Этапы развития эмбриологии

• Зарождение эмбриологии – описание развития зародышей.

• Сравнительная эмбриология.

• Экспериментальная эмбриология.

• Биология развития.

• Генетика развития.

Эмбриональное развитие – это развитие животного от возникновения зиготы до рождения. Первая стадия – бластула (гр. бластос – зачаток): зародыш имеет форму многоклеточного однослойного шара, полого внутри. Все ядра клеток-бластомеров диплоидны и содержат одинаковую генетическую информацию. Обычно в бластуле 64 (иногда 128 и более) бластомеров. По величине бластула не превышает зиготу. Полость внутри бластулы – первичная (бластоцель). Вторая стадия – гаструла (гр. гастер – желудок): зародыш двухслойный, у него появляется кишечная полость, первичное ротовое отверстие, два слоя клеток – эктодерма и энтодерма. Затем следует стадия поздней гаструлы (у всех животных, кроме губок и кишечнополостных). На этой стадии появляется третий слой клеток – мезодерма, которая закладывается между экто- и энтодермой. Вначале она имеет вид двух карманов, полости которых представляют собой вторичную полость тела. В зародыше хордовых вслед за этим наступает стадия нейрулы – формируется осевой комплекс, состоящий из хорды и нервной пластинки, расположенных параллельно друг другу. Хорда возникает из энтодермы (точнее, из хордомезодермы), а нервная пластинка – из эктодермы.

В дальнейшем идет дифференцировка клеток: из эктодермы образуются покровный эпителий, эмаль зубов, нервная система, органы чувств. Из энтодермы – эпителий кишечника, пищеварительные железы, легкие. Из мезодермы – скелет, мышцы, кровеносная система, выделительные органы, половая система. У всех животных и у человека одни и те же зародышевые листки формируют одни и те же органы и ткани. Это является свидетельством того, что зародышевые листки гомологичны и имеют единое происхождение в эволюции. Дальнейшее развитие зародыша идет в строгой зависимости одних органов от других (закон эмбриональной индукции Г.Шпемана).

Зародышевые листки - (зародышевые пласты) - слои тела зародыша многоклеточных животных и человека, образующиеся в процессе гаструляции. У большинства организмов три зародышевых листка: наружный - эктодерма, внутренний - энтодерма и средний - мезодерма. Каждый зародышевый листок дает начало определенной группе тканей и органов.

Биологический прогресс:

· увеличение количества особей,

· расширение ареала,

· увеличение количества подчиненных систематических единиц (например, внутри класса увеличивается количество отрядов).

Причина: хорошая приспособленность вида к условиям окружающей среды.
Пример: крысы, тараканы, кошки.

Биологический регресс:

· уменьшение количества особей,

· сужение ареала,

· уменьшение количества подчиненных сис-единиц.

Причина: окружающая среда меняется быстрее, чем вид успевает к ней приспосабливаться.
Примеры: киты, слоны, гепарды.

Способы достижения биологического прогресса

Ароморфоз:

· крупное изменение (в тестах выбираем изменение самой крупной систематической единицы; например, между "что-то у лягушек", "что-то у млекопитающих" и "что-то у растений" выбираем последнее, потому что растения – это самая крупная сис-единица из трех представленных)

· изменение, полезное в различных условиях

· приводит к возникновению крупных сис-единиц (типов, классов)

Например: появление цветка у растений, появление шерсти у млекопитающих, появление пятипалой конечности у позвоночных.

Идиоадаптация:

· небольшое изменение (в тестах выбираем изменение самой мальенькой сис-единицы)

· полезное только в одних определенных условиях

· приводит к появлению небольших сис-единиц (видов, родов)

Например: приспособление цветка к опылению муравьями, расчленяющая окраска шерсти у зебры, появление ластообразной конечности у китов.

