Организм. онтогенез. воспроизведение организмов

Акселерация и причины ее возникновения

Про акселерацию ученые заговорили в конце ХХ века. Это аномальное ускорение развития и роста детей, которое проявляется в экономически преуспевающих странах. В результате акселерации изменились средние показатели роста человека. За последние несколько десятков лет человек вырос на 10–15 сантиметров. Также изменился период роста человека, раньше дети продолжали расти до 23–25 лет. Сегодня рост прекращается в среднем в 19 лет у парней и в 17 лет у девушек.

В результате акселерации ускорился период прорезывания зубов (молочных и постоянных), половое созревание и психическое развитие.

Ученые утверждают, что акселерация вызвана множеством причин. Такими как:

• качественное питание и комфортные условия проживания. Современный человек следит за чистотой продуктов, склонен анализировать состав на упаковке, не ест просроченную еду и пьет чистую воду. В экономически развитых странах люди живут в теплых светлых домах или квартирах, им не нужно защищаться от сильного ветра и хищника. Они меньше двигаются, ведут оседлый образ жизни.
• солнечная активность и изменение биохимической среды на планете (на молекулярном уровне);
• радиоактивное и другие виды излучения.

Особенности развития и роста организма человека

Все возрастные периоды онтогенеза человека имеют свои особенности развития организма. К примеру, для эмбрионального (пренатального) ключевую роль играет образ жизни матери, ее психологическое состояние, питание и наличие вредных привычек.

Научно доказано отрицательное влияние никотина на формирование плода, а в комплексе с другими вредными привычками, в частности, употреблением алкоголя, подобный образ жизни и вовсе может привести к развитию мутаций, несовместимых с жизнью.

Мы не будем детально рассматривать каждый возрастной период и его сроки, а условно разделим постнатальный онтогенез на этапы детства, зрелости и старости. Даже такого просто разделения будет достаточно для описания факторов, определяющих психическое и физическое развитие организма.

Рисунок 5. У каждого этапа развития человека есть свои особенности

Для первого периода, от рождения до зрелости, характерно активное физическое развитие. Ребенок очень быстро растет и приобретает основные навыки, необходимые для дальнейшей жизни. В период зрелости развитие организма продолжается, но на данном этапе больше проявляется личностный и психологический рост, а также активная фаза продолжения рода (рисунок 5).

Заключительный период – старость, характеризуется обратными процессами. В организме меняется гормональный фон, замедляются обменные процессы, а все органы и системы постепенно приходят в упадок. Онтогенез человека завершается биологической смертью.

История открытия и изучения

Чтобы понимать, как появился и развивался онтогенез, нужно знать исследователей, которые внесли вклад в его изучение:

1. Христиан Пандер — изучал изменения насиженного яйца в течение 5 дней. Смог изучить все стадии (3) обособления слоев яйца до вылупления птенца.
2. Карл Бэр — исследовал эмбриональное развитие животных. Он издал книгу «История развития животных. Наблюдения и размышления».
3. Карл Гертнер — изучал растения, доказал, что у растений есть разделение по половым признакам.
4. Вильгельм Гофмейстер — доказал наличие оплодотворения у растений.

Исследователи изучают процесс онтогенеза как у людей, так и у животных, растений. Это позволяет проводить некоторые аналогии, устанавливать четкие разграничения.

Постнатальный период

Если пренатальный период имеет строгие временные ограничения и отвечает сугубо за физическое формирование организма по неделям, то постнатальный онтогенез – более комплексный и сложный. Дело в том, что именно после рождения начинается не только физическое, но также волевое и личностное развитие каждого конкретного человека в онтогенезе. От это будет зависеть, какой личностью станет ребенок, какие черты характерна у него сформируются и какие предпочтения появятся (рисунок 3).

Отдельного внимания заслуживает и периодизация, принятая для постнатального онтогенеза человека:

1. Новорожденность: охватывает лишь первые 10 дней жизни младенца.
2. Грудной возраст: длится до 1 года. В это время наблюдается самый активный физический рост и развитие.
3. Раннее детство: продолжается от 1 до 3 лет.
4. Первое и второе детство: длятся от 4 до 7 и от 8 до 11-12 лет соответственно. Уже на этом этапе активно проявляется не только физическое, но и психологическое и личностное развитие.
5. Подростковый возраст: его продолжительность напрямую зависит от пола. У девочек пубертантный период начинается раньше, и длится с 12 до 15 лет. У мальчиков аналогичная стадия развития наступает в 13-16 лет.
6. Юношество: также отличается в зависимости от пола: 16-20 лет для девушек и 17-21 год для юношей.
7. Зрелый возраст: начинается в 20-21 год и заканчивается в 55-60 лет. Для него характерно окончательное формирование личности и активный репродуктивный период.
8. Период старости: начинается с 60 лет и длится до смерти. Характерная особенность данного этапа – в постепенном замедлении обменных процессов и угасании работы органов и систем.

Рисунок 3. Постнатальный этап начинается с рождения и заканчивается смертью

Все эти периоды постнатального онтогенеза человека характеризуются последовательностью, а для каждого из них характерны свои особенности. При этом, вне зависимости от этапа, для человеческого организма характерно постоянное развитие, как физическое, так и психологическое.

Особенности онтогенетического роста человеческого организма

Когда человек растет, у него изменяются основные пропорции тела. Например, у новорожденного ребенка длина головы в четыре раза меньше длины его тела. У детей в 5–6 лет голова меньше в шесть раз. А к двадцати годам соотношение головы к телу составляет 1:8.

Вместе с человеком растут, обновляются и меняются согласно возрасту органы и системы. В подростковом периоде быстро формируются и изменяются половые органы. Они начинают свою физиологическую работу, готовятся к репродуктивной функции.

Также появляются вторичные половые признаки. У девушек растут волосы на лобке и под мышками, увеличиваются молочные железы, начинается менструация, округляется таз. У парней заметен интенсивный рост волос на теле и на лице, меняется голос, созревает половая система.

В юношеском возрасте завершается период бурного роста и начинается относительно стабильный и длительный зрелый возраст.

Период зрелости условно разделяют на два небольших периода:

1. Первая стадия (до 35 лет);
2. Второй период (до 55 – 60 лет).

Это самый активный этап жизни каждого человека. Время возможностей, когда есть силы и время создавать семью, рожать детей, строить карьеру и развивать себя.

С 60 лет начинается период пожилого возраста. Организм человека после 60 лет начинает постепенно стареть, в органах возникают изменения. Эти перемены подробно изучает наука геронтология. Пожилой возраст длится от 60 до 75 лет. Затем начинается старческий возраст.

Границы возрастных изменений у всех национальностей и рас разные. При этом каждый индивид имеет свою генетическую предрасположенность к взрослению, старению и скорости изнашивания органов и систем.

Резервы организма человека

В каждом индивиде заложенные большие резервы. Как духовные, так и физические. Чаще всего ресурсы передаются по наследству, но некоторые люди способны увеличить способности организма с помощью тренировок. Известно, что за прошлое столетие спортивные рекорды существенно изменились.

А.А. Маркосян описывал ресурсы человека как надежный «банк» биологических систем, который обусловлен физическими показателями тела и особенностями организма.

https://youtube.com/watch?v=XuOS-AYESoY

На работоспособность и здоровье человеческого организма влияет множество факторов:

• изнашиваемость ресурсов – если человек живет на пределе возможностей, часто истощает себя чрезмерными нагрузками, много работает и мало отдыхает, то все запасы в организме истощаются, и он не успевает себя восстанавливаться;
• питание организма – качество продуктов, продуманное меню, в котором достаточно витаминов и минералов влияют на внешний вид и здоровье индивида;
• физическая нагрузка – при оптимальных нагрузках тело человека работает слажено, в то же время здоровью вредит полное отсутствие спорта либо чрезмерное истощение на тренировках;
• генетика и наследственные заболевания, способности и т. д.;
• эмоциональное здоровье человека. Сегодня уже многие врачи говорят о психосотатике и болезнях «от нервов». Если человек живет в стрессе, находится в депрессии либо в разрушительных отношениях – тело изнашивается быстрее, а органы начинают болеть и давать сбои в работе.

Резервы организма человека

Как известно, развитие организма не может длиться бесконечно, хотя этот процесс и занимает львиную долю онтогенеза. У каждого человека есть определенный физический резерв организма, при исчерпании которого индивидуальное физическое развитие приостанавливается.

Яркий пример – период климакса у женщин. Большинство ученых считает, что женская половая система способна выработать лишь определенное количество яйцеклеток. После того, как начинает меняться гормональный фон и клетки перестают вырабатываться, наступает климакс и женщина становится неспособной к продолжению рода, хотя развитие сознания и личности по-прежнему продолжается.

Последние исследования показали, что ограниченные ресурсы касаются далеко не всех органов. Большинство из них, хотя и подлежат постепенному износу, могут работать практически вечно. Однако, характер и способ жизни существенно уменьшает эти ресурсы, а значит – и приводит к сокращению продолжительности жизни.

Из видео вы сможете узнать, что такое онтогенез и как происходит развитие человека в разные возрастные периоды.

Поделиться

• 60

23.04.2019
16 555

Тип телосложения и физическая активность

Скорость физического развития и формирования человека зависит не только от факторов окружающей среды, состояния здоровья и гормонального фона, но и от типа телосложения (рисунок 6).

Продолжительность перехода от подростка до взрослого абсолютно четко определяет конституция. К примеру, ученые уже доказали, что худощавые юноши и девушки (астеничный тип телосложения) немного отстают в половом и соматическом развитии от своих сверстников. Девушки пикнического и юноши мускулистого типа, напротив, составляют именно ту группу, у которых половое развитие начинает происходить раньше.

Рисунок 6. Врожденный тип телосложения напрямую влияет на скорость развития

Немаловажную роль играет и физическая активность в юном возрасте. Чем больше ребенок  или подросток двигается, тем крепче становится его опорно-двигательный аппарат и мускулатура, что положительно влияет на общее развитие.

Этапы онтогенеза

Онтогенез состоит их четырёх этапов: гаметогенеза, эмбриогенеза, этапа роста и этапа старения.

Гаметогенез

В этой стадии происходит формирование дифференцированных половых клеток с одинарным набором хромосом. Образование гамет осуществляется в ходе мейотического деления. Так, из одной материнской клетки образуются четыре дочерних, включающие сочетание генетического материала обеих сторон. 

Мейоз – сложный процесс, включающий два деления. В ходе первого выделяют профазу, состоящую из пяти этапов:   

• лептотена;

• зиготена;

• пахитена;

• диплотена;

• диакинез.

При лептотене образуются тонкие нити, спиралевидно закрученные. Отдельные половинки хромосом, хроматиды, выявить не удается. Далее происходит объединение гомологичных хромосом с образованием бивалентов – это стадия зиготены. В области сближения образуется синаптонемальный комплекс, данная структура необходима для кроссинговера.

Последний происходит в пахитену. Здесь хромосомы приобретают вид удвоенных тяжей, отчетливо видимых под микроскопом. Перекрест хромосом осуществляется в пахитену. Биологическое значение заключается в образовании четырех хроматид – тетрад. Окончательно веретена деления становятся видимыми во время диакинеза.

После этого клетка вступает в метафазу, анафазу и телофазу. Результатом которой становятся две клетки, состоящие из двух хроматид. Второе деление включает те же стадии, однако в телофазу образуются клетки с одинарным набором хромосом. Последние содержат ядро, митохондрии, рибосомы и другие органеллы.

Эмбриогенез (дробление, гаструляция, органогенез)

Увеличение клеток с образованием многоклеточного зародыша носит название дробления. Для этой стадии характерно митотическое деление. В конце первой недели образуется бластула (шарообразное образование с полостью внутри — бластоцелью). Она содержит эмбриобласт – источник тела зародышевого организма.

