Цель. Изучить основные закономерности филогенетических преобразований органов. Создать познавательную основу главных принципов и предпосылок эволюции органов. Уметь различать способы морфофункциональных изменений органов в фило- и онтогенезе, лежащие в основе формирования пороков развития у человека.
Строение и функции органов человека представляют результат длительных эволюционных преобразований функций и структур. Строение органов строго соответствует выполняемым им функциям. В историческом развитии преобразования органов носят как прогрессивный, так и регрессивный характер. Органы могут увеличиваться в размерах и становиться более сложными по своему строению или, наоборот, уменьшаться с упрощением строения. Основным принципом эволюции органических структур является принцип дифференциации и интеграции. С одной стороны, происходит разделение однородной структуры на обособленные части, приобретающие специфическое строение, а с другой — их объединение в целостный организм. Эволюционные изменения органов в филогенезе тесно сочетаются с их изменениями в онтогенезе, так как филогенез представляет собой цепь генетически связанных между собой циклов индивидуального развития. Поэтому в эмбриогенезе прослеживаются рекапитуляции — повторение признаков предковых форм. Это объясняет возникновение онтофилогенетических пороков развития у человека. Эволюция органов и систем характеризуется появлением новых признаков в онтогенезе в виде ценогенезов филэмбриогенезов.
Ценогенезы — это новые признаки, появляющиеся в зародышевом периоде, которые приводят к приспособлению эмбриона к конкретным условиям среды.
Филэмбриогенезы — это эволюционно значимые изменения хода онтогенеза. Учение о филэмбриогенезах создано в 1910 г. А.Н. Северцовым.
Согласно учению, эволюционно значимые изменения происходят на разных стадиях развития сруктур и органов. Различают три формы филэмбриогенезов — архаллаксисы (эволюционные изменения органов, возникающие на ранних стадиях развития), девиации (эволюционные отклонения в развитии органа на средних стадиях его формирования), анаболии (эволюционные изменения на поздних стадиях развития органа).
Работа 1. Закономерности морфофункциональных преобразований органов
В основе филогенетических преобразований органов лежат их полифункциональность и способность к количественным изменениям функций. Принципы преобразования органов неоднородны, но в целом затрагивают морфофизиологические характеристики.
Проанализируйте таблицу основных принципов эволюции органов. Определите их биологическую сущность и приведите примеры.
|
Основные принципы эволюции органов |
Биологическая сущность |
Примеры |
|
1. Усиление главной функции |
||
|
2. Расширение функций |
||
|
3. Смена функций |
||
|
4. Активация функций |
||
|
5. Ослабление функций |
||
|
6. Субституция органа |
Работа 2. Виды соотносительного преобразования органов в онтогенезе
Организм представляет собой гармоничное целое в структурном и физиологическом отношении, что является результатом коррелятивных связей и координаций, сформированных в онто- и филогенезе. Эволюция органов и систем происходит не в отдельности, а согласованно, но в то же время с разной скоростью, поэтому эволюционные преобразования структур не одинаковы (гетеробатмия). Используя учебник и материал лекций, разберите виды онтогенетических корреляций, заполните таблицу.
|
Виды онтогенетических корреляций |
Биологическая сущность |
Примеры |
|
1. Геномные 2. Морфогенетические 3. Эргонтические |
Работа 3. Виды филогенетических координаций
Целостность организма обеспечивается согласованным изменением органов и частей не только в онтогенезе, но и филогенезе. Сопряженное изменение органов в филогенезе носит название координаций.
Используя материал лекций и учебника, разберите виды координаций. Перепишите таблицу в рабочую тетрадь.
|
Виды филогенетических координаций |
Биологическая сущность |
Примеры |
|
1. Топографические 2. Динамические 3. Биологические |
Работа 4. Атавизмы и рудименты
В процессе эволюции возможно возникновение новых органов, а также их исчезновение. Новые органы обеспечивают преимущество организмов в новых условиях среды. Исчезновение или редукция органа связана с утратой его значения в организме. Рудиментарные органы закладываются в эмбриогенезе и встречаются у всех представителей вида. Нарушение эмбриогенеза приводит к формированию признаков, не встречающихся при нормальном развитии организма, но имеющих место у предков. Если они снижают жизнеспособность, то называются атавистическими, или анцестральными пороками развития. Аллогенные аномалии — это врожденные пороки, имеющие в своей основе генетические дефекты. Разберите пороки развития на примере кровеносной системы человека (рис. 1).
