Зародышевые листки. Волшебное зеркало. В недрах материнского организма


ЗАРОДЫШЕВЫЕ ЛИСТКИ

В зародышевом пятне действительно нет никаких органов или даже их зачатков. Это комочек клеток. Но стоит яйцу полежать под наседкой или в инкубаторе несколько часов, как в зародышевом пятне возникают зачатки будущей кожи и будущего кишечника зародыша, или, как их называют ученые, зародышевые листки.

Зародышевые листки куриного зародыша овальной, почти круглой формы и напоминают два блина, лежащие один на другом на поверхности желтка.

Деление клеток продолжается, зародышевое пятно становится похожим на монету, — ученые называют его зародышевым диском. Оно все время увеличивается и становится сначала величиной с десятикопеечную, потом с пятнадцатикопеечную и, наконец, с двадцатикопеечную монету. Нижний зародышевый листок — это орган питания зародыша, как бы желудок и кишечник зародышевого диска. Его называют энтодермой — внутренней кожей. Отсюда отделяются пищеварительные соки, которые действуют на желток так -же, как желудочный сок на поступающую в желудок пищу. Из нижнего зародышевого листка формируется вся внутренняя оболочка кишечника и пищеварительные железы.

Верхний слой зародышевого диска называют наружной кожей — эктодермой. Это — покровы зародыша. Из них образуется наружный слой кожи, а также зародышевые оболочки, в которые одевается зародыш по мере развития.

Итак, два листка, лежащих один на другом, — и ничего больше. Но энтодерма отделяет пищеварительный сок, желток продолжает растворяться, в зародышевый диск поступает пища, она обильно снабжает клетки, которые продолжают размножаться. И вот уже переворачивается новая страница истории развития зародыша: между энтодермой и эктодермой появляется третий, промежуточный зародышевый листок — мезодерм а. Все материалы для формирования зародыша готовы. Это три зародышевых листка: эктодерма, мезодерма, энтодерма. Они лежат один на другом. В них еще нет ничего похожего на будущего цыпленка: ни туловища, ни головы, ни ног, ни крыльев, ни внутренних органов. Затем начинается новый и очень важный период: из зародышевых листков начинают образовываться зачатки зародышевых органов. Простое превращается в сложное.

Совсем маленькая часть зародышевого диска — идущая посередине узкая полоска эктодермы, мезодермы и энтодермы — используется для образования тела зародыша. Из краев диска развиваются зародышевые оболочки — пленки, прикрывающие тело зародыша. Узкая полоска эктодермы образует длинную трубку — покровную ткань, окутывающую тело зародыша. Из эктодермы же возникает зачаток нервной системы — нервная трубка. В дальнейшем из нее разовьется головной и спинной мозг. Энтодерма под нервной трубкой также свертывается в трубку — это возникает зачаток кишечника и пищеварительных органов.

И самым сложным превращениям подвергается внутренний листок — мезодерма. Из нее возникают мышцы, кровь и кровеносная система, скелет, органы выделения и другие внутренние органы.

 

ВОЛШЕБНОЕ ЗЕРКАЛО

Прошло всего три дня от начала развития, но если в это время разбить скорлупу насиженного яйца, то на светлом поле разжиженного желтка уже виднеется зародыш. Он похож на червячка с большой круглой головой и с сердцем. Сердце то наполняется кровью, то сокращается и выжимает ее в лежащую на желтке сетку сосудов. Еще один день развития — и червячок начинает принимать вид четвероногого животного. На его теле появляются две пары выростов — это зачатки ног и крыльев, на голове возникают шаровидные выросты зачатков глаз, формируется рот. Еще несколько дней — и зародыш начинает напоминать цыпленка: ротовая часть головы удлиняется и образуется клюв, на теле и крыльях появляются зачатки перьев, удлиняются ноги, развиваются четырехпалые лапки. Теперь простое превратилось уже в такое сложное, что от первоначального облика зародыша — зародышевого диска — ничего не осталось.

Многие ученые занимались изучением эмбриогенеза животных и после Вольфа. В первой половине XIX в. русский академик К. М. Вер детально изучил развитие цыпленка, открыл яйцо млекопитающих и сделал много других интересных открытий. Во второй половине XIX в., когда учение Дарвина о происхождении видов произвело переворот в биологической науке, русские ученые-дарвинисты И. И. Мечников и А. О. Ковалевский создали эволюционное направление в учении об эмбриогенезе. Они установили, что по способу эмбриогенеза все животные организмы имеют большое сходство, а значит, находятся в родственных отношениях. В первой половине XX в. мировую известность приобрел академик А. Н. Северцов. Он по способу эмбриогенеза различных представителей огромной группы позвоночных животных воссоздал облик далекого предка семьи позвоночных.

Эмбриогенез в самом деле напоминает зеркало, в котором отражается далекое прошлое, пережитое предками современных животных.

Давным-давно, миллионы лет назад, в теплых водах первобытных океанов появилось первое живое существо — микроскопическая капелька полужидкого вещества. Оно напоминало белок куриного яйца. Прошло еще много миллионов лет, и эта капелька стала более сложной — превратилась в комочек с пузырьком ядра внутри.

Вместе с более сложным строением она получила преимущества перед другими комочками в борьбе за жизнь и стала усиленно размножаться.

Прошли еще миллионы лет, пока из существ, имевших вид клетки, не возникли новые живые существа.

Они состояли из множества клеток и поэтому смогли увеличивать свои размеры, а значит, приобрели новые преимущества перед другими живыми существами.

Мы судим об этой цепи превращений в живой природе по тем признакам, которыми сложные организмы отличаются от более просто устроенных: червь — от полипа, рыба — от червя, тритон — от рыбы, ящерица — от тритона, млекопитающее — от ящерицы.

О превращении одних видов животных в другие, простых организмов в более сложные мы можем судить и по ископаемым остаткам. Наука об ископаемых животных (палеонтология) рассказывает, что в самых древних слоях земли остатков позвоночных еще нет. Первыми позвоночными, найденными в глубоких слоях земли, были рыбы. За ними, ближе к поверхности, находят земноводных и пресмыкающихся. И только в самых верхних слоях появляются остатки млекопитающих и, наконец, человека.

Но самое верное доказательство происхождения высших форм животных от низших — эмбриогенез.

Строение яйца — крохотной капельки жизни, составляющей одну единственную клетку, — с необычайной наглядностью доказывает нам происхождение многоклеточных животных от их одноклеточных предков. Зародышевые листки в эмбриогенезе напоминают древние, первобытные формы животных, когда-то перешедших от одноклеточного к многоклеточному строению. Древнейшую форму предков позвоночных — червей напоминает развитие червеобразной формы тела эмбриона. В какой-то степени в эмбриогенезе высших позвоночных получают отражение признаки низших позвоночных — наших далеких предков.

Длинным-длинным периодом времени отделена от наших дней эпоха, когда на Земле появились первые млекопитающие. Примерно около миллиона лет назад от наших обезьяноподобных предков произошли первые люди — питекантропы. Но до сих пор эмбриогенез млекопитающих животных и человека отражает их происхождение от яйцекладущих пресмыкающихся позвоночных.

 

В НЕДРАХ МАТЕРИНСКОГО ОРГАНИЗМА

Как же происходит процесс зародышевого развития у млекопитающих и человека? Эмбрион развивается в матке — органе, который помещается в полости тела женского организма, в непосредственном соседстве с яичниками, где развиваются яйцевые клетки.

У наших предков — пресмыкающихся — матки нет. Яйцевые клетки растут и развиваются у них так яге, как и у птиц, — в яичниках, приобретая вид крупных шариков. Эти шарики, гигантские яйцевые клетки, проходя по яйцеводам, одеваются оболочками: белком и скорлупой. Птицы, потомки пресмыкающихся, сохранили этот способ развития. Но переход от пресмыкающихся к млекопитающим сопровождался возникновением внутриутробного развития.

У низших млекопитающих — утконоса, ехидны — сохраняется еще способ развития, характерный для пресмыкающихся, — они откладывают яйца. У высших млекопитающих низшие отделы яйцеводов в ходе эволюционного развития слились и образовалась матка — мускулистый мешок, в котором из яйца развивается зародыш — плод.

Такой способ развития выгоднее, так как зародыш находится под защитой материнского организма. В матке возникает богатая кровеносными сосудами поверхность, через которую пищевые вещества из крови матери проникают в организм плода. Поэтому, естественно, отпадает надобность и в крупных размерах яйца, и в яйцевых оболочках: яйцо млекопитающих маленькое, едва видимое, его диаметр измеряется десятыми долями миллиметра. Но в своих превращениях зародыш млекопитающего повторяет этапы развития, характерные для эмбриогенеза его предков — пресмыкающихся.

Плод развивается в матке. Двигаясь по яйцеводу, оплодотворенная яйцевая клетка дробится, подобно яйцу лягушки: в матку входит уже комочек клеток, напоминающий тутовую ягоду. Этот комочек застревает в стенке матки-чаще всего в одной из ее многочисленных слизистых желёзок. Здесь-то и совершается все дальнейшее развитие плода. У человека оно происходит в течение 9 месяцев. Очень скоро образуются зародышевые оболочки — и это понятно, ведь из них развивается орган связи плода с материнским организмом — плацента. Через нее плод получает питание и снабжается кислородом. Внутренняя часть клеток образует собственно зачаток тела зародыша — зародышевый узелок.

У млекопитающих зародышевый узелок превращается в тело зародыша так же, как у рептилий и птиц, путем образования стопки зародышевых листков: эктодермы, энтодермы, мезодермы. Затем из них свертывается в трубку тело зародыша. Оно напоминает более далеких червеобразных предков позвоночных. И вот уже на переднем, головном конце червеобразного зародыша появляются парные боковые впячивания — это зачатки жабр. Плод млекопитающих и человека повторяет важнейший этап развития своих далеких предков — рыб. Из жаберных зачатков у рыб возникают органы дыхания — жабры. У млекопитающих и человека эти образования получают совершенно иное значение: передняя их пара превращается в слуховые проходы, задние пары преобразуются в органы внутренней секреции: околощитовидные и зобную железы.

Длинный путь превращений проходит каждый зародышевый листок, превращаясь в органы плода: эктодерма — в нервную систему и покровы; энтодерма — в выстилку кишечника, пищеварительных желез и легких; мезодерма — в скелет, мышцы в выделительную систему. Сложнейшие, далеко еще не полностью раскрытые законы вступают в действие по мере развития плода. Но с каждым шагом по пути движения науки вперед все более ясными становятся эти законы и ученые все ближе к раскрытию загадок эмбриогенеза.