Дегенерация: исчезновение органа или системы органов, не нужных в новых условиях. Происходит при переходе к сидячему, подземному/пещерному и паразитическому образу жизни.
Например: у аскариды хуже, чем у свободноживущих нематод, развиты нервная система и органы чувств

Зоология как раздел биологии, методы и задачи. Предмет и задачи зоологии. Положение зоологии в системе биологических наук. История становления и развития зоологии. Структура курса, его экологическая и эволюционная направленность. Методы изучения животного мира: наблюдения, опыты, экскурсии.

Зоология как раздел биологии Зоология – наука о животных, их строении, жизнедеятельности, других особенностях. Мир животных велик и разнообразен. К настоящему времени описаны более 1,5 млн. разнообразных видов животных, приспособленных к жизни на поверхности суши, в почве, пресной и морской водах, в воздушной среде. Значение животных в природе огромно, они участвуют в общебиосферных процессах, обеспечивающих течение биологического круговорота веществ. Являясь в своем подавляющем большинстве потребителями органического вещества, т. е. консументами, они ускоряют биологический круговорот и способствуют перераспределению органического вещества и энергии в биосфере. Зоология – это раздел более общей науки биологии, науки о живых организмах, населяющих Землю. Объектом зоологии являются животные. Предмет исследования науки – это та сторона объекта, которая исследуется на определенном этапе ее развития. «Отец» наук Аристотель в III в. до н. э. описал 450 видов животных, систематизировав их. Описание и систематизация многие века были предметом зоологии. Сейчас предметом зоологии являются закономерности жизнедеятельности животных, их сообществ, взаимоотношения общества и фауны. Задачей зоологии является познание закономерностей строения и жизни животных и разработка оптимального взаимодействия мира животных и человека. Важность задач зоологии определяется значением животных в жизни человека. Они дают нам плодородную почву, пищу, одежду, лекарства. В ряде мест и ряде эпох животные давали человеку жилище (из шкур и костей), топливо (экскременты), защиту, средства транспортировки (лошадь, вол, осел), тягловая сила при обработке земли, средства освещения (китовый, тюлений жир). Зоология представляет собой целую систему дисциплин. Самая старая ветвь зоологии – систематика – разработка классификации животных. Сравнительная анатомия изучает сходства и различия внутреннего строения животных. Сравнительная физиология изучает жизненные процессы в животных организмах. Закономерности географического распространения животных изучает зоогеография. Экология исследует взаимосвязь животных с окружающей средой. Филогенетика вскрывает родственные отношения между различными группами, изучает пути эволюционного развития животного мира.

Становление зоологии как самостоятельной научной дисциплины связано с античной эпохой, точнее – с именем Аристотеля (IV в. до н. э.). Биологические представления Аристотеля отражены в четырех больших и одиннадцати малых трактатах. В этих произведениях с исчерпывающей полнотой охвачен и систематизирован весь круг знаний того времени о животных. Аристотель разделил все известные ему виды на две группы — животных, имеющих кровь, и животных без крови. К первой группе им были отнесены позвоночные жи­вотные (звери, птицы, земноводные, пресмыкающиеся, рыбы), ко второй — беспозвоночные (насекомые, пауки, раки, моллюс­ки, черви). Среди животных с кровью он выделил живородящих (человек, четвероногие, киты и дельфины) и яйцеродных (рыбы, змеи, некоторые четвероногие и птицы). Примечательно, что, вопреки традициям, Аристотель отделил китов и дельфинов от рыб, поместив их в непосредственном соседстве с четвероногими, а живородящих акул и скатов поместил в класс рыб. Любопытны попытки Аристотеля выделить более мелкие естественные группы животных на основании ряда признаков. Так, животные без крови, по Аристотелю, делятся на животных с совершенными яйцами (моллюски, ракообразные), с яйцами особого рода (наземные членистоногие), и на животных, образующихся из генеративной слизи, почек или возникающих самопроизвольно. Аристотель впервые выдвинул ряд блестящих идей, которые были востребованы зоологией позднейших эпох. Так, Аристотель впервые ввел в употребление биноминальную номенклатуру, основанную на т.н. «Аристотелевой логике» – подведении под ближайший род и указании на видовое отличие. Он впервые выдвинул идею о соподчинении частей организма, которая позднее воплотится Ж. Кювье (конец XVIII века) в его знаменитом уче­нии о корреляциях. Заслуживают внимания сравнительно-анатомические описания животных и человека (трактат «История животных»). Аристотель пишет о сроках спаривания животных, всевозможных способах размножения, постройке гнезд, откладке яиц, течке, беременности, индивидуальном развитии (в частности, о развитии цыпленка в яйце), местах обитания, питании и т.д. В трактате «О частях животных» Аристотель различает в организме «однородные части», т.е. ткани в их современном понимании, и «неоднородные», т.е. органы, выполняющие те или иные функции. Эпоха Римской империи оставила нам многотомный труд Плиния Старшего (23-79 гг. н. э.) «Естественная история», в которой два тома посвящены живым организмам. Правда, большей частью это были сведения, почерпнутые из работ Аристотеля. Падение Римской империи и установление господства христи­анской церкви в Европе привели к упадку наук. В эту эпоху, получившую название средневековья, занятие естественными науками не только не поощрялось, но прямо преследовалось. Признавались лишь библейские догмы о сотворении мира. Накопление зоологических знаний возобновляется только в последовавшую за средневековьем эпоху Возрождения, с XV в. Ученых интересовало главным образом строение организма, по­этому наибольшие успехи были достигнуты в области анатомии. Знаменитый художник и ученый Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.), изучая кости и суставы, установил сходство в строении костей ноги лошади и человека, несмотря на их внешнюю непохожесть. Тем самым он открыл явление гомологии, которое в дальнейшем объединило многих внешне различных животных и помогло зало­жить основу теории эволюции. Своего расцвета природоведение эпохи Возрождения достигло в трудах швейцарца Конрада Гесснера (1516-1565 гг.), сообщившего много сведений о животных, хотя зачастую не оригинальных, а почерпнутых из трудов древних ученых. В XVI-XVII вв. большой вклад в изучение анатомии животных, а также человека внесли врачи. Крупнейшим анатомом эпохи Воз­рождения был Андрей Везалий (1514-1564), опубликовавший первую наиболее точную работу по анатомии человека. Габриеле Фаллопий (1523-1562) изучал органы размножения. Ему принад­лежит описание труб, идущих от яичников к матке. Бартоломео Эустихио (1510-1574) открыл трубу, соединяющую среднее ухо с глоткой (евстахиева труба). Изучая кровообращение, Уильям Гарвей (1578-1657) обнаружил существование в сердце односторонне действующих клапанов и доказал, что кровь течет по венам в сердце и затем поступает в артерии, т.е. постоянно движется в одном направлении. Книга Гарвея «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» (1628) вызвала полный переворот в зоологии. Огромное значение для развития зоологии имело применение микроскопа, изобретенного голландским зеркальщиком Захариасом Янсеном в 1575 году. Голландский ученый Антуан Левенгук (1632-1723) при помощи собственноручно изготовленного им микроскопа привел первое описание кровяных телец и капилляров, его помощник первым увидел сперматозои­ды, но главным было открытие простейших, сделанное при рас­сматривании под микроскопом капли воды. В этот же период анг­лийский ученый Роберт Гук (1635-1703) выполнил ряд тонких микроскопических работ и в 1665 г. опубликовал книгу «Микрография», в которой впервые в истории биологии была изображе­на клетка. Следует отметить и тонкие работы Мальпиги, открывшего органы выделения наземных членистоногих – т.н. мальпигиевы сосуды. В конце XVII – первой половине XVIII в. были заложены осно­вы систематики животного мира. Первую попытку в этом направ­лении сделал английский натуралист Джон Рэй (1628-1705). В книге «Систематический обзор животных», вышедшей в 1693 г., Рэй предложил классификацию животных, основанную на сово­купности внешних признаков, к примеру, по наличию когтей и зубов. Так, млекопитающих он разделил на две группы: животных с пальцами и животных с копытами. Последние, в свою очередь, были разделены на однокопытных (лошадь), двукопытных (коро­ва) и трехкопытных (носорог). Были выделены и более дробные единицы. Несмотря на несовершенство классификации Рэя, принцип, положенный в ее основу, получил развитие в трудах знаменитого шведского ученого Карла Линнея (1707-1778). В 1735 г. Линней опубликовал книгу «Система природы», в которой изложил свою классификацию растений и животных. Он по праву считается ос­нователем биологической систематики. Близкие виды Линней группировал в роды, близкие роды – в отряды, а близкие отряды – в классы. Все известные виды животных были сгруппированы им в 6 классов: млекопитаю­щие, птицы, гады (класс, объединивший пресмыкающихся и зем­новодных), рыбы, насекомые и черви. Каждый вид у Линнея имел двойное латинское название: первое слово в нем – название рода, второе – вида. Форма бинарной (двойной) номенклатуры таксонов видового ранга сохра­нилась до сих пор. В конце XVIII – начале XIX в. французский зоолог Жорж Кю­вье (1769-1832) разработал основы сравнительной анатомии жи­вотных и, в частности, уже упомянутое учение о корреляциях. Кювье был осново­положником палеонтологии и стратиграфии. На основе этих работ в 1825 г. Анри Бленвиль ввел в систему понятие «тип» – высшую таксономиче­скую единицу. Французский биолог Жорж Бюффон (1707-1788) высказал идею изменяемости видов под влиянием окружающей среды. Бюф­фон – автор 44-томной энциклопедии «Естественная история»; он установил наличие у животных рудиментарных органов, кото­рые были когда-то нормально развитыми. Другой французский естествоиспытатель, Жан Батист Ламарк (1744-1829), посвятил себя детальному изучению исторического развития живой природы. Он впервые ввел в употребление терми­ны «беспозвоночные» и «позвоночные животные», много работал над систематизацией беспозвоночных, среди которых различал уже 10 классов, и в 1815-1822 гг. опубликовал большой труд «Есте­ственная история беспозвоночных животных». В процессе таксоно­мических работ ему неоднократно приходилось задумываться над возможностью эволюционного процесса. Его главный труд «Фило­софия зоологии» (1809) посвящен изложению научной теории эво­люции животного мира. Ламарк считал, что организмы меняются под прямым воздействием среды и приобретенные признаки на­следуются, однако ему была чужда идея естественного отбора. Против идеи неизменяемости видов в этот же период выступи­ли русские ученые К. Ф. Рулье (1814-1858) и К.М. Бэр (1792-1876). Рулье призывал изучать животных в их естественном окру­жении и во взаимодействии со средой обитания. Его по праву можно считать провозвестником экологии. К. М. Бэр – автор выдающих­ся исследований в области эмбриологии животных, создатель уче­ния о зародышевых листках. Значительное влияние на развитие зоологии оказала сформи­ровавшаяся в конце 30-х годов XIX в. клеточная теория. Ее со­здатели – М. Шлейден (1804-1881) и Т. Шванн (1810-1882). Эта теория убедительно показала единство живых организмов на кле­точном уровне. С выходом в свет знаменитого труда Чарлза Дарвина (1809-1882) «Происхождение видов» (1859) начинается новый период в развитии биологии в целом и зоологии в частности. Идеи Ч.Дарвина стали использоваться зоологами для разра­ботки истории животного мира. Наибольший вклад в развитие фи­логении животных в XIX в. внесли такие ученые, как Э. Геккель (1834-1919) и Ф.Мюллер (1821-1897). Последний, будучи эмб­риологом, установил закономерности во взаимоотношениях ин­дивидуального развития (онтогенеза) и филогенеза животных. В 1866 г. Э. Геккель сформировал свой «биогенетический закон», согласно которому зародыши в процессе развития повторяют в сокращенном виде эволюционный путь, пройденный их предка­ми («онтогенез повторяет филогенез»). Доказательства эволюции, приведенные Ч.Дарвином, возбу­дили большой интерес к сравнительному изучению различных групп животных, в связи с чем возникают такие науки, как эво­люционная сравнительная анатомия и эволюционная сравнитель­ная эмбриология. В создании последней ведущая роль принадле­жит русским зоологам И.И. Мечникову (1845-1916) и А.О. Ко­валевскому (1840-1901). Выводы сравнительной эмбриологии, основанные на эволюционном учении, служили веским доказа­тельством в пользу единства происхождения всех типов животно­го царства. Уже в начале XX в. было детально выяснено эмбрио­нальное развитие большинства типов животных. В это же время В.О.Ковалевский (1842-1883) работами по ископаемым копыт­ным заложил основы эволюционной палеозоологии. Чрезвычайно быстро развиваются систематика и зоогеография. Еще в додарвиновские времена Н. А. Северцов (1827-1885) установил связь меж­ду особенностями фауны и физико-географическими условиями, в которых развивается эта фауна. Тем самым была заложена осно­ва экологической зоогеографии. Вторая половина XIX в. отмечена появлением новой науки – экологии. Русские зоологи сформулировали многие главные поло­жения и методические принципы теоретической экологии. Мос­ковский профессор К. Ф. Рулье одним из первых показал значе­ние изучения животных в сообществе с другими организмами и фактически сформулировал понятие о популяции. В конце XIX – начале XX в. были проведены обширные исследования, в которых применялись экологические принципы при разработке про­блем в области охотничьего хозяйства и борьбы с вредителями (М.Н. Богданов, Л.П. Сабанеев, А. А. Силантьев, Б.М. Житков и др.). В XX в. зоология развивалась чрезвычайно активно. Экспедиционными судами «Витязь» (Россия) и «Галатея» (Да­ния) изучены глубины Мирового океана до 11 километров и сделаны выдающиеся зоологические открытия. К числу замечательных открытий следует отнести находку «живого иско­паемого» – моллюска из класса моноплакофор, расшифровку си­стематического положения и установление нового типа морских животных – погонофор (А. В. Иванов) и многие другие. Отечественные зоологи продолжали разработку проблем фи­логенеза животных на основе сравнительной анатомии и эмбри­ологии (Д.М. Федотов, В.Н. Беклемишев, П.П. Иванов, В.А. Догель, А.В. Ива­нов, Н.А.Ливанов, И.И. Шмальгаузен, В.В. Малахов). Из крупнейших трудов отечественных специалистов следует особо отметить классический учебник В.А. Догеля по зоологии беспозвоночных, выдержавший несколько переизданий, и до сих пор не превзойденные учебники В.Н. Беклемишева по сравнительной анатомии беспозвоночных и И.И. Шмальгаузена по сравнительной анатомии позвоночных. В XX веке большое внимание уделялось изучению паразитических животных – про­стейших, плоских и круглых червей и членистоногих. Научные школы В.А. Догеля, К.И. Скрябина и Е.Н. Павловского внесли большой вклад в раз­работку учения о природной очаговости трансмиссивных заболе­ваний, гельминтологии, экологической паразитологии. Очень велик объем выполненных нашими учеными энтомоло­гических работ. Насекомые – крупнейшая группа во всем живот­ном царстве. Среди них много вредных видов, переносчиков забо­леваний человека и домашних животных, но имеется немало и полезных – опылителей цветковых растений, производителей ценных продуктов (мед, шелк, воск). В области энтомологии ве­лик вклад таких ученых, как А. А. Штакельберг, А. С. Мончадский, Г.Я. Бей-Биенко, С. И. Медведев, О. Л. Крыжановский, Г. С. Мед­ведев. Большое значение имели почвенно-экологические исследо­вания научной школы академика М.С. Гилярова. Из практически значимых результатов научных изысканий следует отметить полную победу над малярией на всей территории СССР, состоявшуюся благодаря усилиям медицинских энтомологов под руководством академика В.Н. Беклемишева.

⇐ Предыдущая12345

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: