Теория гастреи геккеля кратко
Обновлено: 05.07.2024
Гастреи теория, теория, сформулированная Э. Геккелем (в значительной мере на основании сравнительно-эмбриологических исследований А. О. Ковалевского) , согласно которой все многоклеточные животные произошли от одного общего предка — гипотетического организма — гастреи. По мнению Геккеля, гастрея имела овальное мешковидное тело с двухслойной стенкой и ротовым отверстием; наружный слой представлял кожу, внутренний — стенку кишечника; возникла в процессе эволюции путём впячивания, или инвагинации, из однослойного пузыревидного животного (бластеи) . Двухслойный зародыш на стадии гаструлы, по Геккелю, повторяет строение общего предка всех многоклеточных животных (см. Биогенетический закон) . Из современных животных, как считал Геккель, ближе всего к гастрее стоят кишечно-полостные. У Г. т. немного сторонников, т. к. нет оснований считать инвагинацию первичным способом гаструляции.
ГАСТРЕ́И ТЕО́РИЯ, предложенная и разработанная Э. Геккелем (1872–74) теория происхождения многоклеточных животных. Опираясь на биогенетический закон , он предполагал, что предками многоклеточных организмов были жгутиковые простейшие, образовывавшие однослойную сферич. колонию (подобно совр. вольвоксовым). При плавании они ориентировались одним полюсом вперёд. Постепенно на переднем конце колонии возникло впячивание стенки внутрь. Это привело к образованию двуслойного многоклеточного организма, подобного гаструле, – гастреи. Его внутр. полость (первичный кишечник) открывалась во внешнюю среду единственным отверстием – первичным ртом. Строение гипотетич. гастреи соответствует организации низших многоклеточных животных – кишечнополостных. Однако у наиболее примитивных из них образование гаструлы происходит не путём впячивания стенки однослойного пузыревидного зародыша, а посредством миграции клеток в его полость. Это дало основание для разработки И. И. Мечниковым новой теории происхождения многоклеточных (см. Фагоцителлы теория ).
- Теория га́стреи — гипотеза, объясняющая происхождение многоклеточных организмов от одноклеточных. Была предложена немецким ученым Эрнстом Геккелем в 1866 году.
Согласно этой теории, первичный многоклеточный организм мог возникнуть в процессе деления клетки, во время которого имело место нерасхождение дочерних клеток, образовавшихся в результате многократного деления одноклеточного животного, возможно простейшего. Далее в скоплениях таких клеток появились анатомические и функциональные различия, которые привели к дальнейшей специализации. Таким образом мог образоваться многоклеточный организм с некоторым разделением функций клеток: одни клетки отвечали за движение, другие за питание и пищеварение. По сути, это был прообраз первых кишечнополостных животных. Этот многоклеточный организм Геккель назвал гастреей, по аналогии с гаструлой — ранней стадией эмбрионального развития животных.
Связанные понятия
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве единого структурного элемента живых организмов.
Эволюционная биология развития (англ. evolutionary developmental biology, evo-devo) — область биологии, которая, сравнивая онтогенез различных организмов, устанавливает родственные связи между ними и вскрывает развитие онтогенетических процессов в ходе эволюции. Она рассматривает происхождение и эволюцию эмбрионального развития; как изменения в онтогенетическом развитии приводят к возникновению новых признаков; роль фенотипической пластичности в эволюции; как экология влияет на развитие и эволюционные.
Клетки зародышевой линии — клетки многоклеточного организма, дифференцированные или отделённые таким образом, что в обычных процессах воспроизведения они дают начало потомству.Как правило, такая передача осуществляется в процессе полового размножения; обычно это процесс, включающий систематические изменения генетического материала, изменения, которые возникают во время рекомбинации, мейоза и оплодотворение или сингамии например. Однако, существует много исключений, включая процессы, такие как различные.
Многокле́точный органи́зм — внесистематическая категория живых организмов, тело которых состоит из многих клеток, большая часть которых (кроме стволовых клеток, таких как, например, клетки камбия у растений) дифференцирована, т.е. они различаются по строению и выполняемым функциям.
Клональное старение (англ.: clonal senescence) — вид клеточного старения, свойство ряда митотически делящихся клеток, например соматических клеток или некоторых простейших, проявляющееся в замедлении и конечной остановке клеточных делений. Преодолеть клональное старение позволяют: для простейших — половое размножение, после которого организм восстанавливает скорость делений, а для соматических клеток — раковая трансформация или внешние воздействия. Показано также наличие клеточного старения и для.
Теория симбиогене́за (симбиотическая теория, эндосимбиотическая теория, теория эндосимбиоза) объясняет механизм возникновения некоторых органоидов эукариотической клетки — митохондрий, гидрогеносом и пластид.
Закон зародышевого сходства или Закон Бэра — закон, согласно которому на начальных этапах эмбрионального развития зародыши животных разных видов сходны по своему строению, что отражает единство происхождения животного мира.
Феноптоз — гипотеза запрограммированной смерти, выдвинутая в 1880-х годах Августом Вейсманом. Согласно этой гипотезе, предполагается, что путём естественного отбора возник механизм для исключения старых изношенных особей с целью освобождения жизненного пространства и ресурсов молодым поколениям.
Прокарио́ты (лат. Procaryota, от др.-греч. πρό ‘перед’ и κάρυον ‘ядро’), или доя́дерные — одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (таких как митохондрии или эндоплазматический ретикулум, за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий).
Ценогенез (англ. Cenogenesis, Caenogenesis) — внесение в эмбриональное развитие характеристик или структур, не присутствующих ранее в истории эволюции вида или более крупной систематической группы, в отличие от палингенеза. Известным примером является появление плаценты у млекопитающих.
Теория фагоцителлы — теория происхождения многоклеточных животных от гипотетического предка — фагоцителлы, предложенная Ильёй Ильичём Мечниковым в 1882 году.
Генетика развития растений (биология развития растений) — частная отрасль генетики, изучающая особенности развития растений, гены, экспрессирующиеся и обеспечивающие нормальное формирование и функционирование тканей и органов растений.
Филэмбриогенез (от др.-греч. φῦλον — племя, род, вид и эмбриогенез) эволюционное изменение хода индивидуального развития организмов.
Жизнь — основное понятие биологии — активная форма существования материи, в некотором смысле высшая по сравнению с её физической и химической формами существования; совокупность физических и химических процессов, протекающих в клетке, позволяющих осуществлять обмен веществ и её деление (вне клетки жизнь не существует, вирусы проявляют свойства живой материи только после переноса генетического материала в клетку). Приспосабливаясь к окружающей среде, живая клетка формирует всё многообразие живых организмов.
Синтетическая теория эволюции (также современный эволюционный синтез, англ. modern synthesis или neo-Darwinian synthesis) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. Синтетическая теория эволюции также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие дисциплины.
Эволюцио́нная биоло́гия — раздел биологии, изучающий происхождение видов от общих предков, наследственность и изменчивость их признаков, размножение и разнообразие форм в ходе эволюционного развития. Развитие отдельных видов обычно рассматривается в контексте глобальных преобразований флор и фаун, как компонентов биосферы. Эволюционная биология начала оформляться в качестве раздела биологии с широким признанием идей об изменчивости видов во второй половине XIX века.
Хромосомная теория наследственности — теория, согласно которой передача наследственной информации в ряду поколений связана с передачей хромосом, в которых в определённой и линейной последовательности расположены гены. Эта теория сформулирована в начале XX века, основной вклад в её создание внесли американский цитолог У. Саттон, немецкий эмбриолог Т. Бовери и американский генетик Т. Морган со своими сотрудниками К. Бриджесом, А. Стёртевантом и Г. Мёллером.
Гомологические ряды в наследственной изменчивости — понятие, введенное Н. И. Вавиловым при исследовании параллелизмов в явлениях наследственной изменчивости по аналогии с гомологическими рядами органических соединений.
Вирусологическая теория эволюции — эволюционная теория, считающая главным фактором наследственной изменчивости не радиоактивность или другие факторы, а заражение вирусом, изменяющим наследственность заражённого организма.Вирус, как известно, способен переносить значительное число генетического материала и тем самым вызывать резкое, скачкообразное изменение сразу многих признаков того или иного вида. На настоящий момент достоверно подтверждено наличие у вирусов мигрирующих (мобильных генов) в виде.
Олигомеризация органов (др.-греч. ὀλίγος — малый, немногий, незначительный + μέρος — часть) — уменьшение числа гомологичных (имеющих общее происхождение) органов в процессе эволюции животных.
Аббревиация (от лат. abbreviatio — сокращение, укорочение) — утрата некоторых фаз и стадий развития органов или отдельных структур в онтогенезе животных организмов. Причиной как правило является изменение среды обитания или условий жизни.
Совокупность данных, раскрывающих биохимические реакции и молекулярные механизмы как наследования свойств, приобретенных организмом в течение жизни, так и самоорганизации наследственного аппарата.
Трёхдоменная система — биологическая классификация, предложенная в 1977 году Карлом Вёзе. Она разделяет клеточные формы жизни на три домена: археи, бактерии и эукариоты. В частности, особенное внимание в ней уделяется разделению прокариот на две группы, первоначально названные Эубактерии (сейчас Бактерии) и Архебактерии (сейчас Археи). Вёзе утверждал, основываясь на различиях в генах 16s рРНК, что эти две группы и эукариоты отделились от общего предка с плохо развитым генетическим аппаратом, которого.
Эмбрио́н (др.-греч. ἔμβρυον), или заро́дыш, — ранняя стадия развития животного и человека, начиная от оплодотворённого яйца (зиготы).
Насле́дование — передача генетической информации (генетических признаков) от одного поколения организмов к другому. В основе наследования лежат процессы удвоения, объединения и распределения генетического материала, поэтому закономерности наследования у разных организмов зависят от особенностей этих процессов.
Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) — граница количества делений соматических клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1961 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе.
Филогене́тика, или филогенети́ческая система́тика, — область биологической систематики, которая занимается выявлением и прояснением эволюционных взаимоотношений среди разных видов жизни на Земле, как современных, так и вымерших. Эволюционная теория утверждает, что сходство тех или иных особей или видов часто указывает на общее происхождение или общего предка. Потому взаимоотношения, установленные филогенетической систематикой, часто описывают эволюционную историю видов и их филогенез, исторические.
Параллельная эволюция или параллелизм (от греч. παράλληλος — параллельный; идущий рядом) — независимое развитие сходных признаков в эволюции близкородственных, но выделившихся групп организмов, протекающее в одном направлении. Предполагает наличие общего предка, имеющего зачатки анатомических черт, способствующих этому и происходит при сходном эволюционном давлении благодаря протеканию естественного отбора. Если организмы не близкородственны, то эволюция является конвергентной.
Возникновение жизни, или абиогенез, — процесс превращения неживой природы в живую; в узком смысле слова под абиогенезом понимают образование органических соединений, распространённых в живой природе, вне организма без участия ферментов. Альтернативой абиогенеза в этом смысле является панспермия.
Систе́ма органи́ческого ми́ра — это систематическое описание всех существующих в настоящее время и существовавших ранее организмов.
Кле́тка — структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов и вироидов — форм жизни, не имеющих клеточного строения). Обладает собственным обменом веществ, способна к самовоспроизведению. Организм, состоящий из одной клетки, называется одноклеточным (многие простейшие и бактерии). Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, называется цитологией. Также принято говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.
Эволюционная теория номадических генов была предложена В. Геодакяном в 1996 г. Так же как и эволюционные теории пола и асимметрии, номадическая теория генов основана на принципе сопряженных подсистем, которые эволюционируют асинхронно. Теории пола и половых хромосом тесно взаимосвязаны и описывают процесс эволюции признака на разных уровнях организации. В филогенезе эволюция у мужского пола начинается и кончается раньше, чем у женского поскольку признаки появляются сначала в генотипе мужских особей.
Эпигенетическая теория эволюции (ЭТЭ) — одна из современных эволюционных теорий, основанная на данных эпигенетики.
Рис. 1. Ранние стадии развития кораллового полипа. A, B — яйцо, C, D, E — последовательные стадии дробления, F, G — бластула (F — целиком, G — в разрезе), H — ранняя гаструла в разрезе, K, I — зрелая гаструла (K — целиком, I — в разрезе). Согласно геккелевской теории происхождения многоклеточных животных, гипотетические бластея и гастрея выглядели примерно так же, как изображенные здесь бластула и гаструла. Рисунок Эрнста Геккеля
Со времен классика эволюционной биологии Эрнста Геккеля предком настоящих многоклеточных животных чаще всего считался плавающий организм с ресничками (гастрея). Предполагалось, что лишь впоследствии он осел на дно. В последние годы ряд ученых активно возражает против этой гипотезы, считая первичной именно донную форму. Датский зоолог Клаус Нильсен, исследовав распределение разных типов индивидуального развития по филогенетическим деревьям (главным образом среди морских беспозвоночных, очень разнообразных в этом отношении), сделал вывод, что, судя по сумме современных данных, Геккель был все-таки прав. В частности, планктонную личинку кольчатых червей и родственных им животных — трохофору — вполне можно рассматривать как преобразованную геккелевскую гастрею.
Эта теория была предложена Эрнстом Геккелем в 1874 году. В раннем эмбриональном развитии животных есть стадии бластулы и гаструлы. Типичная бластула представляет собой однослойный шар, типичная гаструла — двуслойный мешок (рис. 1). Бластула превращается в гаструлу обычно путем погружения части клеток внутрь. Геккель предположил, что эти стадии индивидуального развития кратко повторяют (рекапитулируют) соответствующие стадии эволюции. По его мнению, предком многоклеточных животных была шарообразная колония простейших — бластея. Потом одно из полушарий бластеи погрузилось внутрь, и возник двуслойный организм — гастрея. Внутренний слой клеток гастреи стал кишечником, внешний — кожей (точнее, эпидермисом); также из внешнего слоя клеток развилась нервная система, которая есть у всех настоящих многоклеточных животных (Eumetazoa).
Итак, согласно теории гастреи, общий предок настоящих многоклеточных животных был голопелагическим планктотрофным организмом.
Рис. 2. Три типа индивидуального развития животных. Схема из обсуждаемой статьи в BioMed Central Evolutionary Biology.
У многих современных животных есть плавающие личинки, частично сохраняющие — рекапитулирующие — черты гастреи или даже бластеи. Такие личинки называются первичными. Примеры первичных личинок — трохофора кольчатых червей, диплеврула иглокожих. Первичные личинки всегда имеют жгутики или реснички и плавают с их помощью. Такой способ плавания — очень древний, унаследованный прямо от простейших. Чаще всего ресничные клетки собраны в полоски — так называемые ресничные шнуры.
Плавающие личинки могут питаться самостоятельно, поедая планктон (планктотрофное питание), а могут и жить за счет желтка, запасенного еще в яйце (лецитотрофное питание). И наконец, у многих животных личиночная стадия исчезла совсем. Развитие без личинки называется прямым.
Рис. 3. Теория конечной надставки и теория интеркаляции. И в правой, и в левой части картинки вверху изображено индивидуальное развитие предполагаемого предка, внизу — потомка. Новая стадия и там и там выделена красным цветом. Схема из обсуждаемой статьи в BioMed Central Evolutionary Biology.
Рис. 4. Типы развития морских ежей. Эти животные выбраны исключительно в качестве примера. Слева — фотографии самца и самки современного морского ежа Brachysternaster chesheri. bp — выводковые карманы, в которых вынашивается икра. gp — половое отверстие (гонопор). На фотографиях гонопоры самца полностью открыты, а гонопоры самки забиты частицами органического материала, и очищен из них только левый (черный кружок). У видов с планктотрофным развитием выводковых карманов нет, а гонопоры самцов и самок имеют одинаковый размер. У видов с непланктотрофным развитием выводковые карманы есть, а гонопоры самок значительно шире, чем у самцов (через них должны проходить крупные икринки); на фотографиях показан именно такой случай. Эти признаки позволяют определять тип развития даже по ископаемому материалу. Справа — эволюционное древо морских ежей отряда Spatangoida, живших в меловом периоде. Сверху подписаны века мелового периода: Ap — аптский, Al — альбский, Ce — сеноманский, T — туронский, C — сенонский, S — сантонский, Ca — кампанский, M — маастрихтский. Справа курсивом — названия родов. Типы развития обозначены цветами. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в BioMed Central Evolutionary Biology. Древо заимствовано с изменениями из работы: Cunningham J., Abt C., 2009. Coordinated shifts to non-planktotrophic development in spatangoid echinoids during the Late Cretaceous
Теория интеркаляции исходит из того, что ресничная личинка устроена очень просто, а потому и ее возникновение могло происходить легко. Но, вообще-то говоря, организм планктотрофной личинки не так уж и прост. Например, у типичной трохофоры захват пищевых объектов устроен так, что два опоясывающих тело личинки ресничных шнура (прототрох и метатрох) должны бить ресничками строго навстречу друг другу. А ведь плавает она тоже с помощью ресничек. Система ресничных шнуров, обеспечивающих одновременно и движение, и питание, — это тонкий сложный механизм, который легко утратить (возможно, для этого хватит мутации одного гена), но совсем непросто приобрести. Из общих соображений следует, что потеря активно питающейся ресничной личинки должна быть во много раз более частым эволюционным событием, чем ее появление. Именно этот вывод и подтверждают эволюционные деревья.
Нильсен приходит к выводу, что доступные на данный момент факты скорее подтверждают гипотезу, согласно которой предок настоящих многоклеточных животных был голопелагическим планктотрофным организмом. Вероятнее всего, это была гастрея. После добавления донной стадии гастрея превратилась в личинку, заодно утратив свое название. Кстати, личинка в виде самостоятельно питающейся ресничной гаструлы действительно есть у некоторых коралловых полипов.
Но Нильсен не останавливается на этом выводе. Он предлагает целый эволюционный сценарий, описывающий, как личинка-гаструла могла постепенно превратиться в личинку-трохофору (рис. 5). Этот шаг Нильсена — принципиальный. По его убеждению, любая гипотеза, касающаяся происхождения чего-либо, должна завершаться подобным сценарием, реконструирующим полную последовательность жизнеспособных эволюционных стадий. Правда, сценарий Нильсена в любом случае относится только к трохофоре — личинке кольчатых червей, моллюсков и некоторых родственных им групп. Происхождение личинки-диплеврулы, свойственной иглокожим, должно объясняться как-то иначе.
Источник: Claus Nielsen. Life cycle evolution: was the eumetazoan ancestor a holopelagic, planktotrophic gastraea? // BioMed Central Evolutionary Biology. 2013. V. 13. P. 1–18. Статья в свободном доступе.
Читайте также: