Лекция 2. Преобразования органов в ходе эволюции и нарушения развития органов.
Некоторая терминология Орган – анатомически обособленная часть тела, имеющая определённое строение, местоположение и функцию. Система органов – группа органов, связанных общим происхождением и выполняющих общую функцию. Аппарат может включать органы из нескольких систем (опорно- двигательный, голосовой аппарат)
1.Аномалия развития – редкий вариант строения органа, не нарушающий его функцию 2.Порок развития – такое нарушение строения органа, которое также нарушает и его функцию. 3.Порок или аномалия иногда напоминает строение органа у предков. Такой порок можно назвать атавистическим, или анцестральным. Иногда порок может напоминать строение родственного вида (аллогенный порок)
Соотношение понятий пороков развития и филэмбриогенезов Родители и их гены Мутации и рекомбинации при половом размножении Потомки и их гены Пороки развития (нарушают приспособленность) Филэмбриогенезы (дают возможность выжить и преуспеть) Нормальное развитие (потомки не отличаются от предков)
Предпосылки для изменений органов в эволюции Каждый орган многофункционален (так, однопалая нога лошади идеально приспособлена для бега, но может и лягать, и рыть и выражать недовольство «конь бьёт копытом»; летучая мышь ловит крыльями насекомых как сачком) Одну функцию могут выполнять разные органы (у земноводных в дыхании участвуют и лёгкие, и кожа и ротовая полость)
Некоторые способы эволюционных изменений органов (описано более 20) Расширение функций (губы, железы) Активация функции (метаплевральные складки плавники) Усиление функций (брюшная аорта сердце) Ослабление функций (хвост копчик) Смена функции (чешуя зубы) Компенсация функций (нет зубов есть камушки в желудке)
Субституция - замещение органа (органная) или ткани (тканевая) Олигомеризация – уменьшение числа структурных единиц (пальцев, жаберных щелей, зубов) Полимеризация - увеличение (альвеол, нефронов, клеток мозга) Дифференцировка органа на отделы (сердце, позвоночник, нефрон) Гомотопная – на том же месте (разные виды чешуй, кость на месте другой ткани) Гетеротопная -- в ином месте (три вида почек – головная, туловищная и тазовая)
Изменение времени и места закладки : Гетерохрония – изменения времени закладки и развития органа Гетеротопия – изменение места закладки (сердце и плечевой пояс из шейной области спускаются ниже, семенник – в мошонку) Гетеробатмия – неравномерная скорость роста разных частей Акселерация (сердце и лёгкие у человека закладываются раньше) Ретардация (половая система созревает позднее)
Примеры неравномерного (аллометрического) роста - ЯПОНСКИЙ СПАНИЭЛЬ
Производные жаберных дуг как пример смены функций, субституции и ослабления функций
Соотносительные преобразования органов Органы не существуют изолированно, любое преобразование одних ведёт к изменениям других. И.И.Шмальгаузен назвал взаимосвязанные преобразования органов корреляциями (когда они наблюдаются в ходе онтогенеза) и координациями (в филогенезе).
Виды корреляций Геномные – основаны на действии генов (плейотропия и взаимодействия генов) Морфогенетические происходят в ходе формирования органов у зародыша (эмбриональная индукция) Эргонтические происходят после рождения и отражают работу органа (стопа балерины, грудь сапожника)
Виды координаций Биологические (связаны с образом жизни: тип зубной и пищеварительной системы; редукция волосяного покрова и отложения жира. Основаны на компенсации функций) Динамические (праворукость и центры речи в левом полушарии) Топографические (правая почка ниже левой из-за печени, лежащей справа)
Врачу по долгу службы приходится иметь дело с пороками развития органов Пороки развития (по их причине) бывают: Генетические Средовые и мультифакториальные
Примеры пороков, вызванных генетическими нарушениями
Синдром Патау, трисомия 13
Плод с синдромом Шерешевского-Тёрнера
То же, лёгкий вариант
Синдром Эдвардса, трисомия 18
Пример средового порока – синдром алкогольного плода
Катаракта, как результат краснухи, перенесённой матерью
Пример мультифакториального порока – дефект невральной трубки, или spina bifida; расщелина губы и/или нёба; порок сердца.
По времени возникновения пороки могут быть: Гаметопатии (патология гамет) Бластопатии (до 14 дней развития) Эмбриопатии (до 7-ой недели развития, т.е. 9-ой недели беременности) Фетопатии (до рождения)
По распространённости: Изолированные (например, только открытое овальное окно) Системные (например, соединительная ткань) Множественные (задеты 2 и более системы)
По механизму возникновения: Первичные Вторичные ( в силу корреляций, скорее всего, эмбриональной индукции) Такие нарушения называют аномалад или секвенция. Например, аномалад Пьера Робена – нарушение развитие всех производных 1ой жаберной дуги
Различные примеры аномалий и пороков развития. Эктопия. У 19–летнего мужчины ткань поджелудочной железы находилась в стенке желудка
СХЕМА РАЗВИТИЯ ЛЕГКИХ У ЗАРОДЫША
Трахеопищеводные соустья – пример участия двух систем органов
На ранних этапах развития кишечник частично находится вне брюшной полости
И это СТАНОВИТСЯ ПРЕДПОСЫЛКОЙ ДЛЯ ГРЫЖ
ЖЕЛТОЧНЫЙ ПРОТОК СВЯЗАН С КИШКОЙ
ТОТ САМЫЙ ДИВЕРТИКУЛ МЕККЕЛЯ
Нарушения дифференцировки (персистирование)клоаки
Отсутствие (атрезия) ануса - пример нарушения дифференцировки клоаки
Гипоспадию, изменение места открытия мочеиспускательного канала у мальчиков, тоже можно считать нарушением дифференцировки клоаки
Подковообразная почки и удвоение почки
Примеры сохранения эмбриональных структур -- персистированя
Плод 18 недель. Виден урахус. У взрослых он в норме зарастает
Оперативное лечение незаращения урахуса
Кровеносная система плода
Персистирование боталлова (артериального протока)
Сохранение овального окна
Слияние парных структур в области головы и лица
Конечности закладываются похожими на лопаточки
Разные формы синдактилии
Или полидактилии
Или олигодактилии
Врождённая косолапость, часто сочетается (является следствием?)с тяжёлыми спинномозговыми грыжами
Мозг плода
Лиссэнцефалия, или агирия – отсутствие извилин головного мозга
Дефект диафрагмы
И это Лишь малая часть возможных нарушений, так что у эволюции есть из чего выбирать