Предмет історія та методи біології індивідуального розвиту

Предмет, історія та методи біології індивідуального розвиту

Розвиток живих організмів виконує дві основні функції: 1. створення різноманіття клітин та визначення послідовності подій у межах кожного покоління – виникнення клітинного різноманіття називається диференціюванням, – процеси організації диференційованих клітин в тканини та органи називається морфогенезом (створенням форми та структури), та ростом (збільшенням розмірів); 2. забезпечення неперервності життя при переході від одного покоління до іншого – розмноження – послідовне відтворення нових особин даного виду.

• «ембріологія» походить від грецьких слів – “ембріон” (зародок) та “логос” (наука) • терміни “ем бріо” означають “у оболонках”, тобто мається на увазі , що ембріологія має вивчати ті стадії розвитку організму, які відбуваються до виходу організму з яйцевих оболонок • Назва «ембріологія» відображає початковий етап становлення цієї науки, її історично пріоритетний інтерес.

Перші регулярні знання в області ембріології пов’язують з іменем Гіппократа (460 -370 рр. до н. е. ) • Всі частини зародка утворюються в один і той же час, а розвиток організму є лише розгортанням і ростом утворених в яйці певних структур • ПРЕМОРФІЗМ

Арістотель (384 -322 рр. до н. е. ) • поклав початок загальній і порівняльній біології • головна праця з ембріології “Про виникнення тварин” • в ембріоні органи виникають не одразу, а поступово шляхом ускладненя, ранні зачатки є безструктурними • ЕПІГЕНЕЗ

Науковий спадок Аристотеля: • запропонував класифікацію тварин за ембріологічними ознаками; • ввів порівняльний метод вивчення і заклав уявлення про різні шляхи ембріогенезу; • встановив відмінності між первинними і вторинними статевими ознаками; • відніс визначення статі до ранніх стадій ембріогенезу; • висунув концепцію незаплідненого яйця як складної машини, «частини» якої почнуть «рухатися» і виконувати свої функції після «запуску» ; • визначив функцію плаценти і пуповини; • пов’язав явище регенерації з явищем ембріогенезу; • заклав підґрунті теорії рекапітуляції, стверджуючи, що в процесі ембріогенезу загальні ознаки з’являються раніше індивідуальних. • запропонував теорію градієнтів формоутворення.

• У 1651 р. Вільям Гарвей вперше після Аристотеля доповнив знання про ембріології систематичними даними про розвиток курячого яйця, тобто фактично про оогенез, а також про розвиток яйцевих оболонок. • У своїй доктрині «все живе з яйця» він майже на сторіччя випередив Франческо Реді у питанні про неможливість самозародження. • Встановив місце у курячому яйці, у якому починається утворення зародку. • Є фактичним автором терміну “епігенез”. Він вважав, що жодна частина майбутнього плоду не існує у яйці реально, але всі частини знаходяться у ньому потенційно, тобто розвиток є поступовим та пов’язаним з ускладненням організації.

• Подальша історія науки тісно пов’язана з використанням мікроскопа, розробкою і застосуванням мікроскопічної техніки для вивчення об’єктів ембріології. • Реньєр де Грааф - першим описав фолікули яєчника, які вважав яйцем ссавця • А. Левенгук, Н. Хартсекер, 1678 - відкриття сперматозоїдів, які помилково вважаються зародком людини

Відкриття статевих клітин та їхнє дослідження призвело до подальшого розквіту та розвитку преформізму. • теорія вкладення - кожний організм містить велику кількість поколінь зародків, вкладених один в один з часу створення світу – анімалькулісти вважали, що в сперматозоїді міститься маленький індивідуум, який просто вигодовується в яйцеклітині; – овісти припускали, що яйцеклітина містить маленький організм, а сперматозоїд якимось чином тільки стимулює його ріст

Фантастичне зображення будови сперматозоїда за версією анімалькуліста Малюнок Н. Хартсекера

• Ладзаро Спаланцані (1729 -1799) довів, що для початку розвитку потрібні як жіночі, так і чоловічі статеві клітини • у 1876 р. Оскар Гертвіг довів, що зародок утворюється в результаті злиття сперматозоїда та яйцеклітини

