Эволюция органов систем людей и животных

 

 Сравнительно-анатомические данные позволяют проследить последовательные преобразования одного и итого же органа в процессе его исторического  развития и понять главные направления  эволюционного процесса.            

Филогенез каждой системы  обычно рассматривается отдельно, но не следует забывать при этом, что  организм - единое целое. Конечной целью  сравнительно-анатомического анализа  остается задача составить правильное представление о путях эволюции организмов в целом. 

 

 

             

Покровы тела у бесхордовых  животных образованы эктодермой и ее производными. Эволюция шла от мерцательного  эпителия (турбеллярии) к плоскому (плоские, круглые, кольчатые черви). В эпидермисе обычно рассеяны железы одно-многоклеточные, которые могут погружаться в  подлежащие ткани, сохраняя в эпидермисе выводной канал (кожные железы кольчатых  червей, моллюсков; слюнные, паутинные, ядовитые, пахучие железы членистоногих).             

Соединительнотканный слой кожи у бесхордовых выражен плохо (исключение - иглокожие).            

Покровы тела у хордовых животных образованы двумя компонентами: эпидермисом эктодермального происхождения  и дермой мезодермального происхождения.             

Эволюция кожных покровов у хордовых шла по пути:

1) перехода от однослойного  эпителия к многослойному;

2) изменения соотношения  между слоями кожи в сторону  большего развития дермы.            

У анамний строение кожи характеризуется следующими чертами: - эпидермис многослойный с большим  количеством слизистых клеток, функционирующих  как одноклеточные железы; - дерма  с плотными рядами коллагеновых и  эластических волокон, располагающихся  правильными чередующимися слоями - продольными и вертикальными.            

У амниот в связи с выходом  на сушу наблюдается крупнейший ароморфоз - замена слизистого эпителия сухим  роговым покровом. Это преобразование явилось важным приспособлением  в процессе их эволюции и расселения на суше.            

Эпидермис амниот делится  на два слоя: мальпигиев (ростковый) и роговой. У рептилий и птиц, в  отличие от млекопитающих, в коже отсутствуют железы (кроме небольшого количества желез специального назначения - бедренные железы ящериц, мускусная  железа крокодила, копчиковая железа птиц). У млекопитающих кожа, наоборот, очень богата железами - потовые, сальные, млечные. За счет рогового слоя у амниот образуются его производные - роговые  пластинки, чешуя, перья, когти, ногти.            

Говоря о производных  кожи хордовых, следует помнить, что  чешуя рыб не эпителиального, а  мезодермального происхождения  и является костной, а не роговой.  

 

2. СКЕЛЕТ.            

У бесхордовых животных настоящего скелета нет и его функцию  могут выполнять различные образования  как экто-, так и энтодермального  происхождения, иногда - мезодермального  характера.            

У хордовых животных впервые  появляется осевой скелет (хорда) и  у позвоночных животных он дифференцируется на три части: осевой скелет, скелет головы и скелет конечностей.            

Осевой скелет в течение  эволюционного развития претерпевает ряд изменений, которые выполняют  разные отделы тела. Эти изменения  могут быть сведены к двум основным тенденциям: - укрепление осевого скелета, которое выражается в замене в  про-цессе эволюции хорды хрящевым скелетом и последующей заменой  хрящевого скелета костным; - дифференцировка  осевого скелета на отделы (у рыб - туловищный, хвостовой; у земноводных - шейный, туловищный, крестцовый, хвостовой; у рептилий - шейный. грудной, поясничный, крестцовый, хвостовой и т.д.).            

К характерным изменениям осевого скелета в процессе антропогенеза  следует отнести: - образование изгибов  позвоночника в связи с прямохождением; - изменение формы грудной клетки - уплощение в дорзовентарльном и  расширение в латеральном направлениях.             

Скелет черепа состоит  из двух отделов: мозговой череп -нейрокраниум, служащий вместилищем для головного  мозга; висцеральный череп - спланхнокраниум, дающий опору органам дыхания  низших позвоночных (жаберным щелям).            

Образование мозгового черепа идет за счет срастания трех пар  хрящей, закладывающихся в передней части хорды - парохордальных, традекулярных  и глазничных.            

Висцеральный скелет закладывается  как аппарат, укрепляющий жаберную систему, схватывая переднюю часть  пищеварительной трубки и дифференцируется на челюстную дугу (для захвата  пищи), подъязычную дугу (для прикрепления к черепной коробке) и жаберные лепестки.             

Висцеральный скелет хорошо развит только у акуловых рыб. У наземных позвоночных он редуцируется: верхняя  часть челюстной дуги срастается с дном черепной коробки, из подъязычной  дуги образуются косточки внутреннего  уха, а остатки жаберных дуг превращаются в хрящи гортани и скелет языка.             

Лицевой скелет - это новообразование.             

В процессе антропогенеза  череп претерпел следуюшщие изменения: - интенсивное развитие нейрокраниума; - изменение параметров - более высокий, а не уплощенный; - изменение соотношения  между лицевым и мозговым отделами в сто рону редукции лицевого; - появление  подбородочного выступа с развитием  речи.            

Скелет конечностей. Различают  парные и непарные конечности (плавники - спинной и хвостовой). Скелет парных конечностей состоит из поясов, которые  служат опорой для свободных конечностей.             

В основе строения конечностей  наземных позвоночных лежит единая схема, общая для передних и задних конечностей. Три основные кости  плечевого пояса и пояса нижних конечностей, так и кости свободных  конечностей: - лопатка - подвздошная  кость; - коракоид - седалищная кость; - прокаракоид - лобковая кость; - плечевая кость - бедренная кость; - лучевая  и локтевая кости - малая и большая  берцовые кости; - кости кисти - кости  стопы.            

Изменения скелета конечностей  в процессе антропогенеза: - смещение центра тяжести (вектор тяжести проходит через промоторную) что приводит к расширению таза; - противопоставление большого пальца кисти; - развитие свода  стопы.            

Врожденные пороки опорно-двигательной системы занимают одно из первых мест: - дефекты роста трубчатых костей; - несовершенное костеобразование (частые переломы в результате истончения кортикального  слоя трубчатой кости, истончение губчатого  вещества); - аплазия нижнекопчикового сегмента крестца или/и поясничного  от дела; - увеличение числа позвонков  в поясничном и крестцовом отделах; - удвоение пояснично-крестцового отдела; - уплощение позвонков, сращение позвонков; - отсутствие костного сращения дужек  с телом V поясничного позвонка (спондилолиз); - слияние (неразделение) позвонков, чаще в шейном отделе - болезнь Клиппеля-Фейля; - аплазия ребер; - незаращение (аплазия) дужек позвонков с аплазией остистых от ростков - Spina bitida; - аплазия ребер; - добавочные ребра (обычно шейные) в  виде рудиментов; - сращение ребер между  собой или позвоночником; 

- синдактилия - неполная  редукция межпальцевых перегородок  в про цессе эмбриогенеза; - полидактилия; - олигодактилия. 

 

 

             

Формирование головного  мозга у всех позвоночных начинается с образования на переднем конце  нервной трубки трех вздутий или  мозговых пузырей: переднего, среднего и заднего. В дальнейшем передний мозговой пузырь делится поперечной перетяжкой на два отдела. Первый из них (передний) образует передний отдел  головного мозга, который у большинства  позвоночных образует так называемые полушария большого мозга. На задней части переднего мозгового пузыря развивается промежуточный мозг. Средний мозговой пузырь не делится  и целиком преобразуется в  средний мозг. Задний мозговой пузырь также подразделяется на два отдела: в передней его части образуется задний мозг или мозжечок, а из заднего  отдела образуется продолговатый мозг, который без резкой границы переходит  в спинной мозг.            

В процессе образования пяти мозговых пузырей полость нервной  трубки образует ряд расширений, которые  носят название мозговых желудочков. Полость переднего мозга носит название боковых желудочков, промежуточного - третий желудочек, продолговатого мозга четвертый желудочек, среднего мозга - сильвиев канал, который соединяет 3-й и 4-й желудочки. Задний мозг полости не имеет.            

В каждом отделе мозга различают  крышу, или мантию и дно, или основание. Крышу составляют части мозга, лежащие  над желудочками, а дно - под желудочками.             

Вещество мозга неоднородно. Темные участки - серое вещество, светлые - белое вещество. Белое вещество - скопление нервных клеток с миелиновой оболочкой (много липидов, которые  придают беловатую окраску). Серое  вещество - скопление нервных клеток между элементами нейроглии. Слой серого вещества на поверхности крыши любого отдела мозга носит название коры.             

Т.о., у всех позвоночных  головной мозг состоит из пяти отделов, расположенных в одной и той  же последовательности. Однако, степень  их развития неодинакова у представителей различных классов. Эти различия обусловлены филогенезом. Выделяют три типа головного мозга: ихтиопсидный, зауропсидный и маммальный.            

ИХТИОПСИДНЫЙ ТИП. К ихтипсидному типу мозга относят мозг рыб и  амфибий. Головной мозг рыб имеет  примитивное строение, что выражается в незначительных размерах мозга  в целом и слабом развитии переднего  отдела. Передний мозг мал и не разделен на полушария. Крыша переднего мозга  тонкая. У костистых рыб не содержит нервной ткани. Основную массу его  образует дно, где нервные клетки образуют два скопления - полосатые  тела. От переднего мозга вперед отходят две обонятельные доли. По существу, передний мозг рыб - только обонятельный центр.            

Промежуточный мозг рыб сверху прикрыт передним и средним. От его  крыши отходит вырост - эпифиз, от дна - воронка с прилегающим к  ней гипофизом и зрительные нервы.             

Средний мозг - наиболее развитый отдел мозга рыб. Это зрительный центр рыб, состоит из двух зрительных долей. На поверхности крыши находится  слой серого вещества (кора). Это высший отдел мозга рыб, поскольку сюда приходят сигналы от всех раздражителей  и здесь вырабатываются ответные импульсы. Мозжечок рыб развит хорошо, поскольку движения рыб отличаются разнообразием.            

Продолговатый мозг у рыб  обладает сильно развитыми висцеральными  долями, связан с сильным развитием  органов вкуса.            

Головной мозг амфибий  имеет ряд прогрессивных изменений, что связано с переходом к  жизни на суше, которые выражаются в увеличении общего объема мозга  и развитии его переднего отдела. Одновременно происходит разделение переднего  мозга на два полушария. Крыша  переднего мозга состоит из нервной  ткани. В основании переднего  мозга лежат полосатые тела. Обонятельные доли резко ограничены от полушарий. Передний мозг по прежнему имеет значение лишь обонятельного центра.            

Промежуточный мозг хорошо виден сверху. Крыша его образует придаток - эпифиз, а дно - гипофиз.            

Средний мозг меньше по размерам, чем у рыб. Полушария среднего мозга хорошо выражены и покрыты  корой. Это ведущий отдел ЦНС, т.к. здесь происходит анализ полученной информации и выработка ответных импульсов. Он сохраняет значение зрительного  центра.            

Мозжечок развит слабо  и имеет вид небольшого поперечного  валика у переднего края ромбовидной  ямки продолговатого мозга. Слабое развитие мозжечка соответствует простым  движениям амфибий.            

ЗАУРОПСИДНЫЙ ТИП. К зауропсидному  типу мозга относят мозг пресмыкающихся и птиц.            

У рептилий наблюдается дальнейшее увеличение объема головного мозга. Передний мозг становится наиболее крупным  отделом за счет развития полосатых  тел, т.е. основания. Крыша (мантия) остается тонкой. На поверхности крыши впервые  в процессе эволюции появляются нервные  клетки или кора, которая имеет  примитивное строение (трехслойная) и получила название древней коры - археокортекс. Передний мозг перестает  быть только обонятельным центром. Он становится ведущим отделом ЦНС.             

Промежуточный мозг интересен  строением дорзального придатка (теменной орган или теменной глаз), который достигает наивысшего развития у ящериц, приобретая структуру и  функцию органа зрения.            

Средний мозг уменьшается  в размерах, теряет свое значение ведущего отдела, уменьшается его роль и  как зрительного центра.            

Мозжечок развит сравнительно лучше, чем у амфибий.            

Для мозга птиц характерно дальнейшее увеличение его общего объема и огромный размер переднего мозга, прикрывающего собой все остальные  отделы, кроме мозжечка. Увеличение переднего мозга, который, как и  у рептилий, является ведущим отделом  головного мозга, происходит за счет дна, где сильно развиваются полосатые  тела. Крыша переднего мозга развита  слабо, имеет небольшую толщину. Кора не получает дальнейшего развития, даже подвергается обратному развитию - исчезает латеральный участок коры.