Типы гаструляцииПри гаструляции продолжаются изменения, начавшиеся на стадии бластулы, и поэтому разным типам бластул соответствуют и различные типы гаструляции. Переход из бластулы в гаструлу может осуществляться 4-мя основными способами: инвагинацией, иммиграцией, деляминацией и эпиболией. Инвагинация или впячивание наблюдается в случае целобластулы. Это наиболее простой способ гаструляции, при котором вегетативная часть впячивается в бластоцель. Вначале появляется небольшое углубление в вегетативном полюсе бластулы. Затем клетки вегетативного полюса все больше и больше впячиваются в полость бластоцеля. В последующем эти клетки доходят до внутренней стороны анимального полюса. Первичная полость, бластоцель, при этом вытесняется и видна только с двух сторон гаструлы в местах изгиба клеток. Зародыш принимает куполообразную форму и становится двухслойным. Его стенка состоит из наружного листка – эктодермы и внутреннего – энтодермы. В результате гаструляции образуется новая полость – гастроцель или полость первичной кишки. Она сообщается с внешней средой с помощью кольцеобразного отверстия – бластопора или первичного рта. Края бластопора называются губами. Различают спинную, брюшную и две боковых губы бластопора. По последующей судьбе бластопора всех животных разделяют на две большие группы: первично- и вторичноротых. К первичноротым относят животных, у которых бластопор остается постоянным или дефинитивным ртом у взрослой особи (черви, моллюски, членистоногие). У других животных (иглокожие, хордовые) бластопор или превращается в заднепроходное отверстие, или зарастает, а ротовое отверстие возникает заново на переднем конце тела зародыша. Таких животных называют вторичноротыми. Иммиграция или вселение является наиболее примитивной формой гаструляции. При этом способе происходит перемещение отдельных клеток или группы клеток из бластодермы в бластоцель с образованием энтодермы. Если вселение клеток в бластоцель происходит лишь со стороны одного полюса бластулы, то такая иммиграция называется униполярной, а с различных участков бластулы – мультиполярной. Униполярная иммиграция свойственна некоторым гидроидным полипам, медузам и гидромедузам. В то время, как мультиполярная иммиграция является более редким явлением и наблюдается у некоторых гидромедуз. При иммиграции внутренний зародышевый листок – энтодерма может образовываться сразу в процессе проникновения клеток в полость бластоцеля. В других случаях клетки могут заполнять полость сплошной массой, а затем выстраиваться упорядоченно возле эктодермы и образовывать энтодерму. В последнем случае гастроцель появляется позднее.
Деляминация или расслаивание сводится к расщеплению стенки бластулы. Клетки, которые отделяются внутрь, образуют энтодерму, а наружные – эктодерму. Такой способ гаструляции наблюдается у многих беспозвоночных и высших позвоночных животных. У некоторых животных в связи с увеличением количества желтка в яйцеклетке и уменьшением полости бластоцеля гаструляция только путем инвагинации становится невозможной. Тогда гаструляция происходит способом эпиболии или обрастания. Этот способ состоит в том, что мелкие анимальные клетки усиленно делятся и обрастают вокруг более крупных вегетативных. Мелкие клетки образуют эктодерму, а клетки вегетативного полюса формируют энтодерму. Такой способ гаструляции наблюдается у круглоротых и земноводных.
65. Основные этапы эмбриогенеза. Зародышевые листки и их производные. Гисто - и органогенез.
1. Оплодотворение – слияние мужской и женской клетки с образованием зиготы, в которой находится диплоидный набор хромосом. 2. Дробление – митотическое деление зиготы, в результате которого образуется однослойный многоклеточный зародыш – бластула. Ее клетки – бластомеры. Их размеры не достигают материнских. Слой бластомеров образует стенку – бластодерму. В процессе деления между клетками образуется полость – бластоцель. 3. Гаструляция – образование двух, а затем трехслойного зародыша. В основе гаструляции лежат три процесса: деление клеток, их миграция и дифференцировка. Образуется экто-, эндо-, и мезодерма. 4. Обособление основных эмбриональных зачатков и их дифференцировка. 5. Гисто- и органогенез. Производные зародышевой эктодермы. 1. Кожная эктодерма. Из кожной эктодермы образуется многослойный плоский ороговевающий эпителий кожи (эпидермис), многослойный плоский неороговевающий эпителий (эпителий слизистых оболочек ротовой полости и пищевода, роговицы и др). 2. Перихордальная пластинка. Из нее образуется однослойный многорядный мерцательный эпителий слизистой оболочки дыхательных путей. 3. Нервная трубка и нервные гребень. Из них образуется нервная ткань, мозговое вещество надпочечников и эпителиальные элементы внутреннего уха. Производные энтодермы: 1. Эпителий кишечного типа, который образует однослойный однорядный призматический эпителий слизистой желудочно-кишечного тракта. 2. Железистый эпителий печени и поджелудочной железы. Производные мезодермы: 1. Сомиты: дерматом, который образует соединительную ткань дермы, склеротом, который образует хрящевую и костную ткань, и миотом, который образует поперечно-полосатую скелетную мышечную ткань. 2. Нефротом. Формирует однослойный эпителий почек, однослойный эпителий гонад и семявыносящих путей, переходный эпителий мочевыводящих путей. 3. Спланхнотом. Его висцеральный лист дает миоэпикардиальную пластинку. Мезадерма образует однослойный эпителий – мезотелий, а также кору надпочечников. Производные мезенхимы. 1. Эндотелий – однослойный плоский эпителий сосудов. 2. Кровь, лимфа и органы кроветворения. 3. Соединительная ткань. 4. Гладко-мышечная ткань. 5. Нейроглия.
66. Провизорные органы. Анамнии и амниоты.
Провизорные органы (нем. provisorisch — предварительный, временный) — временные органы зародышей и личинок многоклеточных животных, функционирующие только в эмбриональный или личиночный период развития. Могут выполнять функции, специфические для зародыша или личинки, или основные функции организма до формирования аналогичных дефинитивных (окончательных) органов, свойственных для взрослого организма. Примеры провизорных органов: хорион, амнион, желточный мешок, аллантоис и серозная оболочка и другие. Амнион — временный орган, обеспечивающий водную среду для развития зародыша. В эмбриогенезе человека он появляется на второй стадии гаструляции сначала как небольшой пузырек, дном которого является первичная эктодерма (эпибласт) зародыша Амниотическая оболочка образует стенку резервуара, заполненного амниотической жидкостью, в которой находится плод. Основная функция амниотической оболочки — выработка околоплодных вод, обеспечивающих среду для развивающегося организма и предохраняющих его от механического повреждения. Эпителий амниона, обращенный в его полость, не только выделяет околоплодные воды, но и принимает участие в обратном всасывании их. В амниотической жидкости поддерживаются до конца беременности необходимый состав и концентрация солей. Амнион выполняет также защитную функцию, предупреждая попадание в плод вредоносных агентов.
67 Генетическая структура популяции. Популяция. Дем. Изолят. Механизмы нарушения равновесия генов в популяции. Любая популяция представляет собой непрерывный поток поколений благодаря обмену генами, который происходит в результате скрещивания особей друг с другом. Признаки, появившиеся в ходе независимого комбинирования генов, определяют формирование фенотипа организмов и обусловливают изменчивость в популяции. В ходе естественного отбора адаптивные фенотипы сохраняются, а неадаптивные исчезают. Так формируется генетическая реакция всей популяции, которая определяет выживание данного вида. Только те особи популяции, которые выжили и оставили потомство, вносят вклад в будущее своего вида. Популяция включает огромное количество разнообразных генов, которые образуют ее генофонд. Каждый ген может существовать в нескольких формахназываемых аллелями. Число особей в конкретной популяции, несущих определенный аллель, определяет частоту данного аллеля. Например, частота рецессивного аллеля отсутствия пигментации кожи (альбинизма) человека составляет 1 % (или 0,01), а доминантного аллеля, определяющего нормальную пигментацию кожи, 99 % (или 0,99). Если обозначить символом р частоту доминантного аллеля, а символом q — рецессивного аллеля, то р + q = 1, т.е. 0,99 + 0,01 = 1. Зная частоту одного аллеля, по этому уравнению легко определить частоту другого. Если известны частоты отдельных аллелей в генофонде популяции, можно рассчитать и частоты контролируемых аллелями одного гена генотипов.
ПОПУЛЯЦИЯ, совокупность особей одного вида с общим генофондом. в течение большого числа поколений населяющая определённое пространство или объём (водный) с относительно однородными условиями обитания и относительно обособленная (изолированная) от других совокупностей этого вида. Особи популяции свободно скрещиваются между собой. В составе вида, занимающего определённый ареал, может быть одна (редко), несколько или много популяций. Подходящие для жизни места обитания хоть и встречаются часто в пределах ареала вида, но, как правило, не покрывают весь ареал, напр., двудомная крапива распространена широко, но встречается только во влажных тенистых местах с плодородными почвами. Бабочка капустная белянка и её гусеницы встречаются там, где выращивается капуста, – на огородах и полях, а поселения европейского крота, хорошо заметные по выбросам земли, можно увидеть на лесных опушках и лугах.
Популяция представляет собой не хаотическое скопление особей, а устойчивое, имеющее определённую структуру образование. Особи популяции различаются по возрасту, полу, генотипу. но тесно связаны между собой. Большинство связей направлено на воспроизводство популяции, что определяется, прежде всего, взаимоотношениями между полами и возрастными группами. Длительное устойчивое существование популяции зависит от численности особей в ней. Однако численность для каждого вида различна, напр., численность популяции африканского слона может быть в несколько десятков особей, а атлантической сельди – в несколько тысяч. Численность популяции постоянно колеблется, но популяция не может длительно существовать, если её численность будет ниже некоторого предела, характерного для каждого вида. Внутри популяции случайное свободное скрещивание и «перемешивание» генофонда осуществляется легче и чаще, чем между различными территориально разобщёнными популяциями. Поэтому генотипическое сходство внутри популяции гораздо выше, чем за её пределами. Оно нарушается при возникновении у отдельных особей наследственных изменений (мутаций), которые в результате свободного скрещивания распространяются в популяции, что ведёт к её генетической гетерогенности (разнородности) и создаёт условия для действия естественного отбора. Таким образом, эволюционный процесс начинается с элементарных генетических событий в популяциях – микроэволюций. которые лежат в основе макроэволюционных процессов.
68 Закон Харди - Вайнберга, его значение. 1908 г. – английский математик Харди и немецкий врач Вайнберг независимо друг от друга открыли закон равновесного состояния популяций: Относительные доли генотипов остаются в популяции неизменными из поколения в поколение при условии, что популяция бесконечно велика, панмиктична и в ней отсутствует вероятность мутаций. Популяция 1: АА = p Популяция 2: аа = q p + q = 1 AA x aa => AA = p2 2 AA x aa => Aa = 2pq aa x aa => aa = q2 Таким образом в F1 образуются соотношение генотипов p2 : 2pq: q2 В F2:
AA = p4 + 2p3q + p2q2 = p2 (p2 + 2pq + q2) = p2 Aa = 2p3q + 4p2q2 + 2p2q2 + 2pq3 = 2pq(p2 + 2pq + q2) = 2pq aa = p2q2 + 2pq3 + q4 = q2 (p2 + 2pq + q2) = q2
(p +q)2 = (p2 + 2pq + q2) = 1 p – частота доминантного аллеля q – частота рецессивного аллеля p2 – частота генотипов доминантных гомозигот q2 – частота генотипов рецессивных гомозигот 2pq – частота генотипов гетерозигот
Равновесие по одному аутосомному аллелю наступает через одно поколение и может сохраняться долгое время, если нет вмешательств в структуре популяции. Равновесие может устанавливаться по двум локусам, но это требует большего времени. Закон Харди – Вайнберга применяют для анализа популяций с медико-генетической точки зрения, чтобы определить распространенность патологических генов, определить частоту гетерозигот (при появлении детей с рецессивной патологией), для проверки некоторых гипотез, выявить действующие на популяцию факторы естественного отбора.
69 Генетический груз, его биологическая сущность. Генетический полиморфизм. Для характеристики популяции существенно понятие генетического груза – L. Под этим термином понимают отношение разницы между фактической средней приспособленностью популяции и наибольшей приспособленностью одного из генотипов, имеющихся в популяции, к наибольшей приспособленности: Иначе говоря, фактическая средняя приспособленность популяции ниже той, которая была бы, если бы вся популяция состояла только из наиболее приспособленных генотипов. Менее приспособленные генотипы составляют как бы груз, который тянет популяцию вниз. В то же время из поколения в поколение протекает эволюция популяции в сторону ослабления влияния генетического груза. Генетический груз слагается из многих величин. В популяции постоянно происходит расщепление на генотипы A1A1, A1A2 и A2A2, неодинаковые по своей приспособленности и поэтому подвергающиеся действию того или иного типа отбора. При большей приспособленности гетерозигот (сверхдоминирование) от них постоянно выщепляются гомозиготы с более низкой приспособленностью. Этот компонент генетического груза можно назвать сегрегационным грузом (Ls). В результате мутационного процесса в популяции накапливаются мутантные гены. За счет их также снижается средняя приспособленность популяции (мутационный груз Lm). За счет повышения доли гомозигот при инбридинге создается инбредный груз (Li), также уменьшающий среднюю приспособленность популяции, иногда очень резко (инбредная депрессия). Порой говорят также об эволюционном грузе (Le), имея в виду случаи, когда протекает интенсивный, но еще далекий от завершения отбор в пользу одного аллеля. В популяционных системах, способных к обмену носителями генетической информации, возникает проблема элиминации этих носителей (в первую очередь, диплоидных), оказавшихся не на своем месте. В результате генотипы, адаптированные к одной нише, погибают, оказавшись в смежной нише. Это явление называется генетическим грузом, вносимым особями, оказавшимися «не на месте».
М. Кимура выдвинул принцип минимальности генетического груза, смысл которого заключается в том, что в процессе эволюции происходит изменение всех генетических параметров таким образом, чтобы генетический груз был минимальным.
|
