Примеры регенерации у растений кратко
Обновлено: 05.07.2024
Регенера́ция (восстановление) — способность живых организмов со временем восстанавливать повреждённые ткани, а иногда и целые потерянные органы. Регенерацией также называется восстановление целого организма из его искусственно отделённого фрагмента.
Так, растения растут в течение всей жизни. Взамен утраченных органов (корней, листьев, стеблей) начинают расти боковые побеги, придаточные корни. Например, у кишечнополостных хорошо развита регенерация. Так, восстановление гидры происходит из небольшого фрагмента тела. У протистов регенерация может проявляться в восстановлении утраченных органоидов или частей клетки. У человека кожа регенерирует через несколько суток. Это имеет значение в косметологии, медицине, оздоровительных и омолаживающих процедурах.
Задачи исследования:
1. Изучить механизм регенерации на клеточном и организменном уровне.
2. Изучить примеры регенерации в природе на примере листа Узамбарской фиалки и дождевого червя.
3. Проанализировать значение регенерации у растений, животных и человека.
4. Выявить практическую значимость проведенных исследований.
Методы исследования
2. Постановка опыта.
3. Анализ и синтез.
Актуальность - регенерация как способ выживания (на примере дождевых червей), процесс восстановления, омоложение органов и тканей, заживление ран.
Гипотеза проекта: возможность применять явление регенерации с целью омоложения тканей и органов у человека, заменять поврежденные клетки при инфаркте, инсульте и инфекционных заболеваниях.
2.Основная часть
2.1.История изучения регенерации
Ученые давно пытаются понять, каким образом земноводные - например, тритоны и саламандрырегенерируют оторванные хвосты, конечности, челюсти, поврежденное сердце, глазные ткани, спинной мозг. Способ, применяемый земноводными для саморемонта, стал понятен, когда ученые сравнили регенерацию зрелых особей и эмбрионов. Оказывается, на ранних стадиях развития клетки будущего существа незрелы, их участь вполне может измениться.
Ученые задались вопросом, а может ли человек восстанавливать утраченные ткани. Сейчас, в XXI веке, метод комплексной регенерации органов и тканей человека не просто сформулирован теоретически, но и апробирован на сотнях больных и в подавляющем большинстве случаев - с положительным результатом, иногда даже в наитяжелейших ситуациях, практически безнадежных с точки зрения официальной медицины. Метод комплексного восстановления органов и тканей, безусловно, можно применять и к практически здоровому человеку, который постепенно становится при этом более здоровым и физически совершенным. Вполне можно поднять естественный иммунитет настолько, что человека нельзя будет заразить никакой инфекционной болезнью. [1]
2.2.Регенерация, её виды
1. Физиологическая регенерация. Регенерацию в процессе нормальной жизнедеятельности организма, обычно не связанную с повреждением или утратой части организма, называют физиологической. В каждом организме на протяжении всей его жизни постоянно идут процессы восстановления и обновления. У человека, например, постоянно обновляется наружный слой кожи. Птицы периодически сбрасывают перья и отращивают новые, а млекопитающие сменяют шерстный покров. У листопадных деревьев листья ежегодно опадают и заменяются свежими. Такие процессы носят название физиологической регенерации. [1]
2. Репаративная регенерация. Регенерация, происходящая в случае повреждения или утраты какого-нибудь органа или части организма, называется репаративной. При типичной регенерации утраченная часть замещается путём развития точно такой же части. Причиной утраты может быть внешнее воздействие (например, ампутация), или же животное намеренно отрывает часть своего тела (автотомия), как ящерица, обламывающая часть своего хвоста, спасаясь от врага. При атипичной регенерации утраченная часть замещается структурой, отличающейся от первоначальной количественно или качественно. У регенерировавшей конечности головастика число пальцев может оказаться меньше исходного, а у креветки вместо ампутированного глаза может вырасти антенна (гетероморфоз). регенерации. [1]
2.3.Регенерация живых организмов
