Начальные этапы развития организма

Организм человека, как и всех многоклеточных животных, развивается по плану, более или менее общему для всех позвоночных. Индивидуальное развитие человека от момента его зарождения до смерти называется онтогенезом. Его схематично можно разделить на два больших периода - внутриутробный и внеутробный, границу между которыми определяет момент рождения.

Внутриутробный, или пренатальный, период (natus - роды) протекает внутри материнского организма от момента оплодотворения клетки до формирования организма, способного к самостоятельной жизни. Продолжительность этого периода определяется сроком 9 месяцев (40 недель).

Внутриутробный период, в свою очередь, разделяется на эмбриональный период (эмбрион - зародыш), охватывающий первые 2-3 месяца, в течение которых происходит закладка органов, и фетальный период - период развития плода - от 3 - 4-го месяца до момента рождения, когда дифференцируются ткани и формируются органы. Процесс образования тканей называется гистогенезом, а органов - органогенезом.

Внеутробный, или постанатальный, период происходит вне материнского организма от момента рождения до смерти. Его продолжительность определяется 100 годами и более. Средняя продолжительность жизни в СССР считается около 70 лет, что в 2 раза превышает продолжительность жизни человека в царской России.

Внеутробный период развития организма человека разделяется, в свою очередь, на отдельные, хотя и не резко очерченные периоды со своими специфическими особенностями в росте, развитии, дифференцировке и формообразовании органов. Разделение внеутробного периода на отдельные отрезки получило название возрастной периодизации. Предложено значительное число классификаций этого периода. Возрастной периодизации был посвящен специальный симпозиум (1966 г.), и тем не менее единства в этом вопросе еще нет. Наиболее приемлемой для практической деятельности педагогов по физическому воспитанию является следующая схема возрастной периодизации:

1. Новорожденные - до 10 дней.

2. Грудной возраст - от 10 дней до 1 года.

3. Преддошкольный, ясельный, возраст (раннее детство) - от 1года до 3 лет.

4. Дошкольный возраст (первое детство.) - от 3 до 7 лет.

5. Школьный возраст - от 7 до 18 лет:

а) младший школьный возраст (второе детство): мальчики - 7-12 лет, девочки - 7-11 лет;

б) средний школьный возраст (подростковый): мальчики - 13-16 лет, девочки - 12-15 лет;

в) старший школьный возраст (юношеский): юноши - 17-18 лет, девушки - 16-18 лет.

6. Взрослые:

а) молодой возраст: мужчины - 19-30 лет, женщины - 19-25 лет;

б) средний возраст: мужчины - от 31 года до 60 лет (1-я группа - 31-40 лет, 2-я группа - 41-50 лет, 3-я группа - 51 - 60 лет), женщины - от 26 до 55 лет (1-я группа - 26-35 лет, 2-я группа - 36-45 лет, 3-я группа - 46-55 лет);

в) старший возраст: мужчины от 61 года до 90 лет (1-я группа - 61 - 75 лет, 2-я группа 76 - 90 лет), женщины - от 56 до 90 лет (1-я группа - 56 - 70 лет, 2-я группа - 71 - 90 лет).

7. Долгожители - 90 лет и старше.

Развитие органов в онтогенезе происходит неодинаково. Одни из них закладываются раньше, другие позже; одни развиваются быстрее, другие медленнее. Следует указать, что во внутриутробном периоде темпы роста значительно выше, чем после рождения. Так, вес тела новорожденного в 32 000 000 раз больше веса оплодотворенного яйца-зиготы, а вес взрослого лишь в 20-25 раз превосходит вес новорожденного. Вес печени у новорожденного составляет ¹/₂₀ веса тела, а у взрослого - ¹/₅₀.

Если в пренатальном периоде усиленно растет верхняя половина тела, особенно голова, то после рождения - конечности: голова увеличивается после рождения лишь в 2 раза, туловище в 3 раза, верхние конечности в 4 раза, а нижние конечности в 5 раз. Даже части одного и того же органа (доли мозга, печени), части отдельных звеньев тела (плечо, кисть, бедро, стопа) растут неравномерно.

Все это приводит к изменению не только строения, но и размеров, формы, расположения органов и, естественно, изменяет внешние формы и пропорции (соотношение размеров) тела человека.

Наука о ранних стадиях развития зародыша называется эмбриологией, а сам процесс развития эмбриогенезом.

У человека развитие зародыша происходит очень сложно, так как вместе с органами и тканями зародыша образуются внезародышевые органы: детское место-плацента, оболочки, одевающие зародыш, и другие образования, обеспечивающие его развитие в полости матки и питание за счет материнского организма. (Наиболее Просто эти процессы происходят у ланцетника, представителя позвоночных животных, развитие которого осуществляется в водной среде без образования дополнительных внезародышевых органов).

