Рост, развитие и старение в различных экологических условиях

С конца XIX в. существует представление о наличии в онтогенетическом развитии периодов наибольшей чувствительности к повреждающему действию разнообразных факторов. Эти периоды получили название критических, а повреждающие факторы - тератогенных. Единодушия в оценке различных периодов, как более или менее устойчивых, не существует.

Некоторые ученые полагают, что наиболее чувствительными к самым разнообразным внешним воздействиям являются периоды развития, характеризующиеся активным клеточным делением или интенсивно идущими процессами дифференциации. П.Г. Светлов, в середине XX столетия внесший большой вклад в разработку проблемы, считал, что критические периоды совпадают с моментом детерминации, который определяет конец одной и начало другой, новой цепи процессов дифференциации, т.е. с моментом переключения направления развития. По его мнению, в это время имеет место снижение регуляционной способности. Критические периоды не рассматривают как наиболее чувствительные к факторам среды вообще, т.е. независимо от механизма их действия. Вместе с тем установлено, что в некоторые моменты развития зародыши чувствительны к ряду внешних факторов, причем реакция их на разные воздействия бывает однотипной.

Критические периоды различных органов и областей тела не совпадают друг с другом по времени. Причиной нарушения развития зачатка является большая чувствительность его в данный момент к действию патогенного фактора, чем у других органов. При этом действие разных факторов может вызвать одну и ту же аномалию. Это свидетельствует о неспецифическом ответе зачатка на повреждающие воздействия. В то же время некоторая специфичность тератогенных факторов выражается в том, что, будучи различными, они оказывают максимальное повреждающее действие не на одних и тех же стадиях развития.

П. Г. Светлов установил два критических периода в развитии плацентарных млекопитающих. Первый из них совпадает с процессом имплантации зародыша, второй – с формированием плаценты. Имплантация приходится на первую фазу гаструляции, у человека – на конец 1-й - начало 2-й недели. Второй кртический период продолжается с 3-й по 6-ю неделю. По другим источникам, он включает в себя также 7-ю и 8-ю недели. В это время идут процессы нейруляции и начальные этапы органогенеза.

Повреждающее действие во время имплантации приводит к ее нарушению, ранней смерти зародыша и абортированию. По некоторым данным, 50-70% оплодотворенных яйцеклеток не развиваются в период имплантации. По-видимому, это происходит не только от действия патогенных факторов в момент начавшегося развития, но и в результате грубых наследственных аномалий.

Действие тератогенных факторов во время эмбрионального периода (с 3 до 8 недель) может привести к врожденным уродствам. Чем раньше возникает повреждение, тем грубее бывают пороки развития. Развивающийся организм можно уподобить большому вееру. Достаточно небольших нарушений у его основания, чтобы вызвать большие изменения во всем веере. При действии тератогенных факторов в фетальном периоде возникают малые морфологические изменения, задержка роста и дифференцировки, недостаточность питания плода и другие функциональные нарушения.

У каждого органа есть свой критический период, во время которого его развитие может быть нарушено. Чувствительность различных органов к повреждающим воздействиям зависит от стадии эмбриогенеза.

Факторы, оказывающие повреждающее воздействие, не всегда представляют собой чужеродные для организма вещества или воздействия. Это могут быть и закономерные действия среды, обеспечивающие обычное нормальное развитие, но в других концентрациях, с другой силой, в другое время. К ним относят кислород, питание, температуру, соседние клетки, гормоны, индукторы, давление, растяжение, электрический ток и повреждающее излучение.

Врожденными пороками развития называют такие структурные нарушения, которые возникают до рождения (в пренатальном онтогенезе), выявляются сразу или через некоторое время после рождения и вызывают нарушение функции органа. В зависимости от причины различают наследственные (эндогенные), средовые экзогенные и мультифакториальные.

Наследственными называют пороки, вызванные изменением генов или хромосом в гаметах родителей, в результате чего зигота с самого возникновения несет генную, хромосомную или геномную мутацию. Время проявления нарушений в онтогенезе может зависеть от времени вступления в активное состояние соответствующего мутированного гена, группы генов или хромосом. Последствия нарушений зависят так же от масштаба и времени проявления нарушений.

Экзогенными называют пороки, возникшие под влиянием тератогенных факторов (лекарственные препараты, пищевые добавки, вирусы, промышленные яды, алкоголь, табачный дым и др.), т.е. факторов внешней среды, которые, действуя во время эмбриогенеза, нарушают развитие тканей и органов.

Историческими вехами являются работы Ц. Стоккарта в начале ХХ века, впервые показавшего тератогенное действие алкоголя, и работы офтальмолога Н. Грегга, открывшего тератогенное действие вируса краснухи (1941). В 1959 – 1961 гг. после применения беременными талидомида в ряде стран Запада родилось несколько десятков тысяч детей с тяжелыми врожденными пороками.

Мультифакториальными называют пороки, которые развиваются как под воздействием экзогенных, так и эндогенных факторов. К этой группе относят все пороки развития, в отношении которых не выявлены четко генетические или средовые причины.

2. Рост организма

Рост – это увеличение общей массы в процессе развития, приводящее к постоянному увеличению размеров организма. Большое значение для регуляции роста имеют генетическая конституция и факторы внешней среды. Генетические линии характеризуются предельными размерами особей, такими, как карликовые или, наоборот, гигантские формы. Генетическая информация заключена в определенных генах, детерминирующих длину тела, а также в других генах, взаимодействующих между собой. Реализация всей информации в значительной мере обусловлена посредством действия гормонов. Наиболее важным из гормонов является соматотропин, выделяемый гипофизом с момента рождения до подросткового периода. Гормон щитовидной железы - тироксин - играет очень большую роль на протяжении всего периода роста. С подросткового возраста рост контролируется стероидными гормонами надпочечников и гонад.

Наследственная обусловленность адаптивных черт в настоящее время не вызывает сомнения, тем не менее нет основания думать, что они не изменяются в процессе онтогенетического развития в результате влияния среды обитания на рост и развитие организма, стимулирующего развитие тех его систем, которые определяют уровень приспособления к конкретным экологическим нишам.

Данных о физиологических реакциях именно детского организма очень мало. Д. Робертс исследовал возрастные изменения у детей и подростков от 14 до 16 лет, относящихся к различным подгруппам нилотов, и нашел, что во всех возрастных категориях африканские дети имели сравнительно низкий вес по отношению к длине тела при сопоставлении с детьми европеоидной принадлежности. На детском контингенте Робертс (1960) подтвердил связь низких величин веса тела с жарким климатом, установленную им ранее на взрослых.

Различия в пропорциях тела между африканцами и европейцами проявляются на 40-й неделе внутриутробной жизни. Пропорции тела, присущие монголоидам, так же формируются очень рано. Это показано для киргизских и японских детей, детей американских индейцев.

Сопоставление русских детей как представителей умеренной зоны обитания, эвенков, генезис которых связан с континентальными районами Сибири, и индийских детей, уроженцев тропических широт, показало единое направление возрастных изменений при сохранении во всех возрастных группах тех соотношений, которые характерны для взрослых.

Судя по характеру возрастной изменчивости признаков строения тела, сходство процессов роста у представителей трех больших рас очень велико, различие проявляется в абсолютных величинах признаков и в скоростях роста. Так, например, у европеоидов и монголоидов темпы роста тела в длину после шестнадцатилетнего возраста падают, в то время как у негроидов этого не наблюдается, однако отмечается замедление ростовых процессов в позднепубертантный период.

Иная картина в возрастной изменчивости веса тела. Этот признак, показывая значительное повышение темпов роста в периоде пубертаса у представителей различных рас, у монголоидов снижает свою скорость уже в шестнадцатилетнем возрасте, т.е. в более раннем возрастном периоде достигает величины, присущей взрослому индивиду. Монголоиды во всех возрастных периодах имеют относительно большие значения признака (в % величины веса тела взрослых).

Сравнительно небольшая длина тела в сочетании с относительно большим весом создает высокую плотность тела у монголоидов, которые по индексу Рорера значительно превосходят представителей европеоидной и негроидной рас. Последние отличаются понижением удельной плотности тела на протяжении всего изучаемого периода детства и особенно в пубертантный период. Однако в юношеском возрасте у негроидов удельная плотность тела резко нарастает, что, по-видимому, связано с увеличением скорости роста длины и веса тела в постпубертантный период после явного затухания их в фазе позднего пубертаса.

