§ 42. Постэмбриональное развитие

Постэмбриональное развитие и его периоды. После появления организма на свет начинается его постэмбриональное, или послезародышевое развитие, которое у разных видов организмов протекает от нескольких дней до сотен лет. Оно подразделяется на три периода – ювенильный, период зрелости и период старения, заканчивающийся смертью.

Ювенильный период (от лат. juventus – юный) продолжается до полового созревания. Для этого периода характерно прямое, либо непрямое развитие.

При прямом развитии из яйца или из тела матери выходит особь, похожая на взрослую, но значительно меньших размеров (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). Постэмбриональное развитие сводится в основном к их росту и половому созреванию.

Непрямое развитие бывает неполным (только с личиночной стадией) и полным (с личиночной стадией и куколкой). Полный метаморфоз свойствен насекомым, личинки (гусеницы) которых усиленно питаются, растут, затем превращаются в неподвижную куколку (бабочки, жуки, пчелы, муравьи и др.) В стадии покоящейся куколки личиночные органы подвергаются полному распаду, после чего разрушенное вещество используется как питательный материал для развития органов взрослого насекомого (рис. _).

У насекомых с неполным превращением стадия куколки отсутствует. У них личинка после каждой очередной линьки растет и все больше становится похожей на взрослое насекомое.

Период зрелости, у большинства позвоночных животных занимает, как правило, большую часть жизни.

Старение, свойственное всем живым организмам, заканчивается смертью.

Генетический контроль процессов развития. Весь процесс индивидуального развития организма регулируется генетической программой. При этом геном всех клеток в большинстве случаев остается в ходе развития одинаковым, но «нужные гены работают в нужное время и в нужном месте» (Н.В. Тимофеев-Ресовский).

Управление развитием организма осуществляется с помощью сложных сетей взаимодействующих генов, которые влияют друг на друга через свои продукты – белки. Число включенных генов резко снижается со стадии зиготы и до стадии зрелых тканевых клеток. Например, у морских ежей на стадии зиготы белки считываются примерно с 24 000 разных иРНК, на стадии гаструлы – с 11000, а в клетках разных тканей взрослого животного – всего с 2000-4000. Следовательно, большинство видов белков нужно не для функционирования клеток взрослого организма, а для его развития.

На процесс развития могут влиять самые разные гены, поскольку практически все процессы в организме взаимозависимы. Примером такого действия генов могут служить последствия замены у человека всего одной аминокислоты в бета-цепи молекулы гемоглобина (глутаминовая кислота → валин). Это приводит к развитию серповидноклеточной анемии (см. § _). Здесь первичный эффект гена – деформирование эритроцитов – косвенно влияет на другие признаки, в том числе связанные с развитием (например, на форму черепа). Причиной этого является нарушение кровообращения и появление анемии, что оказывает негативное влияние на развитие организма человека.

Установлено, что существуют специальные гены, которые контролируют развитие. Так, найдены гены, отвечающие за становление плана строения животных. Например, у дрозофилы еще до появления границ между клетками закладываются оси тела и наносится «разметка» будущих границ сегментов (и даже их частей). Развитие плана строения насекомого регулируется несколькими группами генов, которые последовательно включают друг друга.

Понятие о жизненном цикле. Жизненный цикл, или цикл развития – совокупность всех стадий развития организма, пройдя которые он достигает зрелости и способен дать начало следующему поколению. Длительность жизненных циклов определяется числом поколений, развивающихся в течение года, или числом лет, на протяжении которых осуществляется один жизненный цикл.

Различают два типа жизненных циклов – простой и сложный. Простой жизненный цикл характерен для животных с прямым постэмбриональным развитием особей (многие беспозвоночные и большинство позвоночных).

Сложный цикл развития осуществляется с метаморфозом или с чередованием поколений. При развитии с метаморфозом жизненный цикл прослеживается в течение развития одной особи (например, у бабочки: яйцо – личинка – куколка – имаго, или взрослая особь). При развитии со сменой поколений или сменой способов размножения (бесполого и полового) жизненный цикл прослеживается на нескольких особях разных поколений до появления исходной формы. Например, у некоторых водорослей и растений типична смена гаметофита и спорофита.

1. Чем отличается прямое развитие животных от непрямого? Приведите примеры. 2. Каков механизм генетического контроля процессов развития организма? 3. Что такое жизненный цикл и каковы его типы у животных?