исследование ветро и насекомоопыляемых растений показало что размеры и форма
База знаний
10.7. Основные формы естественного отбора
В современной эволюционной теории вопрос о формах естественного отбора остается одним из дискуссионных. Выделяется более 30 различных форм отбора. Однако основных форм отбора в популяциях только три: стабилизирующий, движущий и дизруптивный.
Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, направленная на поддержание и повышение устойчивости реализации в популяции среднего, ранее сложившегося значения признака или свойства. При стабилизирующем отборе преимущество в размножении получают особи со средним выражением признака. Эта форма отбора как бы охраняет и усиливает установившуюся характеристику признака, устраняя от размножения все особи, фенотипически заметно уклоняющиеся в ту или другую сторону от сложившейся нормы (рис. 10.8).
Рис. 10.8. Схема действия стабилизирующей (А), движущей (Б) и дизруптивной (В) форм естественного отбора (по Н.В. Тимофееву-Ресовскому и др., 1977). Fn — поколения. На популяционных кривых заштрихованы элиминируемые варианты. Величина дуги при отборе внутри поколения соответствует широте нормы реакции по данному признаку
Действие стабилизирующего отбора можно пояснить на многих примерах. Так, после снегопада и сильных ветров в Северной Америке было найдено 136 полуживых домовых воробьев (Passer domesticus); 72 из них выжили, а 64 погибли. У погибших птиц были очень длинные или очень короткие крылья. Особи со средними — «нормальными» — крыльями оказались более выносливыми.
Другой пример — размеры и форма цветков у энтомофильных растений. Исследование ветро- и насекомоопыляемых растений показало, что размеры и форма цветков у энтомофильных растений более стабильны, чем у анемофильных. Устойчивость цветков энтомофилов обусловлена сопряженной эволюцией растений и их опылителей, «выбраковкой» уклонившихся форм. Шмель не может проникнуть в слишком узкий венчик цветка, хоботок бабочки не может коснуться слишком коротких тычинок у растений с длинным венчиком. Только растения с цветками, строго соответствующими «стандартам», выработанным в течение миллионов лет совместной эволюцией цветковых растений и насекомых-опылителей, могут оставить потомство. Известно, что обычно наибольшее число особей в каждой популяции обладает средней выраженностью любого признака. Этот факт, подтвержденный многими тысячами исследований разнообразных признаков, служит косвенным доказательством всеобщности действия стабилизирующей формы отбора.
Один из результатов действия стабилизирующего отбора — биохимическое единство («биохимическая универсальность») жизни на Земле. Так, аминокислотный состав низших позвоночных и человека почти один и тот же, почти одинаков состав ферментов у разных растений и т. д. Биохимические основы жизни, возникшие на заре биологической эволюции, оказались надежными для воспроизведения организмов независимо от уровня их организации. Об эволюции химического состава живых организмов нередко говорят как о «теме с небольшими вариациями», что порой даже используется для доказательства отсутствия отбора вообще. На самом деле в этом проявляется действие стабилизирующего отбора.
Стабилизирующая форма отбора в течение сотен тысяч и миллионов поколений оберегает виды от существенных изменений. Она действует до тех пор, пока условия жизни, при которых данный признак или свойство выработано, существенно не меняются. Стабилизирующая форма отбора оберегает норму от разрушающего влияния мутационного процесса. Без него не было бы устойчивости в живой природе. В этом состоит важная консервативная роль естественного отбора, необходимая также для сохранения и усиления результатов движущей формы отбора.
Необходимо еще раз подчеркнуть два аспекта действия стабилизирующего отбора. С одной стороны, негативный аспект, т. е. элиминация всех особей, отклоняющихся от «стандартного» фенотипа; иногда эта форма отбора определяется как нормализующий отбор. С другой стороны, можно выделить и позитивный аспект стабилизирующего отбора, который обозначается термином канализирующий отбор (К. Уоддингтон),— отбор индивидов с генами, способными стабилизировать процесс онтогенеза и снижать его чувствительность ко всяким помехам (внутренним и внешним). В популяциях могут появляться гены, понижающие жизнеспособность фенотипа. В таких случаях отбор будет направлен в пользу особей с комплексом генов (супергенов), обеспечивающих устойчивый ход онтогенеза и способность к модификациям. Какая из двух форм стабилизирующего отбора (нормализующий или канализирующий) окажется важнее, зависит от интенсивности притока новых генов в популяцию (Э. Майр).
Самоконтроль по ситуационным задачам:
Ответ: Устойчивость цветков энтомофилов обусловлена сопряженной эволюцией растений и их опылителей, «выбраковкой» уклонившихся форм. Шмель не может проникнуть в слишком узкий венчик цветка, хоботок бабочки не может коснуться слишком коротких тычинок у растений с длинным венчиком и т.д. Только растения с цветками, строго соответствующим «стандартам», выработанным совместной эволюцией цветковых растений и насекомых – опылителей, могут оставить потомство. Следовательно, в данном случае наблюдается действие стабилизирующей формы естественного отбора.
