Филогенез систем органов позвоночных
1. Доказательства эволюции в сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии. Гомология и аналогия.
2. Эволюция покровов тела.
3. Эволюция скелета.
4. Эволюция пищеварительной системы.
5. Эволюция дыхательной и кровеносной систем.
6. Эволюция органов выделения.
7. Эволюция нервной системы.
8. Эволюция эндокринной и иммунной систем.
В 1859г. опубликованы труды Дарвина. Перед биологами встали новые задачи: выявление родственных связей между группами организмов, истории развития.
Сравнительная анатомия – изучение органов у разных групп животных. При наличии сходства – установление родственных связей и общности происхождения. Преобразование органа в историческом развитии описывают законы развития. Главный метод – сопоставление, сравнение.
Основное сходство выявляется у зародышей. Это сравнение на основе сравнительной эмбриологии.
Палеонтология – изучение особенностей развития и строения вымерших животных по их останкам.
Выявленное сходство может являться гомологией или аналогией.
Гомология– сходство по строению, общий план строения одинаков, сходное расположение в организме, развитие из одних зачатков. Функция может быть и различной. Пример: передние конечности наземных позвоночных - гомологичные органы (план строения общий, но функция различна). Причина гомологии – историческое родство (имеется общий предок).
Аналогия– одинаковая форма органов, без гомологии. Пример: конечности членистоногих и позвоночных, крылья бабочек и птиц. Причина – одинаковые условия обитания.
Выявление гомологии показывает исторические связи, направление эволюции, связь между условиями среды и характером изменений.
Значение для медицины:
Человек – результат эволюции, его органы относительно совершенны. Вышеприведенные исследования способствуют:
1. Правильному пониманию аномалий и уродств.
2. Оценке возможностей регенерации.
3. Правильному лечению пороков и уродств.
Осознание онто- и филогенетической обусловленности пороков и уродств.
Пример: выявление механизма возникновения порока аорты – сохранения её обоих дуг, как у амфибий и рептилий.
Все системы органов закладываются одновременно. Подтип Позвоночные (Vertebralia) включает 6 классов (низшие и высшие). Амфибии первыми вышли на сушу.
ЭВОЛЮЦИЯ ПОКРОВОВ ТЕЛА
Кожа выполняет важнейшие функции: защитную, выделительную, газообменную (у человека через кожу поступает около 2% кислорода), терморегуляционную, нервную (рецепторы).
Кожа состоит из эпидермиса и собственно кожи – дермы (кориума). Эпидермис развивается из эктодермы и состоит только из клеток, у позвоночных он многослоен. Лежит на базальной мембране и не содержит сосудов, соединение эпидермис-базальная мембрана неровная. Кровеносные сосуды лежат под базальной мембраной в соединительной ткани.
Наружный слой: у рыб и личинок амфибий – кутикула, у остальных – ороговевающий.
Сетчатый слой дермы развивается из мезодермы, состоит из амфотерного вещества /пардон – из аморфного вещества/, коллагеновых и эластических волокон, содержит немного клеток (фибробласты, тучные и др.).
Под дермой лежит подкожная жировая клетчатка, от нее зависит подвижность кожи.
Рыбы. В коже лежат слизистые железы, производное дермы – чешуя.
Амфибии. Также слизистые железы, но уже многоклеточные, кожа голая.
Птицы. Из желез – только копчиковая, производное эпидермиса – перья, клюв, когти.
Рептилии. Кожа тонкая, сухая, желез нет, появляется ороговение.
Млекопитающие. И эпителий, и дерма хорошо развиты. Эпидермис дает много производных: млечные, потовые, сальные железы, волосы, ногти, когти, рога и копыта…
Основное направление в эволюции: переход от однослойного эпителия к многослойному, утолщение дермы относительно эпителия.
ЭВОЛЮЦИЯ СКЕЛЕТА
1. Эволюция черепа.
2. Эволюция позвоночника.
3. Эволюция конечностей.
У низших хорда сохраняется всю жизнь. У высших заменяется позвоночником. У круглоротых(миноги, миксины) над хордой появляются только верхние дуги позвонков. То же и у низших рыб + ещё нижние дуги. Высшие рыбы имеют тела позвонков с ребрами, сохраняются остатки хорды между позвонками. Отделы: туловищный и хвостовой – опора и движение.
Амфибии. Отделов уже три: шейный, грудной и крестцовый. У бесхвостых хвостовые позвонки срастаются в уростиль. Ребра есть во всех отделах.
Рептилии. появляется еще поясничный отдел, в шейном до 8 позвонков, ребер нет. 1й и 2й позвонки (атлант и эпистрофей) выделяются строением. Впервые появляется грудная клетка (облегчает вентиляцию легких).
Птицы. Скелет приспособлен к полету, кости полые, шейных позвонков 20-25. Остальные срастаются для устойчивости, грудина превращается в киль.
Млекопитающие. Отделов уже 5, ребер нет в поясничном и крестцовом отделах. Количество позвонков постоянно только в шейном отделе.
Особенности скелета человека:
- стопа теряет хватательную функцию, её большой палец не противопоставляется, появляется свод;
- у позвоночника изгиб в виде латинской S;
- угол наклона таза к горизонтали ~600;
- затылочное отверстие смещено кзади, к сосцевидному отростку прикрепляется мышца, держащая голову;
- имеется подбородочный выступ.
Аномалии: остаются ребра у шейных позвонков, остается хвост, эпителиальные копчиковые ходы – остатки хвостовых мышц и связок.
Эволюция конечностей: у рыб имеются непарные конечности (спинные и хвостовые плавники), у остальных – парные в виде поясов (плечевой и тазовый).
Скелет головы: мозговой череп и висцеральный череп. Висцеральный череп рыб содержит жаберные, подъязычную, челюстные дуги. У наземных из жаберных дуг развиваются скелет гортани, опора языка. Производное подъязычной дуги – слуховые косточки (молоточек, стремечко и др.).
ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Общее направление эволюции: удлинение пищеварительного тракта и увеличение всасывания, дифференцировка (рот, глотка, пищевод, желудок, отделы кишечника), обособление желез, развитие зубочелюстной системы.
Круглоротые. Зубов нет.
Рыбы. Впервые появляются зубы, по всему рту; развиваются они из плакоидной чешуи, функция – только захват пищи.
Амфибии. Зубы такие же как у рыб.
Рептилии. Зубы только на челюстях, начинается дифференцировка зубов (ядовитые зубы).
Птицы. Челюстей и зубов нет.
Млекопитающие. Выражена дифференцировка зубов (гетеродонтная система: резцы, клыки, премоляры, моляры), их нервы из эктодермы, остальное – из мезодермы. Кишечная трубка удлиняется с усложнением организации животного, площадь также увеличивается за счет ворсинок и крипт.
Рыбы. Тонкий и толстый отделы кишечника.
Амфибии. Те же отделы более выражены.
Рептилии. Зачаток слепой кишки.
Млекопитающие. Слепая кишка и аппендикс.
Желудок: у круглоротых его нет, у рыб, амфибий и рептилий – обособляется все четче, у птиц и млекопитающих – 3 отдела (кардиальный, фундальный и пилорический), у жвачных 3 преджелудка и 1 желудок. От рыб до птиц – клоака, общее мочеполовое и анальное отверстие. У млекопитающих все отдельно, выражены отделы кишечника, слюнные железы.