2.3.1. Регенерация у растений. Может происходить на месте утраченной части (реституция) или на другом месте тела (репродукция). Весеннее восстановление листьев вместо опавших осенью — естественная регенерация типа репродукции. Регенерация органов у растений происходит преимущественно путём репродукции: отнятые органы компенсируются развитием существующих или образующихся вновь метамерных заложений. Так, при отрезании верхушки побега усиленно развиваются боковые побеги. Растения или их части, развивающиеся не метамерно, легче регенерируют путём реституции, как и участки тканей. Например, поверхность ранения может покрыться так называемой раневой перидермой; рана на стволе или ветке может зарубцеваться наплывами (каллюсами). Размножение растений черенками — простейший случай регенерации, когда из небольшой вегетативной части восстанавливается целое растение. Широко распространена регенерация и из отрезков корня, корневища или слоевища некоторых растений удавалась регенерация из изолированных клеток и даже из отдельных изолированных протопластов, а у некоторых видов сифоновых водорослей — из небольших участков их многоядерной протоплазмы. Молодой возраст растения обычно способствует регенерации, но на слишком ранних стадиях онтогенеза орган может оказаться неспособным к регенерации. [7]
Как биологическое приспособление, обеспечивающее зарастание ран, восстановление случайно утраченных органов, а нередко и вегетативное размножение, регенерация имеет большое значение для растениеводства, плодоводства, лесоводства, декоративного садоводства и др. Она даёт материал и для решения ряда теоретических проблем, в т. ч. и проблем развития организма. Большую роль в процессах регенерации играют ростовые вещества. В этом процессе немаловажную роль играют бактерии, стимулирующие рост растений. [7]
2.3.2. Регенерация у животных. Способность к регенерации широко распространена среди животных. Низшие животные, как правило, чаще способны к регенерации, чем более сложные высокоорганизованные формы. Так, среди беспозвоночных гораздо больше видов, способных восстанавливать утраченные органы, чем среди позвоночных, но только у некоторых из них возможна регенерация целой особи из небольшого её фрагмента. Тем не менее общее правило о снижении способности к регенерации с повышением сложности организма нельзя считать абсолютным. Такие примитивные животные, как круглые черви и коловратки, практически не способны к регенерации, а у гораздо более сложных ракообразных и амфибий эта способность хорошо выражена; известны и другие исключения. Некоторые сравнительно близкородственные животные сильно различаются в этом отношении. Так, у многих видов дождевых червей только из передней половины тела может полностью регенерировать новая особь, тогда как пиявки не способны восстановить даже отдельные утраченные органы. У хвостатых амфибий на месте ампутированной конечности образуется новая, а у лягушки культя просто заживает и никакого нового роста не происходит. Однако, как показали опыты Полежаева, если культю лягушки подвергать механическим раздражениям или воздействию определённых химических веществ, то конечность регенерирует. Более того, при таких условиях регенерируют и конечности некоторых млекопитающих, например, новорожденных крысят.
Нет также чёткой связи между характером эмбрионального развития и способностью к регенерации. Так, у некоторых животных со строго детерминированным развитием (гребневики, полихеты) во взрослом состоянии регенерация развита хорошо (у ползающих гребневиков и некоторых полихет целая особь может восстановиться из небольшого участка тела), а у некоторых животных с регулятивным развитием (морские ежи, млекопитающие) — достаточно слабо. Многие беспозвоночные способны к регенерации значительной части тела. У большинства видов губок, гидроидных полипов, многих видов плоских, ленточных и кольчатых червей, мшанок, иглокожих и оболочников из небольшого фрагмента тела может регенерировать целый организм. [1]
В 1961 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений. Замирание деления клеток сопровождается появлением такого процесса, как апоптоз (программируемая клеточная смерть и процесс самоликвидации на клеточном уровне). Апоптоз может наступить раньше своего срока от воздействия химических веществ. Известно три вида клеток, которые могут регенерировать у человека и всех млекопитающих, - это клетки крови, клетки печени и эпидермиса. Но в процессе старения организма их количество уменьшается, и они уже не могут функционировать, как у эмбрионов, и восстанавливать целые органы. Во взрослом состоянии у человека приходиться примерно 1 стволовая клетка на 4-8 миллионов соматических клеток. [3]
Регенерация кожи человека – это зарастание порезов. Почему кожа не зарастает полностью и остаются рубцы?На месте клеток кожи появляется соединительная ткань. Рубецне обладает растяжимостью, отсутствуют кровеносные сосуды, питающие ткани, потовые и сальные железы не функционируют на пораженном участке.Образование шрама на месте ранения –своего рода приспособление к окружающей среде. Отрицательные последствия ранения налицо.
Эпидермис представляет собой плоские клетки, которые отшелушиваются и восстанавливаются быстрее прочих. С омертвевшими частицами удаляются поверхностные загрязнения из пыли и микробов.
