Особенности онтогенеза плацентарных млекопитающих и человека кратко

Обновлено: 03.07.2024

В развитии плода человека сочетаются черты млекопитающих. Такие черты эмбриогенеза человека ,как возникновение зиготы в результате оплодотворения, роднят человека не только со всеми животными, но и с растительным миром.

Последовательность основных периодов эмбриогенеза – оплодотворение, дробление, гаструляция, гисто- и органогенез, является общей для многих животных.

Формирование осевого комплекса эмбриональных зачатков у зародыша человека, образование хорды, закладка нервной трубки, образование жаберных карманов и щелей сближает человека с представителями хордывых животных.

Яйцеклетка млекопитающих и человека содержит мало белково-липидных включений, поэтому дробление полное. Унаследованы человеком от редких форм и внезародышевые органы. Желточный мешок например(выполняет кроветворную функцию а не хранилище питательных веществ)

Новыми признаками характеризующими развитие человека явл. бедность яйцеклетки желтком, наличие трофобласта, развитие плода в матке ,живорождение. Олиголецитальные

Для всех плацентарных млекопитающих в том числе и человека общим является наличие плаценты, менструального цикла, развитие трофобласта. Все эти признаки выработались в эволюции лишь у человекообразных обезьян. Ряд признаков характерные только для человека- мощное развитие головного мозга и нервной трубки.

Периодизация развития человека и животных.

Эмбриональное развитие возможно лишь при сочетании внешних и внутренних факторов. Результаты классических исследований эмбриологи Светлова указали на 2 критических периода в развитии плацентарных млекопитающих , связанных с периодами имплантации и плацентации. В процессе закладки каждого органа существуют особые чувствительные периоды ,когда воздействие неблагоприятных факторов может вызвать то или иной отклонение. (аномалии ). Причиной аномалий может быть остановка развития той или иной системы организма в критический период.

К наиболее частым факторам ,нарушающим нормальный эмбриогенез, принадлежит ;

1) перезревание женской половой клетки , нарушение обмена веществ у матери

2) рентгеновское облучение связано с мутациями.

3) Для развития теплокровных животных и человека большое значение имеет температура тела. Длительное перегревание приводит к аномалиям развития плода

Этапы развития человека

В результате эмбриональной стадии онтогенеза образуется организм, претерпевающий после рождения дальнейший рост и развитие. Различают два вида постэмбрионального развития: НЕПРЯМОЕ (с превращением) и ПРЯМОЕ, которые представлены на схеме главных этапов онтогенеза:

Эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается рождением или выходом зародыша из яйца.

Эмбриональный период развития включает дробление зиготы, гаструлу, образование органов. На первом этапе зигота делится путем митоза. При этом сначала возникают две одинаковые клетки, потом - четыре и т.д. Клетки быстро делятся, но не растут. Число их увеличивается, а размеры уменьшаются. Этот процесс называют дроблением. Дробление заканчивается образованием небольшого полого пузырька - бластулы (от греч. blast - росток), который состоит из одного слоя клеток.

На следующей стадии образуется двуслойный зародыш - гаструла (от греч. gaster - желудок). Внутренний слой формируется за счет миграции части клеток или впячивания стенки внутрь полости пузырька. Наружный и внутренний слои клеток называют зародышевыми листками. Наружный листок - эктодерма (от греч. ectos - вне, снаружи и derma - кожа), внутренний - эндотерма (от греч. entos - внутри и derma).

На следующей стадии между эктодермой и энтодермой закладывается третий зародышевой листок - мезодерма (от греч. mesos - средний и derma). Из каждого зародышевого листка развиваются определенные органы и системы органов: из эктодермы - нервная система, органы чувств, кожа; из мезодермы - хорда, скелет, мышцы, кровеносная, выделительная, половая системы; из энтодермы - эпителий кишечника, пищеварительные железы, легкие.

