Эволюционная физиология

Доказательства эволюции и дивергенции

Для подтверждения дивергентного видообразования наука использует метод тройного параллелизма, который объединяет данные трех независимых дисциплин:

• Сравнительная анатомия выявляет структурное сходство. Классический пример — гомологичные органы. Передние конечности позвоночных (от саламандры до человека) имеют единый план строения скелета, хотя выполняют совершенно разные функции (плавание, полет, хватание). Это доказывает расхождение признаков от общего предка.
• Эмбриология опирается на законы зародышевого сходства и рекапитуляцию.
• Палеонтология изучает переходные формы и выстраивает филогенетические ряды по ископаемым останкам.

Эмбриологические законы

Развитие организма подчиняется строгим правилам, сформулированным Карлом Бэром. В эмбриогенезе сначала закладываются общие признаки крупного таксона (типа, класса), а затем — узкоспециализированные видовые черты. Зародыш никогда не копирует взрослую особь низкоорганизованного животного, он похож лишь на его эмбрион.

Этот принцип дополняет биогенетический закон (Э. Геккель, Ф. Мюллер, уточненный А.Н. Северцовым): индивидуальное развитие (онтогенез) представляет собой краткое повторение исторического развития вида (филогенеза). У эмбриона человека можно наблюдать черты далеких предков:

• Стадия нейрулы: формирование хорды, нервной трубки и жаберных щелей (характерно для рыб).
• Развитие сердца: последовательный переход от двухкамерного к трехкамерному строению.
• Временное наличие хвоста и гладкая поверхность полушарий мозга на ранних этапах.

Рудименты и атавизмы

Анатомическими свидетельствами животного происхождения служат специфические морфологические феномены опорно-двигательного аппарата и покровов.

Рудименты — это недоразвитые структуры, которые утратили первоначальную функцию, но обязательно присутствуют у всех представителей вида. Примеры у человека:

• Копчиковая кость (остаток хвостового отдела);
• Аппендикс и зубы мудрости;
• Дарвинов бугорок на ушной раковине;
• Плавательные перепонки между пальцами и третье веко.

Атавизмы — это спорадическое появление у отдельных людей признаков далеких предков. Они возникают, если в эмбриогенезе нарушается нормальная редукция древних закладок. Примеры:

• Настоящий хвост;
• Избыточный волосяной покров (гипертрихоз, «синдром львиного мальчика»);
• Многососковость (полимастия, полителия).

Эволюционный принцип созревания нервной системы

Эволюционные закономерности ярко проявляются в созревании нервной системы ребенка. Процесс миелинизации нервных волокон идет гетерохронно (неодновременно) и подчиняется эволюционному принципу: филогенетически более древние структуры покрываются миелином в первую очередь.

Сначала созревают двигательные волокна, обеспечивающие жизненно важные функции (глотание, дыхание, сосание), затем — чувствительные. Направление миелинизации всегда центробежное — от тела нейрона к периферии. Спинной мозг начинает миелинизироваться на 4-м месяце внутриутробного развития. Черепные нервы активно покрываются миелином в первые месяцы жизни (процесс завершается к году, за исключением блуждающего нерва — n. vagus). Пирамидные пути полностью созревают лишь к 4 годам, что клинически отражается в повышении точности произвольных движений.

К моменту рождения спинной мозг морфологически развит значительно лучше головного. Это объясняет наличие у новорожденного базовых спинальных автоматизмов. Движения младенца хаотичны из-за незрелости мозжечка и неостриатума, а моторное развитие находится на пирамидно-стриарном этапе с физиологическим преобладанием тонуса мышц-сгибателей.

Особенности оболочек мозга и топографии

У новорожденных твердая мозговая оболочка (dura mater) относительно тонкая и имеет обширные сращения с костями основания черепа. Паутинная (arachnoidea) и мягкая (pia mater) оболочки также истончены, при этом последняя обильно кровоснабжается и богата клетками. Субарахноидальное пространство невелико.

Из-за разницы в скорости роста позвоночного столба и нервной ткани возникает смещение: у младенца нижний конец спинного мозга располагается на уровне третьего поясничного позвонка, а у взрослого поднимается до второго. Окончательное синтопическое соотношение устанавливается к 5–6 годам.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Сроки завершения дифференцировки структур головного мозга (гипоталамус, кора)
• Этапы развития зрительной и шейной моторной координации в первые недели жизни
• Молекулярно-онтогенетические механизмы формирования атавистических пороков
• Косвенные доказательства эволюции: биохимические и генетические данные
• Функциональный принцип миелинизации нервных волокон

Другие темы раздела «Дополнительные темы»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.