Постэмбриональный период развития

Постэмбриональное развитие — это

Характеристика: морфология взрослого организма определяется в ходе эмбрионального и постэмбрионального развития, а морфологическая диверсификация является результатом изменений в развитии. В разных группах животных и растений сформировались различные стратегии развития. У прямоходящих организмов большинство селективных режимов, вероятно, действуют на эмбриональное развитие, формируя морфологию и поведение взрослой особи. Напротив, у организмов, претерпевающих метаморфоз (например, голожаберных насекомых) или растущих в течение всей жизни (например, ракообразных), различные селективные режимы могут действовать на разных стадиях жизни. Многие организмы обладают способностью к регенерации всего тела или органов. Поскольку регенерация требует восстановления программ развития, она представляет собой особую форму постэмбрионального развития, на которую может воздействовать эволюция.

Виды

Два основных типа развития, которые следуют за рождением, называются прямым и непрямым развитием. При прямом развитии младенец становится похожим на взрослого. При непрямом развитии, напротив, организм принимает форму, отличную от зрелой. В результате новорожденный организм проходит различные стадии, прежде чем превратиться во взрослую особь. Процесс непрямого развития известен как метаморфоз, а эти стадии называются личиночными.

Прямое

Процесс развития, при котором существо создается в миниатюрном варианте своей зрелой формы, называется прямым развитием. С момента рождения и до наступления зрелости морфология существенно не меняется. Животные, проходящие прямое развитие, вполне могут иметь много желтков для выкармливания новорожденного, или, возможно, молодняк постоянно пополняется за счет материнского организма. Оба этих способа кормления молодняка требуют от матери значительных затрат энергии. В результате количество потомства должно быть ограничено.

Гормоны, в частности гормон роста, вырабатываемый гипофизом, являются наиболее важными внутренними переменными. Карликовость возникает при недостаточной выработке названного гормона, а гигантизм — при его избыточном выделении. Наиболее существенным сдвигом в прямом развитии является приобретение полового развития, которое происходит на разных стадиях и связано с активностью нескольких гормонов. Зачатки гонад и зачатки вспомогательных органов репродуктивной системы находятся в спящем состоянии.

Непрямое

Родовая форма существа существенно отличается от зрелой формы при непрямом развитии. После вылупления из яйца эмбрион развивается в личиночную форму. Чтобы достичь взрослой формы, личинка проходит через резкую трансформацию. Животные, развивающиеся непрямым путем, производят большое количество яиц. Поскольку яйца маленькие, в них содержится небольшое количество желтка. Из-за ограниченного количества желтка личинка быстро созревает и вылупляется.

Непрямое развитие происходит у некоторых иглокожих, земноводных и насекомых, таких как бабочки, стрекозы и лягушки. Личинки или молодь этих видов занимают отличную от взрослых особей экологическую нишу. В результате выживает и развивается больше молодых особей, чем взрослых. Оплодотворенная яйцеклетка в процессе непрямого развития делится множество раз, образуя полый шарик клеток с микроворсинками; расщепление бывает полным, неограниченным и радикальным. Бластула выступает одним концом, образуя примитивный кишечник, и клетки продолжают отчуждаться, образуя гаструлу — двухслойный зародыш. Будучи дейтеростомами, иглокожие сходны с позвоночными животными, а также с некоторыми беспозвоночными (хаетогнатами и гемихордатами); отверстие, через которое кишка начинается снаружи (бластопор), играет роль потенциальной уретры. Рот возникает заново на обратной стороне аппарата разной степени выраженности. В желудке образуется пара перегороженных полых мешочков, которые врастают в полость тела (coelom) и водно-сосудистую систему.

Этапы

Ювенильный возраст

Жизненный этап роста и развития некоторых млекопитающих, который приходится на период между окончанием младенчества и началом взрослой жизни. Молодые млекопитающие отлучаются от материнской лактации и должны самостоятельно добывать и перерабатывать пищу, а также защищаться от хищников. Ювенильные млекопитающие либо незрелы в половом отношении, либо настолько физически и социально незрелы, что успех размножения у них невысок. Ювенильная стадия наиболее характерна для социальных млекопитающих, таких как волки, гиены, львы, дикие собаки, большинство приматов, особенно обезьяны и мартышки, и, вероятно, многие китообразные (морские свиньи и киты).

Гипотезы эволюции ювенильной стадии включают:

• торможение полового развития из-за конкурентного доминирования более взрослых однополых особей;
• избегание риска хищничества и голода за счет сохранения относительно небольших размеров;
• дополнительное время для обучения и отработки поведения, необходимого для репродуктивного успеха взрослых.

У человека ювенильная стадия заканчивается с наступлением половой зрелости, и за ней быстро следует подростковая стадия. У обезьян и других видов приматов половое созревание и размножение могут начинаться до окончания ювенильной стадии. Особенно это характерно для самок нечеловекообразных приматов, у которых первые роды часто происходят до окончания роста их собственного тела.

Репродуктивная фаза

Эта фаза наступает, когда отдельные организмы достигают репродуктивной зрелости и становятся, как следует из названия, сексуально активными. Они размножаются и создают потомство. Например, травы могут размножаться как половым путем с помощью семян (половое размножение), так и вегетативным путем (бесполое размножение) (побегами, которые образуются из придаточных почек на узлах культи, корневищах и столонах). Для образования семян травянистое растение должно иметь цветки с мужскими и женскими компонентами, за некоторыми исключениями. Когда травянистое растение вступает в переходную стадию, когда побег «побуждается к цветению», происходят первые шаги, ведущие к половому размножению. В результате цветочной индукции верхушка вегетативного побега (точка роста) постепенно превращается в цветочную почку.

Как у мальчиков, так и у девочек начало репродуктивной фазы приходится на подростковый возраст и начинается с развития вторичных половых признаков. Размножение может происходить, когда гонады начинают вырабатывать гаметы (яйцеклетки у женщин и сперматозоиды у мужчин). Гаметы у самок и самцов образуются разными путями.

Репродуктивная фаза у девочек наблюдается с 10 до 15 лет, когда наступает половое созревание. На этом этапе начинается созревание яйцеклеток в яичниках. Созревшая яйцеклетка выходит из одного из яичников каждые 28-30 дней и называется овуляцией. Выстилка матки становится толще и готовится к имплантации. Оплодотворение происходит, если сперматозоид соединяется с яйцеклеткой, что приводит к беременности. Если же оплодотворения не происходит, то слизистая оболочка матки отторгается, что приводит к кровотечению, а значит, к менструации. Первая менструация называется менархе. Менструальный цикл длится примерно до 50 лет, затем прекращается навсегда и называется менопаузой. Интервал между менструальным циклом и менструацией может составлять от 28 до 30 дней.

Этот этап у женщин наступает в результате действия нескольких гормонов, половых гормонов. Колебания уровня этих гормонов могут изменить день овуляции. Гормональный дисбаланс может привести к нерегулярным менструациям.

Старение

Медленное снижение функциональных качеств живых организмов называется сенесценцией. Данный термин может относиться как к клеточному, так и к общеорганизменному старению. По крайней мере, во второй половине жизненного цикла организма сенисценция определяется как увеличение смертности и/или снижение плодовитости с увеличением возраста.

С разделением зародыша и сомы практически все многоклеточные существа сталкиваются со старением, но его можно отсрочить. Открытие в 1934 г. того факта, что ограничение калорийности рациона может удлинить продолжительность жизни крыс на 50%, а также существование видов, у которых сенесценция отсутствует, и теоретически бессмертных животных, таких как гидра, вызвали интерес к отсрочке старения и, соответственно, к возрастным заболеваниям. Редкие мутации у человека могут приводить к заболеваниям, ускоряющим процесс старения.

Примеры

На примере дрозофилы фруктовой исследователи показали, что рацион личинок оказывает существенное влияние на экспрессию генов взрослых особей. Выяснилось, что различный состав личиночной пищи по-разному влияет на самцов и самок. Если у самок гены, на которые влияет личиночный рацион, связаны с процессами размножения, то у самцов экспрессия генов связана с восприятием питательных веществ и метаболическими процессами. Ученые поднимают важный вопрос о том, связаны ли эти различия в экспрессии генов с приспособленностью молодых особей к жизни и каким образом.

Ученые применили геометрическую морфометрию для изучения пластичности формы крыльев, а также взаимосвязи размера и формы у трех видов двукрылых. Размер и форма крыльев мух определяются во время постэмбрионального развития в имагинальных дисках крыльев. Контролируемое варьирование температуры выращивания и плотности личинок привело к консервативным и видоспецифичным изменениям размера и формы крыльев, которые обсуждаются в контексте различий в брачном поведении трех видов мух.

В период постэмбрионального развития насекомые проходят ряд стадий до взрослого состояния, причем временной интервал завершается линькой. Первично бескрылые продолжают расти и линять во взрослом состоянии, причем периоды роста чередуются с периодами репродуктивной активности. У этих насекомых структурные различия между ювенильными и взрослыми возрастами незначительны, поэтому их способ развития характеризуется как аметаболический.

Среди крылатых насекомых, которые, за редким исключением, не линяют во взрослой стадии, можно выделить две формы развития. Почти у всех экзоптеригот поздние молодые особи в целом похожи на взрослых, за исключением отсутствия крыльев и неполного формирования гениталий. О таких насекомых, у которых линька от ювенильной до взрослой стадии в той или иной степени изменена, говорят, что они претерпевают частичный (неполный) метаморфоз, а их развитие характеризуется как гемиметаболическое.