ОНТОГЕНИЯ: ЕТАПИ НА РАЗВИТИЕ НА ЖИВОТНИТЕ И ТЕХНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В онтогенията е процес, чрез което се случва развитието на индивида. Явлението започва с оплождането и се разпростира до стареенето на органичните същества. Областта на биологията, отговорна за изучаването на онтогенезата, е биология на развитието.

В този процес се случва "преводът" на генотипа - цялата генетична информация на биологично образувание - във фенотипа, който можем да наблюдаваме. Най-драматичната трансформация се случва в ранните етапи на развитие, с трансформацията на клетка в завършен индивид.

Romanes, GJ; качено в Wikipedia от bg: Потребител: Phlebas; автори на страницата с описания: bg: Потребител: Phlebas, bg: Потребител: SeventyThree, през Wikimedia Commons

Днес синтезът на биологията на развитието и теорията на еволюцията, известен като evo-devo, е много популярен масив от знания, който се разраства с прескачания. Това ново поле има за цел да обясни еволюцията на огромното разнообразие от морфологии, изложени от живи организми.

„Ontogeny рекапитулира филогения“

Историческа перспектива

Връзката между онтогенезата и филогенезата е била преобладаваща гледна точка през целия 21 век. Широко известно е, че различните видове организми са много по-сходни помежду си в ембрионалните си стадии, отколкото при възрастните форми. През 1828 г. Карл Ернст фон Баер забелязва този модел в сибила на Vertebrata.

Баер отбеляза, че при различни видове тетраподи има някои сходства в ембриона, като хриле, нотохорда, сегментация и крайници с форма на перка.

Те се формират преди типичните характеристики, които позволяват да се диагностицира въпросната група в по-конкретен йерархичен ред за класификация.

Тази идея беше преформулирана от известния - и един от най-страстните последователи на Чарлз Дарвин - биологът с произход от Германия Ернст Хекел.

Хекел е приписан с известната фраза „онтогенезата рекапитулира филогенезата“. С други думи, рекапитулацията предполага развитието на един организъм да повтаря еволюционната му история от възрастните форми на неговите предци.

Настояща визия

Въпреки че фразата е добре известна днес, до средата на 21 век беше ясно, че предложението на Хекел рядко се изпълнява.

SJ Gould, известният палеонтолог и еволюционен биолог, изложи идеите си за рекапитулация в това, което той нарече "принцип на терминално добавяне". За Гулд рекапитулацията може да се случи, докато настъпи еволюционна промяна чрез последователното добавяне на етапи в края на онтогенезата на предците.

По същия начин също трябва да е вярно, че времевата продължителност на онтогенезата на предците трябваше да бъде съкратена с развитието на родословието.

Днес съвременните методологии успяха да опровергаят предложената от закона за биогенетиката концепция за добавяне.

При Хекел това допълнение възниква поради непрекъснатата употреба, която се дава на органите. Въпреки това еволюционните последици от използването и използването на органи са изхвърлени.

Понастоящем е известно, че бранхиалните арки в ембрионалните стадии на бозайници и влечуги никога не имат формата, съответстваща на възрастни риби.

Освен това има вариации във времето или времето на определени етапи в развитието. В еволюционната биология тази промяна се нарича хетерохрония.

Етапи на развитие на животните

Онтогенията обхваща всички процеси на развитие на органичните същества, започвайки с оплождането и завършвайки със стареенето.

Логично най-драматичните трансформации се случват на първите етапи, при които една клетка е способна да формира цял индивид. По-нататък ще опишем процеса на онтогения, като ще наблегнем на ембрионалните етапи.

Съзряване на ооцитите

По време на процеса на оогенеза яйцеклетка (женската гамета, наричана още яйцеклетка) се подготвя за оплождане и ранните етапи на развитие. Това се случва чрез натрупване на резервен материал за бъдещето.

Цитоплазмата на яйцеклетката е среда, богата на различни биомолекули, главно вестител РНК, рибозоми, трансферна РНК и други машини, необходими за синтеза на протеини. Клетъчното ядро ​​също търпи значителен растеж.

Сперматозоите не изискват този процес, тяхната стратегия е да премахнат възможно най-много цитоплазма и да кондензират ядрото, за да запазят малки размери.

Оплождане

Събитието, което бележи началото на онтогенезата, е оплождането, което включва съединението на мъжка и женска гамета, обикновено по време на акта на сексуално възпроизвеждане.

В случай на външно торене, както се случва при много морски организми, и двете гамети се изхвърлят във водата и се намират на случаен принцип.

При оплождането диплоидният брой на индивида се реинтегрира и позволява комбинираните процеси между бащините и майчините гени.

В определени случаи спермата не е необходима за активиране на развитието. Но при повечето индивиди ембрионът не се развива по правилния начин. По подобен начин някои видове могат да се размножават чрез партеногенеза, при която нормалното развитие на ембрионите протича без нужда от сперма.

За разлика от това, някои яйца изискват активиране на спермата, но не включват генетичния материал на тази мъжка гамета в ембриона.

Спермата и яйцеклетката трябва да бъдат разпознати правилно, за да могат да се проведат всички събития след оплождане. Това разпознаване се медиира от серия протеини, специфични за всеки вид. Съществуват и бариери, които не позволяват яйцеклетка, веднъж оплодена, да бъде достигната от втора сперма.

ембриогенезата

След оплождането и активирането на яйцеклетката настъпват първите етапи на развитие. При сегментация ембрионът многократно се разделя, за да се превърне в група от клетки, наречени бластомери.

През този последен период не се наблюдава растеж на клетките, а само подразделението на масата. В крайна сметка имате стотици или хиляди клетки, отстъпвайки на състоянието на бластула.

С развитието на ембриона той придобива полярност. Следователно, може да се направи разлика между растителния полюс, разположен в единия край, и полюса на животните, богат на цитоплазма. Тази ос дава ориентир за развитие.

Видове яйца

В зависимост от количеството жълтък, което яйцето има, и разпределението на споменатото вещество, яйцето може да се класифицира като олиголецити, хетеролейити, телолецити и центролецити.

Първите имат, както показва името им, малко количество жълтък и той се разпределя повече или по-малко равномерно в цялото яйце. Като цяло размерът му е малък. Хетеролецитите имат повече жълтък от олиголецитите, а жълтъкът е концентриран на вегетативния полюс.

Телолецитосите съдържат обилно количество жълтък, заемайки почти цялото яйце. Накрая, центролецитос целият жълтък е концентриран в централната област на яйцето.

Blastulation

Бластулата представлява маса от клетки. При бозайниците това клетъчно групиране се нарича бластоциста, докато при повечето животни клетките са подредени около централна кухина на течността, наречена бластоцеле.

В състояние на бластула беше възможно да се покаже голямо увеличение по отношение на количеството на ДНК. Въпреки това размерът на целия ембрион не е много по-голям от оригиналната зигота.

Grastrulation

Гаструлацията превръща сферичната и проста бластула в много по-сложна структура с два зародишни слоя. Този процес е разнороден, ако сравним различните родови линии на животните. В някои случаи се образува втори слой, без да се прави вътрешна кухина.

Отворът към червата се нарича бластопор. Съдбата на бластоспора е много важна характеристика за разделянето на две големи родове: протостоматите и дейтеростомите. В първата група бластоспорът поражда устата, докато във втората бластопорът поражда ануса.

По този начин гаструлата има два слоя: външен слой, който заобикаля бластоцелето, наречен ектодерма, и вътрешен слой, наречен ендодерма.

Повечето животни имат трети зародишен слой - мезодермата, разположен между двата слоя, споменати по-горе. Мезодермата може да се образува по два начина: клетките възникват от вентрална област на устната на бластоспора и оттам те се размножават или възникват от централния участък на стените на архинтерона.

В края на гаструлация ектодермата покрива ембриона, а мезодермата и ендодермата са разположени във вътрешната част. С други думи, клетките имат различно крайно положение от това, с което са започнали.

Образуване на каелом

Целомът е кухина на тялото, която е заобиколена от мезодерма. Това се случва, защото по време на процеса на гаструлация бластоцелето е почти напълно запълнено с мезодерма.

Тази целоматична кухина може да се появи по два начина: шизоцелична или ентероцелична. И двата коелома обаче са функционално еквивалентни.

Organogenesis

Органогенезата включва серия от процеси, при които всеки от органите се формира.

Най-важните събития включват миграцията на определени клетки до мястото, където са необходими за формиране на споменатия орган.

Генна експресия по време на онтогения

В развитието е установено, че епигенезата протича на три етапа: формиране на модел, определяне на положението на тялото и индуциране на правилното положение за крайниците и различните органи.

За генериране на отговор има определени генни продукти, наречени морфогени (дефиницията на тези образувания е теоретична, а не химическа). Те работят благодарение на формирането на диференциален градиент, доставяйки пространствена информация.

По отношение на участващите гени, хомеотичните гени играят основна роля в развитието на индивидите, тъй като те определят идентичността на сегментите.

Препратки

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF, & Wake, DB (1979). Размер и форма в онтогения и филогения. Палеобиология, 5 (3), 296-317.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Покана за биология. Macmillan.
3. Gould, SJ (1977). Онтогения и филогения. Harvard University Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Интегрирани принципи на зоологията. McGraw - Хил.
5. Kardong, KV (2006). Гръбначни: сравнителна анатомия, функция, еволюция. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML, & McNamara, KJ (2013). Хетерохрония: еволюцията на онтогенията. Springer Science & Business Media.