Плацентарные млекопитающие — одна из самых больших групп животных, к которой в том числе относится человек. Считается, что эти виды достигли наибольшего развития в процессе эволюции, имея ряд определённых прогрессивных чёрт. Зная основные особенности плацентарных млекопитающих, можно с легкостью подготовиться к уроку по биологии, составив кратко доклад или рассказ, указав, какие характерные черты имеют эти животные.

Основные понятия

К плацентарным млекопитающим относятся виды, которые имеют специальный орган — плаценту. Именно через нее в утробе матери сначала яйцеклетка, а затем и формирующийся плод получают все необходимые питательные вещества. Считается, что наличие плаценты — прогрессивная черта различных животных, что позволяет им иметь крайне сложное внутреннее строение с многочисленными органами. При этом на свет появляются уже сформированные детёныши, которые быстро развиваются и растут.

В систематике всех видов млекопитающих принято выделять 2 основных подкласса, к которым относятся первозвери и настоящие звери. Первая категория — яйцекладущие животные, в том числе ехидна и утконос. Учёные отмечают, что это переходный тип от простейших видов к сложным высокоорганизованным млекопитающим. Для настоящих зверей характерно живорождение и внутриутробное развитие. В этой большой группе принято различать низшие и плацентарные виды. К первым относятся сумчатые, у которых беременность проходит крайне быстро, а детеныш рождается недоразвитым.

Основные признаки плацентарных животных:

наличие трёх видов зубов;
формирование вокруг плода плаценты;
постоянная высокая температура тела;
развитые полушария переднего мозга;
отсутствие сумчатых костей.

Именно наличие выраженного переднего мозга и отличает плацентарных животных от других видов. Кора полушарий может состоять из многих слоев клеток с четко выраженными центрами высшей нервной активности. Температура тела у плацентарных видов колеблется от 36,5 до 38 градусов, тогда как у сумчатых этот показатель составляет 34−35 градусов, у первозверей от 25 до 30 градусов тепла. Большинство рожает уже полностью сформированных детенышей, а у отдельных представителей они практически сразу имеют частичную самостоятельность.

Одной из особенностей плацентарных животных является наличие у них широких тазовых отверстий, что позволяет матери вынашивать крупноразмерных детёнышей. Это дает возможность рожать уже полностью сформированных крупных малышей, которые в скором времени становятся на ноги и быстро развиваются, получая вместе с материнским молоком большое количество легкоусваиваемого питательного белка.

Эволюционное развитие

После исчезновения динозавров, которые в конце мелового периода доминировали на планете, для небольших по своему размеру млекопитающих открылись новые экологические ниши и жизненные пространства. В это время уже отделились континенты, поэтому формирование видов происходило в определённой изоляции друг от друга. Известно, что в Австралии и Южной Америке доминировали сумчатые, а на других материках начали широко распространяться различные плацентарные животные.

Считается, что самым древним животным, у которого возникла плацентарность, можно назвать юрамайю, окаменелости которой были найдены в китайской провинции Ляонин в отложениях, относящихся к юрскому периоду. Именно в промежуток от 140 до 170 миллионов лет назад появилось разделение млекопитающих. Многие виды, у которых развитие плода происходило внутри утробы с использованием плаценты, получили возможность быстро размножаться и доминировать на планете.

В течение ближайших 50−70 миллионов лет появились разнообразные виды плацентарных млекопитающих, которые имели общее историческое происхождение и отличались своими отдельными генами. В зависимости от климата такие животные были как небольшими по размеру, так и огромными гигантами, в том числе слонами, гиппопотамами и носорогами с жирафами.

В отдельную группу относят человекоподобных обезьян и Homo Sapiens, которые благодаря развитой мозговой деятельности, не только научились создавать социум, но и мигрировали в другие, подходящие для жизни места.

Классификация животных

На сегодняшний день плацентарные виды являются самой разнообразной и распространённой среди всех млекопитающих. Ученые биологи выделяют 4 основных надотряда, которые отличаются от пресмыкающихся внешностью, особенностями строения и имеющимися генами. Характерной особенностью млекопитающих является живорождение и их особый онтогенез.

