Підручник Біологія 9 клас - С. В. Межжерін - Підручники і посібники 2017

Тема 4. ЗБЕРЕЖЕННЯ ТА РЕАЛІЗАЦІЯ СПАДКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ

§ 27. Розвиток організму після народження

Терміни й поняття: розвиток, прямий і непрямий, ріст, статеве дозрівання, максимальна тривалість життя, старіння, смерть.

Постембріональний розвиток. Це період індивідуального розвитку (онтогенезу) організму, який триває від народження до набування організмом здатності до розмноження, старіння і смерті.

Під час постембріонального розвитку:

• завершується формування органів тіла;

• організм росте, збільшуючись у розмірах;

• відбувається статеве дозрівання і розмноження;

• настає старіння й смерть організму.

Типи постембріонального розвитку. Зазвичай розрізняють два типи постембріонального розвитку: прямий і непрямий.

Організми, що мають прямий розвиток, з’являються на світ такими, що за будовою своїх органів і способом життя майже не відрізняються від дорослих особин. У них є усі органи або структури, однак вони значно менші за розмірами і ще статево незрілі. Подальший їх розвиток пов'язаний переважно з ростом і статевим дозріванням (іл. 27.1).

Непрямий розвиток, або розвиток з метаморфозами, трапляється лише у тварин і характерний для більшості видів цього царства. Це ті випадки, коли з яйця з’являються личинки, які, хоча й сильно відрізняється від дорослих особин за будовою, але вже здатні до самостійного живлення (іл. 27.2).

Іл. 27.1 Прямий розвиток ссавців на прикладі людини

Іл. 27.2. Непрямий розвиток жаби

Личинки завжди влаштовані простіше, а зовні часто схожі на своїх далеких предків (згадайте, який вигляд має личинка жаби й кого вона нагадує). З одного боку, у личинок є свої особливі органи, з іншого — у них часто немає деяких органів, притаманних дорослим стадіям, а тому вони зазвичай ведуть спосіб життя зовсім інший, ніж зрілі особини свого виду.

У личинок відсутні навіть зародкові статеві органи, за якими можна встановити, в кого вона розвинеться — у самку чи самця.

Ріст — важлива складова постнатального розвитку. Одним з головних результатів постембріонального розвитку є збільшення лінійних розмірів і маси організму, яке досягається у процесі росту. У його основі лежать два механізми: збільшення числа клітин, що досягається шляхом клітинних поділів, і ріст самих клітин, що відбувається за рахунок збільшення об’єму цитоплазми.

Ріст вищих рослин називають верхівковим, оскільки він здійснюється переважно за рахунок клітинних поділів у верхівковій меристемі. Причому рослини збільшують розмір свого тіла протягом усього життя (іл. 27.3).

Іл. 27.3. Ріст дерева протягом усього життя

На відміну від рослин, тварини ростуть усім тілом і зазвичай протягом обмеженого періоду. Це викликано тим, що у тварин ріст здійснюється завдяки клітинним поділам і росту клітин усього тіла, але в різних тканинах і органах цей процес відбувається по-різному. Клітинні поділи в нервовій і м’язовій тканинах у людини відбуваються лише в період зародкового розвитку, а в постембріональний період вони лише збільшуються в розмірах, тоді як клітини сполучної та епітеліальної тканин діляться протягом усього життя людини.

Ріст хребетних тварин перебуває під контролем гормонів росту, які синтезуються в гіпофізі. Цікаво, що на ріст людей впливають і статеві гормони.

Невипадково в дівчат у період активного статевого дозрівання у віці 12-13 років, а в хлопчиків — у 15-16 відбувається різке прискорення росту, але вже до 1820 років він припиняється взагалі.

Статеве дозрівання — це ще одна складова постембріонального розвитку. Кінцевим результатом статевого дозрівання стає можливість статевого розмноження.

Тваринам з непрямим розвитком цьому передує личинкова стадія життя, а істотам із прямим типом розвитку — тривалий період росту. Звідси і статеве дозрівання має свої певні закономірності, прояв яких характерний для кожної групи організмів. Зокрема, для ссавців виявлені такі дві закономірності:

• самки дозрівають швидше за самців, хоча у риб, амфібій і рептилій, навпаки, раніше дозрівають самці;

• статева зрілість настає раніше, ніж закінчується ріст і дозрівання організму.

У рослин, як і у тварин, статеве дозрівання настає лише після доволі тривалого періоду росту. Його початок проявляється у цвітінні, адже саме у квітках перебувають «статеві органи» рослин.

Максимальна тривалість життя. Одноклітинні істоти живуть щонайбільше кілька діб, тоді як життя багатьох багатоклітинних організмів розтягується на десятки років, а в деяких деревних рослин рахунок навіть іде на тисячі років. Більше того, виявляється, що тривалість життя у різних видів організмів однієї систематичної групи й одного виду дуже різний. Різниця максимальної тривалості життя в представників одного класу хребетних може становити два, три та навіть кілька десятків разів (табл. 5).

Таблиця 5.