Дерма состоит из волокон эластина и коллагена. Именно благодаря им кожа обладает прочностью и упругостью.
Подкожно-жировая клетчатка за счет своей рыхлости обеспечивает подвижность верхним слоям[ 6].
Процесс регенерации кожных покровов связан со многими факторами как внешней, так и внутренней среды. На качество восстановления влияют и образ жизни, и уход за кожей, и окружающая среда.
2.4. Регенерация как приспособительная функция организма
Способность к регенерации не имеет однозначной зависимости от уровня организации, хотя давно уже было замечено, что более низкоорганизованные животные обладают лучшей способностью к регенерации наружных органов. Это подтверждается удивительными примерами регенерации гидры, планарий, кольчатых червей, членистоногих, иглокожих, низших хордовых, например асцидий. Из позвоночных наилучшей регенерационной способностью обладают хвостатые земноводные. Известно, что разные виды одного и того же класса могут сильно отличаться по способности к регенерации. Кроме того, при изучении способности к регенерации внутренних органов оказалось, что она значительно выше у теплокровных животных, например у млекопитающих, по сравнению с земноводными. Регенерация у млекопитающих отличается своеобразием. Для регенерации некоторых наружных органов нужны особые условия. Язык, ухо, например, не регенерируют при краевом повреждении (фактически речь идет об ампутации краевой части структуры). Если же нанести сквозной дефект через всю толщу органа, восстановление идет хорошо. Регенерация внутренних органов может идти очень активно. Из небольшого фрагмента яичника восстанавливается целый орган. Есть предположение, что невозможность регенерации конечностей и других наружных органов у млекопитающих носит приспособительный характер и обусловлена отбором, поскольку при активном образе жизни, требующие сложной регуляции,морфогенетические процессы затрудняли бы существование. [1]
До недавних пор считалось, что нервная система не способна к регенерации, но последние исследования показали, что ЦНС обладает некоторым нейрогенезом — способностью создавать новые нейроны и впоследствии образовывать новые синаптические соединения. Кроме того, последние исследования ученых показали положительный эффект омоложения при наличии в крови испытуемых гормонов удовольствия. Здесь мы наблюдаем эффект положительного действия гуморальной регуляции. При этом замедляется процесс старения и апоптоз клетки откладывается на более поздний период. К гормонам, влияющим на процессы обновления клеток, можно отнести соматотропин (гормон роста), серотонин (гормон удовольствия), мелатонин (гормон суточных ритмов). Иными словами, надо генерировать в себе положительные эмоции, если хотим дольше прожить. Наоборот, высокий уровень гормона стресса (кортизол) поможет снизить питье воды в достаточном количестве (около 2л. в сутки), прослушивание хорошей музыки и медитация. [9]
2.5. Факторы, влияющие на регенерацию.
На скорость процесса восстановления клеток, влияет множество факторов.
2.Физическая и умственная активность.
Чтобы внутриклеточные структуры и клетки были способны к физиологической регенерации в процессе биосинтеза нуклеиновых кислот, белков и липидов, им нужны вещества, поступающие в организм из воды, воздуха, пищи. Это – аминокислоты, мононуклеиды, микроэлементы, витамины и многие другие.
К факторам, которые замедляют или приостанавливают репаративную и физиологическую регенерацию клеток относятся следующие: некачественная пища; загрязнение воздуха, воды, почвы (экологический фактор); травмы; ожоги; воспалительные процессы; нарушение циркуляции крови в органах и системах организма; психоэмоциональное перенапряжение (стресс). Регулирующее влияние на течение процесса регенерации оказывает дозированная функциональная нагрузка. Физические нагрузки. Ходьба со скоростью 4–6 км/ч, занятия с отягощениями (по 10–15 повторов) поднимут уровень гормона роста естественным путем. [9]
3.Собственное исследование
1. Наблюдение за регенерацией Узамбарской фиалки.
Лист фиалки был помещен в стакан с водой. Проводились наблюдения за появлением придаточных корней. Формирование корневой системы у растения свидетельствует о быстром процессе восстановления недостающих органов - корневой системы. Фото в приложении №1.
2. Наблюдение за регенерацией дождевого червя.