К этой группе млекопитающих относятся 18 больших отрядов. Животные характеризуются длительным периодом вынашивания детенышей: у слонов срок беременности может достигать почти 2 лет. Это высокоорганизованные виды, отличающиеся увеличенным размером мозга, к ним также относится человек, способный жить в социуме и имеющий развитое мышление.

Классификация плацентарных животных:

афротерии;
неполнозубые;
бореозутерии;
плацентарные грызуны.

К афротериям относится немногочисленная группа млекопитающих, обитающих в Африке и на Аравийском полуострове. Представителями этого обширного семейства являются даманы, трубкозубы, хоботовые млекопитающие и сирены. Неполнозубые включают 2 отряда и 29 видов, к ним относятся животные, обитающие в Южной, Северной и Центральной Америке.

Бореозутерии — инфракласс млекопитающих, проживающих в тропиках. К ним относятся таксоны и другие небольшие виды. Эта группа была выделена в результате проведённых молекулярных исследований животных, что и позволило определить их уникальность. Также выделяют разнообразных плацентарных грызунов, к которым относятся зайцеобразные, шерстокрылы и ряд других родов.

Функции плаценты

Основные функции плаценты:

транспортировка питательных веществ от матери к зародышу;
обеспечение правильного газообмена кровяных систем матери и ребенка;
выработка специальных гормонов, которые регулируют рост плода.

Сразу после родов плацента вместе с детенышем выходит во внешнюю среду, после чего перегрызается животными или самопроизвольно рвется. Кстати, интересен факт, что многие самки млекопитающих сразу после родов быстро съедают плаценту, так как в ней содержатся разнообразные полезные вещества и микроэлементы, необходимые для быстрого восстановления организма после тяжёлого периода беременности.

Последние исследования позволили установить, что сумчатые животные также имеют зачаточную плаценту, однако она растворяется в первые недели или месяцы беременности в зависимости от конкретного рода. Именно поэтому детёныши у них рождаются недоразвитыми, что существенно усложняет воспроизводство этих видов.

У многих плацентарных животных детеныши могут появляться на свет с различной степенью развитости. Например, зайцы и кролики относятся к одному отряду и рождают как зрячих детёнышей, так и голых и слепых.

Водные виды

К плацентарным животным относятся не только наземные млекопитающие, но и китообразные с ластоногими. Последние включают более 30 видов моржей, котиков и тюленей, которые большую часть своей жизни проводят в воде, выбираясь на сушу и лёд лишь во время линьки и размножения. Ластоногие являются объектами промысла, они дают пушнину, мясо, кожу и жир.

Также к отряду плацентарных относятся китообразные, которые включают более 80 видов. Это крупноразмерные животные, имеющие характерную рыбообразную форму тела. Передние конечности у них в процессе эволюции превратились в ласты, такие животные не имеют ушных раковин и шерстного покрова, но при этом слой подкожного жира может достигать у них 30 сантиметров и более. К этому отряду относятся не только разнообразные киты, но и кашалоты, дельфины и касатки.

С выходом животных из воды на сушу сменились условия окружающей их среды, и развитие зародыша стало происходить либо в яйце, как у птиц и пресмыкающихся, либо в специальном органе – матке, как у большинства млекопитающих. В первом случае весь запас питательных веществ, необходимых для развития, содержит белок и желток яйца, во втором – источником питания зародыша служат вещества, получаемые от материнского организма. В связи с этим яйцеклетка в процессе эволюции подавляющего большинства млекопитающих вторично утратила желток и стала очень маленькой.

Развитие за счет питательных веществ матери обусловливает тесный контакт зародыша с материнским организмом и живорождение. Однако надо отметить, что последнее свойственно также и некоторым представителям низших позвоночных: рыбам, земноводным и др. Но в отличие от млекопитающих, у зародышей которых весь обмен веществ совершается через материнскую кровь, у низших позвоночных, как вы знаете, взаимоотношения зародыша с телом матери значительно проще. У них половые пути самки служат главным образом местом вынашивания зародыша, развитие которого осуществляется в основном за счет желтка яйца. Последнее в связи с этим сохраняет большие размеры.