В сложном периоде развития зародыша можно отметить три процесса:

1) процесс усиленного размножения клеток: все бесчисленное множество клеток в организме (а их число определяется 1015) происходит из одной оплодотворенной клетки;

2) процесс дифференцировки клеток, состоящий в изменении строения и функции клеток, обеспечивающих различия между однородными клетками, функциональную и морфологическую специализацию их, которая происходит под влиянием внешних и внутренних факторов, в частности взаимодействия клеток друг с другом;

3) процесс, сопровождающийся перемещением клеток внутри зародыша, что приводит к новым межклеточным взаимодействиям, появлению у клеток новых свойств и новых типов.

Естественно, эти процессы связаны между собой. На каждом этапе развития все они обычно имеют место, однако одни из них превалируют над другими. Так, увеличение клеток особенно выражено в первые фазы развития зародыша, хотя наблюдается и дифференцировка их. В развитии зародыша выделяют несколько периодов:

1) период одноклеточного зародыша - оплодотворение и образование одной оплодотворенной клетки;

2) период дробления;

3) период гаструляции - образование зародышевых листков, закладка тканей и органов;

4) период развития тканей и органов.

Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток в одну оплодотворенную клетку. Мужская половая клетка (сперматозоид) вырабатывается в мужской половой железе - яичке, а женская половая клетка (яйцеклетка) - в женской половой железе - яичнике. Оплодотворение обычно происходит в матке или маточных трубах, которые относятся к внутренним половым органам. Причем, несмотря на то что яйцеклетку окружают несколько сперматозоидов, оплодотворяет ее лишь один.

Оплодотворенная клетка - это качественно новое образование, содержащее наследственные признаки от материнской и отцовской клеток. Она характеризуется повышенным обменом веществ, усиленными процессами синтеза белка. Показано, что окислительные процессы в ней увеличены в 70-80 раз по сравнению с обычной клеткой.

Дробление, или процесс разделения, оплодотворенной клетки на отдельные клетки начинается очень быстро после оплодотворения. От обычного кариокинетического деления дробление отличается тем, что образовавшиеся при дроблении клетки не отходят друг от друга, а остаются связанными между собой. Они не достигают величины материнских, а являются более мелкими.

В процессе дробления возникает 2, 4, 8, 16, 32 и т. д. клеток. Приблизительно после 7-8 дроблений этот процесс прекращается, и зародыш представляется плотным комочком клеток, по форме напоминающим ягоду малины или шелковицы. В дальнейшем внутри этих клеток скапливается жидкость, клетки оттесняются к периферии, возникает пузырек, стенка которого состоит из одного слоя клеток, - стадия однослойного зародыша (рис. 21).

Рис. 21. Стадии развития ланцетника: I - ядро (оплодотворенное); II, III, IV - начальные стадии дробления яйца; V - морула; VI - бластула; VII, VIII, IX - развитие гаструлы (образование двухслойного зародыша); X, XI, XII - формирование зародышевых листков и закладка органов; XIII - продольный разрез зародыша; XIV - поперечный разрез зародыша; 1 - полость бластулы; 2 - эктодерма, 3 - энтодерма; 4 - полость гаструлы; 5 - нервная пластинка и нервная трубка; 6 - мезодерма с сомитами; 7 - спинная струна; 8 - спланхнотом; 9 - кишка

Период гаструляции состоит в миграции (переселении) клеток из одних частей зародыша в другие, втягивании стенки пузырька внутрь. От неравномерного роста отдельных его частей в результате образуется двуслойный, а затем трехслойный зародыш. Из наружного слоя клеток образовавшегося зародыша формируется наружный зародышевый листок - эктодерма, из внутреннего слоя- внутренний зародышевый листок - энтодерма. Слой клеток, расположенный между ними, дает начало среднему зародышевому листку - мезодерме, в том числе и зародышевой соединительной ткани - мезенхиме. При этом форма зародыша из округлой становится вытянутой, овальной.

Из этих трех зародышевых листков развиваются все ткани и органы. Закладка и образование их происходит в конце периода гаструляции. На спинной стороне зародыша из наружного зародышевого листка образуется нервная трубка, из которой развивается нервная система. Под ней из внутреннего зародышевого листка возникают спинная струна (хорда) - признак, характеризующий всех хордовых животных, и первичная кишка, дающая начало системе органов пищеварения и дыхания.

Средний зародышевой листок разделяется на три части дерматом, формирующий соединительнотканную часть кожи, склеротом, из которого образуется скелет, и миотом, дающий начало скелетным мышцам. Из мезодермы развивается также эпителий почек и половых желез, эпителий, покрывающий серозные оболочки, из мезенхимы - зародышевой соединительной ткани - развиваются кровь, лимфа, сосуды, гладкая мышечная ткань и др. На последующих этапах развития происходит дифференцировка и совершенствование структуры и функции органов.