Розділ «Тема 72. ІНДИВІДУАЛЬНИЙ РОЗВИТОК ОРГАНІЗМІВ»

• безперервний ріст – ріст, за якого організм поступово збільшується доти, доки не сягає певних розмірів або не настає його смерть;

• періодичний ріст – ріст, за якого періоди збільшення розмірів чергуються з періодами припинення росту.

Явище регенерації та його біологічне значення

Поняття про життєвий цикл

Життєвий цикл – сукупність фаз розвитку, які з послідовною закономірністю змінюють одна одну. В одних організмів (деякі бактерії) вимірюється хвилинами, а в інших (секвойя, слони) перевищує десятки років. Для більшості організмів життєвий цикл триває від яйцеклітини до яйцеклітини наступної генерації. Залежить тривалість циклів від кількості поколінь, які змінюються протягом року, або кількості років, протягом яких здійснюється один життєвий цикл. Розрізняють прості та складні життєві цикли. Простий життєвий цикл – цикл розвитку, за якого всі покоління не відрізняються одне від одного. Складний життєвий цикл – цикл розвитку, за якого всі покоління відрізняються одне від одного або відбуваються складні перетворення організму.

Прості та складні життєві цикли

У багатьох організмів зі складним життєвим циклом спостерігається чергування поколінь. Чергування поколінь – закономірна зміна поколінь, що розмножуються статевим шляхом, одним або кількома нестатевими поколіннями. Межею між статевим і нестатевим поколіннями є процес запліднення. У багатьох найпростіших, водоростей та членистоногих влітку спостерігається нестатеве розмноження, а восени – статеве. У процесі еволюції в життєвому циклі закономірно зменшується роль (тривалість існування та розміри) статевої гаплоїдної фази і збільшується роль нестатевої диплоїдної. У рослин чергування поколінь проявляється чергуванням спорофіта і гаметофіта.

Спорофіт – це диплоїдне покоління, яке утворює спори і забезпечує нестатеве розмноження. Має органи нестатевого розмноження – спорангії, які можуть у деяких груп вищих рослин формувати мікро- і мегаспори. Гаметофіт – це гаплоїдне покоління, яке утворює гамети і забезпечує статеве розмноження. Має органи статевого розмноження – гаметангії, які можуть у деяких груп вищих рослин диференціюватися на архегонії (жіночі гаметангії) і антеридії (чоловічі).

Біологічне значення чергування спорофіту та гаметофіту полягає в тому, що відбувається швидке збільшення чисельності виду (завдяки нестатевому розмноженню спорофітом) та генетичне урізноманітнення особин та створення передумов для освоєння нових умов (завдяки статевому розмноженню гаметофітом).

У тварин виділяють первинне та вторинне чергування поколінь:

1) первинне чергування тобто чергування поколінь, які розмножуються статевим шляхом, з поколіннями, для яких має місце безстатеве розмноження.

2) вторинне чергування.

■ гетерогонія – чергування типового статевого розмноження з партеногенезом (наприклад, у всіх представників класу сисунів, у членистоногих)

■ метагенез – чергування статевого розмноження з вегетативним (наприклад, у деяких медуз)

Цілісність онтогенезу

Організм розвивається як цілісна система завдяки інформації генотипу у єдності з умовами навколишнього середовища. Розвиток здійснюється шляхом вибіркового включення специфічних генів у відповідному місці і у відповідний час. Центральною гіпотезою генетики розвитку є гіпотеза диференціальної активності генів, яка полягає у тому, що диференціювання клітин відбувається без генетичних змін, тобто всі клітини мають певний набір генів, властивий організму, але експресія цих генів регулюється таким чином, що різні клітини синтезують різні білки, обираючи тільки один із багатьох можливих шляхів розвитку, і стають спеціалізованими клітинами. Основними механізмами, які обумовлюють вибіркове включення генів, в результаті чого виникають відмінності між клітинами, є: а) регуляція на рівні транскрипції; б) регуляція на рівні процесингу РНК; в) регуляція на рівні трансляції; г) регуляція на рівні посттрансляційної модифікації білків.

Зовнішнім проявом детермінації є диференціювання, в результаті якої клітини втрачають частину своїх попередніх можливостей, але набувають деяких нових властивостей. Диференціювання – процес виникнення відмінностей між частинами організму та їхньої спеціалізації під час його розвитку. Іншими словами – це утворення різних клітин (тканин) з початково однорідних. Відбувається, переважно, в ембріогенезі, а також в постембріогенезі і деяких органах дорослої особини (наприклад, в кровотворних органах тотипотентні стовбурові клітини диференціюються в різні клітини крові). Зазвичай є незворотним процесом, але в умовах пошкодження тканини, здатної до регенерації, а також при злоякісному переродженні клітини відбувається дедиференціювання – спрощення структури клітин, пов'язане з тимчасовою втратою ознак їхньої спеціалізації. Основними механізмами диференціювання клітин є: 1) цитоплазматично сегрегація (відокремлення), в результаті чого якісно відмінні ділянки цитоплазми зиготи попадають в різні дочірні клітини; 2) ембріональна індукція – вплив поруч розміщених клітин.

У розвитку організмів можна виділити 3 групи чинників, які детермінують (визначають) зміни: генетичні, взаємодія частин зародка, вплив зовнішніх за дією но зародок факторів.

Генетичні чинники запрограмовані в ядрі. У будь-якій клітині більшість генів репресована і тільки частина з них дерепресується. Умовно гени можна поділити на три групи:

1) функціонують у всіх клітинах (гени, які кодують спільні для всіх клітин структури, ферменти енергетичного обміну);