Млекопитающие представляют обширную группу животных, эмбриональное развитие которых отличается большим разнообразием. Среди ныне живущих млекопитающих можно проследить постепенный переход от яйцекладущих форм, развивающихся за счет питательных запасов яйца, до таких, как приматы, яйца которых полностью утратили желток, а зародыши приобрели очень сложные взаимоотношения с материнским организмом.

Развитие яйцекладущих млекопитающих

К яйцекладущим млекопитающим относятся ехидна и утконос. Ехидна вынашивает обычно одно яйцо в сумке, утконос откладывает несколько яиц в гнездо. Яйца этих животных содержат желток, в связи с чем их размеры крупнее, чем у большинства других млекопитающих. Наличием в яйце желтка определяется дискоидальный тип дробления, и все развитие протекает подобно птицам. Из яйца вылупляется детеныш, который питается секретом кожных желез матери.

Развитие сумчатых млекопитающих

Внутриутробное развитие, сопровождающееся несложной формой взаимоотношения развивающегося зародыша с материнским организмом, среди млекопитающих впервые обнаруживается у сумчатых. Яйцеклетка этих животных содержит незначительное количество желтка, поэтому ее размеры намного меньше, чем у яйцекладущих. После оплодотворения яйцо окружается белковой и тонкой скорлуповой оболочками. С началом дробления желток выталкивается из яйцеклетки и остается в виде округлого образования. Яйцеклетка дробится полностью, но при этом проявляются сохраняющиеся еще черты неполного дробления: первые три борозды меридиональные, как это свойственно только дискоидальному типу дробления. Возникающие бластомеры обрастают желток и образуют стенку пузырька, внутри которого находится разжиженный желток, смешанный с белком. Однако желточной энтодермы у сумчатых не образуется вследствие малого количества желтка. На небольшом участке стенки пузырька появляется зародышевый щиток, в области которого развивается зародыш. Его питание осуществляется путем всасывания питательных веществ, вырабатываемых железами слизистой оболочки матки. Рождающиеся детеныши сумчатых очень маленькие, они заканчивают свое развитие в сумке матери.

Развитие плацентарных млекопитающих

Сложные взаимоотношения зародыша с организмом матери устанавливаются у плацентарных млекопитающих. Их яйцеклетки практически лишены желтка и дробятся целиком. Дробление полное неравномерное. Правильной последовательности в увеличении числа бластомеров не наблюдается. Такое нарушение обусловливается очень ранним разделением бластомеров на зародышевые и внезародышевые. У некоторых млекопитающих уже с первых стадий дробления обозначаются более крупные темные зародышевые и светлые внезародышевые бластомеры. Деление зародышевых и внезародышевых бластомеров протекает независимо, в связи с чем нарушается его синхронность. Это приводит к тому, что увеличение общего количества бластомеров у млекопитающих выражается числами: 1, 2, 3, 5, 9, … или 1, 2, 4, 7, 10, …, а не кратными двум, как это наблюдается при полном и равномерном дроблении (например, у ланцетника).

В результате дробления образуется бластодермический, или зародышевый, пузырек, в котором внезародышевые бластомеры располагаются вокруг зародышевых. Пузырек соответствует бластуле, но по своему строению с ней несходен. На этой стадии зародыш внедряется в стенку матки.

Так как зародыш получает питательные вещества от матери, важно, чтобы контакт с ее организмом установился возможно раньше. Этот контакт и осуществляется при участии внезародышевых частей, отделяющихся уже на стадии дробления. В раннем обособлении зародышевого материала от внезародышевого заключается одна из особенностей развития млекопитающих.