Метаболизм зародыша происходит за счет клеток трофобласта – внутреннего слоя бластулы. Затем наступает формирование эмбриональных листков: эктодермы, энтодермы, мезодермы – фаза гаструлы или гаструляции. По мере развития из клеток данных слоев формируются стержневые органы. Далее наступает закладка тканей и органов – нейрула.

Рост

После формирования зиготы эмбрион вступает в фазу роста, которая длится до конца жизни. Увеличение поперечных и продольных размеров наиболее интенсивно происходит на ранних стадиях. У человека в этом процессе принимает участие эндокринная система (в частности гормон роста – соматотропный гормон).

При этом пространственное становление тканей определяется морфогенезом. Таким образом, если участок бедренной кости куриного эмбриона пересадить в другую область, то из него будет развиваться только бедренная кость.

Старение

Онтогенез завершается старением – неотъемлемой частью существования. Это явление требует особого внимания в связи:

• с изменением метаболизма;

• угнетением белкового синтеза;

• переходом на «экономный» режим поддержания жизнедеятельности.

Также выделяют отдельную дисциплину, изучающую заболевания, протекающие в старости, — гериатрию.

Дробление

Онтогенез, или индивидуальное развитие организма, начинается с деления яйцеклетки. Чаще всего она является оплодотворенной. В ней соединяется материал исходных родительских форм. Но известны случаи, когда развитие нового организма происходит из женской гаметы без оплодотворения. Такой процесс называется партеногенезом.

В процессе дробления яйцеклетка многократно делится. В результате образуется однослойный зародыш — бластула. При этом ни объем, ни масса эмбриона не изменяются. С каждым делением увеличивается количество клеток, из которых он состоит. Они называются бластомерами. Деление продолжается до тех пор, пока размеры не достигнут показателей, характерных для соматических (не половых) клеток.

Тип дробления зависит от характера расположения желтка в клетке. К примеру, у земноводных желток распределен неравномерно, поэтому формируются бластомеры разной величины. Причем те, которые содержат желток, крупнее. Такое дробление называется полным неравномерным.

Особенно богаты желтком яйца рептилий и птиц. В этом случае дроблению подвергается свободная от него цитоплазма, которая скапливается на одном полюсе. Именно здесь находится и ядро зиготы. Это пример неполного дискоидального дробления. Если желток равномерно распределяется в цитоплазме, то образуются одинаковые по размерам бластомеры. В этом случае делится все яйцо.

Периоды онтогенеза

Различают проэмбриональный, эмбриональный, постэмбриональный, периоды онтогенеза.

Проэмбриональный

Данный период включает гаметогенез. Формирование яйцеклетки и сперматозоидов протекает в ходе овогенеза и сперматогенеза соответственно. Также происходит накопление РНК, необходимой для синтеза рибосом. Яйцеклетки имеют свои особенности, так они отличаются по количеству желтка: мало-, средне-, многожелтковые.

Распределение также варьирует от равномерного до центрального. Изолецитальная яйцеклетка присуща млекопитающим, центрально расположенная — насекомым, промежуточное положение занимают яйцеклетки у пресноводных, пресмыкающихся, птиц. Именно в этот период отмечается перераспределение внутриклеточных включений.

Эмбриональный

Период происходит во время внутриутробного развития. Из оплодотворенной яйцеклетки формируется клетка, подвергающаяся дальнейшему делению. С третьей недели происходит образование хорды, нервной и кишечной трубок (из эктодермы и энтодермы). Осевой скелет развивается из клеток мезодермы.

Оплодотворённая яйцеклетка в результате дробления образует бластоцисту, бластулу и гаструлу. На стадии гаструлы образуется три зародышевых листка — эктодерма, мезодерма и эндодерма. Средний зародышевый листок дает начало всей сосудистой системе, костному мозгу, крови. Внутренний листок источник пищеварительной и дыхательной систем. Взаимодействие между клетками обусловлено межклеточными контактами, через которые происходит обмен веществ.

Постэмбриональный

После рождения начинается постнатальный период. Все организмы проходят через стадию полового созревания. Для всего живого существует ранний и поздний онтогенез (как для растений, так и для животных). 

Относительно человека онтогенез определяют как чередование основных периодов (представлены кратко в виде таблицы ниже).

Периоды	Возраст
ювенильный	до 13 лет
половой	13-16 лет
юношеский	17-21 год
зрелый	22-59 лет
пожилой	60-76 лет
старческий	77-90 лет
долгожития	91 и выше

Понятие акселерации и ее причины

В последнее время научно обоснованные закономерности онтогенеза дополнились понятием акселерации. Данный термин означает ускоренное половое и социальное развитие человека. Эти факторы, влияющие на онтогенез, дают основания полагать, что в скором времени временные отрезки определенных возрастов могут немного измениться.

За последние 100 лет было зарегистрировано не только увеличение длины тела и массы новорожденных, но и ускоренные физиологические процессы и развития психики. Уже сейчас подростковый период у девочек наступает гораздо раньше, чем еще в середине прошлого века.

Интересно, что интенсивность акселерации неоднородна и зависит от территории проживания человека. К примеру, первые подобные примеры в Англии были зарегистрированы еще в начале 19 века, а вот в странах Западной Европы начали проявляться лишь в его середине. Страны Южной и Центральной Европы столкнулись с измененными значениями лишь в начале 20 века. В России этот период наступил еще позже – в 30-е годы прошлого века. В азиатских странах, в частности, в Японии и Китае, первые акселераты начали появляться лишь в середине 20 века (рисунок 4).

Однако существуют регионы, в которых акселерация пока так и не проявилась. Этот процесс нехарактерен для народов тропической Африки и Америки, а также полинезийских племен.

Рисунок 4. Причины развития акселерации так до конца и не изучены

Если же говорить о причинах акселерации, как об ускоренном развитии организма, то наука пока не может дать однозначного ответа на этот вопрос

Самая распространенная и вероятная теория гласит, что важное значение в развитии акселерации имеет улучшение условий жизни. В прошлом неудовлетворительное питание и плохая медицина задерживали проявление генетического потенциала

Однако существует и мнение скептиков, которые утверждают, что 20 веке качество продуктов питания и экология стали значительно хуже, однако процессы акселерации, напротив, активизировались.

Как происходит онтогенез человека

Считать, что онтогенез – это всего лишь процесс развития от клетки до человека, будет ошибкой. На самом деле это процесс гораздо более глубокий, так как включает не только развитие организма после рождения, но и его внутриутробный рост.

В зависимости от этапа, существует определенная возрастная периодизация онтогенеза человека, причем для каждого этапа характерны общие закономерности, которые прослеживаются во всех человеческих организмах (рисунок 1).

Рисунок 1. Понятие онтогенеза включает огромное количество периодов

Если говорить об основных этапах онтогенеза, то их всего два: эмбриональный (зародышевый) и постэмбриональный. Соответственно, эти основные периоды отражают развитие человека в утробе матери и уже после рождения. Все этапы проходят последовательно и в определенное время. Благодаря этому у человека формируются органы и системы, он развивается физически и психологически, но постепенно, по мере старения, все эти процессы угасают и организм умирает.

Пренатальный приод

Первой стадией развития является пренатальный онтогенез, который также называют эмбриональным (рисунок 2).

По факту, данный период включает формирование человеческого зародыша из оплодотворенной клетки. Естественно, в процессе развития зародыш, а потом и эмбрион, проходят определенные стадии формирования органов и систем, необходимых для жизни после рождения.

Для данного периода характерен четкий временной отрезок: формирование человека происходит только во время нахождения в утробе матери. После рождения наступает постнатальный период, у которого совершенно иные цели и особенности.

Одну из ведущих ролей в данный период играет развитие нервной системы человека, которое происходит еще в первые месяцы беременности. Однако в это время существуют и определенные риски: если на будущую мать воздействовали негативные факторы окружающей среды, формирование нервной системы будет происходить некорректно, и ребенок погибнет, даже не сформировавшись в эмбрион.

Рисунок 2. Первые этапы развития начинаются еще в утробе матери

Беременность не зря называют самым ответственным этапом в жизни будущей матери. Именно в утробе происходит формирование и развитие тканей, органов и систем, и от поведения, образа жизни и окружения женщины будут зависеть первоначальные физиологические особенности новорожденного. Все эти процессы подпадают под гормональную регуляцию, но следует помнить, что именно от поведения женщины будет зависеть здоровье новорожденного малыша.

Виды онтогенеза

Развитие человека происходит согласно законам природы. Он развивается, закладываются органы и ткани, формируется и растет тело согласно своему графику.

Выделяют два основных вида онтогенеза: внутриутробный и постнатальный (после рождения). В свою очередь второй период делится на прямое развитие и непрямое.

Внутриутробное онтогенетическое развитие

Пренатальный период у людей длится 40 недель (280 дней). Ученые разделили его на три группы:

1. Начальная стадия. Первая неделя после оплодотворения. Начинается слиянием двух половых клеток и заканчивается имплантацией – прикреплением оплодотворенной клетки к слизистой матки.
2. Эмбриональный период. Длится примерно семь недель. В это время формируются все системы и органы маленького человека. Основное питание – полезные вещества, которые получает эмбрион с кровью матери.

На третьей недели формируются кровеносные сосуды, предпочка (пронефрос) и сердце. Спустя еще семь дней, появляется желудок, печень, поджелудочная, легкие, эндокринная система и зачатки ног и рук. На пятой недели у эмбриона уже есть мочевой пузырь, зачатки бронхов внутри легких, формируется прямая кишка. Через две недели интенсивно начинает расти голова, и уже можно на аппарате УЗД разглядеть маленькие пальчики, глазки и ушки.

— Плодный период. С девятой недели и до момента рождения плод растет и набирает массу. В дальнейшем все системы органов продолжают созревать и развиваться.

Постнатальная стадия онтогенеза

После рождения ребенок начинает жить отдельно от матери. Он сам дышит, ест пищу, переваривает ее и очищает свое тело. Процесс адаптации младенца к окружающей среде зависит от многих обстоятельств. На него влияют как состояние здоровья (его и матери), эмоциональный фон, так и генетическая предрасположенность, условия жизни и качество питания.

Показатели массы и роста изменяются в течение жизни. Понятие «нормы» не имеет четких границ. Показатели изменяются неравномерно, согласно генетической предрасположенности ребенка. Наибольший прирост массы и интенсивный рост происходит в первый год жизни малыша. Чаще всего дети свой вес умножают на три и вырастают в среднем на 25 – 30 сантиметров за год.

Ускоренный рост происходит в первые три года, в промежутке от пяти до семи лет и в период полового созревания (с 10 – 11 лет до 13 – 15 лет).

Девочки созреваю на год-полтора года раньше мальчиков. В подростковом возрасте прибавка в роте составляет примерно 5 – 8 сантиметров у мальчиков и сантиметров пять у девочек. Максимальная годовая прибавка в массе тела наблюдается в 13–15 лет. Вес тела молодого человека бывает нестабильный до 20–25 лет, потом вес приходит в индивидуальную норму и держится примерно на одном уровне до 45–55 лет. Эти показатели актуальны при условии, что человек следит за своим питанием и здоровьем, ведет активный образ жизни.

Онтогенез в постнатальном периоде бывает двух видов: прямое развитие и непрямое.

• Прямое развитие. Организм ребенка внешне идентичен взрослому. У плода есть такие же руки и ноги, внутренние органы и системы. Дальнейший онтогенез связан с набором массы тела, ростом и половым созреванием. Человек – это представитель этого вида онтогенеза.
• Непрямое онтогенетическое развитие (личиночное развитие). Формируются индивидуальные особенности и метаморфозы. Онтогенез представленного типа характерный для некоторых животных – лягушек, червей и насекомых.