Эволюция систем, органов человека, пороки развития

Эволюция систем, органов человека, пороки развития

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

Сравнительно-анатомические данные представляют большой интерес не только для биологов, но и для врачей. Только на основании данных филогенеза можно правильно понять происхождение аномалий развития, уродств, резервные возможности (регенерация) органов, рациональные пути устранения дефектов развития.

Эволюция покровов тела.

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;

3.     развития желез;

4.     образование производных эпидермиса.

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.

Пороки развития:

- повышенное ороговение кожи;

- гемангиомы (доброкачественные сосудистые  опухоли);

- расширение капилляров.

Эволюция скелета.

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

Осевой скелет в течение эволюционного развития претерпевает ряд изменений. Эти изменения могут быть сведены к двум основным тенденциям:

·        укрепление осевого скелета, которое выражается в замене хорды хрящевым скелетом и последующей заменой хрящевого скелета костным;

·        дифференцировка осевого скелета на отделы:

-         у рыб – это туловищный и хвостовой;

-         у земноводных - шейный, туловищный, крестцовый, хвостовой;

-         у рептилий и млекопитающих – шейный, грудной, поясничный, крестцовый, хвостовой.

К характерным изменениям осевого скелета в процессе антропогенеза следует отнести:

- образование 4-х изгибов позвоночника в связи с прямохождением (2 лордоза и 2 кифоза);

- изменение формы грудной клетки: уплощение ее в дорсовентральном  и расширение в латеральном  направлении.

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).

Основные направления эволюции черепа.

1.     Преобразование дуг висцерального скелета у наземных позвоночных в кости органа слуха и хрящей дыхательных путей.

2.     Формирование челюстного аппарата.

3.     Дифференцировка зубов.

4.     Преобладание мозгового отдела черепа над лицевым.

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 дуги.

Висцеральный скелет хорошо развит только у акуловых рыб. У наземных позвоночных он редуцируется следующим образом:

-         верхняя часть челюстной дуги срастается с дном черепной коробки,

-         из подъязычной дуги образуются косточки внутреннего уха,

-         остатки жаберных дуг превращаются в хрящи гортани и скелет языка.

Лицевой скелет - это новообразование.

В процессе антропогенеза череп претерпел следующие изменения:

-         интенсивное развитие нейрокраниума;

-         изменение его параметров. Из уплощенного он становится более высоким;

-         изменение соотношения между лицевым и мозговым отделами в сторону редукции лицевого;

-         появление подбородочного выступа с развитием речи.

Скелет конечностей. Различают парные и непарные конечности. Скелет парных конечностей состоит из поясов, которые служат опорой, и свободных конечностей.

В основе строения наземных позвоночных лежит единая схема, общая для передних и задних конечностей.

Три основные кости плечевого пояса и пояса нижних конечностей, как и кости свободных конечностей соответствуют расположению:

Основные направления эволюции конечностей:

1. Появление парных конечностей.

2. Замена у наземных позвоночных прочного соединения скелетных элементов подвижным сочленением в виде суставов.

3. Конечность становится сложным  рычагом, включающим части: плечо, предплечье, кисть.

4. Появление поясов конечностей.

5. Эволюция скелета кисти: уменьшение  количества костей и удлинение фаланг.

Изменения скелета конечностей в процессе антропогенеза характеризуются следующими особенностями:

-         смещение центра тяжести (вектор тяжести проходит через промоториум), что приводит к расширению таза;

-         противопоставление большого пальца кисти;

-         развитие свода стопы.

Пороки развития позвоночника:

-         уменьшение или увеличение числа позвонков;

-         незаращение дуг;

-         ассимиляция атланта (сращение I шейного позвонка с затылочной костью);

-         сколиоз.

Пороки развития грудной клетки:

-         незаращение ребер;

-         наличие шейных ребер;

-         лишние ребра.

Пороки развития конечностей:

-         челюстно-ключичный дизостоз;

-         сращение костей предплечья и голени;

-         гемиподия (недоразвитие конечностей);

-         аподия (отсутствие конечностей);

-         арахнодактилия, полидактилия, синдактилия;

-         плоскостопие.

Пороки развития черепа:

-         волчья пасть, заячья губа;

-         краниостеноз (преждевременное заращение швов);

-         акроцефалия (башенный череп);

-         микрогения и микрогнатия (недоразвитие нижней и верхней челюсти);

-         пороки развития зубов, нарушение прикуса.

Эволюция головного мозга.

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 образует передний отдел головного мозга, который у большинства позвоночных образует 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.

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.

К ихтипсидному типу мозга относят мозг рыб и амфибий. Он является ведущим отделом головного мозга, центром рефлекторной деятельности.

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. Передний мозг рыб выполняет функцию обонятельного центра.

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.

К зауропсидному типу мозга относят мозг пресмыкающихся и птиц.

У рептилий наблюдается дальнейшее увеличение объема головного мозга. Передний мозг становится наиболее крупным отделом. Он перестает быть только обонятельным центром и становится ведущим отделом ЦНС за счет дна, где развиты полосатые тела. На поверхности мозга впервые в процессе эволюции появляются нервные клетки или кора, которая имеет примитивное строение (трехслойная) и получила название древней коры - археокортекс.

Промежуточный мозг интересен строением дорзального придатка - теменного органа или теменного глаза, 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.

Промежуточный мозг мал, эпифиз развит слабо, гипофиз выражен хорошо.

В среднем мозге развиты зрительные доли, т.к. зрение играет ведущую роль в жизни птиц.

Мозжечок достигает огромных размеров, имеет сложное строение. В нем различают среднюю часть и боковые выступы. Развитие мозжечка связано с полетом.

К маммальному типу мозга относят мозг млекопитающих.

Эволюция головного мозга пошла в направлении развития крыши переднего мозга и полушарий, увеличения поверхности переднего мозга за счет извилин и борозд коры.

На всей поверхности крыши появляется слой серого вещества – настоящая кора. Это совершенно новая структура, возникающая в процессе эволюции нервной системы. У низших млекопитающих поверхность коры гладкая, а у высших - она образует многочисленные извилины, резко увеличивающие ее поверхность. Передний мозг приобретает значение ведущего отдела головного мозга за счет развития коры, что является характерным для маммального типа. Обонятельные доли так же сильно развиты, так как у многих млекопитающих являются органом чувств.

Промежуточный мозг имеет характерные придатки - эпифиз, гипофиз. Средний мозг уменьшен в размерах. Его крыша, кроме продольной борозды, имеет еще и поперечную. Поэтому вместо двух полушарий (зрительные доли) образуется четыре бугра. Передние бугры связаны со зрительными рецепторами, а задние - со слуховыми.