Онтогенез

Онтогенез — процесс индивидуального развития организмов от момента образования зиготы и до смерти. Он включает несколько этапов.

Оплодотворение

Оплодотворение у животных состоит из нескольких этапов. Сначала сперматозоид проникает внутрь яйцеклетки. Акросома выделяет особый фермент (гиалуронидаза), который растворяет оболочку яйцеклетки, и ядро сперматозоида проникает внутрь. Вокруг яйцеклетки формируется оболочка, препятствующая проникновению других сперматозоидов в нее. Далее происходит слияние гаплоидных ядер обеих гамет и образование диплоидной клетки — зиготы.

Гаплоидные ядра несут генетическую информацию от двух родительских организмов. Затем происходит активация зиготы, и она начинает делиться митозом. Иногда зигота делится на не- сколько частей, и из нее развивается не один организм, а несколько, это явление называется полиэмбрионией. В природе полиэмбриония встречается у броненосцев и некоторых насекомых (наездники). У человека именно таким способом возникают однояйцевые близнецы.

У животных оплодотворение бывает наружное (внешнее) и внутреннее. 

В процессе онтогенеза реализуется наследственная информация организма, происходит рост, дифференцировка и взаимодействие частей развивающегося организма. Онтогенез делят на два периода: эмбриональный и постэмбриональный.

Эмбриональный период

Эмбриональный период (эмбриогенез) начинается с момента образования зиготы и продолжается до рождения организма или вылупления (выхода) из яйцевых оболочек.

Он протекает в несколько стадий:

• Дробление — митотическое деление зиготы, с образованием зародыша сначала из 2, 4, 8, 16 и т.д. клеток — бластомеров, которые плотно прилегают друг к другу (т.e. происходит накопление клеточной массы). Сначала формируется морула — многоклеточный шарообразный зародыш (обычно состоит из 32 бластомеров) без полости внутри, размером с зиготу (т.к. не происходит активный рост клетки). Затем происходит смещение бластомеров к периферии, и образуется бластула.

• Бластула — однослойный зародышевый пузырёк с полостью внутри. Стенку бластулы называют бластодермой, а полость — бластоцелью.

• Потом начинается гаструляция — процесс образования двухслойного зародыша за счёт впячивания нижних клеток бластулы внутрь (инвагинация). В результате образуются два слоя клеток и развивается полость с отверстием — бластопором (первичный рот), а сама полость называется гастральной полостью (гастроцель), которая в дальнейшем превращается в кишечник.

• Гаструла состоит из внешнего (эктодерма) и внутреннего (энтодерма) слоя клеток. На этой стадии (двух зародышевых листков) заканчивается развитие у губок и кишечнополостных. У остальных животных далее идёт формирование третьего зародышевого листка — мезодермы за счёт миграции внутрь полости гаструлы части клеток эктодермы и энтодермы.

• У хордовых животных через некоторое время образуется нейрула — трёхслойный зародыш. За счёт утолщения и передвижения внутрь верхней части эктодермы образуется нервная пластинка (и нервная трубка в дальнейшем путем сворачивания (смыкания) краев пластинки). Происходит образование хорды из мезодермы, под которой находится кишечная трубка. Так в конце стадии нейрулы имеется мезодермальная вторичная полость — целом, а также осевые органы: нервная трубка, хорда и кишечная трубка.

• Гисто и органогенез — процесс формирования органов и тканей в результате дифференцировки клеток зародышевых листков. У беспозвоночных начинается на стадии поздней гаструлы, у позвоночных на стадии нейрулы.

Зародышевые листки

Зародышевые оболочки

Внезародышевые (провизорные) органы — это органы, которые закладываются на разных этапах эмбрионального развития, но не входят в состав зародыша. Они временно необходимы для нормального развития зародыша.

При развитии зародыша у позвоночных животных (рептилии, птицы и млекопитающие) формируются зародышевые оболочки: амнион, хорион, аллантоис и желточный мешок.

• Амнион — водная оболочка, амниотический мешок (пузырь). Он заполнен жидкостью, предохраняющей зародыш от высыхания и повреждений.

• Хорион — это наружная зародышевая оболочка. Через нее зародыш получает кислород и питательные вещества, а также удаляются углекислый газ и продукты распада.

• Аллантоис образуется как вырост кишечника и по форме (у птиц и рептилий) напоминает мешок, он является эмбриональным органом дыхания. На более поздних стадиях в нем накапливаются продукты обмена веществ зародыша. У млекопитающих аллантоис участвует в образовании плаценты.

• Желточный мешок — содержит запас питательных веществ (трофическая функция).

Биогенетический закон 

Биогенетический закон (Ф. Мюллер и Э. Геккель) — онтогенез каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития) вида, к которому эта особь относится. В дальнейшем А. Н. Северцов выдвинул положение о том, что в индивидуальном развитии повторяются признаки не взрослых предков, а их зародышей, при этом отдельные стадии могут выпадать.

Постэмбриональный период

Постэмбриональный период (послезародышевое развитие) начинается с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек до смерти организма. Развитие бывает прямым (личиночная стадия отсутствует) и непрямым (есть стадия личинки).

• Прямое развитие происходит без превращений, родившийся организм имеет сходство со взрослой особью, но отличается размерами тела и недоразвитием некоторых органов. Такое развитие характерно для млекопитающих, птиц, пресмыкающихся.

• Непрямое развитие происходит с метаморфозом, в этом случае родившийся организм (личинка) не похож на взрослую особь, у него могут отсутствовать некоторые органы. Такое развитие характерно для земноводных, рыб, насекомых и многощетинковых кольчатых червей.

Типы развития насекомых

Характерной особенностью онтогенеза является рост организма. Различают:

• неограниченный рост, продолжающийся в течение всей жизни (моллюски, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся);

• ограниченный рост, прекращающийся после наступления определённого возраста (насекомые, птицы, млекопитающие).

На определённом этапе онтогенеза наступает половая зрелость, характеризующаяся активизацией гаметогенеза.