Заполните таблицу, используя материал лекций и учебника.
|
Пороки развития |
Примеры |
|
1. Рудименты 2. Атавизмы 3. Аллогенные аномалии |
Рис. 1. Пороки развития кровеносной системы:
1 — общий желудочек; 2 — дефект межжелудочковой перегородки; 3 — общий атриовентрикулярный канал; 4 — персистирование артериального (боталлова) протока; 5 — общий артериальный ствол; 6 — транспозиция аорты; 7 — стеноз аорты
Аномалии развития (врожденные, филогенетически обусловленные пороки) сердца и сосудов человека.
Вопросы для самоподготовки
1. Какие органы называются гомологичными, а какие аналогичными?
2. Назовите основной принцип эволюции органических структур.
3. Какие существуют закономерности преобразования органов?
4. Какой принцип эволюции органов является основным?
5. Какие органы называются рудиментарными, а какие — атавистическими?
6. Какие пороки развития называются анцестральными?
7. Назовите виды филогенетических корреляций и определите их роль.
8. Как называют устойчивую взаимозависимость органов и систем, проявляющуюся в филогенезе?
Тестовые задания
Выберите один правильный ответ.
1. ПОЯВЛЕНИЕ У ОРГАНИЗМОВ ПРИЗНАКОВ, КОТОРЫЕ СУЩЕСТВОВАЛИ У ДАЛЬНИХ ПРЕДКОВ, — ЭТО:
1. Рудименты
2. Атавизмы
3. Переходные формы
4. Аналогичные органы
2. ОРГАНЫ, КОТОРЫЕ ВЫПОЛНЯЮТ ОДИНАКОВЫЕ ФУНКЦИИ, НО НЕ ИМЕЮТ ОДИНАКОВОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, СТРОЕНИЯ, МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ:
1. Рудиментарные
2. Гомологичные
3. Переходные
4. Аналогичные
3. БИОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ЗАКОН СФОРМУЛИРОВАЛИ:
1. К. Бэр и Т. Шванн
2. Т. Морган и Ж. Бюффон
3. Э. Геккель и Ф. Мюллер
4. М. Шлейден и К. Линней
4. ДЛЯ АТАВИСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ХАРАКТЕРНО:
1. Прогрессивное развитие
2. Обратное развитие
3.Утрата первоначального значения 4. Полное исчезновение
5. АТАВИСТИЧЕСКИМ ПРИЗНАКОМ У ЧЕЛОВЕКА ЯВЛЯЕТСЯ:
1. Зуб мудрости
2. Сплошной густой волосяной покров
3. Червеобразный отросток
4. Третье веко
Выберите несколько правильных ответов.
6. РУДИМЕНТАМИ У ЧЕЛОВЕКА ЯВЛЯЮТСЯ:
1. Многососковость
2. Зуб мудрости
3. Аппендикс
4. Верхние конечности
7. ОСНОВНЫМИ ПРИНЦИПАМИ ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ
СТРУКТУР (ОРГАНОВ) ЯВЛЯЮТСЯ:
1. Дифференциация
2. Естественный отбор
3. Интеграция
4. Олигомеризация
5. Дегенерация
Установите соответствие.
8. ФОРМЫ ФИЛЭМРИОГЕНЕЗОВ:
1. Анаболия
2. Девиация
3. Архалаксис
СТАДИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ОРГАНОВ В ОНТОГЕНЕЗЕ:
а) Поздняя
б) Средняя и начальная
в) Средняя
г) Начальная
д) Поздняя и средняя
9. ВИДЫ КОРРЕЛЯЦИЙ:
1. Геномные
2. Морфогенетические
3. Эргонтические
СУЩНОСТЬ:
а) Возникают между органами, пространственно связанными между собой
б) Обеспечиваются целостностью генетической конституции
в) Функциональная взаимозависимость органов и частей организма
г) Замещение одной функции органа на другую, менее прогрессивную
10. ВИДЫ
КООРДИНАЦИЙ:
1. Топографические
2. Динамические
3. Биологические
СУЩНОСТЬ:
а) Между структурами, не связанными ни функциями, ни местом положения
б) Между структурами, связанными между собой пространственно
в) Между структурами, связанными друг с другом функционально
г) Замещение одной структуры на другую, менее прогрессивную
Литература
Основная
Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. — М.: Высшая школа, 2001. —
С. 66-80.
Слюсарев А.А., Жукова С.В. Биология. — Киев: Высшая школа,
1987. — С 178-211.
Дополнительная
Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. — М.: Высшая школа, 1989. — С. 201-
215.
Чебышев Н.В., Козарь М.В., Беречикидзе И.А. Филогенез систем органов. — М.: Изд. дом «Русский врач», 2000. — С. 5-12.