Современные концепции морфогенеза человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

16

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ МОРФОГЕНЕЗА ЧЕЛОВЕКА

Введение

Человека издавна интересовал вопрос о его происхождении, о его связи с природой. Данными вопросами и занимаются ученые-антропологи. В частности они занимаются вопросами морфологии человека.

Без морфологических данных невозможно, например, правильно определить степень сходства и различия между человеческими расами, понять историю их формирования, нельзя оценить соотношение между современным человеком и его ископаемыми предками. Изучаются также связи морфологических особенностей с биохимическими, физиологическими, эндокринологическими характеристиками, генетика морфологических особенностей, влияние факторов внешней среды на морфотип человека.

Именно этим определяется огромное значение морфологии и морфогенеза человека для таких наук, как антропология, эмбриология, социология, политология и многих других в настоящее время.

1. Морфология и морфогенез

Морфология - в широком понимании - учение о строении человеческого тела в связи с его развитием и жизнедеятельностью; включает анатомию, эмбриологию и гистологию человека. В узком смысле - это раздел антропологии, изучающий вариации половозрастных, этнотерриториальных, конституциональных, профессиональных и других особенностей человеческого тела, а также отдельных его частей и органов. Методы морфологического исследования используются в этнической антропологии и в изучении антропогенеза. [1]

Морфологию человека принято делить на два подраздела:

· мерологию, или анатомическую антропологию, исследующую вариации и связи отдельных органов и тканей;

· соматологию, изучающую изменчивость и зависимости признаков строения всего тела живого человека.

В мерологии обычно рассматривают покровы человеческого тела, наружные части органов чувств, внутренности, зубы, сосуды, мышцы, скелет и череп, головной мозг. Предметом соматологии является анализ тотальных размеров тела (длины и массы тела, окружности груди, поверхности и объёма тела) и их соотношений, пропорций тела, наружных форм отдельных его частей, половых признаков, некоторых характеристик крови, особенностей конституции и т.п. В 1960-1970-е гг. большое развитие получила возрастная морфология человека, особенно в связи с проблемой акцелерации, то есть с ускоренным развитием живого организма. [1]

Морфогенез (от греч. morphe - вид, форма и genesis происхождение, или буквально «формообразование») - это процесс возникновения новых структур и изменения их формы в ходе индивидуального развития организмов. Морфогенез, как рост и клеточная дифференцировка, относится к ациклическим процессам, т.е. не возвращающимся в прежнее состояние и по большей части необратимым. Главным свойством ациклических процессов является их пространственно-временная организация. Морфогенез на надклеточном уровне начинается с гаструляции. У хордовых животных после гаструляции происходит закладка осевых органов. В этот период, как и во время гаструляции, морфологические перестройки охватывают весь зародыш. Следующие затем органогенезы представляют собой местные процессы. Внутри каждого их них происходит расчленение на новые дискретные (отдельные) зачатки. Так последовательно во времени и в пространстве протекает индивидуальное развитие, приводящее к формированию особи со сложным строением и значительно более богатой информацией, нежели генетическая информация зиготы. Помимо надклеточного уровня к морфопроцессам относятся такие процессы, которые протекают на субклеточном и молекулярном уровнях. Это изменения формы и строения отдельных клеток, распад и воссоздание молекул и крупных молекулярных комплексов, изменение конформации молекул. [2]

Таким образом, морфогенез представляет собой многоуровневый динамический процесс. В настоящее время уже многое известно о тех структурных превращениях, которые происходят на внутриклеточном и межклеточном уровнях и которые преобразуют химическую энергию клеток в механическую, т.е. об элементарных движущих силах морфогенеза.

2. Примеры морфогенеза в эволюции человека

2.1 Позвоночник

Сегментарное строение позвоночника отражает его происхождение из сомитов зародыша. Кроме того, формирование позвонков тесно связано с хордой и спинным мозгом. Тела позвонков образуются из мигрирующих по направлению к хорде и окружающих ее скоплений мезенхимных клеток, которые происходят из склеротомов. Дужки позвонков образуются из скопления мезенхимных склеротомных клеток, распространяющихся в спинном направлении, а поперечные отростки и ребра образуются из скоплений клеток, мигрирующих вбок. Спинной мозг и спинномозговые ганглии участвуют в морфогенезе спинных дужек позвонков. Если удалить спинномозговые ганглии, то хрящ спинных дужек формируется, но имеет вид несегментированного стержня (рис. 1).

Рисунок 1. Развитие спинных дужек позвонков у куриного зародыша. А - нормальное развитие; Б - после удаления спинномозговых ганглиев: 1-спинная дужка, 2-тело позвонка, 3-спинномозговой узел, 4-спинной мозг, 5-хорда, 6 - несегментированные спинные дужки позвонков

Постепенно изменяется гистологическое строение позвонков. На протяжении 4-5 недель образуются мезенхимные позвонки, а затем на 8-й неделе начинается окостенение, продолжающееся почти до 25 лет. Участки хорды, расположенные внутри тел позвонков, постепенно исчезают. Внутри межпозвонковых дисков хорда сохраняется в виде слизеподобной структуры.

2.2 Среднее ухо

Формирование среднего уха связано с онтогенетическими преобразованиями первой и второй висцеральных дуг. На рис. 2 схематично показаны области головы и шеи на 4-й и 24-й неделях развития человека. На 4 неделе у эмбриона справа и слева закладываются в головной и шейной областях висцеральные (жаберные) дуги. Изнутри, со стороны глотки между ними образуются глоточные карманы. Это выпячивания энтодермы, растущие вбок. Снаружи, соответственно глоточным, впячиваются внутрь эктодермальные жаберные карманы.

Рисунок 2. Голова и шея зародыша человека, вид сбоку. А - на 4-й неделе; Б - на 24 неделе: 1-первая дуга, 2-местоположение развивающегося внутреннего уха, 3-вторая дуга, 4-третья дуга, 5-четвертая дуга, 6-молоточек, 7-наковальня, 8-стремечко, 9-шиловидный отросток, 10-большой рог подъязычной кости, 11-щитовидный хрящ, 12-перстневидный хрящ, 13-тело подъязычной кости, 14-малый рог, 15-нижняя челюсть; закладки висцеральных дуг (А) и развивающиеся из них органы (Б) обозначены одинаковой штриховкой

Из дистальной части глоточного кармана начинает развиваться полость среднего уха (барабанная полость), а из проксимальной части образуется слуховая (евстахиева) труба. Из мезенхимы в дальнейшем дифференцируются закладки слуховых косточек, служащих для проведения звука (рис. 3). Молоточек и наковальня происходят из первой висцеральной дуги и гомологичны элементам меккелева хряща и квадратной кости; стремечко - из дорсальной части второй висцеральной дуги (гиомандибулярной кости).

Рисунок 3. Развитие среднего уха, фронтальный разрез. А-на 4-й неделе; Б-на 5-й неделе; В-более поздние стадии: 1-первая жаберная пластинка. 2-первый жаберный карман, 3-первая висцеральная (жаберная) дуга, 4-слуховой пузырек. 5-первый глоточный карман, 6-производные первой висцеральной дуги, 7 - производное второй висцеральной дуги, 8-трубобарабанная полость. 9-пробка наружного слухового прохода. 10-первичный наружный слуховой проход, 11-молоточек, 12-наковальня, 13-стремечко, 14-барабанная полость, 15-слуховая (евстахиева) труба

В конце внутриутробной жизни и в течение нескольких месяцев после рождения эмбриональная соединительная ткань, находящаяся в барабанной полости, рассасывается. Только после этого косточки приобретают подвижность и колебания барабанной перепонки могут свободно передаваться на мембрану овального окна внутреннего уха.

2.3 Пищеварительная система

Кишечная трубка возникает из энтодермы крыши желточного мешка и прилегающего к ней висцерального листка мезодермы. На 4-й неделе она представлена сравнительно простой трубкой, состоящей из передней кишки, слепо замкнутой спереди стомодеальной (ротовой) пластинкой, средней кишки, связанной с желточным мешком посредством желточного стебелька, и задней кишки, слепо замкнутой на хвостовом конце клоакальной мембраной.

За период от 4-й до конца 8-й недели (рис. 4) эмбрионального развития кишка удлиняется и начинает дифференцироваться. Из переднего ее отдела формируются глотка, пищевод, желудок и двенадцатиперстная кишка с ее производными (печень и поджелудочная железа) до впадения в нее общего желчного протока. В конце 4-й недели ротовая пластинка прорывается, образуются ротовое отверстие и выстланная эктодермой неглубокая ротовая полость. Средняя кишка образует U-образную петлю, которая связана с желточным мешком посредством желточного стебелька. Участок кишки между желточньм стебельком и желудком превратится в тонкую кишку, а участок, лежащий каудальнее желточного стебелька, - в толстую кишку. Средняя кишка удлиняется, часть ее выпячивается в полость брюшного стебелька, образуя грыжеподобное выпячивание брюшной стенки зародыша.

Рисунок 4. Дифференцировка и поворот средней кишки у зародыша человека. А - конец 5-й недели; Б - около 10-й недели; А1 и Б1 - схемы поворота кишки: 1-печень, 2-желудок, 3-спинная аорта, 4-спинная закладка поджелудочной железы, 5-верхняя брыжеечная артерия, 6-желточный стебелек, 7-каудальная ветвь U-образного выпячивания, 8-краниальная ветвь U-образного выпячивания средней кишки, 9-брюшная закладка поджелудочной железы, 10-желчный пузырь, 11-зачаток слепой кишки, 12-пупок, 13-место бывшего желточного стебелька

К 10-й неделе выступающая часть кишечной петли втягивается назад через пупочный ободок, занимая свое окончательное положение в брюшной полости. Несколько ранее в месте перехода тонкой кишки в толстую развивается слепая кишка.

2.4 Сердце и сосуды сердца

Сердце человека начинает развиваться с конца 3-й - начала 4-й недели из спланхномезодермы в виде парных зачатков, расположенных под глоткой (рис. 5). Затем с брюшной стороны парные эндокардиальные трубки смыкаются в одну, лежащую по средней линии.

Рисунок 5. Развитие сердца человека на 21-22-е сутки: А - общий вид зародыша; Б - продольный срез головного конуса зародыша; В-поперечный срез зародыша: 1-уровень среза В, 2-нервный валик, 3-сомиты, 4-первичная полоска, 5-мозг, 6-передняя кишка, 7-сердечная трубка, 8-перикард, 9-амнион, 10-ротоглоточная мембрана, 11-нервный желобок, 12-хорда, 13-парные закладки спинной аорты, 14-сливающиеся сердечные трубки, 15-желточный мешок

После образования предсердия и желудочка проявляются внешние признаки предстоящего разделения сердца на правую и левую половины, появляется срединная борозда. Одновременно с изменениями в основной части сердца происходит разделение артериального ствола на два канала. Этот процесс начинается в корне брюшной аорты между четвертой и шестой дугами. Разделение происходит за счет формирования продольных складок.

Крупные артерии развиваются в комплексе с сердцем, начиная с 4-й недели. Несмотря на то, что закладывается шесть пар аортальных дуг, они не сосуществуют одновременно. В тот период, когда формируется шестая пара дуг, две первые пары уже дегенерируют. Пятая дуга появляется лишь на короткое время в виде рудиментарного сосуда. Таким образом, только корни брюшной и спинной аорты, а также третья, четвертая и шестая пары аортальных дуг играют существенную роль в формировании магистральных сосудов (рис. 6).

Проксимальные части третьей пары образуют общие сонные артерии. Левая четвертая дуга составляет часть дуги аорты. Правая четвертая дуга становится проксимальной частью правой подключичной артерии. Дистальная часть этой артерии образуется из правой спинной аорты.

Рисунок 6. Формирование крупнейших артерий, производных артериального ствола, аортального мешка, аортальных дуг и спинной аорты. А-6-недельный зародыш; Б-7-недельный зародыш; В-6-месячный плод: 1-6-аортальные дуги, 7-артериальный ствол, 8-легочная артерия, 9-подключичная артерия, 10-спинная нисходящая аорта, 11-аортальный мешок, 12-внутренняя сонная артерия, 13-артериальный (боталлов) проток, 14-восходящая аорта, 15-легочный ствол, 16-наружная сонная артерия, 17-общая сонная артерия

2.5 Головной мозг

Признаком отделяющим человекообразных обезьян от людей считается масса мозга, равная 750 г. Именно при такой массе мозга овладевает речью ребенок. Максимальные темпы дифференцировки и роста клеток коры головного мозга наблюдаются в конце эмбрионального и в начале постнатального периода, затем процессы менее выражены. У трехлетних детей клетки уже значительно дифференцированы, а у восьмилетнего ребенка мало отличаются от клеток взрослого человека. По некоторым данным, от рождения до двух лет происходит активное образование контактов между нервными клетками (синапсов) и их количество в этот период выше, чем у взрослого человека. Развитие различных областей мозга происходит неравномерно. При этом наиболее рано оформляются зоны, относящиеся к работе анализаторных систем. Более позднее и постепенное созревание присуще структурам, обеспечивающим связи между анализаторами. Наиболее медленный темп развития характерен для лобных отделов мозга, функцией которых является произвольная (в том числе и речевая) регуляция всех видов психической деятельности. [3]

3. Рудименты

Рудиментами называются органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма. Если рудимент и оказывается функциональным, то он выполняет относительно простые или малозначимые функции. Хотя многие рудиментарные органы совершенно не функциональны, отсутствие функций не является необходимым условием для рудиментарности.

У человека к рудиментам в частности относятся хвостовые позвонки, волосяной покров туловища, ушные мышцы, бугорок ушной раковины, морганиевы желудочки гортани.

Бугорок ушной раковины (дарвинов бугорок), встречающийся у 10% людей. Это небольшой бугорок на завитке ушной раковины человека и некоторых обезьян.

Червеобразный отросток слепой кишки (аппендикс) у некоторых травоядных животных используется для переваривания растительной пищи и имеет большую длину. Аппендикс человека имеет длину от 2 до 20 см и не участвует в расщеплении пищи.

Также предполагают, что 2-я хромосома человека является результатом слияния 2-х хромосом обезьян. На хромосоме человека имеются рудиментарныецентромеры. Обычно хромосома имеет только одну центромеру, но на длинном плече 2-й хромосомы наблюдаются остатки второй.

Кроме того, на хромосоме человека имеются рудиментарныетеломеры. Обычно теломеры находятся только на концах хромосомы, но последовательности нуклеотидов, характерные для теломер, наблюдаются ещё и в середине 2-й хромосомы. [4]

4. Атавизмы

Атавизмом называется появление у особи признаков, свойственных отдалённым предкам, но отсутствующих у ближайших. Появление атавизмов объясняется тем, что гены, отвечающие за данный признак, сохранились в ДНК, но в норме не формируют структуры, типичные для предков. [5]

Примеры атавизмов:

· Синтез витамина С. Недостаток витамина Ссоздает угрозу заболевания цингой, что может привести к смерти. Организм человека не способен синтезировать этот витамин, хотя наши предки, за исключением морских свинок и приматов, этим свойством обладали. В 1994 году у человека нашли ген, ответственный за синтез витамина С. Собственно говоря, это псевдоген: он существует, но не действует. Как и ожидалось, такой же псевдогенобнаружен у приматов и морских свинок.

· Зубы мудрости. Как известно, наши предки были травоядными, им требовались крепкие коренные зубы для растирания и пережевывания растительной пищи. В память об этом нам и достались «третьи коренные», или зубы мудрости. Теоретически, ими и сейчас можно жевать, однако примерно у трети всех людей они то вырастают вкривь, то не прорезаются толком, то повреждаются и заболевают. Поэтому нередко их удаляют сразу после появления.

· Соски у мужчин. Многие считают соски у мужчин рудиментами, однако это неверно, так как у наших предков они тоже никогда не функционировали. Просто на ранних стадиях эмбрионального развития мы, так сказать, унисексуальны, а половые различия появляются позднее под воздействием соответствующих гормонов. [2]

Заключение

Таким образом, происхождение человека играет значимую роль в истории всего человечества. Эта проблема является одной из актуальных на сегодняшний день.

В ходе эволюции каждый новый организм не проектируется с нуля, а получается из старого за счет последовательности небольших изменений. Это и есть морфогенез. У образовавшихся таким образом структур есть ряд характерных особенностей, указывающих на их эволюционное происхождение.

В процессе эволюции также иногда появляются гомологичные органы, рудименты и атавизмы. Они могут причинять неудобства и вред, а могут быть нейтральными для организма. Однако вычеркнуть их из морфологических процессов невозможно.

Список использованных источников

морфогенез эволюция рудимент атавизм

1. Хрисанфова Е.Н., Перевозчиков И.В. Антропология: Учебник. - 3-е изд. - М.: Изд-во МГУ, 2002. - 400 с.

2. http://ru.wikipedia.org

3. Дональд Джохансон, Мейтленд Иди. Глава 12 // Люси: истоки рода человеческого. - М.: 1984.

4. Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение: Учеб.для биол. спец. вузов. - М.: Высшая школа, 2006. - 310 с.

5. Н. Иорданский. Эволюция жизни. - М.: Академия, 2001. - 432 с.

6. Дворянкин Ф.А. Дарвинизм. Курс лекций по истории эволюционного развития и проблема дарвинизма. - М.: Московский университет, 1995.

Размещено на Allbest.ru