Каспар Фрідріх Вольф (1734 -1794) • 1759 р. - опублікував дисертацію на тему “Теорія зародження” • обгрунтував теорію епігенезу, що включала ідею прогресивного росту та диференціювання

Хрістіан Генріх Пандер (1794 -1865) • в своїй праці “ Матеріали до історії розвитку курчати в яйці» (1817) першим описав у складі курячого ембріона зародкові листки

Карл фон Бер (1792 -1876) • засновник ембріології як самостійної науки • описав розвиток всіх головних органів хребетних тварин • виявив подібність ембріонів вищих і нижчих хребетних тварин • виявлену закономірність узагальнив у законі (закон Бера): в ембріональному розвитку спочатку виникають ознаки типу, потім класу і в останню чергу роду і виду • дав детальний опис розвитку курячого зародку • розвив вчення про зародкові листки • описав хорду у птахів і ссавців • відкрив яйцеклітину у ссавців

Олександр Онуфрійович Ковалевський (1840 -1901) • досліджував і встановив загальні закономірності в розвитку безхребетних і хребетних тварин • поширив на безхребетних вчення про зародкові листки

Ілля Ілліч Мечніков (1845 -1916) • відкрив явище фагоцитозу, яке інтерпретував як захисну реакцію організму • Разом з О. О. Ковалевським вважається засновником нового напрямку - порівняльної еволюційної ембріології

• Засновник неодарвінізму Август Вейсман (1834 – 1914) застосував цитогенетичний підхід для пояснення закономірностей ембріогенезу. • Запропонував концепцію зародкової плазми, у відповідності до якої статеві і соматичні клітини відрізняються принципово. У ранньому розвиткові лише майбутні статеві клітини отримують всю зародкову плазму (яка локалізована у хромосомах), а соматичні – лише її частину (яка і визначає напрямок їхнього диференціювання). Тобто має місце нерівноспадкового поділу.

Кінець 19 сторіччя – формування нового напрямку – експериментальної ембріології • основним методом цього напрямку став експериментальний метод • основним завданням – причинний аналіз розвитку • представники експериментальної ембріології німецькі біологи В. Гіс, В. Ру, Г. Шпеманн, Г. Дріш

ОНТОГЕНЕЗ Ембріональний період Запліднення Дроблення Гаструляція Нейруляція Органогенез Ріст плоду Постембріональний період Ювенільний період Статеве дозрівання Репродуктивний період Старіння Смерть

Розмноження, або репродукція – одна з характеристик життя Під розмноженням розуміється здатність організмів утворювати собі подібних Розмноження – необхідна умова існування виду і наступності послідовних генерацій виду В основу класифікації форм розмноження покладено поділ клітин: безстатеве (мітотичний поділ) і статеве (мейотичний поділ)

Форми розмноження Безстатеве розмноження Одноклітинні організми Поділ Ендогонія Шизогонія Брунькування Спороутворення Багатоклітинні організми Вегетативне розмноження Поліембріонія Статеве розмноження Одноклітинні організми кон’югація копуляція Багатоклітинні організми без запліднення із заплідненням

У процесі еволюції статевого розмноження ступінь відмінності гамет зростає: • на першому етапі еволюції у гаметах ще не спостерігається морфологічного диференціювання - має місце ізогамія • диференціювання гамет на великі і дрібні клітини - анізогамія • втрата рухливості клітин більшого розміру овогамія

Морфологфія статевих клітин

В залежності від кількості жовтка яйцеклітини поділяють на • оліголецитальні (більшість хробаків, молюсків, голкошкірі) • мезолецитальні (амфібії, осетрові риби) • полілецитальні (більшість членистоногих, риби, рептилії, птахи)

За розташуванням жовтка в цитоплазмі розрізняють яйцеклітини • гомолецитальні або ізолецитальні – жовток відносно рівномірно розташований в цитоплазмі (молюски, голкошкірі, ланцетник) • телолецитальні – жовток різко зміщений до одного з полюсів клітини – вегетативного (амфібії, головоногі молюски, птахи) • центролецитальні – жовток розташований навкруги ядра, залишаючи вільну зону безпосередньо над ядром, та під плазмолемою (членистоногі)

Схема будови яйцеклітини морського їжака

Схема будови сперматозоїда

Сперматозоїди людини. (а) Мікрофотографія зі скануючого електронного мікроскопу; (б) загальна схема будови.

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!