В первый день я взял дождевого червя и разрезал пополам. Дождевой червь проявляет активные движения в присутствии запаха лука. Фитонциды лука демонстрируют свойство раздражимости у дождевого червя. Cepalin - эктракт лука для лечения шрамов и рубцов. В первое время двигались обе половины. Положил его вместе с другими червями в банку.На второй день его хвостовая часть засохла, а первая половина спряталась глубоко в земле, в то время как другие черви ползали на поверхности. Третий день без изменений. На четвёртый день червь начал ползать, но всё ещё мало и глубоко в земле. На шестой день у него зажила задняя часть и он ползал ближе к поверхности, но всё ещё мало по сравнению с другими червями. На седьмой день к нему вернулась полная жизненная активность, и я его отпустил. Фото в приложении №2 - №6.
3.Наблюдение за регенерацией кожи человека. У человека хорошо регенерирует эпидермис, к регенерации способны также такие его производные, как волосы и ногти. Способностью к регенерации обладает также костная ткань (кости срастаются после переломов). С утратой части печени (до 75 %), щитовидной или поджелудочной железы клетки оставшихся фрагментов начинают усиленно делиться и восстанавливают первоначальные размеры органа. Нервные клетки также обладают такой способностью. При определённых условиях могут регенерировать кончики пальцев. В связи с обнаружением на регенерирующих тканях слабых электрических напряжений можно предположить, что слабые электрофорезные токи ускоряют регенерацию.
Я наблюдал за регенерацией участка кожи, восстанавливающегося в результате пореза. Стал наблюдать за процессом регенерации. Сначала на месте пореза образовалась корочка, которая не позволяла течь крови. После чего этот порез начал со временем затягиваться. Через 2 недели порез наполовину зажил. На 3 недели начала отпадать корочка и остался маленький шрам. Фото №7и №8 в приложении (взято из интернета).
- С какой скоростью протекает регенерация у людей?
- Какие лекарственные препараты ускоряют регенерацию людей?
У новорожденных регенерация костной ткани занимает от 7 до 21 дня.
У грудных детей от 10 до 21 дней.
У детей 1 – 3 лет регенерация костной ткани занимает от 14 –до 28 дней.
У детей 4 – 7 лет от 14 – 35 дней.
У подростков 8 – 15 лет от 21 дня до 2 месяцев.
Ca 2+, витамины D3, биостимуляторы, в особо тяжелых случаях - инсулин и мужские половые гормоны. Сейчас изобретено много препаратов, но в практике наиболее часто используются Ca 2+ и хондроксид. [1]
4. Для эксперимента мною был взят рецепт приготовления мази из источников интернета, имеющей омолаживающий эффект. В ее состав вошли мед, яйца, молоко, аиз растений как основа была взята измельченная мякоть тыквы, а также настой корня солодки. Фото в приложении №9.
После неоднократного применения я обратил внимание на следующее: кожа на застарелой ране стала мягче, края ровными. Налицо сглаживающий эффект появления новых клеток кожи.
Практическая значимость работы. Данный проект может быть интересен тому, кто интересуется вопросами геронтологии (процесс омолаживания). Работа может быть использована во внеурочной деятельности, на уроках биологии.
Заключение
Регенерация живых организмов имеет следующее значение: выживание, процесс выздоровления, увеличение продолжительности жизни. В основе старения лежат не только физиологические процессы, связанные с механическими воздействиями на кожу, а также социальные и психологические аспекты.
1. В результате проведенных исследований наблюдаем восстановление утраченных органов у растения узамбарскаяфиалка. Происходит регенерация корней.
2. У дождевого червя процесс регенерации связан с восстановлением жизненной активности. На скорейшую регенерацию червя влияет влажность, температура почвы, структура. У червя после проведенного эксперимента наблюдается появление активности, задний конец усыхает. Передняя часть тела червя выжила.
3. Регенерация кожи, тканей человека — естественный процесс выздоровления. Имеются мази, медицинские препараты, ускоряющие регенерацию.
4.Процесс регенерации можно наблюдать при омоложении кожи, заживлении ран, в косметологии.
При этом способе восстанавливаются части при их естественном изнашивании. Примеры физиологической регенерации — постоянное восполнение слущивающихся клеток корневого чехлика, замена старых элементов ксилемы новыми (у древесных), замена корки у стволов деревьев и др. В животных организмах аналогичным образом идет постоянное обновление клеток слизистой желудка, клеток кожи и т. д.
Заживление ран
Ткани, оказавшиеся на поверхности раны, дедифференцируются, их клетки начинают периклинально делиться и образуют феллоген, превращающийся в пробку. Поверхность раны может затягиваться также каллусной тканью.
Органогенез, обусловленный образованием каллуса
Начальный этап дедифференциации клеток на поверхности раны аналогичен тому, что происходит при заживлении ран. Однако клетки, дедифференцируясь, переходят к неорганизованному делению и возникает каллусная ткань, состоящая из рыхло соединенных друг с другом паренхиматиче-ских клеток. При определенных условиях (см. ниже) отдельные клетки или группы клеток могут дать начало адвентивным(т. е. возникшим не из эмбриональных тканей) органам: корням, побегам, листьям. В естественных условиях каллус на поверхности среза стебля или корня обычно образуется из камбиальных клеток.
Соматический эмбриогенез
Каллус на раневой поверхности образуется так, как описано выше. Из отдельных клеток каллуса, начинающих организованно делиться, формируются соматические зародыши (элюриоиды), из которых при определенных условиях развивается целый организм. Такой процесс идет и в районе перерезанных жилок листа бегонии, где из единичных эпидермальных клеток образуются целые растеньица.
Восстановление частей без образования каллуса
Примером такого способа регенерации служит формирование адвентивных побегов из единичных эпидермальных клеток на некотором удалении от раневой поверхности. Другой пример - превращение паренхимных клеток коры в клетки ксилемы при образовании обходного участка проводящего пучка вокруг места его прерывания. Направление регенерации проводящих элементов определяется прежде всего полярным базипетальным транспортом ауксина, который индуцирует генетическую программу ксилемообразования. Диффс-ренцировке элементов флоэмы наряду с присутствием ИУК и цитокинина способствует высокая (4-8%) концентрация сахарозы.
Другие пути восстановления утраченных частей у растений связаны с деятельностью апикальных или латеральных меристем.
Восстановление апикальных меристем
При продольном рассечении конуса нарастания из каждой половины могут регенерировать отдельные апексы. Конус нарастания как побе!а, так и корня регенерирует при удалении небольшого участка его дистального конца (не более 80 мкм). У развивающегося молодою листа папоротника восстанавливается отрезанная меристематическая верхушка.
Органогенез из предшествующих зачатков
Восстановление надземных органов у высших растений осуществляется, как правило, за счет отрастания покоящихся (пазушных) почек при устранении доминирующего влияния апикальной почки побега (см. П.2.3). Повреждение или частичное удаление дистальной части корневой системы также способствует росту зачагков боковых корней вследствие устранения тормозящего действия кончика корня. Такой способ восстановления утраченных частей присущ только растениям.
Органогенез из новообразованных адвентивных зачатков
Стеблевые черенки многих древесных травянистых растений образуют корни благодаря активации периклинальных делений в камбии или перицикле, выполняющих функции латентных меристем. Индукция делений клегок связана с действием ИУК, которая, перемещаясь базипеталыю. накапливается в нижней части черенка.
Таким образом, растения могут восстанавливать как надземные, так и подземные части даже при полной их утрате.
РЕГЕНЕРАЦИЯ, восстановление организмом утраченных частей на той или иной стадии жизненного цикла. Регенерация обычно происходит в случае повреждения или утраты какого-нибудь органа или части организма. Однако помимо этого в каждом организме на протяжении всей его жизни постоянно идут процессы восстановления и обновления. У человека, например, постоянно обновляется наружный слой кожи. Птицы периодически сбрасывают перья и отращивают новые, а млекопитающие сменяют шерстный покров. У листопадных деревьев листья ежегодно опадают и заменяются свежими. Такую регенерацию, обычно не связанную с повреждениями или утратой, называют физиологической. Регенерацию, происходящую после повреждения или утраты какой-либо части тела, называют репаративной. Здесь мы рассмотрим только репаративную регенерацию.
Репаративная регенерация может быть типичной или атипичной. При типичной регенерации утраченная часть замещается путем развития точно такой же части. Причиной утраты может быть внешнее воздействие (например, ампутация), или же животное намеренно отрывает часть своего тела (аутотомия), как ящерица, обламывающая часть своего хвоста, спасаясь от врага. При атипичной регенерации утраченная часть замещается структурой, отличающейся от первоначальной количественно или качественно. У регенерировавшей конечности головастика число пальцев может оказаться меньше исходного, а у креветки вместо ампутированного глаза может вырасти антенна.