Максимальний вік людини та різних видів хребетних тварин

Представники

Тривалість життя, роки

Представники

Тривалість життя, роки

Ссавці

Плазуни

Кит полярний

210

Черепаха галапагоська

177

Людина

122

Крокодил нільський

68

Слон африканський

86

Ящірка прудка

8-10

Шимпанзе

75

Риби

Собака

34

Осетер

160

Білка

16

Щука

70-80

Миша хатня

4

Сом

60

Птахи

Карась

20

Гриф

118

Окунь

15

Лебідь

70

Морська форель

15

Голуб

23

Бичок

6

Ластівка

9

Гупі

3

Ідеальний вид-довгожитель для ссавців — це величезна тварина з доволі довгим періодом статевого дозрівання й нечисленним потомством. Також установлено, що повільніше старішають тварини з великим мозком і невисокою інтенсивністю метаболізму. За цими критеріями, усі великі ссавці, особливо кити, слони й людина в ідеальних умовах повинні жити довго, а крихітні землерийки чи плодючі миші та полівки матимуть дуже короткий вік. Подібну закономірність легко можна простежити не лише у звірів, а й в інших хребетних: риб, рептилій і птахів. У чому ж причина такої закономірності? Виявляється, більші за розмірами організми за одиницю часу витрачають відносно менше енергії й речовини на 2 кг маси, тобто ніби заощаджують свої життєві сили.

Старіння і смерть — спільна біологічна особливість усіх живих істот. Старіння як зниження біологічних можливостей організму можна легко проілюструвати в такий спосіб. Виявляється, у 75-річного чоловіка порівняно з 30-річним уже на 10 % нижча швидкість проведення нервових імпульсів, кровопостачання мозку здійснюється лише на 80 %, а серця — на 75 %; швидкість фільтрації сечі в нирках знижена на 29 %, а працездатність кісткових м'язів падає на 30—40 %. Ці зміни у функціях органів зумовлені їхніми структурними змінами. Так, число смакових рецепторів у чоловіка похилого віку менше на 64 %, ниркових канальців — на 47 %, аксонів спинного мозку — на 37 %. Просвіти кровоносних судин через те, що на них відкладаються холестеринові бляшки, звужуються на 29 %, а життєвий об'єм легенів падає на 44 %. Цей процес поступової втрати організмом і його частинами природних функцій урешті-решт призводить до смерті — незворотних змін в організмі та припинення його функціонування.

Завдяки досягненням медицини та сучасного рівня життя за останні 1 000 років середня тривалість життя людей зросла в кілька разів (кам'яний вік — середня тривалість життя становила 19 років; 1970-2010 рр. — 73 роки).

Відомо, що впродовж більшої частини людської історії вона була незначною — приблизно 20-35 років. Починаючи з XVIII ст., усе більше людей стали доживати до похилого віку, а зараз середня тривалість життя, залежно від країни, становить 6080 років. Причому що вище рівень життя в країні, то триваліше життя її громадян. Але найцікавіше те, що попри це не вдається збільшити максимальний вік.

А яка ж максимальна тривалість життя людини взагалі? Офіційно встановлений рекорд найдовшого життя, мабуть, належить француженці Жанні Кальман, яка народилася у 1875 р. (іл. 27.4), а померла в 1997 році, проживши 122 роки й 164 дні. У першу десятку офіційних довгожителів входить і українець Григорій Нестір, що прожив у невеликому містечку Львівської області трохи більше 116 років. Причини старіння.

З чим пов'язані незворотні вікові порушення? З одного боку, відповідь на це запитання лежить на поверхні, й чимало учених вважають, що старіння людського організму подібне до зношування техніки.

Іл. 27.4. Довгожителька Жаті Кальман у молодості й сторічному віці

Однак, з іншого боку, організм, на відміну, скажімо, від автомобіля, є системою, яка сама себе відновлює, а тому звести процес старіння просто до зношування окремих деталей-органів було б не зовсім правильно.

Часто вчені пояснюють старіння процесами, що відбуваються на молекулярному рівні організації, наприклад, нагромадженням хімічних радикалів. Вони взаємодіють з білками й нуклеїновими кислотами, викликають у них пошкодження, які призводять до порушення їх функцій. Наприклад, взаємодії хімічних радикалів з молекулами ДНК ведуть до мутацій, які у свою чергу призводять до порушень структури білка. До цього слід додати, що мутації в клітинах можуть викликати й інші фактори. Мутації мають властивість накопичуватися впродовж життя, а тому в старих клітинах синтезується багато «неправильних» білків.

Існують також інші теорії старіння. Виявилося, що будь-які клітини людини можуть ділитися якнайбільше 50 разів, після чого гинуть. З'ясувалося, що причиною їх запрограмованої смерті є те, що післякожного клітинного поділу від кінцевої по-особливому влаштованої ділянки хромосоми (теломери) особливими ферментами ніби «відкушується» невеликий шматочок (іл. 27.5). Після 50 поділів уся теломера «з'їдається», і клітина гине. Ця межа отримала назву ліміт Хейфліка за ім'ям американського вченого Леонарда Хейфліка (нар. 1928), який її відкрив.

Подальші досліди показали, що в організмах, клітини яких здатні до нескінченного числа поділів (до таких належать одноклітинні організми, багатоклітинні рослини й тварини, які можуть розмножуватися вегетативним шляхом, а також ракові клітини), міститься спеціальний фермент теломераза, за допомогою якого відновлюються втрачені ділянки.

У період постембріонального розвитку, який у різних видів живих істот відбувається у прямий чи непрямий спосіб, завершується формування органів тіла; організм росте і досягає кінцевих розмірів; відбувається статеве дозрівання і розмноження; настає старіння та смерть організму.

Іл. 27.5. Теломери на кінцях хромосом

1. Які події відбуваються під час постембріонального розвитку організму? 2. Що таке розвиток з метаморфозами? 3. Чим ріст рослин відрізняється від росту тварин? 4. У чому полягають особливості статевого дозрівання ссавців? 5. Назвіть причини старіння будь-якого організму?

· Чому високорозвинені хребетні: ссавці, птахи та плазуни — на відміну від більш просто організованих риб та земноводних, мають прямий розвиток?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити