Джелдубаева Э.Р. Биология индивидуального развития. Курс лекций
Подождите немного. Документ загружается.
161
Вытяжки из печени индуцировали преимущественно передне-мозговые
структуры (т. е. действовали сходно с головным индуктором), а вытяжки из
костного мозга – преимущественно мезодермальные (подобно туловищному
индуктору). Если в бластоцель подопытного зародыша имплантировать оба
эти индуктора, то получится более или менее нормальный зародыш. Позднее
немецкий биохимик X. Тидеман получил еще более активные индукторы из
тканей куриных зародышей. Ему удалось более чем кому-либо другому,
приблизиться к выяснению химической природы индукторов.
Мезодермализующий индуктор оказался белком, а наиболее сильное
нейрализующее влияние обнаружилось у фракции нуклеопротеидов.
Тидеман обнаружил также, что лишь мезодермальный индуктор проникает в
индуцируемую ткань, а нейральному индуктору достаточно подействовать на
клеточные мембраны, чтобы началась нейральная дифференцировка. Это
очень важный факт, свидетельствующий о значении перестроек мембраны в
клеточной дифференцировке. До сих пор исследователями изучаются
молекулярные механизмы действия индукторов.
162
9. РОСТ - ОСНОВНОЙ ПРОЦЕСС ЭМБРИОГЕНЕЗА.
9.1. Общая характеристика процесс роста.
9.2. Факторы, влияющие на рост.
9.3. Типы ростковых процессов.
9.4. Закономерности, лежащие в основе процесса роста.
9.5. Механизмы регуляции роста.
9.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕСС РОСТА
Для понимания индивидуальных различий формы и функции у человека
крайне важным является изучение процесса роста, поскольку многие из этих
различий обусловлены различиями в относительной скорости роста
отдельных частей тела. Рост - количественная сторона развития; увеличение
массы в процессе развития, приводящее к постоянному увеличению размеров
тела.
Этот процесс непрерывен и носит волнообразный характер. Кривая
роста представляет собой S-образную кривую. Так, до начала развития
организм имеет некоторые исходные размеры, которые в течение короткого
времени практически не изменяются, а затем начинают возрастать- сначала
медленно, а затем быстрее. Но вскоре определенные факторы вызывают
замедление роста и снижают увеличение размеров во времени. Наконец,
увеличение размеров прекращается – устанавливается равновесие между
расходованием материала, которое могло бы привести к уменьшению веса
организма, и синтезом новых материалов, обеспечивающих увеличение веса.
У взрослого организма происходит рост клеток, но вследствие утраты и
гибели клеток он не приводит к общему росту организма. Постепенное
снижение роста с течением времени является одним из аспектов еще
оставшегося загадочным процесса старения.
При рождении рост ребенка равен 50 см и к концу первого года жизни
он увеличивается в среднем на 50% и достигает 75-80 см, масса тела при
этом утраивается. Затем темпы роста несколько снижаются (вплоть до
периода полового созревания). С наступлением пубертатного периода
начинается второй скачок роста. За год длина тела увеличивается на 7-8 см.
Причем с 11-12 лет девочки несколько опережают в росте мальчиков, в 13- 14
-девочки и мальчики растут почти одинаково, а в 14-15 лет юноши обгоняют
в росте девушек. В дальнейшем это превышение сохраняется у мужчин и
женщин на протяжении всей жизни. Таким образом, на разных этапах
онтогенеза показатели роста меняются с различной скоростью, что
свидетельствует о различной интенсивности процессов физического развития
детей и подростков.
163
Аналогичный тип кривой скорости роста характерен и для
внутриутробного развития. В этом случае максимальная скорость роста
плода характерна для первых четырех месяцев внутриутробного развития.
Таким же образом изменяется и вес плода, с той разницей, что максимальная
скорость достигается несколько позже - обычно на 34 неделе
внутриутробного развития. К моменту рождения скорость роста плода
несколько замедляется. Сразу после рождения скорость снова увеличивается.
В первые два месяца внутриутробного развития скорость роста длины
тела не очень велика. Стадия эмбриона с характерными для него процессами
морфогенеза продолжается до взрослого состояния, а в некоторых частях
тела - и до старости. Но в общих чертах он завершается на 8-й неделе
внутриутробного развития и к этому времени эмбрион приобретает
характерные признаки человека.
Большая скорость роста плода объясняется главным образом
процессами дифференцировки органов и тканей. По мере роста плода число
делящихся клеток во всех тканях уменьшается, и принято считать, что после
6-го месяца внутриутробного развития практически не происходит
образования новых мышечных и нервных клеток. В это же время скорость
роста линейных размеров резко падает. Таким образом, постнатальный рост
по крайней мере некоторых тканей сводится к развитию и увеличению уже
существующих клеток, а не к образованию новых. Косвенным
подтверждением тому является изменение массы тела. Так, вес тела
новорожденного больше массы зиготы примерно в 1 миллиард 20 миллионов
раз, тогда как за 20 лет жизни едва ли увеличивается больше чем в 20 раз.
При этом темпы роста тела в длину и изменение массы тела на разных этапах
онтогенеза меняются с различной интенсивностью. Наиболее интенсивно
изменение длины и массы тела происходит на первом году жизни. Этот этап
жизни часто называют периодом первого вытягивания. Затем темпы развития
несколько снижаются и наступает период так называемого округления (в
среднем от 1 до 3 лет). Новый скачок роста наблюдается в 5-7 лет - период
второго вытягивания. Годовой прирост длины тела в это время может
составить 7-10 см. С 7 до 11 лет рост тела в длину замедляется - второй
период округления. И, наконец, возрастание темпов физического развития в
период полового созревания - третий период вытягивания (с 11 - 12 до 15-16
лет). В последующие годы темпы физического развития снижаются и рост у
женщин останавливается приблизительно к 18-22 годам, а у мужчин к 20 - 25
годам.
Рост и развитие традиционно воспринимаются как процессы, идущие
по нарастающей (со знаком «плюс»); на самом же деле они могут идти и со
знаком «минус». Поэтому в общем смысле рост представляет собой
изменение, а не «приращение». Фундаментальное свойство роста –
обновление, т.е. утрата отдельных частей и добавление новых. При росте с
положительным знаком процессы синтеза идут активнее, чем процессы
распада. При старении преобладает обратное соотношение. На протяжении
большей части жизни взрослого организма синтез и распад сбалансированы.
164
Можно сказать, что в состоянии равновесия организм в каждый данный
момент чуть-чуть умирает и чуть-чуть возрождается. Время полужизни
содержащихся в организме веществ измеряется периодами от нескольких
минут до нескольких месяцев. В состоянии постоянного обновления
находятся все органеллы клетки. Продолжительность жизни клеток многих
типов ограниченна, а это означает, что их число остается постоянным
только потому, что образуются новые клетки данного типа. Обновление
возможно даже на тканевом уровне – например, в яичниках созревают новые
фолликулы для замещения утраченных в предыдущем менструальном
цикле.
Общий рост заодыша можно подразделить на рост отдельных его частей.
Разные органы растут с различной и непостоянной скоростью.Гаплоидные
коетки мельче, чем ди- и полиплоидные.
9.2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РОСТ
Известно множество факторов, оказывающих влияние на скорость
роста и развития. Некоторые из них носят наследственный характер и с
раннего возраста способствуют ускорению или замедлению
физиологического созревания. Другие (питание, время года,
психологический стресс) относятся к категории факторов внешней среды и
влияют на скорость роста лишь в период своего действия. И, наконец,
факторы, представляющие собой результат сложного взаимодействия
факторов и среды (например, социально-экономическое положение).
При анализе многочисленных данных отмечается отчетливо выраженное
влияние времени года на скорость роста. В среднем самый быстрый
продольный рост происходит в весеннее время, а самые интенсивные
прибавки в весе - осенью. Особенно важную роль в возрастном
совершенствовании физиологических функций играет мышечная
деятельность. Повышение экономичности физиологических функций при
систематических занятиях физическими упражнениями приводит к усилению
процессов анаболизма и снижению энергетических трат в условиях
основного обмена (правило "скелетных мышц").
На темпы биологического созревания и старения оказывает влияние
характер питания. Умеренное по калорийности с сохранением полноценного
белкового состава питания благотворно сказывается на темпах роста,
предупреждает наступление ранних старческих изменений. Ограничения в
питании, особенно белковое голодание, приводит к задержке роста. В свою
очередь избыточное питание ускоряет инволюционные перестройки. По
информации ВОЗ до 60 лет доживают 90% худых и 60% тучных людей, а
долгожителями становятся 30% худых и только 10% тучных людей.
В последние годы было достоверно установлено, что у некоторых детей
под влиянием психологического воздействия (эмоциональный стресс)
165
происходит задержка секреции гормона роста, что сказывается, как и
первичное отсутствие гормона, на их росте и развитии.
Есть еще два момента, которые могут влиять на рост ребенка. К ним
относятся семейная предрасположенность и особенности течения
беременности, т. е., так называемые генетические и внутриутробные
факторы. Генетические факторы в значительной степени определяют тот
ростовой потенциал, который ребенок может реализовать в зрелом возрасте.
Ростовые показатели обоих родителей одинаково важны для растущего
ребенка. У низкорослых родителей обычно рождаются низкорослые дети.
Если рост обоих родителей ниже среднего, нередко мальчики имеют рост
даже ниже, чем рост отца, а девочки - ниже, чем рост матери. К генетическим
факторам могут быть отнесены также различные наследственные
заболевания, проявляющиеся задержкой роста.
Внутриутробные факторы представляются также необычайно важными,
так как наиболее интенсивный рост происходит как раз во время
беременности. Если в течение этого периода имеются повреждения плаценты
и тем самым нарушается питание плода, ребенок может родиться с
дефицитом роста и низкой массой тела. Начиная с первого года жизни и до
прекращения роста ведущую роль в регуляции роста играет эндокринная
система. Помимо гормона роста, являющимся основным фактором,
влияющим на рост, важное значение имеют также гормоны щитовидной
железы и половые гормоны.
Причины низкорослости:
Недостаточность гормона роста (ГР)
Врожденная недостаточность ГР
Наследственный дефицит ГР
Изолированная недостаточность ГР
Сочетанная недостаточность гормонов гипофиза
Идиопатическая недостаточность ГР
Врожденная недостаточность ГР вследствие внутриутробного поражения
ЦНС
Приобретенная недостаточность ГР
Периферическая нечувствительность к ГР
Наследственные синдромы и врожденные пороки развития, сочетающиеся
с задержкой роста
Синдром Шерешевского-Тернера
Синдром Нунан
Синдром Дауна
Синдром Прадера-Вилли
Другие синдромы (синдром Аарскога, синдром Блума, синдром Корнелия
де Ланге, синдром Секкеля)
Внутриутробная задержка роста
Фетальный алкогольный синдром
Синдром Сильвера-Рассела.
Скелетные дисплазии
166
Скелетные дисплазии с укорочением конечностей
Скелетные дисплазии с укорочением туловища
Мукополисахаридозы
Задержка роста при хронических заболеваниях
Заболевания органов дыхания
Заболевания сердечно-сосудистой системы
Заболевания почек
Заболевания желудочно-кишечного тракта
Голодание
Психосоциальная низкорослость
Эндокринные нарушения
Первичный гипотиреоз
Гиперкортицизм
Семейная низкорослость
Конституциональная задержка полового и физического развития
Факторы, положительно влияющие на увеличение роста.
Хорошее питание. Некоторые считают, что они хорошо питаются, имея в
виду то, что у них всегда достаточно дорогой копчёной колбасы, чёрной
икры, овощей и фруктов на столе. Это самое распространенное заблуждение.
Под хорошим питанием подразумевается сбалансированное сочетание
белков, жиров, углеводов и не только, а также (что, пожалуй, еще более
важно) витаминов и минеральных веществ. Витамины - это не только
витамин С, а минералы это не только Кальций! Из-за интенсивного
неправильного земледелия, когда десятилетия с полей убирают всё, что
выросло вместе со всеми минералами из почвы, а вносят обратно в почву
только азот, калий и фосфор, почвы катастрофически обеднели. И продукты
питания, полученные из урожая выращенного на почвах, лишены жизненно
важных минералов и микроэлементов.
Физическая нагрузка. Не обязательно добиваться больших спортивных
результатов, но физкультура должна быть обязательна для повышения
эффективности увеличения роста.
Развитие ребенка представляет собой сложный процесс и для каждого
индивидуума характеризуется рядом особенностей, определяемых
различиями генетического кода и всей мозаикой условий человеческой
жизни. Именно поэтому выяснение типов, причин и механизмов изменений,
происходящих в организме современного человека, представляется наиболее
актуальным. Эти явления подтверждаются сопоставлением людей разных
поколений - детей и взрослых разных лет жизни. Подобные наблюдения
устанавливают неравномерность темпов развития с его ускорением
(акселерация) или замедлением (ретардация), менее отчетливо проявляют
себя сдвиги в интенсивности процессов старения органов и систем
организма.
167
9.3. ТИПЫ РОСТКОВЫХ ПРОЦЕССОВ
Рост может происходить путем увеличения размеров клетки, которая
при этом не делится (более редкий, ауксетичный рост – коловратки,
круглые черви, личинки насекомых), или клеточным размножением
(пролиферационный рост). В первом случаи, число клеток остается
постоянным – явление эвтелии.
Пролиферационный рост встречается в нескольких формах:
Мультипликативный рост – клетки, возникающие из родоначальной
клетки вновь вступают в деление. Число клеток растет в геометрической
прогрессии (N=2
n
, где n- число делений).Характерен для организмов
эмбриональный и ранний постэмбриональный период.
Аккреционный рост – после каждого последующего деления, лишь одна
из клеток способна к дальнейшему делению, тогда как другая
дифференцируется, число клеток растет линейно (N=2n). Например, рост
рогов, зубов, волос, слизистых покровов кишечника, дыхательных путей.
Рекуррентный рост – промежуточный тип, обе клетки, возникшие после
деления родоначальной клетки, деляться с разрывом в одно поколение,
т.е. одна клетка пропускает деление (N= N
n-1
+ N
n-2
). Например, рост почек
растений.
Аллометрический рост – необходим для сохранения
видоспецифического физического подобия метеринскому организму (не
превышение размеров, массы и пр.). В логарифмических координатах
выражается прямой линией.
у = bx
a
,
где у - величина органа, х - величина организма, a - показатель
аллометрии, b - эмпирическая константа.
Орган может расти в том же темпе, что и организм (a = 1- изометрия),
быстрее организма (a > 1 - положительная аллометрия) и медленнее
организма (a < 1 - отрицательная аллометрия).
9.4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ ПРОЦЕССА
РОСТА
Показателями роста обычно служат изменение массы (весовой рост) или
линейных размеров (линейный рост) особи или органа. Для описания роста
используют: кривые роста (характеризующие изменение массы или длины
тела в течение онтогенеза); величину абсолютного и относительного
приростов за определённый отрезок времени; удельную скорость роста.
Скорость роста выше у молодых животных и обычно снижается с
возрастом. Одни животные растут в течение всей жизни, хотя в зрелом
возрасте темп роста может быть низок (например, моллюски, рыбы,
земноводные), у других - рост прекращается к определённому возрасту
(например, высшие насекомые, птицы). В онтогенезе выделяют периоды,
различающиеся по скорости роста. У многих животных, в частности у
168
млекопитающих, четко разграничены эмбриональный и постэмбриональный
периоды, периоды до и после наступления половой зрелости. У животных с
твёрдым хитиновым покровом (насекомые, ракообразные и др.) увеличение
линейных размеров происходит в основном в периоды линек.
Для роста на всём его протяжении характерна ритмичность. Чаще
других описывались сезонные и суточные ритмы роста Сезонные ритмы
связаны со сменой времён года и отражаются в формировании годовых слоев
в скелетных структурах; суточные ритмы прослеживаются по частоте
деления клеток и по изменениям размеров целого организма. Имеются ритмы
роста и иной периодичности, например 15-суточные ритмы роста морских
моллюсков, связанные с минимальными и максимальными приливами.
Изменение пропорций тела является внешним показателем развития. С
возрастом уменьшаются относительные пропорции головы: если у
новорожденного высота головы составляет 1/4 длины туловища, то в 2 года -
1/5, в 6 лет - 1/6, а у взрослых - 1/8. Также с возрастом увеличивается
абсолютная и относительная длина рук и ног.
До начала периода полового созревания отличия в пропорциях тела
отсутствуют. В период полового созревания у юношей конечности
становятся длиннее, туловище короче, таз уже чем у девушек. Следует
учесть, что половое созревание девочек наступает на 1-3 года раньше чем у
мальчиков, что характеризуется и более высоким их ростом. К 14-15 годам
мальчики догоняют, а затем и перегоняют девочек по этому показателю, хотя
продолжают отставать в физическом развитии в целом.
169
10. РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА И СРЕДА
10.1. Факторы внешней среды, влияющие на эмбриогенез.
10.2. Связь эмбриона с внешней средой и материнским организмом:
эмансипация яиц, живорождение.
10.3. Наследственность.
10.4. Клонирование
10.1. ФАКТОРЫ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА
ЭМБРИОГЕНЕЗ
Хотя формирование органов и функциональных систем ребенка в
процессе эмбриогенеза находится под контролем генотипа, факторы внешней
среды играют не последнюю роль. Особенно на начальных этапах развития
многие факторы, влияющие на материнский организм, оказывают влияние на
зародыш (ионизирующее излучение, алкоголь, никотин, антибиотики и др.).
Растение, выращиваемое в темноте, остается белым и хилым; оно
неспособно извлекать из углекислого газа энергию, необходимую для обмена
веществ, даже в том случае, когда все его клетки содержат генетическую
информацию, необходимую для развития хлоропластов, а также синтеза и
деятельности хлорофилла. В равной мере генетические потенции,
определяющие цвет глаз, проявляются только в особых условиях, которые
создаются в клетках радужной оболочки; эти потенции реализуются при
условии, если предварительно благодаря действию многочисленных генов
сам глаз достаточно развился.
Действия среды могут быть отнесены к двум типам, хотя в реальной
обстановке они часто налагаются друг на друга. С одной стороны, это
сильные воздействия, приводящие к полному или частичному подавлению
выражения генетических потенций с другой – слабые влияния,
выражающиеся лишь в небольших изменениях степени их выражения.
Первый тип воздействий зависит от случайных обстоятельств, второй обычен
и неразрывно связан с функционированием живой материи.
В пренатальном периоде развития зародыша есть критические периоды,
особо чувствительные к внешнему воздействию. Выделяют два таких
периода. Первый включает начало его. Неблагоприятные воздействия в этот
период чаще приводят к гибели зародыша. В течение второго критического
периода (с 4 по 7 неделю) происходит дальнейшее развитие всех органов. В
этом случае вредные воздействия могут привести к рождению ребенка с
различными физическими дефектами. Важным на наш взгляд является факт,
что одинаковые физические врожденные дефекты могут быть связаны и с
повреждением генетических структур, и с действием неблагоприятных
внешних факторов.
170
Наблюдения на людях проводят с помощью близнецового метода,
используя группы идентичных или гомозиготных близнецов (ИБ), имеющих
не только поразительное внешнее сходство, но и почти одинаковые генные
"портреты". Проводят их морфологическое обследование, изучают образ
жизни (обычно близнецы, особенно идентичные, имеют сходные интересы и
близкие условия воспитания). На основании проведенных анализов
устанавливают коэффициент сходства (конкордантность) между близнецами
и делают заключение о роли наследственности или среды в развитии тех или
иных качеств.
С помощью близнецового метода было установлено важное значение
среды в развитии многих морфологических свойств организма, а также
значении наследственности в развитии шизофрении, маниакально-
депрессивного психоза, эпилепсии и туберкулеза..
Еще большее значение имеет среда для развития психических
способностей человека. Свойства памяти, сила произвольного внимания,
мыслительная деятельность, черты характера и многие другие человеческие
качества определяются не только природными задатками, но и формой, и
способом деятельности ребенка, условиями той социальной среды, в которой
он развивается.
Факторы среды могут негативно сказаться на морфофункциональных и
психологических характеристиках развивающегося ребенка (пример -
одичавшие дети). Один из древнейших и наиболее документированных
случаев одичания мальчика, названного ребенком-волком из Гессе,
произошел в XIV веке. Местные жители стали замечать, что в лесах около
городка обитает призрачное существо, которое всякий раз, когда людям
случалось натолкнуться на него, быстро скрывалось. Оно оказалось
мальчиком, который совсем одичал, передвигался на четвереньках, как волк,
и не владел речью. Установили, что ребенок, которому было примерно
восемь лет, провел в диком состоянии половину своей жизни. Согласно
свидетельству, мальчик жил с волками, которые приняли его в стаю и
защищали как собственного волчонка. Ребенок так привык ходить на
четвереньках, что к его ногам пришлось привязывать доски, чтобы помочь
ему держаться прямо. Членораздельно говорить он не умел, мог лишь
ворчать и издавать звуки, свойственные животным, ел только сырую пищу.
Данный факт является далеко не единственным, и в нашем случае
убедительно показывает, что среда для человека является мощным фактором
развития.
Таким образом, многочисленные данные генетики, физиологии,
психофизиологии, педагогики позволяют сделать следующее заключение.
Наследственность определяет лишь потенциальные пределы физического и
психического развития детей и подростков, степень же развития физических
и психических особенностей ребенка зависит от факторов внешней среды.
Человек, родившийся даже с самыми благоприятными задатками, но
живущий в среде, препятствующей развитию его способностей,
превращается в посредственность, поэтому основная нагрузка на развитие