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 (опорнодвигательный, 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) Гомотопная – на том же месте (разные виды чешуй, кость на месте другой ткани) Гетеротопная -- в ином месте (три вида почек – головная, туловищная и тазовая) •Олигомеризация – уменьшение числа структурных единиц (пальцев, жаберных щелей, зубов) •Полимеризация - увеличение (альвеол, нефронов, клеток мозга) •Дифференцировка органа на отделы (сердце, позвоночник, нефрон) Изменение времени и места закладки: • Гетерохрония – изменения времени закладки и развития органа Акселерация (сердце и лёгкие у человека закладываются раньше) Ретардация (половая система созревает позднее) • Гетеротопия – изменение места закладки (сердце и плечевой пояс из шейной области спускаются ниже, семенник – в мошонку) • Гетеробатмия – неравномерная скорость роста разных частей - ЯПОНСКИЙ СПАНИЭЛЬ Примеры неравномерного (аллометрического) роста 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