РЕГЕНЕРАЦИЯ У ЖИВОТНЫХ
Способность к регенерации широко распространена среди животных. Вообще говоря, низшие животные чаще способны к регенерации, чем более сложные высокоорганизованные формы. Так, среди беспозвоночных гораздо больше видов, способных восстанавливать утраченные органы, чем среди позвоночных, но только у некоторых из них возможна регенерация целой особи из небольшого ее фрагмента. Тем не менее общее правило о снижении способности к регенерации с повышением сложности организма нельзя считать абсолютным. Такие примитивные животные, как гребневики и коловратки, практически не способны к регенерации, а у гораздо более сложных ракообразных и амфибий эта способность хорошо выражена; известны и другие исключения. Некоторые близкородственные животные сильно различаются в этом отношении. Так, у дождевого червя из небольшого кусочка тела может полностью регенерировать новая особь, тогда как пиявки неспособны восстановить один утраченный орган. У хвостатых амфибий на месте ампутированной конечности образуется новая, а у лягушки культя просто заживает и никакого нового роста не происходит.
Ленточный червь, длина которого во много раз превышает его ширину, способен воссоздать целую особь из любого участка своего тела. Теоретически возможно, разрезав одного червя на 200 000 кусочков, получить из него в результате регенерации 200 000 новых червей. Из одного луча морской звезды может регенерировать целая звезда.
Моллюски, членистоногие и позвоночные не способны регенерировать целую особь из одного фрагмента, однако у многих из них происходит восстановление утраченного органа. Некоторые в случае необходимости прибегают к аутотомии. Птицы и млекопитающие как эволюционно наиболее продвинутые животные меньше других способны к регенерации. У птиц возможно замещение перьев и некоторых частей клюва. Млекопитающие могут восстанавливать покров, когти и частично печень; они способны также к заживлению ран, а олени – к отращиванию новых рогов взамен сброшенных.
Процессы регенерации.
В регенерации у животных участвуют два процесса: эпиморфоз и морфаллаксис. При эпиморфической регенерации утраченная часть тела восстанавливается за счет активности недифференцированных клеток. Эти клетки, похожие на эмбриональные, накапливаются под пораненным эпидермисом у поверхности разреза, где они образуют зачаток, или бластему. Клетки бластемы постепенно размножаются и превращаются в ткани нового органа или части тела. При морфаллаксисе другие ткани тела или органа непосредственно преобразуются в структуры недостающей части. У гидроидных полипов регенерация происходит главным образом путем морфаллаксиса, а у планарий в ней одновременно участвуют и эпиморфоз, и морфаллаксис.
В подтверждение как одной, так и другой теории имеется достаточно данных. Например, у планарий резервные клетки более чувствительны к рентгеновским лучам, чем клетки дифференцированной ткани; поэтому их можно разрушить, строго дозируя облучение, чтобы не повредить нормальные ткани планарии. Облученные таким образом особи выживают, но утрачивают способность к регенерации. Однако если только переднюю половину тела планарии подвергнуть облучению, а затем разрезать, то регенерация происходит, хотя и с некоторой задержкой. Задержка свидетельствует о том, что бластема образуется из резервных клеток, мигрирующих на поверхность разреза из необлученной половины тела. Миграцию этих резервных клеток по облученной части тела можно наблюдать под микроскопом.
Сходные эксперименты показали, что у тритона регенерация конечностей происходит за счет бластемных клеток местного происхождения, т.е. за счет дедифференцировки поврежденных тканей культи. Если, например, облучить всю личинку тритона, за исключением, скажем, правой передней конечности, а затем ампутировать эту конечность на уровне предплечья, то у животного отрастает новая передняя конечность. Очевидно, что необходимые для этого бластемные клетки поступают именно из культи передней конечности, так как все остальное тело подверглось облучению. Более того, регенерация происходит даже в том случае, если облучают всю личинку, за исключением участка шириной 1 мм на правой передней лапке, а затем последнюю ампутируют, производя разрез через этот необлученный участок. В этом случае совершенно очевидно, что бластемные клетки поступают с поверхности разреза, поскольку все тело, включая правую переднюю лапку, было лишено способности к регенерации.
Описанные процессы анализировали с применением современных методов. Электронный микроскоп позволяет наблюдать изменения в поврежденных и регенерирующих тканях во всех деталях. Созданы красители, выявляющие определенные химические вещества, содержащиеся в клетках и тканях. Гистохимические методы (с применением красителей) дают возможность судить о биохимических процессах, происходящих при регенерации органов и тканей.
Полярность.
