Рост и развитие организма

Рост и развитие

Рост и развитие организмов с давних пор привлекали внимание ученых. Еще древнегреческий врач Гиппократ (ок. 460 – ок. 377 до н. э.) и его последователи считали, что яйцеклетка (яйцо) содержит в себе уже сформированный, но сильно уменьшенный организм. Данное представление легло в основу преформизма (от лат. praeformo – заранее образую, предобразую) – учения, отрицающего развитие и признающего лишь рост организмов. Это учение было очень популярно в XVII-XVIII веках. По представлениям преформистов организм, заключенный в яйцеклетке, сразу же с момента рождения начинал расти, увеличивая размеры всех уже имеющихся органов тела. Преформизм – это метафизическое учение, так как оно основано на умозаключениях, лишенных реальной опоры на эмпирические факты и их теоретическое обобщение. Приблизительно в то же время было популярно и другое, прямо противоположное учение о росте и развитии организмов – эпигенез (от греч. epi – после и genesis – развитие). Сторонники эпигенеза считали, что в яйце нет сформированного организма, а наоборот, в нем находится некая однородная масса, из которой затем он развивается. Эти представления на тот период были более прогрессивными по сравнению с преформизмом, так как содержали идею о развитии организма. Дальнейшие исследования позволили пересмотреть положения эпигенеза. Этому особенно способствовал русский ученый-эмбриолог К.М. Бэр, который в 1828 году в труде «Об истории развития животных» на обширном экспериментальном материале показал неоднородность содержимого яйца у животных. При этом Бэр отмечал, что степень неоднородности содержимого яйца значительно возрастает с развитием зародыша.

Рост и развитие с позиции современной биологии

Одной из центральных проблем современной биологии является вопрос о том, каким образом многократное деление всего лишь одной клетки (зиготы) приводит к формированию целого многоклеточного организма, обладающего разнообразными тканями и системами органов. Оказывается, это объясняется многими причинами. Одни из них кроются в особенностях самой зиготы – в заключенной в ней наследственной информации (генотипе), механизмах управления делением клетки, запасах питательных веществ цитоплазмы яйцеклетки – желтка, соседстве с другими бластомерами и их группами, в поведении соседних клеток, а другие обусловлены условиями внешней среды, воздействующей на формирующийся зародыш (температура, влага, свет, химические вещества и пр.).

Согласно современным данным, рост и развитие считают тесно взаимосвязанными процессами в онтогенезе многоклеточного организма. Рост рассматривается как количественное увеличение массы и размеров организма и его органов, а развитие – как его качественное изменение. При этом процессы и роста, и развития организма детерминированы его генотипом, а проявление свойств тесно связано с окружающей внешней средой.

Процессы роста и развития животного организма

Рост организма осуществляется путем прироста его массы за счет увеличения размеров и числа клеток с сохранением общих черт их строения. Рост всегда сопровождается развитием, то есть проявлением нового качественного состояния объекта.

На эмбриональном этапе рост организма связан с увеличением числа клеток при делении зиготы, а его развитие проявляется прежде всего в дифференцировании клеток, появлении у них иных, новых свойств, в усложнении общей структуры и функций организма – совершается то, что называют морфогенезом. При этом происходит переход количественных изменений в новые качественные. На постэмбриональном этапе наблюдаются преимущественно созревание организма, появление и усложнение его свойств и протекающих в нем разнообразных физиологических процессов. То есть осуществляется его переход в качественно новое состояние – взрослый организм.

Развитие животного организма – одно из самых заметных, легкообнаруживаемых проявлений жизни.

Гиппопотам с детенышами
Гиппопотам с детенышами

В постэмбриональном периоде у большинства животных происходят процессы роста, созревания половых желез и развития вторичных половых признаков.

Процессы роста и развития растительного организма

Рост и развитие растений, как и животных, находятся под контролем генома и регулирующих внутренних и внешних факторов. Развитие каждой генетической программы растительного организма протекает в постоянно меняющихся условиях внешней среды. В связи с этим для развития растения важную роль играет согласованность во взаимодействии внешних и внутренних факторов, участвующих в регулировании процессов роста и развития каждой клетки и организма в целом.

Рост у растений – одно из самых легкообнаруживаемых проявлений жизнедеятельности, поскольку увеличение числа и размеров вегетативных органов – корней и побегов – идет постоянно. Рост любого многоклеточного растения обусловлен как увеличением числа клеток за счет их деления, так и увеличением размеров клеток путем их растяжения.

Увеличение клетки достигается за счет образования большой центральной вакуоли; при этом цитоплазма и ядро сохраняются лишь в виде тонкого пристеночного слоя. Процесс растяжения растительных клеток контролируется фитогормонами (индолилуксусная кислота (ИУК) и другие ауксины). Увеличение объема клетки и ее рост становятся возможными только потому, что одновременно с вакуолизацией происходят изменения структуры и свойств клеточной стенки – обычно она растягивается равномерно всей своей поверхностью. В тканях и органах растяжение многих клеток происходит синхронно.

Влияние внешней среды на развитие организма

Рост и развитие организма в онтогенезе определяется наследственной информацией зиготы, но реализация этих процессов во многом зависит и от воздействия окружающей среды. Многочисленные наблюдения показали, что большое влияние на развитие зародыша оказывает состояние здоровья матери. Например, у человека в период органогенеза зародыш очень чувствителен к принимаемым матерью лекарственным препаратам и к ее болезням. Установлено, что заболевание женщины в промежутке между 4-й и 12-й неделями беременности краснухой может привести к нарушению формирования у зародыша сердца, органов зрения и головного мозга, развитие которых происходит в этот период. Употребление матерью алкоголя, наркотических веществ, курение приводят к тяжелым нарушениям развития плода и даже к его гибели. В некоторые периоды внутриутробного развития ребенок очень чувствителен к радиации, токсическим веществам, недостатку кислорода, вирусной интоксикации, паразитам. Названные факторы могут привести к разного рода уродствам или к умственной отсталости ребенка.

Регулярное наблюдение за состоянием здоровья матери и ходом развития плода необходимо для определения состояния здоровья ребенка. Это очень важно также для своевременного выявления у него различных заболеваний и аномалий, в том числе наследственных, что имеет большое значение для их профилактики.