Онтегенез

онтогенез - індивідуальний розвиток, т. е. розвиток даної особини від моменту злиття гамет і до смерті. Область біології, що вивчає онтогенез, називається біологією розвитку. Онтогенез - процес складний і протікає по-різному в різних систематичних групах тварин і рослин. Ми розповімо лише про онтогенезі багатоклітинних тварин, хоча деякі найзагальніші його закономірності справедливі і для рослин.

Онтогенез починається з запліднення яйцеклітини сперматозоїдом або з активації яйцеклітини будь-яким іншим впливом (див. Запліднення). Потім йде процес дроблення: яйцеклітина послідовно ділиться на ряд дрібніших клітин. Коли клітин стає досить багато (кілька сотень або тисяч), відбуваються складні зміни форми зародка, в результаті яких в ньому виникають зачатки окремих органів. У зародків хребетних це зачатки кишечника, центральної нервової системи, хорди, мускулатури і т. П. Сукупність цих процесів називається морфогенезом.

Одночасно з морфогенезом або слідом за ним окремі клітини зародка починають набувати стійкі відмінності між собою за формою, структурою і хімічним складом. Онтогенез триває і після народження або вилуплення зародка: в цей період він проявляється в процесах метаморфоза (у видів, що мають стадію личинки), зростання, а також безперервного оновлення клітин крові, лімфоїдних органів, стінок кишечника. Деякі вчені до онтогенезу відносять і процеси старіння.

Які рушійні сили такого складного процесу? Наука поки не дає вичерпних відповідей на це питання, проте встановлені окремі важливі закономірності онтогенезу.

По-перше, всі клітини зародка між собою взаємодіють, і кожна клітина як би поінформована про те, в якому місці зародка вона знаходиться. Якщо частина зародка видалити, то що залишилися на місці клітини змінять хід свого розвитку відповідно до того нового положення в цілому зародку, в якому вони опинилися. В результаті викликаний дефект може бути усунутий і виникає більш-менш нормальний зародок. Чим визначається така здатність клітин відчувати своє оточення, до сих пір точно не відомо. Мабуть, в зародку існує система міжклітинної сигналізації через дотичні між собою мембрани сусідніх клітин.

По-друге, як тільки в зародку з`являються окремі зачатки, вони починають впливати один на одного, спонукаючи до розвитку в певному напрямку. Наприклад, зачаток спинний струни хребетних тварин - хорди - впливає на дотичні з ним тканини поверхні зародка, спонукаючи їх до розвитку в зачаток центральної нервової системи. Такі впливи називаються ембріональними індукції. Деякі з них (зокрема, тільки що згадана) викликаються особливими речовинами, дифундують з одного зачатка в інший, інші вимагають прямих контактів між клітинами взаємодіючих зачатків. У земноводних індукцію додаткової кінцівки вдається викликати пересадженим під шкіру зародка чужорідним тілом або відведенням нервового закінчення.

Відомо також, що спеціалізація клітин пов`язана з синтезом в них специфічних білків. Послідовність амінокислот в білках визначається набором генів - ділянок молекули ДНК. Чому ж в різних клітинах організму синтезуються різні специфічні білки, наприклад в м`язових клітинах - міозин, в клітинах - попередників еритроцитів - гемоглобін, в клітинах сполучної тканини - колаген? Може бути, в одних клітинах відсутні якісь гени, які є в інших? Досліди показали, що і в диференційованих клітинах (за винятком деяких), так само як і в яйцеклітині, присутні всі гени. Чому ж не всі вони проявляють активність? Остаточну відповідь на це питання ми отримали. Мабуть, і на роботу генів впливають ті ж самі міжклітинні і межорганную взаємодії, про які вище йшла мова.

Гени впливають не тільки на спеціалізацію окремих клітин, але і на властивості, притаманні цілим організмам, наприклад на форми плодів у рослин або на характер забарвлення покривів тіла у членистоногих і інших тварин. Як гени надають таку дію, як здійснюються в ході розвитку зародка ознаки, закладені в окремих генах, теж ще не до кінця ясно. Проблема регуляції роботи генів - одна з найважливіших у сучасній біології розвитку.

Таким чином, в сучасній біології розвитку невирішених питань більше, ніж вирішених. Головне, на чому сьогодні сходяться вчені, - це висновок про те, що розвивається зародок являє собою динамічну цілісну систему, підтримувану безперервними взаємодіями між клітинами. Ці взаємодії впливають на роботу всіх структур, включаючи і генетичний апарат. Але про ці взаємодіях ми знаємо ще дуже мало.

Дослідження онтогенезу привертає увагу широкого кола науковців, причому не тільки біологів, але також фізиків, хіміків і математиків. Спільними зусиллями вчені різних спеціальностей прагнуть побудувати загальну теорію онтогенезу, яка поки що ще не створена. Така теорія стала б джерелом важливих відкриттів і в інших областях біології. Разом з тим роботи в області онтогенезу мають не тільки теоретичне, але також і велике прикладне значення. Вони можуть допомогти лікуванню злоякісних пухлин і різних відхилень від нормального розвитку, управління розвитком тварин і рослин, охорони розвиваються організмів від шкідливих впливів навколишнього середовища.

Джерело: Енциклопедичний словник юного біолога. Укладач Аспиз М. Е. Видавництво "Педагогіка", Москва, 1985