При помощи слоя клеток, который составляет внезародышевую часть бластодермического пузырька, сначала происходит укрепление зародыша в слизистой оболочке матки, а затем его питание. Этот клеточный слой называется трофобластом. Под его воздействием слизистая оболочка матки постепенно разрушается, и зародыш погружается в ее стенку. Продукты распада клеток стенки матки, а также выделения маточных желез служат питанием зародышу на ранних стадиях развития.

В дальнейшем обнаруживаются особенности, характерные для отдельных представителей плацентарных млекопитающих, очень различающихся, как уже было отмечено, по своему эмбриональному развитию. Ограничимся здесь описанием гаструляции и закладки осевых органов у кролика.

Гаструляция

После погружения в слизистую оболочку матки бластодермический пузырек кролика сильно увеличивается. Это происходит вследствие разрастания внезародышевой части, которая образует стенку пузырька. Зародышевые клетки в виде плотного скопления прижаты на этой стадии к небольшому участку стенки пузырька и в таком виде называются зародышевым узелком. По мере роста бластодермического пузырька характер расположения клеток в узелке изменяется. Они правильно распределяются по стенке пузырька, как бы распластываются, плотно прижавшись к ней. Узелок при этом уплощается и принимает форму пластинки. Все последующие процессы формирования зародышевых листков и тела зародыша протекают в этой пластинке, подобной диску у птиц.

Прежде всего, происходит расщепление клеточного материала пластинки и образование двух пластов: наружного – эктодермы, которая состоит из более высоких и крупных клеток, и внутреннего – энтодермы, состоящей из клеток мелких и плоских. Вслед за образованием листков в средней части пластинки отчетливо выделяется зародышевый щиток, вполне соответствующий щитку у птиц. И так же как у птиц, в его средней части образуется первичная полоска с гензеновским узелком, а затем головная ямка и первичная бороздка и происходит перемещение внутрь зародыша материалов хорды и мезодермы. Эктодерма, расположенная над хордой, представляет зачаток нервной системы.

Следовательно, образование зародышевых листков и весь гаструляционный процесс протекает по тому типу, который свойственен меробластическим яйцам, хотя яйцо млекопитающих по своему строению относится к голобластическим.

От момента образования зиготы и до выхода зародыша из яйцевых оболочек длится эмбриональный период развития.

Дробление зиготы

После того, как произошло оплодотворение - слияние сперматозоида и яйцеклетки, образовавшаяся зигота начинает интенсивно делиться. Ее множественные митотические деления называют дроблением.

Важная особенность дробления в том, что не происходит увеличение в размере зародыша: клетки дробятся (делятся) настолько быстро, что не успевают накопить цитоплазматическую массу. Дробление зиготы человека является полным неравномерным асинхронным.

В результате дробления образуется морула. Морула (лат. morum - ягода тутового дерева) - клетка на стадии этапа дробления, когда зародыш представляет собой компактную совокупность клеток (без полости внутри).

Бластуляция

Бластуляция - заключительный период дробления, в который зародыш называется бластулой.

После очередных этапов многократного деления образуется однослойный зародыш с полостью внутри - бластула (греч. blastos — зачаток).

Стенки бластулы состоят из бластомеров, которые окружают центральную полость - бластоцель (греч. koilos — полый). Соединяясь друг с другом, бластомеры образуют бластодерму из одного слоя клеток.

Гаструляция (греч. gaster — желудок, чрево)

Гаструляцией называют стадию эмбрионального развития, в ходе которой клетки, возникшие в результате дробления зиготы, формируют три зародышевых листка: эктодерму, мезодерму и энтодерму.

Стенка бластулы начинается впячиваться внутрь - происходит инвагинация стенки. По итогу такого впячивания зародыш становится двухслойным. Двухслойный зародыш называется - гаструла. Полость гаструлы называется гастроцель (полость первичной кишки), а отверстие, соединяющее гастроцель и внешнюю среду - первичный рот (бластопор).

У первичноротых животных на месте первичного рта (бластопора) образуется ротовое отверстие. К первичноротым относятся: кишечнополостные, плоские, круглые и кольчатые черви, моллюски, членистоногие.

У вторичноротых на месте бластопора формируется анальное отверстие, а ротовое отверстие образуется на противоположном полюсе. К вторичноротым относят хордовых и иглокожих (морских звезд, морских ежей).

При впячивании части бластулы (инвагинации) клетки бластодермы мигрируют внутрь и становятся энтодермой (греч. entós — внутренний). Оставшаяся часть бластодермы снаружи называется эктодермой (греч. ἔκτος - наружный).

Между энто- и эктодермой из группы клеток формируется третий зародышевый листок - мезодерма (греч. μέσος — средний).

Нейрула

Эта стадия следует за гаструлой. Ранняя нейрула представляет собой трехслойный зародыш, состоящий из энто-, экто- и мезодермы. На этапе нейрулы происходит закладка отдельных органов.

Важно отметить, что на стадии нейрулы происходит процесс нейруляции - закладывание нервной трубки. Нервная пластинка, образовавшаяся на ранних этапах, прогибается внутрь, при этом ее края сближаются и, замыкаясь, формируют нервную трубку.

Итак, как уже было сказано, на стадии нейрулы закладываются отдельные органы. Эктодерма образует покровный эпителий и нервную пластинку, мезодерма (из которой в дальнейшем появятся все соединительные ткани), энтодерма - окружает полость первичной кишки (гастроцель), образуя кишечник. От энтодермы отшнуровывается хорда.

Все три зародышевых листка требуют нашего особого внимания, а также понимания того, какие органы и структуры из них образуются.

Эктодерма (греч. ἔκτος - наружный) - наружный зародышевый листок, образует головной и спинной мозг, органы чувств, периферические нервы, эпителий кожи, эмаль зубов, эпителий ротовой полости, эпителий промежуточного и анального отделов прямой кишки, гипофиз, гипоталамус.

Мезодерма (греч. μέσος — средний) - средний зародышевый листок, образует соединительные ткани: кровеносную и лимфатическую системы, костную и хрящевую ткань, мышечные ткани, дентин и цемент зубов, а также выделительную (почки) и половую системы (семенники, яичники).

Из зародышевых листков образуются ткани, органы и системы органов. Такой процесс называется органогенезом. В период закладки органов важное значение имеет воздержание матери от вредных привычек (алкоголь, курение), которые могут нарушить процесс дифференцировки клеток и привести к тяжелейшим аномалиям, уродствам плода.

Некоторые лекарства также могут оказывать на плод тератогенный эффект (греч. τέρας — чудовище, урод), приводя к развитию уродств. Периоды закладки органов и система органов вследствие их большой важности носят название критических периодов эмбриогенеза.

Анамнии и амниоты

Анамнии, или низшие позвоночные - группа животных, не имеющая зародышевых оболочек (зародышевого органа - аллантоиса и амниона). Анамнии проводят большую часть жизни в воде, без которой невозможно их размножение.

К анамниям относятся рыбы, земноводные.

Амниоты - группа высших позвоночных, характеризующаяся наличием зародышевых оболочек. К амниотам относятся пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие.

Зародышевый орган, аллантоис, является органом дыхания и выделения.

За счет особых оболочек, развивающихся в ходе эмбрионального развития, амниона и серозы, у амниот формируется амниотическая полость. В ней находится зародыш, окруженный околоплодными водами. Благодаря такому гениальному устройству, амниотам для размножения и развития более не нужно постоянное нахождение в водоеме, они "обрели независимость" от него.

Развитие плода происходит в мышечном органе - матке, которая, сокращаясь во время родов, стимулирует изгнание плода через родовые пути. Питание осуществляется через плаценту - "детское место" - орган, который с одной стороны омывается кровью матери, а с другой - кровью плода. Через плаценту происходит транспорт питательных веществ и газообмен.

Соединяет плаценту и плод особый орган - пуповина, внутри которой проходят артерии, вены.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: