Процесс демонтирования. После заживления, в тканях, прилежащих к культе, происходит рассасывание ткани. Мышечные волокна утрачивают упорядоченность, становятся «растрепанными». В костной ткани утрачивается надкостница, появляются гигантские фагоцитирующие клетки, имеющие не менее 3-х ядер. Эти клетки захватывают матрикс и освобождают место для роста новой кости и хряща, удаляя ненужный материал. Концевая часть культи становится отечной и выпячивается. В культе накапливаются однотипные дедифференцированные клетки, уподобленные эмбриональным клеткам. Через некоторое время начинается деление дедифференцированных клеток.
В отрастающую культю врастают нервы, и наступает стадия « конической бластемы». Конечность имеет форму ласта, нарастает клеточная масса, восстанавливается кровоток. Возникает «регенерационная почка».
Фаза редифференцировки. Конечность удлиняется, начинается редифференцировка, и процесс регенерации подходит к концу. Если денервировать конечность - регенерация не произойдет т.к. нервная ткань выполняет эндокринную, проводящую функции. Кроме того, нервная ткань осуществляет секрецию белкового гормона, под контролем которого осуществляется регенерация.
Процесс регенерации у человека
При разрезе в рану устремляется кровь, лейкоциты которой запускают воспалительный процесс. Клетки прилежащей эпителиальной ткани делятся и образуют «струп» (рубец). Потом начинается процесс заживления.
В настоящее время интенсивно изучаются проблемы регенерации, особенно связанные с медициной. Стволовые клетки обладают свойствами:
- стволовая клетка не является окончательно дифференцированной (она скорее детерминирована);
- стволовая клетка способна к неограниченному делению;
- при делении часть клеток остается стволовыми, другая часть подвергается процессу дифференцировки.
Центров по применению стволовых клеток очень мало, в России существует только 2 таких центра. Однако стволовые клетки есть везде. Для лечения и экспериментов берется пуповинная кровь с целью получения стволовых клеток.
Кости черепа в норме не регенерируют. Под руководством И.И.Полежаева происходило удаление участка 10х10 см черепа собаки. Из кости получали путем измельчения костные опилки, которые помещали на рану. В другом эксперименте использовали костные опилки донора и кровь реципиента. Через неделю происходило рассасывание опилок, а к концу 1 года рана зарастала.
Большое значение имеет регенерация после радиоактивного облучения. Малые дозы стимулируют, а большие, наоборот ингибируют данный процесс.
Если провести механическое раздавливание культи или помещение ее в кислоту - регенерация идет в 50% случаев.
Елизаров проводил ломку и удлинение костей. Им были созданы уникальные аппараты, благодаря которым было возможно раздвижение костей скелета и коррекция их формы.
Остро стоит проблема регенерации печени. При циррозе печени приходится проводить ее частичное удаление. Иногда подобная операция проводится несколько раз, печень быстро регенерирует без сохранения формы, сохраняя функцию и общую массу.
Регенерацию можно стимулировать антикейлоном, витамином В12, АТФ, РНК.
Выделяют типы регенерации в патологически измененных органах.
1. Регенерация после воздействия токсических веществ.
2. Регенерация после воздействия вредных физических факторов.
3. Регенерация после заболеваний, вызываемых микроорганизмами и вирусами.
4. Регенерация после нарушения кровоснабжения.
5. Регенерация после голода, гипокинезии (обездвиживании), атрофии.
6. Регенерация после повреждений, вызываемых в организме нарушением функции органов.
ЛЕКЦИЯ №16
ЭВОЛЮЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА
1. Определение эволюции
2. Теории эволюции
3. Биологический вид, его популяционная структура
4. Действие элементарных факторов на популяцию
В основе биологической эволюции лежат процессы самовоспроизведения макромолекул и организмов.
Биологическая эволюция - необратимое и направленное историческое развитие живой природы.
Биологическая эволюция сопровождается:
- изменением генетического состава популяции;
- формированием адаптаций;
- образованием и вымиранием видов;
- преобразованием экосистем и биосферы в целом.
Возникает соответствие организмов и внешней среды. Каждый может существовать и воспроизводить себе подобных только в среде, соответствующей ему.
1809 год - Жан Батист Ламарк сосредоточил внимание на прогрессивном развитии организмов.
Принципы эволюции (по Ламарку)
1. Существование у организмов внутреннего стремления к самосовершенствованию.
2. Способность у организмов приспосабливаться к обстоятельствам, т.е. внешней среде.
3. Частые акты самозарождения.
4. Передача по наследству приобретенных признаков и черт.
Важная заслуга - 2 положение. Ламарк не смог доказать свою теорию, кроме того отсутствовали эмпирические факты, подтверждающие его точку зрения. Позднее возник неоламаркизм.
К.Рувье развивал концепцию о возникновении органического мира из неорганического, о постепенном естественном изменении организмов, о формировании многообразия живых существ под влиянием изменения внешних условий, о наследственности и изменчивости как основных свойствах живых организмов.
Бекетов в 1854 году проводил исследование изменений у растений.
1858 год - Дарвин сделал предварительное сообщение о теории в Линнейском обществе. А.Уолрес сделал такие же выводы и написал письмо Ч.Дарвину, т.к. к моменту написания рукописи Уолресом, Дарвин уже напечатал часть трудов. Дарвин был не первым, кто предположил теорию всеобщей эволюции, но он доказал, что эволюция существует, а кроме того в природе существуют движущие силы эволюции.
24 ноября 1859 года была полностью издана работа Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора».
Постулаты теории Дарвина
1. Окружающий мир не статичен, а постоянно развивается. Виды непрерывно изменяются, одни виды возникают, другие вымирают.
2. Эволюционный процесс происходит постепенно и непрерывно. Эволюционный процесс - это не совокупность отдельных скачков или внезапных изменений.
3. Сходные организмы происходят от общего предка и связаны узами родства.
4. Теория естественного отбора.
До 30-х годов ХХ века, когда появилась теория синтетической эволюции, было много расхождений. Все теории можно разделить на 4 группы:
- монистические;
- синтетические;
- теория прерывистого равновесия;
- теория нейтральных мутаций.
Монистические теории объясняют эволюционные изменения действием одного фактора.
- эктогенетические - изменения вызываются непосредственно средой.
- эндогенетические - изменения контролируются внутренними силами, истинный ламаркизм.
- случайные события («случайности») - спонтанные мутации, рекомбинации.
- естественный отбор.
Синтетические теории объясняют эволюционные изменения действием многих факторов.
- большинство теорий ламаркистского толка;
- поздние взгляды Ч.Дарвина;
- ранний этап «современного синтеза»;
- современный этап.
1926г - Четвериков в «Экспериментальной биологии» издал статью «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». Связал некоторые факты Дарвина.
1935г - И.И.Воронцов сформулировал основные положения синтетической теории эволюции (11 постулатов).
Синтетическая теория эволюции.
1. Наименьшей единицей эволюции является местная популяция.
2. Основным фактором эволюции является естественный отбор.
3. Эволюция носит дивергентный характер (конвергентная, параллельная).
4. Эволюция носит постепенный поэтапный характер (иногда скачкообразный).
5. Обмен аллелями и поток генов происходит только в пределах одного биологического вида.
6. Макроэволюция идет путем микроэволюции.
7. Вид состоит из множества соподчиненных единиц.
8. Понятие вида неприемлемо к формам, не имеющим полового размножения.
9. Эволюция осуществляется на основе изменчивости (т.н. тихогенез).
10. Таксон имеет монофилитические возможности (происходит от одного предка).
11. Эволюция непредсказуема.
Стало ясно, что элементарная единица эволюции не один организм, а популяция. Установлено, что причина эволюции - не отдельный фактор, а взаимодействие между многими факторами, которые реализуются в результате естественного отбора.
Синтетическая теория эволюции принимается большинством ученых. Все положения на уровне микроэволюции доказаны, на уровне макроэволюции они еще недостаточно подтверждены, поэтому создаются новые эволюционные теории.
Помимо синтетической теории интересна концепция прерывистого равновесия. В эволюции чередуются периоды стабильности видов с короткими периодами бурного видообразования. Появление внезапных мутаций связано с регуляторными генами. Однако у растений регуляторные гены не обнаружены.
Теория нейтральных мутаций. Авторы - Кинг, Кимура - 1970г. Появилась после открытия закономерностей в молекулярной биологии. Основным фактором на молекулярном уровне является не естественный отбор, а случайности, которые приводят к закреплению нейтральных или почти нейтральных мутаций. Происходят изменения в последовательности триплетов ДНК, соответственно изменяются белки. Изменения ДНК обусловлены случайным дрейфом генов. Теория не отрицает роли естественного отбора, но считает, что только небольшая часть изменений ДНК является адаптивной. Большинство изменений филогенетического влияния не оказывают, они не селективны, нейтральны и не оказывают никакой роли на эволюцию. Теория имеет доказательства: лейцин колируется 6 триплетами, причем предпочтительных у разных видов животных. Изменение триплета в данном случае ничего не меняет, однако, разные триплеты у разных животных выполняют функцию «ключа».
Биологический вид можно считать самой большой популяционной единицей. Биологический вид в природе - явление уникальное.
Завацкий - «Общие признаки биологического вида».
1) численность;
2) тип организации/определенный набор хромосом;
3) воспроизведение (в процессе размножения вид сохраняет себя);
4) дискретность (вид существует и эволюционирует как обособленное образование);
5) экологическая определенность. Вид приспособлен к определенным условиям, там он и конкурентоспособен;
6) географическая определенность/ареал вида;
7) многообразие форм - внутренняя структура вида - популяции;
8) историчность. Вид - система, способная эволюционно развиваться;
9) устойчивость;
10) целостность. Вид - племенная общность, объединенная определенными адаптациями и внутривидовыми отношениями.
Вопрос о том, что же такое биологический вид, не решен. Основные концепции:
- философско-логическая концепция;
- биологическая концепция;
- морфологическая концепция.
По философско-логической концепции, вид - категория мышления. Общие свойства характерны для всех представителей.
Морфологический критерий - приложение философско-логической концепции к живым организмам. Виды определяются строго по наличию у популяции определенных признаков ( Линней, большинство естествоиспытателей и таксономистов XVIII - XIX вв.).
Биологическая концепция основана на том, что все виды состоят из популяций. Особи потенциально способны к скрещиванию между собой, виды существуют реально, особи имеют общую генетическую программу, сложившуюся в процессе эволюции. Это репродуктивное сообщество, экологическая единица, генетическая единица. Вид обладает генетической замкнутостью и репродуктивной изолированностью. В генетической структуре отражена сущность вида. Для вида характерно генетическое разнообразие.
Вид - группа морфологически сходных организмов, имеющих общее происхождение и потенциально способных к скрещиванию между собой в естественных условиях.
Особи не всегда живут между собой в близком отношении (непосредственном соседстве); они обитают в популяциях.
Признаки популяции.
1. Популяция - свободно скрещивающаяся группа.
2. Панмиксная группа представляет собой репродуктивную единицу.
3. Популяция представляет собой экологическую единицу. Особи генетически сходны по экологическим требованиям.
Популяция - группа особей одного вида, достаточно долго населяющих определенную территорию, свободно скрещивающихся между собой в естественных условиях и дающих плодовитое потомство.
Величина популяции нестабильна. Реальные популяции различны по форме и числу особей.
Структура популяции.
- пространственная конфигурация;
- система размножения;
- скорость миграции.
В зависимости от пространственной конфигурации выделяют:
- большие непрерывные популяции (десятки и сотни километров).
- мелкие колониальные популяции (соответствуют островному типу).