Задача 2. Какая форма естественного отбора приводит к выработке устойчивого адаптационного полиморфизма в популяциях божьих коровок. Черных форм отмечено осенью 60%, а весной 37%. Красных форм осенью было меньше 40%, а весной значительно больше. Красные лучше переносят зимний холод, а черные – интенсивнее размножаются летом.
Ответ: дизруптивная форма естественного отбора
Задача 3. Какая форма естественного отбора покровительствует индивидуумам, гетерозиготным по гену серповидноклеточности? Особи, гомозиготные по рецессивному гену, погибают до 2-х лет. 20% коренного населения Африки, 9% негров в США и Бразилии, 15% населения некоторых частей Индии и ряда других стран оказываются гетерозиготными по этому гену. Такая высокая концентрация летального гена в природе объясняется тем, что в гетерозиготном состоянии этот ген определяет устойчивость особи к малярии, являющейся в некоторых тропических странах одной из основных причин смертности населения.
Ответ: стабилизирующая форма естественного отбора.
Задача 4. Действием, какого элементарного эволюционного фактора можно объяснить наличие существования ярко выраженных рас погремка, имеющего ранее цветущие и поздно цветущие формы, полностью репродуктивно изолированные друг от друга.
Ответ: действием сезонной изоляции.
Задача 5. Подтверждением, какого правила эволюции можно считать приобретение одной из ветвей рептилий адаптаций к полету с последующим сохранением и усилением этой приспособленности?
Ответ: правила прогрессирующей специализации Ш. Депере.
Занятие № 20 «Филогенез покровов тела и скелета позвоночных животных»
Подготовка к практическому занятию
При подготовке к занятию необходимо использовать основную, дополнительную литературу и лекционный материал.
Перечень вопросов для самоподготовки студентов по теме:
1. Систематика типа хордовые.
2 основные направления эволюции покровов и скелета в типе хордовые.
3. Развитие изучаемых систем в различных подтипах и классах хордовых животных.
4. Способы морфо-функциональных преобразований покровов и скелета.
5. Возникновение пороков развития в названных системах у человека.
6. Выявление филэмбриогенезов в каждой системе, характерных для человека.
7. Деонтологические принципы взаимоотношений врача и больного с пороками развития.
Перечень практических умений и навыков по изучаемой теме:
— использовать знание основных таксономических единиц при сравнительном филогенезе изучаемых систем органов;
— дифференцировать основные пути становления развития и формирования покровов и их производных, связанных со сменой сред обитания;
— дать сравнительную характеристику производным кожи в сравнительном ряду;
— объяснить причину возникновения онто-филогенетически обусловленных пороков развития покровов на основании знаний о механизмах развития системы;
— определить основные моменты становления осевого скелета в сравнительном ряду позвоночных;
— выделить особенности строения поясов конечностей и скелета свободных конечностей у позвоночных разного уровня организации;
— объяснить причину возникновения онто-филогенетически обусловленных пороков развития скелета на основании знаний о механизмах развития системы;
— делать выводы о способах морфофункциональных преобразований изучаемых систем органов;
— формулировать положение о профилактике тератогенеза и деонтологии взаимоотношений с больными.
Темы рефератов и сообщений по теме:
(Правила оформления рефератов см. «Занятие№1»)
Предлагаемые темы рефератов:
— Способы преобразования органов и функций
— Темпы эволюции органов и функций
— Основные черты организации хордовых
— Эволюция хордовых животных
— Онто-филогенетически обусловленные пороки развития покровов тела у человека
— Причины нарушений развития осевого скелета у человека
Самоконтроль по тестовым заданиям изучаемой темы:
С целью проверки своих знаний выберите правильный ответ на вопросы, приведенные ниже:
Покровы тела
1. Основная функция кожи современных земноводных:
Основные формы естественного отбора
В современной эволюционной теории выделяется более 30 различных форм отбора: индивидуальный, групповой, половой и др. Однако основными формами естественного отбора являются стабилизирующий, движущий, дизруптивный.
Движущая форма отбора – это отбор, способствующий сдвигу среднего значения признака или свойства. Такой отбор способствует закреплению новой нормы взамен старой. Механизм движущего отбора заключается в сохранении полезных уклонений от средней нормы, которые оказались приспособленными в новых условиях среды. Примеры действия движущего отбора: утрата крыльев у части птиц и насекомых, пальцев у копытных, конечностей у змей, глаз у пещерных животных, корней и листьев у растений-паразитов, выработка холодоустойчивости у дрозофилы, темноокрашенные особи березовой пяденицы в окрестностях Манчестера получили преимущество перед светлыми особями и др.
В целом, движущий отбор вызывает историческую изменяемость индивидов и популяций, стабилизирующий отбор определяет их стабильность. естественный отбор не только создает, но и поддерживает многообразие форм живой природы.
