Роль апоптоза и судьба эмбриональных зачатков
В процессе эмбрионального развития зачастую формируется избыточное количество тканевых закладок. Их итоговое число и форма строго регулируются апоптозом — генетически запрограммированной клеточной гибелью.
Классические примеры редукции структур путем апоптоза:
- Позвоночник: у зародыша изначально закладывается длинный хвост. В норме его ткани подвергаются массовому апоптозу, в результате чего остается лишь 4–5 позвонков, образующих копчик.
- Волосяной покров: большинство первичных волосяных зачатков редуцируется. Нарушение этого тонкого механизма приводит к развитию патологий, таких как гипертрихоз (избыточное оволосение).
- Конечности: на ранних этапах формируется 6–7 закладок пальцев. Классическая пятипалая конечность получается исключительно благодаря направленному апоптозу клеток в межпальцевых промежутках.
Возникает закономерный вопрос: зачем вообще формируются структуры, обреченные на исчезновение? Дело в том, что даже если орган полностью редуцируется у взрослой особи, его первоначальная закладка в эмбриогенезе критически важна. Эмбриональный зачаток выполняет роль важнейшего элемента коррелятивной системы. Он выступает своеобразным индуктором, который задает вектор и определяет правильное развитие других, жизненно необходимых систем организма.
Основные способы филэмбриогенеза
Эволюционные изменения индивидуального развития могут происходить на разных временных отрезках. В зависимости от того, на каком этапе возникают отклонения, выделяют три главных пути: архаллаксис, девиацию и анаболию.
1. Архаллаксис (изменения на ранних стадиях)
Архаллаксис представляет собой отклонение развития на самых ранних стадиях эмбриогенеза, непосредственно во время первичной закладки органа или ткани.
В основе архаллаксиса лежат следующие механизмы:
- Изменение исходной массы эмбрионального зачатка.
- Изменение направления дифференцировки клеток внутри зачатка.
- Изменение топографии (места закладки органа).
- Изменение хронологии (времени появления зачатка).
Яркими примерами такого пути эволюции служат увеличение числа зародышевых листков у многоклеточных, изменение базового количества пальцев или позвонков, а также закладка увеличенного числа перьев у птиц или волосяных фолликулов у млекопитающих.
2. Девиация (изменения на средних стадиях)
Девиация характеризуется тем, что отклонение от предкового пути развития происходит на средних этапах эмбриогенеза.
Классический пример девиации — эволюция костей среднего уха у позвоночных. У амфибий, рептилий и птиц в аппарате среднего уха формируется только одна слуховая косточка — стремечко. У млекопитающих развитие этого аппарата до определенной стадии идет абсолютно сходно с низшими позвоночными. Однако затем происходит девиация — путь усложняется, и в итоге формируются три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко.
3. Анаболия (изменения на поздних стадиях)
Анаболия затрагивает самые последние этапы онтогенеза. Этот способ филэмбриогенеза может реализовываться в двух противоположных вариантах:
- Удлинение развития (надставка): к концу онтогенеза добавляются совершенно новые стадии. Именно так в процессе эволюции появилось четырехкамерное сердце и сформировалась сложная тазовая почка высших позвоночных.
- Укорочение развития (неотения): конечные стадии онтогенеза выпадают, и организм достигает половой зрелости, оставаясь на личиночной стадии. Хрестоматийный пример — аксолотль. Это личинка амбистомы, которая в процессе эволюции приобрела способность размножаться без превращения во взрослую наземную форму, став фактически самостоятельным видом.
Запомнить три типа филэмбриогенеза по времени возникновения поможет аббревиатура АДА: Архаллаксис (ранний) — Девиация (средняя) — Анаболия (поздняя).
Вопросы с занятий и экзамена
Зачем зародышу закладывать структуры, которые потом исчезнут?
Временные закладки работают как элементы коррелятивной системы. Они индуцируют и направляют развитие других, жизненно важных органов, без которых нормальное формирование плода невозможно.
Как формируется нормальная пятипалая конечность?
Изначально закладывается 6–7 пальцев, но лишние клетки и межпальцевые перепонки удаляются благодаря программируемой клеточной гибели — апоптозу.
Что такое неотения и к какому типу она относится?
Неотения — это достижение половой зрелости на личиночной стадии (например, у аксолотля). Она является вариантом анаболии, при котором происходит укорочение онтогенеза с выпадением конечных стадий развития.
Что ещё разобрать по теме
- Молекулярные механизмы апоптоза в эмбриогенезе
- Эмбриональная индукция и системы корреляции органов
- Причины развития гипертрихоза с позиции эмбриологии
- Эволюционное происхождение слуховых косточек млекопитающих
- Этапы формирования тазовой почки и четырехкамерного сердца
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Филэмбриогенезы» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Общие закономерности филогенеза организмов»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.