Одна из самых загадочных проблем в биологии – происхождение полярности у организмов. Из шаровидного яйца лягушки развивается головастик, у которого с самого начала на одном конце тела находится голова с головным мозгом, глазами и ртом, а на другом – хвост. Подобным же образом, если разрезать тело планарии на отдельные фрагменты, на одном конце каждого фрагмента развивается голова, а на другой – хвост. При этом голова всегда образуется на переднем конце фрагмента. Эксперименты ясно показывают, что у планарии существует градиент метаболической (биохимической) активности, проходящий по передне-задней оси ее тела; при этом наивысшей активностью обладает самый передний конец тела, а в направлении к заднему концу активность постепенно снижается. У любого животного голова всегда образуется на том конце фрагмента, где метаболическая активность выше. Если направление градиента метаболической активности в изолированном фрагменте планарии изменить на противоположное, то и формирование головы произойдет на противоположном конце фрагмента. Градиент метаболической активности в теле планарий отражает существование какого-то более важного физико-химического градиента, природа которого пока неизвестна.
РЕГЕНЕРАЦИЯ У РАСТЕНИЙ
Широкое распространение регенерации в царстве растений обусловлено сохранением у них меристем (тканей, состоящих из делящихся клеток) и недифференцированных тканей. В большинстве случаев регенерация у растений – это, в сущности, одна из форм вегетативного размножения. Так, на кончике нормального стебля имеется верхушечная почка, обеспечивающая непрерывное образование новых листьев и рост стебля в длину в течение всей жизни данного растения. Если отрезать эту почку и поддерживать ее во влажном состоянии, то из имеющихся в ней паренхимных клеток или из каллуса, образующегося на поверхности среза, часто развиваются новые корни; почка при этом продолжает расти и дает начало новому растению. То же самое происходит в природе, когда отламывается ветка. Плети и столоны разделяются в результате отмирания старых участков (междоузлий). Таким же образом разделяются корневища ириса, волчьей стопы или папоротников, образуя новые растения. Обычно клубни, например клубни картофеля, продолжают жить после отмирания подземного стебля, на котором они выросли; с наступлением нового вегетационного периода они могут дать начало собственным корням и побегам. У луковичных растений, например у гиацинтов или тюльпанов, побеги формируются у основания чешуй луковицы и могут в свою очередь образовывать новые луковицы, которые в конечном счете дают корни и цветоносные стебли, т.е. становятся самостоятельными растениями. У некоторых лилейных воздушные луковички образуются в пазухах листьев, а у ряда папоротников на листьях вырастают выводковые почки; в какой-то момент они опадают на землю и возобновляют рост.
Корни менее способны к образованию новых частей, чем стебли. Клубню георгина для этого необходима почка, образующаяся у основания стебля; однако батат может дать начало новому растению из почки, образуемой корневой шишкой.
Листья тоже способны к регенерации. У некоторых видов папоротников, например у кривокучника (Camptosorus), листья сильно вытянуты и имеют вид длинных волосовидных образований, заканчивающихся меристемой. Из этой меристемы развивается зародыш с зачаточными стеблем, корнями и листьями; если кончик листа родительского растения наклонится вниз и соприкоснется с землей или мхом, зачаток начинает расти. Новое растение отделяется от родительского после истощения этого волосовидного образования. Листья суккулентного комнатного растения каланхое несут по краям хорошо развитые растеньица, которые легко отпадают. Новые побеги и корни формируются на поверхности листьев бегонии. Специальные тельца, называемые зародышевыми почками, развиваются на листьях некоторых плауновых (Lycopodium) и печеночников (Marchantia); упав на землю, они укореняются и образуют новые зрелые растения.
Многие водоросли успешно размножаются, расчленяясь на фрагменты под ударами волн. См. также СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ.
Феномен регенерации наблюдается не только у животных, но и у растений. Более того, восстановительные процессы как у низших, так и у высших представителей растительного царства распространены гораздо шире — настолько, что считаются как бы само собой разумеющимися. Некоторые механизмы регенерации у растений дают специалистам по биологии развития уникальный экспериментальный материал. Сейчас мы перейдем к изложению одного из них.
Еще один тип регенерации, совершенно не похожий ни на какой из упомянутых выше классических процессов, был обнаружен у моркови. Одна индивидуальная клетка, полученная из тканей зрелого многоклеточного растения моркови, может при определенных условиях культивирования восстановить целый организм, включая корни, цветки и семена.
Восстановление целого растения моркови из одной клетки кория
Р. в общем смысле слова называют новообразование органов (а также тканей и даже только одной кутикулы) на отрезанных или пораненных частях растения. Наиболее важны те явления регенерации, которые ведут к увеличению количества особей, к их "вегетативному размножению". У высших растений дело сводится при этом к новообразованию корней и к новообразованию почек или просто к дальнейшему развитию уже имеющихся почек. Так происходит вегетативное размножение черенками у ив, тополей, точно так же — размножение бегоний обрезками листьев, размножение хрена отрезками корня. Далеко не всегда регенерация сводится к новообразованию органов, весьма часто дело сводится к развитию покоящихся, "спящих" зачатков. Новообразования возможны лишь на эмбриональной, зародышевой ткани, поэтому, если поранены не молодые, а уже закончившие свой рост части растения, то прежде всего часть клеток возвращается к состоянию эмбриональной ткани; такие клетки начинают усиленно делиться и, вернувшись таким путем к недифференцированному, зародышевому состоянию, дают начало новым органам. Г. Симон, изучая Р. верхушки корня, предлагает различать здесь прямую и частичную Р. При прямой Р. новая корневая верхушка образуется непосредственно из всех тканей центрального цилиндра, тогда как при частичной Р. в образовании новой верхушки принимает участие лишь часть всей поверхности раны. Новообразование идет здесь из кольцевого вала, который образуется путем разрастания перикамбия, равно как из наружных слоев центрального цилиндра. В более узком смысле слова регенерацией называют лишь возобновление отделенной части какого-либо органа, тогда как, если восполнение недостающих частей происходит путем новообразования целиком новых органов или путем развития покоящихся зачатков, то такие явления относят уже к области репродукции (см. Пфеффер).
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон . 1890—1907 .
Смотреть что такое "Регенерация у растений" в других словарях:
РЕГЕНЕРАЦИЯ — восстановление организмом утраченных частей на той или иной стадии жизненного цикла. Регенерация обычно происходит в случае повреждения или утраты какого нибудь органа или части организма. Однако помимо этого в каждом организме на протяжении всей … Энциклопедия Кольера
РЕГЕНЕРАЦИЯ — РЕГЕНЕРАЦИЯ, процесс образования нового, органа или ткани на месте удаленного тем или иным образом участка организма. Очень часто Р. определяется как процесс восстановления утраченного, т.. е. образование органа, подобного удаленному. Такое… … Большая медицинская энциклопедия
Регенерация — * рэгенерацыя * regeneration 1. Образование отдельных тканей, органов или целых организмов в результате морфогенеза (см.) в культуре изолированных тканей () или клеток (). 2. Восстановление утраченных или поврежденных органов и тканей либо целого … Генетика. Энциклопедический словарь
Регенерация — (от позднелат. regeneratio возрождение, возобновление) в биологии, восстановление организмом утраченных или поврежденных органов и тканей, а также восстановление целого организма из его части. Р. наблюдается в естественных условиях, а… … Большая советская энциклопедия
регенерация — способность растений воспроизводить из отдельных частей новые растения … Сельскохозяйственный словарь
Питание растений* — Характеристическая черта П. растений состоит в том, что в то время, как для П. животных нужны готовые белки, жиры и углеводы, растение само приготовляет их для себя. Пищею для растения служат простейшие минеральные соединения: углекислота, вода и … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Питание растений — Характеристическая черта П. растений состоит в том, что в то время, как для П. животных нужны готовые белки, жиры и углеводы, растение само приготовляет их для себя. Пищею для растения служат простейшие минеральные соединения: углекислота, вода и … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Размножение растений — Описание способов Р. растений составляет главное содержание специальной морфологии. Отсылая поэтому к специальным статьям, посвященным отдельным группам растительного царства (см. Бактерии, Водоросли, Грибы, Мхи, Папоротники, Голосемянные и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Кренке, Николай Петрович — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Кренке. Николай Петрович Кренке Дата рождения: 21 июля (2 августа) 1892(1892 08 02) Место рождения: Тифлис Дата смерти: 25 … Википедия
Кренке, Николай — Кренке Николай Петрович (1892 1939) советский ботаник. Работы по экспериментальной морфологии (трансплантация и регенерация у растений, растительные химеры), возрастной изменчивости растений. Родился 21 июля (2 августа) 1892 года, Тбилиси. Умер… … Википедия
Читайте также: