Примерное время на чтение статьи: 14 минуты

ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ.

ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ЖИВОТНЫХ.

Биология развития животных выделяет эмбриональный и постэмбриональный этапы. Постэмбриональный период начинается с рождения (выхода) организма из зародышевых оболочек или — у  живородящих животных — из тела матери; и заканчивается смертью. У разных живых существ в зависимости от вида этот период может длиться от нескольких дней до сотен лет. Фактически всю жизнь живого организма после появления на свет делят на три периода: ювенильный, зрелость (пубертатный) и старость (сенильный).

Ювенильный (дорепродуктивный) период

Ювенильный период (от лат. juventus – юный) начинается с выхода организма во внешнюю среду и продолжается до полового созревания. Для этого периода характерно прямое, либо непря-мое (с метаморфозами) развитие. За этот промежуток времени происходит развитие и интенсивный рост особи с дозреванием нервной и половой систем, при этом органы и системы уже развиты до такой степени, что живое существо может функционировать в окружающей среде.

Прямой тип онтогенеза.

Прямое развитие протекает внутриутробно или в неличиночной форме. Родившийся организм отличается от взрослого только меньшими размерами, иными пропорциями тела и недораз-витыми органами и их системами. Внешне молодая особь похожа на взрослую. Прямой онтогенез может быть неличиночным и внутриутробным. Неличиночный тип встречается у рыб, пресмыкающихся, птиц и беспозвоночных. Внутриутробный тип характерен для млекопитающих, в том числе и человека.

Непрямой тип онтогенеза.

В продолжении ювенильного периода по типу непрямого развития с организмом происходит неполный или один или несколько полных метаморфозов (превращений) родившейся личинки во взрослого представителя вида.

При полном метаморфозе в развитии сменяются несколько стадий: яйцо — личинка — куколка — взрослая особь. Такой процесс характерен для бабочек, пчел, муравьев, комаров, мух, жуков, блох. Родившаяся особь обычно проще устроена и может совершенно отличаться от взрослой внешне и по ряду анатомических признаков. При этом часто личинка ведет иной образ жизни и имеет отличные функции от взрослой особи: бабочка и гусеница. Процесс преобразования во взрослую особь сопровождается довольно глубокими морфологическими и физиологическими метаморфозами. Происходит превращение ползающей гусеницы, питающейся растениями, в куколку. При этом полностью разрушаются все личиночные органы, остаются только нервная и кровеносная системы, которые становятся частью уже совершенно нового внешнего вида — бабочки, основная функция которой — размножение.

При формировании взрослой особи путем неполного метаморфоза после стадии яйца наступает фаза личинки, а из несколько раз полинявшей личинки образуется взрослая особь. Такой вариант метаморфоза происходит с тараканами, клещами, вшами, клопами, кузнечиками, саранчой.

Явление метаморфоза существует для достижения разных целей. С помощью него снижается внутривидовая конкуренция из-за отличия личинки от взрослого существа, что способствует выживаемости потомства. Некоторые личинки прикрепленного образа жизни способны расселяться, например коралловые полипы. Отдельные виды организмов питаются исключительно в стадии личинки, а редкие представители отличаются способностью размножаться в личиночном состоянии.

Таблица сравнения прямого и непрямого онтогенезов.

Прямой онтогенез	Непрямой онтогенез
относительно короткий срок развития во взрослую особь; требуется меньше энергии и питательных веществ, так как не происходит радикальной перестройки; в силу необходи-мости одинаковых ресурсов для молодых и зрелых особей, существует внутривидовая конкуренция.	длительный промежуток времени превращения во взрослую особь; процесс метаморфоза требует много энергии, а значит — пищи; отличие в функционировании и условиях существования у личинок и взрослых особей снижает внутривидовую конкуренцию; малоподвижные и прикрепленные личинки способствуют расширению ареала обитания вида.

Процесс роста включает увеличение числа и размеров клеток, а также объема межклеточного вещества. Это запрограммировано генетически, но окружающая среда и условия существования также значительно влияют на ход развития т.е. особи, перенесенные в ювенильном периоде в неестественную среду обитания, в условиях меньшей активности, ограниченного пространства будут меньше размерами тех, которые вырастали в большей активности и на свободе. Такой процесс можно наблюдать с черепахой в маленьком террариуме, где она будет расти медленнее, чем на свободе, и конечный размер ее будет значительно меньше, чем в террариуме большего размера или в естественной среде обитания.

Факторы, влияющие на онтогенез, делятся на внутренние и внешние. К внутренним относятся наследственность и нейроэндокринная регуляция (работа эндокринной и нервной систем).  Внешние факторы включают все особенности условий окружающей среды: питание и его состав, освещение, температуру, влажность, концентрацию кислорода, сезонные явления, излучение и так далее.

Рост организма обусловлен увеличением массы и линейного размера тела путем приумножения количества клеток. Он продолжается до тех пор, пока скорость совокупности процессов ассимиляции или анаболизма превышает скорость диссимиляции.

Рост всех живых существ может протекать по двум типам: определенному и неопределенному.

1. При определенном росте процесс развития и увеличения массы тела организма является конечным. Размеры особи данного типа генетически предопределены заранее. Примером может служить человек: средний рост, уровень развития и продолжительность роста до 25 лет для подавляющего большинства представителей человеческой расы приблизительно одинаковы. Этот тип также представляют мухи, птицы и млекопитающие.
2. При неопределенном росте размеры организма увеличиваются с течением жизни, и масса тела зависит только от ее продолжительности. По такому типу развиваются рептилии, раки, моллюски, рыбы.

Существует разница в пропорциональном росте живых существ:

1. Изометрически растут рыбы и насекомые, у которых размеры органов увеличиваются пропорционально всему телу.
2. Аллометрически происходит рост человека, млекопитающих и некоторых птиц, при этом органы и части тела развиваются с различной скоростью.

Процесс ювенильного формирования живого организма может быть прямым либо непрямым или с метаморфозом. К окончанию ювенильного периода завершается формирование видовых и индивидуальных особенностей, половой системы; особь достигает определенных, характерных виду, размеров.

Зрелый (репродуктивный) период.

Зрелость занимает большую часть жизни организма и плавно переходит в старость. Главное ее определение — это способность к репродукции. Рост и развитие млекопитающих регули-руется гормонами щитовидной железы, корой надпочечников и половыми железами. Управляет деятельностью всех желез гипофиз.

Половые гормоны — андрогены и эстрогены — управляют формированием вторичных половых признаков. Гормоны надпочечников регулируют процессы обмена веществ, роста и диффе-ренцировки клеток. Большое значение в регуляции роста млекопитающих имеет функционирование гипофиза и щитовидной железы. При отклонении от нормы в их работе происходят нарушения в развитии и функционировании организма. У человека в случае гипофункции гипофиза в детском возрасте развивается нанизм (или гипофизарная карликовость), а при его гиперфункции в раннем возрасте возникает гигантизм.

В зрелом возрасте гиперфункция гипофиза приводит к акромегалии — разрастанию выступающих частей тела, таких как нос, подбородок, пальцы.

Гипофункция щитовидной железы становится причиной кретинизма (нарушение пропорций тела, маленький рост, деформация костей, бесплодие, умственная отсталость), а ее гиперфункция ведет к базедовой болезни (зоб, пучеглазие, тахикардия).

Наступление репродуктивного этапа в жизни существа характеризуется не только способностью размножения, но и его наибольшей самостоятельной активностью в окружающей среде и появлением новой, продиктованной видовыми особенностями, схемы отношений с собственным потомством.

Старость (сенильный или пострепродуктивный период).

Старение — диссимиляция организма вплоть до его смерти. Это общебиологическая закономерность, присущая всем живым организмам. В определенном для каждого вида возрасте начинаются катаболические изменения, выражающиеся в угасании процессов жизнедеятельности, прекращении репродуктивной функции, понижении способности к приспособлению. Заканчивается этот период прекращением функционирования всех систем организма — смертью.

Генетический контроль процессов развития.

 Весь процесс индивидуального развития организма регулируется генетической программой. При этом геном всех клеток в большинстве случаев остается в ходе развития одинаковым, но «нужные гены работают в нужное время и в нужном месте» (Н.В. Тимофеев-Ресовский).

Управление развитием организма осуществляется с помощью сложных сетей взаимодействующих генов, которые влияют друг на друга через свои продукты – белки. Число включенных генов резко снижается со стадии зиготы и до стадии зрелых тканевых клеток. Например, у морских ежей на стадии зиготы белки считываются примерно с 24 000 разных иРНК, на стадии гаструлы – с 11000, а в клетках разных тканей взрослого животного – всего с 2000-4000. Следовательно, большинство видов белков нужно не для функционирования клеток взрослого организма, а для его развития.

На процесс развития могут влиять самые разные гены, поскольку практически все процессы в организме взаимозависимы. Примером такого действия генов могут служить последствия замены у человека всего одной аминокислоты в бета-цепи молекулы гемоглобина (глутаминовая кислота → валин). Это приводит к развитию серповидноклеточной анемии. Здесь первичный эффект гена – деформирование эритроцитов – косвенно влияет на другие признаки, в том числе связанные с развитием формы черепа. Причиной этого является нарушение кровообращения и появление анемии, что оказывает негативное влияние на развитие организма человека. Существуют специальные гены, которые контролируют развитие. Найдены гены, отвечающие за становление плана строения животных. Например, у дрозофилы еще до появления границ между клетками закладываются оси тела и наносится «разметка» будущих границ сегментов (и даже их частей). Развитие плана строения насекомого регулируется несколькими группами генов, которые последовательно включают друг друга.

ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ЧЕЛОВЕКА.

Возрастные периоды.

Постэмбриональный период человеческого онтогенеза делится на этапы по анатомо-физиологическим и социально-психологическим признакам — возрастные периоды.

1. Новорожденность. Это первый месяц жизни ребенка с момента его рождения.Поза новорожденного напоминает положение плода в матке. Большую часть суток он спит, просыпа­ясь лишь ко времени кормления. Наиболее гармонично ребенок развивается при естественном грудном вскарм­ливании. Новорожденные дети лучше всего усваивают белки, жиры и углеводы материнского молока.
2. Грудной возраст (младенчество). Промежуток времени от месяца до года. В конце 1-го месяца жизни он пытается распрямить ножки; на 6-й неделе поднимает и удерживает головку; на 6-м ме­сяце сидит; в конце 1-го года жизни пытается делать первые шаги. Не менее интенсивно в этот период развивается и пси­хика ребенка. На 2-м месяце он улыбается при виде ярких картинок, при появлении матери; к 4-му месяцу берет в рот игрушки, исследуя их, начинает различать взрослых людей. Во второй половине грудного возраста ребенок уже реагирует на присутствие матери, он начи­нает понимать многие фразы родителей.
3. Раннее детство. Развитие ребенка от года до четырех лет. В возрасте от 1 до 3 лет (раннее детство) у ребенка появляется много новых двигательных навыков. Он начи­нает ходить, овладевает многими способами манипули­рования с предметами. В этот период у него появляется стремление к познанию мира, тяга к самоутверждению. Для развития мышления, речи и трудовой деятель­ности важен период от 2 до 4 лет. Если он упущен, то возникает отставание психического и физического раз­вития.
4. Первое детство. Дети от 4 до 7 лет. Начинают проявлять большой интерес к окружающему миру — это стадия вопросов, или «почемучный возраст».
5. Второе детство. Девочки от 8 до 11 лет и мальчики от 8 до 12 лет. Происходит качественное изменение всей деятельности человека. Школьники младших классов медленно и с тру­дом выполняют сложные и точные движения. Оконча­тельное формирование двигательной деятельности закан­чивается к 18 годам.
6. Подростковый (пубертатный) период. Возраст с 11 до 15-16 лет. В период полового созревания у подростков увеличи­вается возбудимость, возникает повышенная раздражи­тельность, наблюдается расстройство сна. Усиленное выделение гормонов (особенно из коры надпочечников) поддерживает в организме состояние высокой активнос­ти. Происходят и значи-тельные изменения в общем стро­ении организма.Физиологической особенностью сердечно-сосудистой системы подростка является отставание роста окружно­сти сосудов от роста сердца. Это приводит к расстрой­ствам кровообращения, возникают головокружение, по­вышенное кровяное давление, нарушения работы серд­ца. Особенно сильно это проявляется в период полового созревания. В последние десятилетия во всех экономически раз­витых странах ускорились темпы физического и поло­вого развития детей. Это явление получило название акселерации. Причины акселерации сложны и до конца не выяснены: к ним, предположительно, относятся из­менения питания, витаминные добавки, спорт, искусст­венное увеличение светового дня, повышенный уровень радиации, повышение содержания СО₂ в атмосфере и др. Однако более раннее физическое развитие современных детей не влечет за собой ускорения их психологического со­зревания.
7. Юношеский (постпубертатный) возраст. Девушки с 17 до 20 лет и юноши от 17 до 21 года. К 18 годам жизни значительная часть физиологиче­ских функций молодого человека прибли-жается по по­казателям к функциям взрослого человека (например, повышается активность пищеварительных ферментов, со­вершенствуются защитные механизмы против инфекций, органы чувств и нервная система).
8. Первая зрелость. Возраст от 18 до 35 лет.
9. Вторая зрелость. Возраст от 36 до 55-60 лет.
10. Пожилой возраст. Женщины от 56 до 74 лет и мужчины от 61 до 74 лет.
11. Старческий возраст. Период от 75 до 90 лет. Известны самые различные определения старости человека. Одно из наиболее популярных определений: старость есть накопление последовательных изменений, сопровождающих повышение возраста организма и увеличивающих вероятность его болезней или смерти.
    В случае человека различают физиологическую старость; старость, связанную с календарным возрастом; и преждевременное старение, обусловленное социальными факторами и болезнями. В соответствии с рекомендациями ВОЗ пожилым возрастом человека следует считать возраст порядка 60-75 лет, а старым — 75 лет и более. Старость человека характери-зуется рядом внешних и внутренних признаков:
    — Среди внешних признаков старости наиболее заметными являются снижение плавности движений, изменение осанки, снижение эластичности кожи, массы тела, упругости и эластич-ности мышц, появление на лице и других участках тела морщин, выпадение зубов. Так, например, по обобщенным данным, человек в возрасте 30 лет теряет 2 зуба (в результате выпа-дения), в 40 лет — 4 зуба, в 50 лет — 8 зубов, а в 60 лет — уже 11 зубов. Заметным изменениям подвергается первая сигнальная система (притупляется острота органов чувств). Например, максимальное расстояние, при котором здоровые люди различают те или иные одинаковые звуки, в 20-30 лет составляет 12 м, в 50 лет — 10 м, в 60 лет — 7 м, а в 70 лет — только 4 м. Заметно изменяется также вторая сигнальная система (изменяется речевая интонация, голос становится глухим).
    — Среди внутренних признаков в первую очередь следует назвать такие признаки, как обратное развитие (инволюция) органов. Отмечается уменьшение размеров печени и почек, а также количества нефронов в почках (к 80 годам почти наполовину), что снижает функциональные возможности почек и отражается на водноэлектролитном обмене. Снижается эласт-ичность кровеносных сосудов, уменьшается перфузия кровью тканей и органов, повышается периферическая сопротивляемость сосудов. В костях накапливаются неорганические соли, изменяются (обызвествляются) хрящи, снижается способность органов к регенерации. Происходят существенные изменения в клетках, замедляется деление и восстановление их функционального тонуса, уменьшается содержание воды, снижается активность клеточных ферментов, нарушается координированность между ассимиляцией и диссимиляцией. В головном мозге нарушается синтез белков, в результате чего образуются аномальные белки. Повышается вязкость клеточных мембран, нарушаются синтез и утилизация половых гормонов, происходят изменения в структуре нейронов. Наступают структурные изменения белков соединительной ткани и эластичности этой ткани. Ослабляются иммунологические реакции, увеличивается возможность аутоиммунных реакций. Снижаются функции эндокринных систем, в частности половых желез.
12. Долгожительство. Возраст от 90 лет.

Каждому периоду жизни человека соответствуют физиологические, психологические изменения, появление новых знаний, умений и навыков или наоборот их угасание. Онтогенез человека, как и подавляющего большинства живых организмов, представляет собой реализацию генетической программы в определенных условиях. На этот процесс оказывают влияние большое количество факторов: генетические, гормональные, средовые и другие. Продолжительность жизни человека обусловлена обстоятельствами трех видов:

1. Биологические: генотип (генетическое долгожительство), тип высшей нервной деятельности (люди с сильным типом живут дольше), половая принадлежность (женщины живут дольше мужчин).
2. Природно-климатические: экологически чистые территории или, способствующие долгожительству.
3. Социальные: полноценное питание, механизация труда, развитие медицины, физическая активность, правильный режим труда и отдыха и другие.

Старение начинается при морфофизиологических и биохимических изменениях, которые происходят во всех органах и тканях тела, и ведут к его разрушению. Этот процесс охватывает все уровни организации человеческого организма: органный, тканевой, молекулярный, клеточный. Появляются внешние и внутренние признаки старения. Признаки старения на клеточном уровне: увеличение вязкости цитоплазмы и снижение интенсивности обмена веществ, нарушение свойства полупроницаемости мембраны, преобладание процессов распада над процессами синтеза веществ, снижение интенсивности внутриклеточной регенерации, накопление мутаций в ДНК ядра. Черты старения на организменном уровне: нарушение нервной и гуморальной регуляции всех систем организма, что приводит к нарушению их функционирования. Кожа становится более дряблой, кости хрупкими и ломкими, в сосудах уменьшается просвет за счет отложения на стенках холестериновых бляшек, нарушается работа сердечно-сосудистой системы. Снижается эффективность восприятия раздражений органами чувств и так далее. Течение старости — сложный многогранный и генетически обусловленный разрушительный процесс, сокращающий продолжительность жизни, который неизбежно ведет к смерти.

Научные данные свидетельствуют о том, что у одноклеточных организмов (растений и животных) следует отличать смерть от прекращения их существования. Смертью является их гибель, тогда как прекращение существования связано с их делением. Следовательно, недолговечность одноклеточных организмов компенсируется их размножением. У многоклеточных растений и животных смерть является в полном смысле слова завершением жизни организма.

У человека вероятность смерти повышается в пубертатный период. В частности, в развитых странах вероятность смерти возрастает почти экспоненциально после 28 лет. Различают клиническую и биологическую смерть человека. Клиническая смерть выражается в потере сознания, прекращении сердцебиения и дыхания, однако большинство клеток и органов все же остаются живыми. Происходит самообновление клеток, продолжается перистальтика кишечника. Клиническая смерть не «доходит» до биологической смерти, ибо она обратима, так как в состоянии клинической смерти можно «возвращать» к жизни. Например, собак «возвращают» к жизни через 5-6 мин, человека — через 6-7 мин от начала клинической смерти. Биологическая смерть характеризуется тем, что она необратима. Остановка сердцебиения и дыхания сопровождается прекращением процессов самообновления, гибелью и разложением клеток. Однако гибель клеток начинается не во всех органах одновременно. Вначале гибнет кора головного мозга, затем гибнут эпителиальные клетки кишечника, легких, печени, клетки мышц, сердца.

Геронтология.

Науку о старости человека называют геронтологией (от греч. geron — старик, старец, logos — наука). Ее задачей является изучение закономерностей возрастного перехода между зрелостью и смертью. Научные исследования в геронтологии распространяются на разные области, начиная с исследований изменений активности клеточных ферментов и заканчивая выяснением влияния психологических и социологических смягчений в стрессах среды на поведение старых людей. Термин «геронтология» был предложен в 1903 году Ильей Ильичом Мечниковым, которого считают основоположником этого учения. Геронтологические исследования направлены на то, чтобы найти способы сохранить физическое и психическое здоровье престарелых людей, продлить их социальное благополучие, активность и независимость, изменить негативные представления о старости. 

Цели науки о старении:

• создать эффективную систему социальной профилактики старения;
• обеспечить условия, в которых пожилой человек мог сохранять привычную активность долгие годы;
• повысить социальный статус людей преклонного возраста;
• поддерживать их самоуважение, чувство собственного достоинства;
• помогать пожилым людям выявлять и развивать их возможности, реализовывать их потенциал. 

Для достижения поставленных целей геронтологи решают следующие задачи:

1. разработать меры, которые позволят повысить работоспособность пожилых людей и сохранять активность долгие годы. 
2. установить и исследовать особенности механизмов старения, увядания, их взаимосвязей;
3. определить механизмы адаптации к меняющимся условиям окружающей среды;
4. исследовать феномен долголетия;
5. исследовать ход физиологического старения и определить, какие патологические изменения могут происходить в организме человека на разных этапах его жизни;
6. изучить влияние окружающей среды на то, как проходит старение;
7. изучить возможности влияния на процесс старения, его оптимизации, регулирования;
8. создать условия, которые позволят пожилым людям вести полноценную активную жизнь;
9. найти эффективные способы замедлить темпы старения и увеличить продолжительность жизни;
10. оптимизировать системы социального обслуживания и обеспечения престарелых;
11. обеспечить соблюдение прав и свобод граждан пожилого возраста;
12. способствовать вовлечению стариков во все сферы общественной жизни;

Геронтология – наука междисциплинарная, которая исследует различные аспекты старения – биологические, гигиенические, медицинские, социальные, экономические, психологические. Она включает следующие разделы:

1. Биология старения (или биогеронтология). Изучает биологические процессы старения в разные возрастные периоды и на разных уровнях (на субклеточном и клеточном уровне, на уровне тканей, органов и систем). Биогеронтология исследует механизмы нормального, естественного старения и причины патологических процессов, которые возникают и развиваются в стареющем организме.
2. Гериатрия (клиническая геронтология, гериатрическая медицина). Раздел науки, который исследует заболевания, связанные с инволюционными изменениями в тканях, органах, системах организма, особенности их течения; ищет эффективные способы диагностики, профилактики и лечения болезней пожилых пациентов; решает, как лучше организовать медико-социальную помощь престарелым.
3. Герогигиена. В ведении этого раздела геронтологии – изучение того, какое влияние на процесс старения имеют различные факторы окружающей среды (бытовые, социальные, природные), образ жизни человека; разработка мероприятий, позволяющих предупредить преждевременное, патологическое старение, и создание условий для долгой активной жизни с сохранением дееспособности, самостоятельности. 
4. Социальная геронтология. В фокусе внимания социальной геронтологии – условия жизни пожилого человека и то, как они влияют на него самого, на процессы старения. Ученые работают над тем, как устранить или минимизировать негативное воздействие окружающей среды и создать максимально благоприятные условия для долгой активной жизни пожилого человека. Исследования социальной геронтологии идут в нескольких направлениях:

• как преклонный возраст влияет на личность человека, его потребности и ценности;
• как меняется образ жизни и поведение в старости;
• какое положение занимает престарелый человек в группе, как строятся его взаимоотношения в семье, с друзьями, в коллективе;
• каковы особенности групп, которые состоят только из пожилых людей;
• каково положение пожилого человека в обществе, как он влияет на общество, на социальные процессы и какое влияние общество оказывает на него и т.д. 

Еще одна дисциплина, которая занимается проблемами старения, исследует психологические и поведенческие особенности людей преклонного возраста, – это геронтопсихология (раздел возрастной психологии).