Следует отметить, что кроме указанных выше, выделяют такие формы естественного отбора, как центростремительный и центробежный. И.И Шмальгаузен (1969) писал, что центростремительный отбор – это синоним стабилизирующего отбора. При центростремительном отборе все уклоняющиеся варианты элиминируются, изменчивость снижается, и популяция по данному признаку становится мономорфной. В альтернативной ситуации, если средняя норма признака оказывается малоадаптивной в данный условиях, отбор будет подхватывать любые отклонения от нормы, то есть направление его будет центробежным. Прежняя норма будет элиминирована, а изменчивость резко возрастет.
Дж. Симпсоном выделены формы отбора, возникающие в результате взаимодействия центростремительного и центробежного отбора (рисунок 9). Если центробежный отбор имеет лишь одно направление – отбирается один тип уклонений, происходит направленное преобразование популяции, то есть идет направленный отбор. Если центробежный отбор обеспечивает переживание сразу нескольких вариантов организации, на изменчивость каждого из которых действует центростремительный отбор, происходит раздробление популяции на две или более дочерних группировок. Такой отбор был назван раздробляющим. Однако, после того как в 1949 г. книга И.И. Шмальгаузена «Факторы эволюции» была переведена на английский язык, термины «центростремительный отбор» и «центробежный отбор» были забыты, и сформировалось представление о трех формах естественного отбора: стабилизирующий, движущий и дизруптивный (А.С. Северцов, 1987, 2006).
Другие формы естественного отбора. Большая группа примеров действия естественного отбора связана с выбором одной из двух главных стратегий размножения: либо короткая продолжительность жизни, ранняя половая зрелость и огромное число потомков, либо длительная жизнь особей, позднее наступление зрелости, небольшое число потомков. И в первом (r-стратегия и соответственно r-отбор), и во втором случае (К-стратегия и соответственно К-отбор) достигается в конечном итоге сохранение популяции. Отмеченные формы отбора могут быть названы плотностно-зависимым отбором, то есть отбором, связанным с плотностью населения популяции.
Частным случаем внутривидового естественного отбора является половой отбор. Обычно половой отбор вытекает из борьбы между самцами (а в более редких случаях – между самками) за возможность вступить в размножение. Теория естественного отбора объясняет факты полового диморфизма. Яркая окраска самцов многих птиц, их специфические запахи, брачные крики имеют смысл для размножения, повышают возможность участия в воспризведении потомства. Как средство защиты в ходе борьбы за существование, подхваченные половым отбором, у самцов разных видов животных развились рога, клыки и др.
Изменчивость и её классификация
14. Фенотипическая изменчивость и её классификация.
15. Модификационная изменчивость и её классификация.
16. Эпигенетическая изменчивость и её классификация.
18. Комбинативная изменчивость и механизмы её возникновения.
19. Мутационная изменчивость и её классификация.
20. Мутагены: классификация.
22. Хромосомные мутации.
23. Геномные мутации.
Медицинская генетика
24. Наследственные заболевания и причины их возникновения.
25. Генные заболевания, типы наследования.
26. Мультифакториальные заболевания.
27. Митохондриальные заболевания.
28. Хромосомные заболевания и их виды.
29. Характеристика методов диагностики наследственных заболеваний: биохимический генеалогический, близкородственных браков, близнецовый, цитогенетический популяционно-статистический.
30. Медико-генетическое консультирование.
31. Генетический груз.
Онтогенез и его регуляция
32. Проэмбриональный период: события, происходящие в яйцеклетке, обеспечивающие начальные стадии эмбриогенеза (амплификация, ооплазматическая сегрегация и т.д.).
33. Эмбриональный период.
34. Типы дробления, регуляторные механизмы дробления.
36. Типы гаструляции, регуляторные механизмы.
37. Способы образования мезодермы, регуляторные механизмы этого процесса.
38. Гисто- и органогенез, регуляторные механизмы.
39. Уровни регуляции онтогенеза (генный).
40. Уровни регуляции онтогенеза (клеточный).
41. Детерминация и степень её выраженности в зависимости от стадии онтогенеза (тотипотентность, лабильная детерминация, стабильная детерминация, канализация развития).
42. Эмбриональная индукция (первичный индуктор).
43. Гены, регулирующие ход онтогенеза (с материнским эффектом, сегментации, компартментализации, гомеозисные).
44. Клеточные механизмы регуляции онтогенеза.
45. Постэмбриональное развитие.
46. Типы онтогенеза.
47. Периоды онтогенеза и их характеристика.
48. Регуляция постэмбрионального развития.
49. Старение, теории старения.
50. Механизмы старения.
Перечень практических умений по изучаемой теме
— классической генетике (законы Менделя, взаимодействие генов);
— анализу родословной, определению типа наследования и прогноза потомства;
— использованию близнецового метода для выяснения доли генотипа и средовых факторов в развитии признаков и заболеваний;
— раскладывать кариотип, анализировать его и поставить цитогенетический диагноз.
5. Самоконтроль по тестам и ситуационным задачам
осуществляется на основе ранее рассмотренных при самоподготовке и выполнении практических работ по темам практических занятий с №7 по № 17.
Занятие № 19: «Основы эволюционной теории. Микроэволюция, макроэволюция»
Подготовка к практическому занятию
Для подготовки к занятию по теме необходимо изучить основные и дополнительные литературные источники, и проверить свои знания по вопросам, тестовым заданиям и ситуационным задачам, предложенным по данной теме.
Перечень вопросов для самостоятельной подготовки по теме занятия:
1. Биологическая эволюция и доказательства эволюционного процесса.
2. Микроэволюция. Макроэволюция. Черты сходства и различия.
3. Элементарный эволюционный материал.
4. Популяции – элементарные эволюционные единицы.
5. Мутационный процесс, изоляция, популяционные волны, естественный отбор – как элементарные эволюционные факторы.
6. Основные формы естественного отбора.
7. Вид. Критерии вида.
8. Видообразование. Основные способы видообразования.
9. Формы филогенеза (филетическая, дивергентная, конвергентная, параллелизм).
10. Направления эволюции (арогенез, аллогенез).
11. Критерии биологического прогресса по Северцову.
12. Правила эволюции.
Перечень умений, приобретаемых в ходе самоподготовки по теме
— дать определение основным понятиям;
— показать черты сходств аи отличия между процессами микро- и макроэволюции;
— охарактеризовать механизмы и движущие силы эволюции;
— выявить элементарные факторы направленного и ненаправленного действия в эволюции;
— показать отличия в формах естественного отбора;
— относительный характер каждого из критериев вида;
— дифференцировать способы видообразования, формы филогенеза и направления эволюции;
— обосновать главные правила эволюции;
— логически мыслить по теме занятия, обобщать, делать выводы;
— на основе имеющихся знаний, находить правильное решение ситуационных задач.
Рекомендации по выполнению УИРс
(требования к оформлению см. « Занятие №1»)
Предлагаемые темы рефератов:
— Развитие дарвинизма и его влияние на биологию
— Синтез генетики и классического дарвинизма
— Ископаемые промежуточные формы
— Элиминация и отбор
— Темпы и формы эволюции
— Пути биологического процесса по А.Н.Северцову
Самоконтроль по тестовым заданиям, изучаемой темы:
С целью проверки своих знаний выберите правильный ответ на вопросы, приведенные ниже:
1. Микроэволюция – это эволюционные изменения, идущие внутри:
2. Отбор, способствующий сдвигу нормы реакции признака или свойства:
3. Формирование сходной формы тела у акуловых, ихтиозавров и китообразных:
4. Тип эволюции, при котором переход в новую адаптивную зону сопровождается упрощением строения:
5. Автор правила необратимой эволюции:
6. Элементарный эволюционный фактор, имеющий направленный характер:
а) естественный отбор
в) популяционные волны
г) мутационный процесс
7. Элементарной эволюционной единицей является:
в) пара размножающихся особей
8. К формам естественного отбора не относится:
9. Главные направления эволюции это:
10. Автор правила адаптивной радиации:
Самоконтроль по ситуационным задачам:
Ответ: Устойчивость цветков энтомофилов обусловлена сопряженной эволюцией растений и их опылителей, «выбраковкой» уклонившихся форм. Шмель не может проникнуть в слишком узкий венчик цветка, хоботок бабочки не может коснуться слишком коротких тычинок у растений с длинным венчиком и т.д. Только растения с цветками, строго соответствующим «стандартам», выработанным совместной эволюцией цветковых растений и насекомых – опылителей, могут оставить потомство. Следовательно, в данном случае наблюдается действие стабилизирующей формы естественного отбора.
Задача 2. Какая форма естественного отбора приводит к выработке устойчивого адаптационного полиморфизма в популяциях божьих коровок. Черных форм отмечено осенью 60%, а весной 37%. Красных форм осенью было меньше 40%, а весной значительно больше. Красные лучше переносят зимний холод, а черные – интенсивнее размножаются летом.
Ответ: дизруптивная форма естественного отбора
Задача 3. Какая форма естественного отбора покровительствует индивидуумам, гетерозиготным по гену серповидноклеточности? Особи, гомозиготные по рецессивному гену, погибают до 2-х лет. 20% коренного населения Африки, 9% негров в США и Бразилии, 15% населения некоторых частей Индии и ряда других стран оказываются гетерозиготными по этому гену. Такая высокая концентрация летального гена в природе объясняется тем, что в гетерозиготном состоянии этот ген определяет устойчивость особи к малярии, являющейся в некоторых тропических странах одной из основных причин смертности населения.
Ответ: стабилизирующая форма естественного отбора.
Задача 4. Действием, какого элементарного эволюционного фактора можно объяснить наличие существования ярко выраженных рас погремка, имеющего ранее цветущие и поздно цветущие формы, полностью репродуктивно изолированные друг от друга.
Ответ: действием сезонной изоляции.
Задача 5. Подтверждением, какого правила эволюции можно считать приобретение одной из ветвей рептилий адаптаций к полету с последующим сохранением и усилением этой приспособленности?
Ответ: правила прогрессирующей специализации Ш. Депере.
Занятие № 20«Филогенез покровов тела и скелета позвоночных животных»
Подготовка к практическому занятию
При подготовке к занятию необходимо использовать основную, дополнительную литературу и лекционный материал.
Перечень вопросов для самоподготовки студентов по теме:
1. Систематика типа хордовые.
2 основные направления эволюции покровов и скелета в типе хордовые.
3. Развитие изучаемых систем в различных подтипах и классах хордовых животных.
4. Способы морфо-функциональных преобразований покровов и скелета.
5. Возникновение пороков развития в названных системах у человека.
6. Выявление филэмбриогенезов в каждой системе, характерных для человека.
7. Деонтологические принципы взаимоотношений врача и больного с пороками развития.
Перечень практических умений и навыков по изучаемой теме:
— использовать знание основных таксономических единиц при сравнительном филогенезе изучаемых систем органов;
— дифференцировать основные пути становления развития и формирования покровов и их производных, связанных со сменой сред обитания;
— дать сравнительную характеристику производным кожи в сравнительном ряду;
— объяснить причину возникновения онто-филогенетически обусловленных пороков развития покровов на основании знаний о механизмах развития системы;
— определить основные моменты становления осевого скелета в сравнительном ряду позвоночных;
— выделить особенности строения поясов конечностей и скелета свободных конечностей у позвоночных разного уровня организации;
— объяснить причину возникновения онто-филогенетически обусловленных пороков развития скелета на основании знаний о механизмах развития системы;
— делать выводы о способах морфофункциональных преобразований изучаемых систем органов;
— формулировать положение о профилактике тератогенеза и деонтологии взаимоотношений с больными.
Темы рефератов и сообщений по теме:
(Правила оформления рефератов см. «Занятие№1»)
Предлагаемые темы рефератов:
— Способы преобразования органов и функций
— Темпы эволюции органов и функций
— Основные черты организации хордовых
— Эволюция хордовых животных
— Онто-филогенетически обусловленные пороки развития покровов тела у человека
— Причины нарушений развития осевого скелета у человека
Самоконтроль по тестовым заданиям изучаемой темы:
С целью проверки своих знаний выберите правильный ответ на вопросы, приведенные ниже:
Покровы тела
1. Основная функция кожи современных земноводных:
2. При развитии волос у млекопитающих наблюдаются:
3. Ткань, образующая сосочковый слой кожи, называется:
а) рыхлая соединительная
б) плотная соединительная
4. Эмбриопатии, не относящиеся к аномалиям кожи:
б) спинномозговая грыжа
5. Эмаль плакоидной чешуи развивается из зародышевого листка:
6. Кожные железы земноводных выделяют:
а) секрет, увлажняющий кожу
б) бактерицидный секрет
7. Потовые железы располагаются в:
а) сосочковом слое кожи
б) сетчатом слое кожи
в) подкожной клетчатке
8. Зубы акулы произошли из:
а) элементов висцерального скелета
б) плакоидной чешуи
9. Полностью ороговевший верхний слой эпидермиса кожи имеют:
10. В коже млекопитающих находятся железы:
Скелет
1. Позвонок рыб имеет строение:
2. Висцеральный скелет впервые появляется у:
3. Гомологами парных конечностей наземных позвоночных являются плавники рыб:
4. У млекопитающих висцеральный скелет преобразуется в:
б) три слуховые косточки
5. Шейный отдел позвоночника впервые появляется у:
6. В соединении верхней челюсти с черепом у рептилий принимают участие:
б) квадратная кость
7.Синдактилия объясняется нарушением механизмов эволюционных преобразований:
8. Позвоночник земноводных состоит из:
9.В шейном отделе амфибий:
в) количество зависит от вида амфибий
10. В соединении верхней челюсти с черепом участвует только квадратная кость у:
Самоконтроль по ситуационным задачам:
Задача 1. При осмотре новорожденного ребенка на коже спины, груди, живота, конечностей обнаружены многочисленные язвы с четкими контурами. О какой патологии можно подумать в этом случае? Нарушение каких клеточных механизмов во время эмбриогенеза привели к возникновению этой аномалии?
Ответ: Частичная аплазия кожи может быть следствием нарушения таких клеточных регуляторных механизмов в эмбриогенезе, как клеточная индукция, пролиферация, дифференцировка клеток.
Задача 2. Родился ребенок, имеющий кожу, покрытую роговым панцирем, состоящим из толстых (до I см) роговых щитков серо-черного цвета. Щитки зазубрены, разделены бороздами. Губы малоподвижны, ротовое отверстие резко сужено. Нос и ушные раковины деформированы, веки выворочены. Конечности уродливы. Волосы и ногти отсутствуют. Ребенок умер через 2 часа после рождения. О какой патологии нужно думать в этом случае?
Ответ: Аплазия ногтей трех пальцев связана с врожденным нарушением развития ногтей. Вероятно, изменение клеточной индукции кривело к нарушению пролиферации и ороговения эпителия ногтевой пластинки. Не исключено, что причиной возникновения этой аномалии развития явилось нарушение пролиферации и дифференцировки клеток ногтевой пластинки
Задача 4. Родился мальчик, имеющий 5 пар сосков. Как можно объяснить возникновение этой аномалии развития?
Ответ: Многососковость обусловлена развитием всех желез млечных линий, которые закладываются в эмбриогенезе. По всей видимости, происходит нарушение редукционных процессов в зачаточном эпителии желез. В результате этого происходит развитие желез. Сохранение этих структур в постэмбриональном периоде является атавистическим признаком, доказывающим единство происхождения человека и животных.
Задача 5. К невропатологу обратился мужчина З2 лет. После поднятия тяжести у него появилась сильная боль в области поясницы и по ходу седалищного нерва. Подъем с постели, и передвижение больного резко ограничены и болезненны. При рентгенологическом обследовании: позвонки поясничной области имеют обычную форму и размеры. Пятый поясничный позвонок имеет незаращение дужек. С чем связано возникновение этой патологии? Ответ обоснуйте с позиции онто-филогенетических взаимоотношений и механизмов регуляции онтогенеза.
Ответ: Незаращение позвоночного канала без грыжевого выпячивания произошло во время эмбриогенеза позвонков из мезодермы. Вероятно, возникновение этой аномалии развития связано с нарушением клеточных механизмов регуляции эмбриогенеза: первичной клеточной индукции, пролиферации, адгезии и перемещения клеток.
Занятие № 21«Филогенез пищеварительной и дыхательной систем позвоночных животных»
Подготовка к практическому занятию.
При подготовке использовать основную, дополнительную литературу и лекционный материал.
Вопросы для самоподготовки студентов по теме:
1. Происхождение и взаимосвязь пищеварительной и дыхательной систем в типе Хордовые.
2. Основные направления эволюции пищеварительной и дыхательной систем в ряду позвоночных животных.
3. Способы морфофункциональных преобразований пищеварительной и дыхательной систем.
4. Возникновение и причины возникновения пороков развития в пищеварительной, и дыхательной системах у человека.
5. Выявление филэмбриогенезов пищеварительной и дыхательной системах у человека. Примеры филэмбриогенезов у человека.
6. Деонтологические принципы взаимоотношений врача и больного пороками развития.
Перечень практических умений, приобретаемых при самоподготовке к занятию
— дифференцировать основные пути становления, развития и формирования пищеварительной, и дыхательной систем в сравнительном ряду позвоночных, связанных со сменой сред обитания;
— дать сравнительную характеристику органам дыхания в сравнительном ряду;
— объяснить причину возникновения онто-филогенетически обусловленных пороков развития пищеварительной и дыхательной систем на основании знаний о механизмах развития системы;
— определить общие этапы развития пищеварительной и дыхательной систем и их разделение в ряду позвоночных;
— делать выводы о способах морфофункциональных преобразований изучаемой системы органов;
-объяснить возникновение эмбриопатий у человека на основании знаний механизмов развития пищеварительной и дыхательной систем;
— формировать положения о профилактике тератогенеза и деонтологии взаимоотношений с больным.
Темы рефератов и сообщений по теме:
(Правила оформления рефератов см. «Занятие№1»)
Предлагаемые темы рефератов:
— Пороки развития органов пищеварения и их причины возникновения
— Онто-филогенетически обусловленные пороки развития дыхательной системы человека
— Понятие о тератогенезе и его действии на развитие систем органов
— Пороки развития слюнных желез и их причины
Самоконтроль по тестовым заданиям изучаемой темы:
С целью проверки своих знаний выберите правильный ответ на вопросы, приведенные ниже:
Пищеварительная система
1. Эпителий ротовой полости развивается из зародышевого листка:
2. Соединительная ткань и мускулатура кишечника образована:
3. Гетеродонтная зубная система впервые формируется у:
4. Происхождение зубов из плакоидной чешуи хрящевых рыб соответствует следующему способу морфофункциональных преобразований системы:
5. Выстилка анального отверстия связана с зародышевым листком:
6. Не вырабатывают пищеварительных ферментов:
б) поджелудочная железа
7. Эволюция смены зубов у человека идет к:
г) отсутствию зубов
8. Эпителий тонкого кишечника развивается из:
9. Ферменты пищеварения, образующиеся в желудке:
10. Тип смены зубов у человека:
Дыхательная система.
1. Жаберные щели у наземных хордовых во время эмбрионального развития:
а) закладываются да
б) не закладываются
в) частично закладываются
г) не у всех закладываются
2. Жаберные щели у круглоротых органами дыхания:
в) частично являются
г) не у всех являются
3. Плавательный пузырь у рыб легким:
в) частично гомологичен
г) не у всех гомологичен
4. Легкие образуются:
а) с брюшной стороны кишечной трубки
б) со спиной стороны кишечной трубки
в) в головном отделе кишечной трубки
г) не закладываются кишечной трубки
5. Жаберные щели у ланцетника расположены:
а) на стенке глотки
б) на стенке метаплевральной складки
в) в головном отделе
6. У круглоротых жаберных дуг:
7. Гортанные хрящи образуются за счет жаберных дуг:
8. Воздух нагнетается в легкие у:
а) за счет движения дна ротовой полости
б) за счет сокращения мышц грудной клетки
9. В бронхиальном дереве млекопитающих появились:
б) бронхи 2-го порядка
10. В направлении эволюции дыхательной системы отсутствует:
а) уменьшение числа жаберных щелей
б) увеличение дыхательной поверхности
в) усложнение бронхиального дерева
г) постоянное сближение с пищеварительной системой
Самоконтроль по ситуационным задачам:
Пищеварительная система
Задача 1. Ребенок, 5 дней, от первой беременности, вес при рождении 3200г. Беременность протекала нормально. С момента рождения у ребенка не было стула, отмечаются частые рвоты, беспокойство вздутие живота. При осмотре анальное отверстие имеется, но зондирование его произвести не удаётся.
О какой патологии нужно думать в этом случае? С чем связано возникновение этого порока развития?
Ответ: Атрезия анального отверстия возникла в результате нарушения гибели клеток: сохранились клетки, заполняющие просвет анального отверстия во время эмбриогенеза
Задача 2.У 5-дневного новорожденного мальчика отсутствует отхождение мекония (первородные каловые массы) при наличник анального отверстия. Зонд ввести в анальное отверстие не удается. В моче имеется примесь кала.
Какую патологию можно заподозрить у этого ребенка? С чем связано формирование этого порока развития? Ответ поясните.
Ответ: Атрезия анального отверстия и, возможно, прямой кишки, возникли в результате сохранения клеток, заполняющих пищеварительную трубку во время эмбриогенеза. Примесь кала в моче свидетельствует о наличии свища, возникновение которого связано с нарушением пролиферации, дифференциации, адгезии и перемещения клеток.
Дыхательная система
Ваш окончательный диагноз? Что могло послужить причиной возникновения этой патологии? Когда она возникла? Каковы возможные клеточные механизмы ее возникновения?
Ответ:Вероятно, у пациента имеет место аплазия дистальных отделов бронхиального дерева, т.к. контрастное вещество сюда ввести не удалось. Патология возникла во время эмбриогенеза, связана с нарушениями клеточной индукции, пролиферации и дифференцировки клеток дистального отдела бронхиального дерева. В результате этого была нарушена пролиферации и дифференциация клеток паренхимы легкого, которые привели к гипоплазии легочной ткани. Все это привело к нарушению дренажной функции легкого, накоплению в этих отделах микроорганизмов, что и послужило причиной частых пневмоний
Задача 4. На 5 день после рождения у ребенка обнаружено по медиальному краю грудино-ключично-сосцевидной мышцы отверстие, из которого отделяется большое количество слизи. От него пальпируется в подкожной клетчатке тяж. При введении красящего вещества в отверстие через некоторое время его удалось обнаружить в полости глотки.
О какой патологии нужно думать в этом случае?
Задача 5.В одних учебниках утверждается, что предки китообразных жили на суше, а в других, что жаберные щели зародышей млекопитающих свидетельствуют о том, что их предками были рыбы. Есть ли здесь противоречия? Ответ поясните.
Ответ: У всех позвоночных животных в процессе онтогенеза идет формирование осевых органов: нервной трубки, хорды и кишечной трубки, последняя пронизана жаберными щелями, которые по- разному преобразуются у первичноводных идет формирование жабр, а у четвероногих – органов дыхания, приспособленных к наземным условиям. Учитывая филогенетический возраст рыб и млекопитающих- закономерно заключение связи между первичноводными и наземными. Вторичный возврат китообразных в водную стихию подтверждается в частности их дыханием с помощью легких. Противоречий в данных высказываниях нет.
Занятие № 22«Филогенез кровеносной мочевыделительной и половой систем
Позвоночных животных»
Подготовка к практическому занятию.
При подготовке использовать основную, дополнительную литературу и лекционный материал.
Перечень вопросов для самоподготовки:
1. Происхождение кровеносной и выделительной и половой систем в типе Хордовые.
2. Строение кровеносной, выделительной и половой систем ланцетника.
3. Развитие изучаемых систем в различных классах позвоночных.
4. Объяснить причины возникновения второго круга кровообращения.
5. Эволюция сердца и выносящих кровь сосудов у позвоночных.
6. Перечислить способы эволюционных преобразований изучаемых систем органов и подтвердите примерами.
7. Примером какого вида филэмбриогенезов является развитие сосудов, отходящих от сердца.
8.Развитие типов почек у представителей различных классов позвоночных животных.
9. Формирование протоков мочевыделительной и половой систем у позвоночных и их филогенетическая связь.
10. Назовите аномалии развития сердца, органов выделения и половой системы у человека. Объясните, нарушением, каких механизмов развития они вызваны.
Перечень практических умений, приобретаемых при самоподготовке к занятию
— дифференцировать основные пути становления, развития и формирования кровеносной и мочеполовой систем в сравнительном ряду позвоночных, связанных со сменой сред обитания;
— дать сравнительную характеристику органам кровеносной и мочеполовой систем в сравнительном ряду;
-соотнести развитие жаберных артериальных сосудов у позвоночных с возможными эмбриопатиями сосудов у человека;
-объяснить возникновение пороков развития сердца, сосудов и органов выделения, опираясь на знания о механизмах развития;
-объяснить пороки половой системы соотносительным развитием типа почки и дифференцировки пронефрического канала в эмбриогенезе человека;
-формулировать положения о профилактике тератогенеза и деонтологии взаимоотношений с больными.
Темы рефератов и сообщений по теме:
(Правила оформления рефератов см. «Занятие№1»)
Предлагаемые темы рефератов:
— Эмбриопатии сердечнососудистой системы у человека
— Пороки развития выделительной системы и их причины
— Критические периоды развития и онто-филогенетически обусловленные пороки развития у человека
Самоконтроль по тестовым заданиям изучаемой темы:
С целью проверки своих знаний выберите правильный ответ на вопросы, приведенные ниже:
Кровеносная система
1. Впервые кровеносная система появляется у:
в) кольчатых червей
2. Сердце рыб:
а) однокамерное с венозной кровью
б) однокамерное с артериальной кровью
в) двухкамерное со смешанной кровью
г) двухкамерное с венозной кровью
3. Сердце млекопитающих содержит:
а) 2 камеры и 2 выносящих сосуда
б) 4 камеры и 3 выносящих сосуда
в) 4 камеры и 2 выносящих сосуда
г) 4 камеры и 4 выносящих кровь сосуда
4. Сонные артерии человека гомологичны:
а) I паре жаберных артерий
б) III паре жаберных артерий
в) II паре жаберных артерий
г) IV паре жаберных артерий
5. Незаращение Баталова протока является результатом нарушения механизма развития:
6. Кровеносная система хордовых образована:
7. Сердце позвоночных является гомологом:
в) артериального конуса
г) кардинальных вен
8. В сердце амфибий:
а) 2 камеры и 2 сорта крови
б) 3 камеры и 3 сорта крови
в) 4 камеры и 2 сорта крови
г) 4 камеры и 3 сорта крови
9. Легочные артерии человека гомологичны:
а) I паре жаберных артерий
б) III паре жаберных артерий
в) II паре жаберных артерий
г) VI паре жаберных артерий
10. Последним шагом в достижении гомойотермности у птиц и млекопитающих явилось:
а) четырех камерное сердце
б) разделение крови в сердце на венозную и артериальную
в) редукция одной из дуги-аорты
г) редукция Боталова протока
Выделительная система
1. Укажите суть явления субституции органов:
а) расчленение однородного органа на части, приобретающие новые функции
б) появление нового органа, принимающего на себя функции первого и последующая редукция исходного органа
в) замена главной функции органа второстепенной
г) изменение времени закладки органа
2. Укажите отделы нефрона головной почки:
а) воронка и выделительный каналец
б) сосудистый клубочек и воронка
в) капсула сосудистого клубочка
3. Первичная моча образуется в:
б) капсуле сосудистого клубочка
в) извитом канальце
4. Семяпровод у мужчин формируется за счет:
а) канальцев пронефроса
б) парамезонефрального канала
в) канальцев мезонефроса
г) мочеточника первичной почки
5. Ведущим способом филогенетических преобразований в определении направления эволюции от простого к сложному, является:
б) субституция органов
в) прогрессивная дифференцировка
6. Отделы нефрона метанефроса:
а) воронка и сосудистый клубочек
б) сосудистый клубочек, извитые канальцы и петля Генле
в) извитые канальцы и воронка
г) петля Генле и воронка
7. За счет закладок выделительной системы у рептилий формируются органы мужской половой системы:
а) семенник и семяпровод
б) придаток семенника и семяпровод
в) семяизвергательный канал и семенник
г) семяпровод и семенник
8. Функция мочеточника первичной почки у самцов амниот в постэмбриональном периоде:
б) выводит половые клетки
в) выводит мочу и половые клетки
9. Вольфов канал у самок анамний выполняет функцию:
а) только мочеточника
б) смешанную функцию
в) только выделяет продукты половых гонад
10. Мюллеров канал у самцов амниот выполняет функцию:
б) смешанную функцию
в) только выделяет продукты полов
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).