним слоем клеток, а внутри — полость (бластоцель).
После дробления идёт процесс гаструляции, который характеризуется перемещением части клеточного материала с поверхности бластулы внутрь, на места будущих органов. В результате этих перемещений образуется гаструла.
Гаструла — двухслойный зародыш, состоящий из двух зародышевых листков: наружного (эктодермы) и внутреннего (энтодермы).
У ланцетника гаструла возникает путём впячивания бластодермы в полость бластоцеля.
Внутренняя полость гаструлы называется первичной кишкой. Её связывает с внешней средой отверстие (бластопор), которое становится первичным ртом.
На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие губок и кишечнополостных.
У всех остальных животных развитие продолжается, и образуется третий зародышевый листок — мезодерма. Она формируется из энтодермы и всегда расположена между экто- и энтодермой в первичной полости тела.
Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию тканей и органов, т. е. к гисто- и органогенезу.
Из эктодермы, расположенной над самой хордой, выделяется нервная пластинка. Затем края пластинки поднимаются и смыкаются. Образуется нервная трубка — зачаток центральной нервной системы. Формируется нейрула.
Ранняя нейрула
Нервная трубка, хорда и кишечник создают осевой комплекс органов зародыша, который определяет двустороннюю симметрию тела.
Поздняя нейрула
Ткани и органы развиваются одинаково у всех трёхслойных животных.
Из эктодермы у позвоночных животных образуется нервная система, органы чувств, покровный эпителий с его железами и производными структурами (волосы, перья, копыта, когти и т. п.).
Из энтодермы формируются органы пищеварительной и дыхательной системы: эпителий средней кишки, печень и поджелудочная железа, жабры, лёгкие, плавательный пузырь, а также щитовидная железа.
Из мезодермы образуются мышечная ткань, все виды соединительной ткани (например, дерма кожи, тела позвонков), кровеносная система, органы выделения, половые железы.
Зародыш развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии.
Типы онтогенеза
У животных выделяют три типа онтогенеза: личиночный, яйцекладный и внутриутробный.
Личиночный тип развития встречается у насекомых, рыб и земноводных. Желтка в их яйцеклетках мало, и зигота быстро развивается в личинку, которая питается самостоятельно.
Личинка капустной белянки
Личинка активно питается и увеличивается в размерах. Затем происходит метаморфоз — превращение личинки во взрослый организм.
Стадии развития комнатной мухи
Наличие стадии личинки обеспечивает животным возможность жить в разных средах и использовать разную пищу. Например, гусеницы питаются листьями, а бабочки — нектаром; головастики питаются зоопланктоном, а лягушки — насекомыми.
У малоподвижных, прикреплённых и паразитических видов свободноживущие личинки способствуют расселению вида и расширению ареала. Это позволяет избежать перенаселения и ослабляет внутривидовую конкуренцию за пищу и другие ресурсы.
Яйцекладный тип онтогенеза встречается у рептилий, птиц и яйцекладущих млекопитающих (утконоса и ехидны). Яйцеклетка у них содержит большой запас питательных веществ, зародыш развивается в яйце, и личиночная стадия отсутствует.
Детёныш черепахи
Внутриутробный тип онтогенеза наблюдается у большинства млекопитающих, в том числе у человека. В этом случае развитие зародыша происходит в материнском организме. Организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона (дыхание, питание, выделение) через специальный орган — плаценту. Внутриутробное развитие заканчивается процессом рождения.