Первые представления о росте и развитии восходят к античному миру. Гиппократ предполагал, что яйцеклетки уже содержат полностью сформированный организм, но в очень уменьшенном виде. Это представление было развито в учение, которое получило название преформизма (лат. preformatio - преобразование). Это учение было популярно в ХУ11-ХУ111 веках. Сторонниками его были У.Гарвей, М.Мальпиги и другие видные ученые. Преформизм – это метафизическое учение от начала и до конца, оно признавало лишь рост, а не развитие. Однако это учение опровергнул М.Боннэ (1720- 1793), который открыл партеногенез на примере развития тлей из неоплодотворенных яиц.

В античном мире было и другое учение, названное эпигенезом (греч. epi – после, genesis - развитие). Ярким сторонником этого учения был К.Ф.Вольф, который считал, что в яйце нет ни преформированного организма, ни его частей, а яйцо состоит из первоначально однородной массы. Однако в дальнейшем появились новые факты, которые позволили пересмотреть положения эпигенеза. В частности, в 18 веке К.Блэр опубликовал свой труд «Теория развития животных», в котором доказал, что содержимое яйца неоднородно. Более того, степень неоднородности возрастает с развитием зародыша. В рамках современных представлений развитие организма понимают как процесс, при котором структуры, образовавшиеся ранее, побуждают формирование последующих структур. Процесс развития детерминирован генетически и теснейшим образом связан со средой.

В обобщенном виде рост можно представить, как постепенное повышение количества клеток, массы и размеров организма, в результате чего происходят изменения формы, образование новых структур, дифференциация клеток, тканей и органов, биохимические изменения в клетках и тканях. Между ростом и развитием существует единство. Качественные изменения, наступающие в клетках, дают начало тканям и органам.

Дифференциация клеток – это процесс, благодаря которому клетки становятся морфологически, биохимически и функционально отличными от других. Рост и дифференциация обуславливают развитие организма.

Онтогенез и его типы. Онтогенез (греч. ontos – существо, genesis - развитие) это история (цикл) развития индивида, начинающаяся с образования давших ему начало половых клеток и заканчивающаяся смертью.

В зависимости от характера индивидуального развития организмов выделяют непрямой и прямой онтогенез. Первое наблюдается в форме личиночного развития, тогда как последнее в природе встречается в виде внутриутробного развития.

Личиночное развитие – организмы при таком развитии проходят одну или несколько личиночных стадий, что характерно для насекомых, амфибий и иглокожих. Их личинки ведут самостоятельный образ жизни, подвергаясь затем превращениям.

Прямое (неличиночное и внутриутробное) развитие . Неличиночное развитие характерно для беспозвоночных, рыб, пресмыкающихся и птиц, яйца которых богаты желтком (питательный материал). Благодаря этому в яйцах, откладываемых во внешнюю среду, происходит значительная часть онтогенеза. Метаболизм зародыша обеспечивается развивающимися так называемыми провизорными органами, представляющими собой зародышевые оболочки (желточный мешок, амнион, аллантоин).

Внутриутробное развитие типично для млекопитающих, включая и человека. Поскольку яйцеклетки этих организмов очень бедны питательными веществами, то все жизненные функции зародышей обеспечиваются материнским организмом посредством образования из тканей матери и зародыша провизорных органов, основной среди которых является плацента. Эволюционно внутриутробное развитие является самой поздней формой, однако эта форма наиболее выгодна для зародышей, так как она максимально эффективно обеспечивает их выживание.

Эмбриональное развитие

Оно протекает как непрерывный процесс изменения зародыша, однако для удобства изучения его подразделяют на периоды:

- одноклеточный;

- дробления и образования гаструлы;

- период образования тканей и органов, заканчивающийся формированием организма, готового к рождению.

Оплодотворение. Его результатом является возникновение одноклеточного зародыша. Важнейшими при оплодотворении являются 2 момента. Первый – слияние гаплоидных ядер мужской и женской гамет с образованием диплоидной зиготы. Второй – активизация яйцеклетки и побуждение ее к развитию.

Дробление. По своей сути это ряд непрерывно следующих одно за другим митотических делений яйцеклетки.

П.И. Балинский так характеризует этот процесс.

1 Одна клетка – оплодотворенное яйцо – посредством ряда митотических делений превращается в многоклеточный комплекс.

2 Рост отсутствует.

3 Общая форма зародыша в процессе дробления не меняется, но образуется внутренняя (первичная) полость тела.

4 В процессе дробления имеет место превращение веществ, запасенных в цитоплазме, в субстанции ядра.

5 Взаимное расположение частей цитоплазмы яйца в процессе дробления по большей части не меняется, и они остаются на своих местах.

6 Ядерно – плазменное отношение, низкое в начале дробления, достигает в конце уровня, характерного для обычных соматических клеток.

Соответственно типу яйцеклеток, дробление происходит различно.

У низших хордовых, мелких примитивных животных яйцеклетки мелкие, с небольшим количеством желтка. Дробление у них полное, равномерное. У низших позвоночных, более сложно устроенных, (рыбы, земноводные) яйцеклетки крупнее, содержат неравномерно распределенный запас желтка, поэтому дробление хоть и полное, но не равномерное. У высших позвоночных (пресмыкающиеся, птицы) яйцеклетки крупные, богаты желтком. Дробление у таких животных неполное, поверхностное. Оно происходит только в зародышевом диске, т.е. участке, свободном от желтка.

Млекопитающие и человек занимают особое место среди высших позвоночных. Развитие зародыша происходит внутри организма матери, обеспечивающего питание зародыша. В связи с этим яйцеклетки мелкие, желтка – небольшое количество. Для них типично полное равномерное дробление.

Гаструляция. С завершением процесса дробления формированием зародыша (бластулы) начинается период гаструляции. Характерная черта этого периода – массовое, упорядоченное по направлению и последовательности, перемещение клеток. В результате зародыш из однослойного становится многослойным. Образуются зародышевые листки. Это пласты клеток, занимающих определенное место друг относительно друга. Из них в последующем закономерно развиваются определенные органы и части тела. Наружный зародышевый листок называют эктодермой, внутренний – энтодермой, средний - мезодермой. Зародыш в периоде гаструляции называется гаструлой.

Органогенез. Это процесс образования органов. Параллельно развиваются и ткани. Этот процесс называют гистогенезом. Сложные пространственные преобразования клеток и частей зародыша получили название морфогенез.

Каждый зачаток органа, а затем и орган, развиваются из клеток определенных зародышевых листков.

Из эктодермы образуются вся нервная система, определенные части органов чувств, например, роговица глаза, кожный эпителий и его производные (молочные, потовые и сальные железы, волосы, ногти, эмаль зубов), эпителий полости рта и прямой кишки.

Из мезодермы развиваются скелет позвоночника, черепа и конечностей, поперечно – полосатая скелетная мускулатура, гладкая мускулатура внутренних органов, кровеносная система и кровь, выделительная система, половые железы, за исключением самих половых клеток, вся соединительная ткань.

Энтодерма дает начало эпителию пищеварительной и дыхательной систем, печени, поджелудочной железе, щитовидной и паращитовидной железе.

Зародышевые оболочки . У всех высших позвоночных, начиная с пресмыкающихся, образуются особые временные органы, предназначенные для обеспечения важнейших функций зародыша. Таких зародышевых оболочек 4. Они образуются после гаструляции из зародышевых листков.

Амнион, или водная оболочка, окружает непосредственно зародыш. Внутри него содержится жидкость, которая предохраняет зародыш от высыхания и механических повреждений. Амнион человеческого зародыша называется плодным пузырем и также содержит жидкость, которая отходит при его разрыве во время родов.

Хорион. Он способствует дыханию и питанию зародыша. У птиц хорион ближе всего прилежит к скорлупе, а у млекопитающих входит в состав плаценты и прилежит к стенке матки матери.

Аллантоис, мочевой мешок, служит у птиц для выделения жидких азотсодержащих продуктов обмена и для дыхания; (у млекопитающих наряду с хорионом входит в состав плаценты).

Желточный мешок. У птиц служит для питания, дыхания и кроветворения. У млекопитающих он не имеет функции питания в связи с переходом к чрезплацентарному способу поступления питательных веществ, но служит источником половых клеток и клеток крови.

Зародышевые оболочки прекращают свое существование после рождения, выходят наружу вместе со слизистой оболочкой матки.

Близнецы. У человека и некоторых млекопитающих, таких как лошади и коровы, обычно рождается один детеныш. Если же их больше, то говорят о близнецах.

Различают 2 вида близнецов: однояйцовые (ОБ) и разнояйцовые (РБ). Основной механизм возникновения ОБ – разделение зародыша на 2 части или более в периоде дробления эмбриогенеза. Причины этого пока не ясны. Частота рождения РБ связана с индивидуальными особенностями родителей. Описаны семьи, в которых близнецы рождались в нескольких поколениях. Зародыши на ранних стадиях способны как бы исправлять ошибки, и из каждой отделившейся части развивается вполне нормальный организм. Способность ранних стадий зародыша к развитию в нормальное целое после изменения их клеточного состава называется эмбриональной регуляцией и в полной мере проявляется в развитии ОБ. РБ развиваются из двух разных яйцеклеток, оплодотворенных разными сперматозоидами.

Иногда происходит неполное разделение клеточной массы бластомеров на ранних стадиях эмбриогенеза. В таких случаях появляются неразделившиеся двойни вследствие нарушения развития зародыша на 1-й неделе после оплодотворения. Они всегда однояйцовые. Неразделившиеся близнецы могут быть симметричными и соединяться разными отделами тела, например, в области груди, живота, крестца. Чаще всего они нежизнеспособны и погибают в периоде внутриутробного развития. Однако возможны и исключения. Близнецы, родившиеся в Сиаме (Таиланд), и прожившие 63 года, дали общее название таким близнецам (сиамские близнецы).

Врожденные пороки и критические периоды развития человека.

Кроме двойниковых уродств, встречаются новорожденные с различными иными отклонениями. Врожденным пороком развития называется стойкое изменение строения органа, приводящее к расстройству его функции. Количество форм пороков исчисляется тысячами. Различают пороки развития лица и шеи, нервной системы, глаз, опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной и половой систем.

Нарушения эмбриогенеза происходят на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Отсюда следует, что основными механизмами врожденных пороков являются нарушения наиболее важных процессов, таких как размножение, дифференцировка, перемещение и гибель клеток, рост и взаимодействие развивающихся тканей и органов. Помимо наследственных пороков есть и пороки, возникшие в результате действия экзогенных факторов. К таким факторам относятся:

- физические (проникающая радиация);

- химические (медикаменты, ядовитые вещества, гипоксия зародыша, эндокринные заболевания матери);

- биологические агенты (вирусы).

Критическими периодами являются такие, во время которых чувствительность зародыша к действию внешних факторов особенно велика. У человека 1-й период приходится на конец 1-й начало 2-й недели беременности; 2-й с 3 по 6 неделю, хотя нет таких стадий, в которых эмбрион был бы стоек ко всем повреждающим воздействиям.

Постэмбриональное развитие

Постэмбриональное развитие начинается с момента выхода развивающегося организма из оболочек яйца или организма матери. Главной особенностью его является то, что он вступает в непосредственный контакт с внешней средой. Он начинает дышать, питаться, реагировать на различные воздействия. После рождения развитие организма продолжается в виде изменений в росте, дальнейшей специализации клеток и тканей, регенерации и старении.