Біологія розвитку - новий напрямок сучасної біології. Це наука про закономірності і механізми онтогенезу.
Онтогенез (грец. Ontos - істота, genesis - розвиток) - індивідуальний розвиток організму. Воно включає сукупність послідовних морфологічних, фізіологічних і біохімічних перетворень з моменту зародження до смерті.
Онтогенез багатоклітинних організмів підрозділяється на два періоди: ембріональний (зародковий, гр. Embrуоn - зародок) і постембріональний (постзародишевий). У вищих тварин і людини онтогенез підрозділяється на пренатальний (до народження), іпостнатальний (після народження).
Ембріональний, або пренатальний ембріогенез включає розвиток організму від запліднення яйцеклітини до виходу особини з яєчних оболонок або з порожнини матки материнського організму.
Тваринний світ має три найбільш поширених типу онтогенезу: личинковий; нелічіночний; внутрішньоутробний.
Личинковий тип онтогенезу характеризується розвитком організму, що відбувається з метаморфозом.
Нелічіночний тип онтогенезу характеризується формуванням організму, які здійснюються в яйці.
Внутрішньоутробний онтогенез обумовлюється розвитком всередині материнського організму.
У людини організм до 8 тижнів до моменту формування зачатків органів називається ембріоном, або зародком. плід це організм після утворення зачатків органів і форми тіла, яка є у людини (через 8 тижнів після утворення зиготи).
Ембріогенез включає наступні основні етапи (рис. 5):
1. Запліднення і дроблення яйця.
2. Гаструляция і утворення зародкових листків.
3. Гистогенез і органогенез. Це формування органів і тканин.
Запліднення є проникнення сперматозоїда в яйцеклітину. у людини і ссавців це відбувається у верхній третині маткової труби. Після запліднення утворюється зигота. Вона має генетичну інформацію від двох батьків і диплоїдний набір хромосом (2 n). Запліднена яйцеклітина (зигота) розмножується мітотичним шляхом.
Ранній період ембріогенезу, т. Е. Розвиток плідного яйця (зиготи), називається дробленням. Виниклі при цьому клітини називаються бластомерами. Їх розвиток відбувається шляхом
послідовних мітотичних поділів.
Дроблення має ряд особливостей: мітотичний цикл характеризується малою тривалістю, в ньому відсутні пре- і постсинтетическом фази, синтез білка до певної стадії репресований. Оскільки постмітотіческіх зростання зародкових клітин немає, бластомери зменшуються в розмірах і, хоча їх загальна кількість швидко збільшується, обсяг зародка на ранніх стадіях розвитку істотно не змінюється.
Характер дроблення залежить від типу яйцевих клітин і кількості жовтка в овоціт. Розрізняють такі види дроблення:
1) Повний дроблення (голобластіческому) - рівномірний і нерівномірний;
2) Неповне дроблення (меробластические) - дискоїдальне і поверхневе.
При повному (голобластіческому) дробленні зигота ділиться цілком і повністю. Таким шляхом розвиваються ізолецітальние і телолецитальние яйцеклітини
При неповному (меробластические) дробленні ділиться тільки частина цитоплазми яйцеклітини, яка не має желточних включень. неповне дроблення буває дискоїдальним і поверхневим.
При дискоїдальне дробленні сегментація відбувається на анімальному полюсі, а вегетативний полюс яйця залишається інтактним. Такий спосіб характерний для різко телолецитальние клітин (наприклад, у птахів).
Поверхневе дроблення мають центролецитальниє клітини. При цьому ділиться вся вільна від жовтка периферична зона овоплазми (наприклад, у комах).
Дроблення зиготи у людини і ссавців тварин є голобластіческому рівномірний. кількість бластомерів збільшується неправильним порядком, асинхронно. Завершується дроблення освітою бластули.
Бластула - це багатоклітинний одношаровий зародок. Вона має бластодерму. Це стінка тіла, яка утворена бластомерами. бластоцель це порожнину бластули. Існують різні види бластул. При поверхневому дробленні порожнина заповнена жовтком. Це - перібластула. При дискоїдальне дробленні зародкові клітини розпластані у вигляді диска на жовтку. Це є дискобластула.
У людини і ссавців тварин в результаті дроблення утворюється бластоциста (зародковий пухирець). її стінки утворені трофобластом, одним шаром різко сплощені клітин. Порожнина бластоцисти заповнена рідиною. Бластула перетворюється в гаструлу.
Гаструляция це спрямоване переміщення великих груп ембріональних клітин до місць закладок майбутніх систем органів. В результаті утворюються три зародкових листка. Вони складаються з клітин, які відрізняються за величиною, формі та іншими ознаками. У нижчих тварин типу губок і кишковопорожнинних гаструла складається з двох шарів клітин - ектодерми (зовнішнього зародкового листка) і ентодерми (внутрішнього зародкового листка). Всі інші вищі типи тварин мають тришарову гаструлу. Потім утворюється третій (середній) зародковий листок - мезодерма.
З ектодерми розвиваються тканини нервової системи, зовнішній покрив шкіри - епідерміс і його похідні (нігті, волосся, сальні і потові залози), а також емаль зубів, що сприймають клітини органів зору, слуху та нюху і т.д.
З ендодерми розвиваються епітеліальна тканина, що вистилає органи дихання, частково сечостатевої та травної систем, в тому числі печінку і підшлункову залозу.
Найбільш численні похідні мезодерми - скелетні м'язи, органи виділення і статеві залози; хрящова, кісткова та сполучна тканини.
Освіта гаструли у різних тварин здійснюється чотирма способами: инвагинацией, імміграцією, деляминации, епіболія.
Класичним прикладом гаструляціі шляхом інвагінації служить ембріональний розвиток ланцетника. У бластуле ланцетника група бластомеров починає впячиваются всередину бластоцель. В результаті утворюється ектодерма і ентодерми Вони утворюють порожнину первинної кишки - гастроцель. Ця порожнина сполучається з зовнішнім середовищем отвором (бластопором). Потім формується мезодерма у вигляді парних виростів стінки первинної кишки (мезодермальниє кишені).
Подальша диференціювання зародкових листків призводить до утворення органів осьового комплексу. Це є нервова трубка, хорда і кишкова трубка.
У людини гаструляция відбувається в дві фази. Спочатку утворюється двошаровий гаструла шляхом деляминации ембріобласта. Друга фаза це є виникнення середнього зародкового листка і поява осьового комплексу зачатків.
Гістогенез і органогенез. Зародкові листки є матеріалом, з якого у всіх багатоклітинних організмів новообразующимися зачатки певних тканин і органів. Ембріональний розвиток організмів здійснюється за участю провізорних (внезародишевих) - тимчасово функціонуючих органів, що забезпечують необхідні життєві функції і зв'язують зародок із середовищем.
у тварин з нелічіночним типом розвитку (риби, рептилії, птахи) яйця мають багато жовтка. У них провізорний орган це жовтковий мішок. Він є органом харчування і кровотворення зародка. Редукований жовтковий мішок ссавців входить до складу плаценти. У наземних тварин (плазунів, птахів, ссавців) провізорні органи (рис. 6) це водна оболонка (амніон), аллантоіс і серозна оболонка (хоріон). У плацентарних ссавців хоріон разом зі слизовою оболонкою матки утворює плаценту.
В ембріональному розвитку людини разлічают3 основні критичні періоди:
1. Імплантація (б - 7-му добу після зачаття) - впровадження зиготи в стінку матки.
2. Плацентація (кінець 2-го тижня вагітності) - освіту у ембріона плаценти.
3. Перинатальний період (пологи) - перехід плода з водної в повітряне середовище через 9 місяців після зачаття.
З критичними періодами в організмі новонародженого пов'язані різка зміна умов існування і перебудова діяльності всіх систем організму (змінюється характер кровообігу, газообміну, харчування).