Весьма показательны различия в пропорциях тела между представителями трех больших рас во всем периоде детства. У негроидов уже в период детства четко проявляются черты долихоморфии: они более длинноноги, по отношению к длине тела у них уже плечи и таз. Противоположные соотношения длиннотных и широтных размеров характерны для монголоидов: относительная коротконогость, относительно более широкие плечи и таз (брахиморфный тип). Европеоида по типу пропорций занимают промежуточное положение.

Существуют различия между европеоидными, негроидными и монголоидными детьми в обхватных размерах и в толщине подкожного жирового слоя. Негроиды характеризуются меньшим обхватом груди во всех возрастах. Между европеоидами и монголоидами существенных различий по этому признаку не отмечается. По развитию подкожного жирового слоя монголоиды значительно превосходят европеоидов и негроидов.

Таким образом, экологическая дифференциация человечества на жителей тропических и внетропических широт достаточно демонстративна уже в детском возрасте.

Большое внимание в литературе уделяется процессам роста и развития в условиях высокогорья. Замедление процессов роста в высокогорных популяциях объясняется воздействием гипоксии, недостатком йода в окружающей среде и недостаточно сбалансированным питанием.

Процессы роста и развития в значительной степени контролируются социально-экономическим уровнем жизни, в частности характером питания. Многими авторами отмечается повышение физического развития детей и темпов роста под влиянием высококалорийного питания, так же отмечаются и замедленный рост, и созревание детей в условиях недоедания и распространения болезней.

Тем не менее, нельзя не обратить внимания на сохранение одинаковых пропорций тела у детей одной и той же расовой и этнической принадлежности при различной калорийности диеты.

Адаптивные черты, обеспечивающие оптимальные возможности обитания в той или иной экологической нише, характерны для самых ранних стадий развития, что подтверждает вывод об их наследственной обусловленности. В то же время при исследовании процессов роста и развития отчетливо видна огромная роль морфозов в процессе приспособления организма к среде. Примером морфоза может служить увеличение объема легких у жителей равнины, приехавших в высокогорье в детском возрасте. Размеры грудной клетки и жизненная емкость легких (ЖЗЛ) во взрослом состоянии у них соответствовали тем, которые характерны для уроженцев высокогорья. Жители равнины, приехавшие в горы взрослыми, имели более низкие величины ЖЗЛ, чем горцы.

3. Старение

Старость представляет собой стадию индивидуального развития, по достижении которой в организме наблюдаются закономерные изменения в физическом состоянии, внешнем виде, эмоциональной сфере.

Старческие изменения становятся очевидными и нарастают в пострепродуктивном периоде онтогенеза. Однако начало угасания репродуктивной функции или даже ее полная утрата не могут служить нижней границей старости. Различают хронологический и биологический (физиологический) возраст. Согласно современной классификации, основанной на оценке многих средних показателей состояния организма, людей, хронологический возраст которых достиг 60–74 лет, называют пожилыми, 75–89 лет – старыми, свыше 90 лет – долгожителями. Точное определение биологического возраста затруднено тем, что отдельные признаки старости проявляются в разном хронологическом возрасте и характеризуются различной скоростью нарастания. Кроме того, возрастные изменения даже одного признака подвержены значительным половым и индивидуальным колебаниям.

Например, рассмотрим такой признак, как упругость (эластичность) кожи. Один и тот же биологический возраст достигается в этом случае женщиной примерно в 30 лет, а мужчиной – в 80. Именно поэтому женщинам необходим грамотный постоянный уход за кожей.

В отношении человека при исследовании влияний условий внешней среды учитываются природно-географические, прежде всего климатические и социально- экономические факторы.

Исследование влияний условий жизни на процесс старения проводят несколькими путями. Во-первых, путем изучения скорости соответствующих изменений организмов, проживающих в разных условиях. Во-вторых, путем сопоставления значений смертности или продолжительности жизни в различающихся по условиям жизни популяциях в пределах одного или разных исторических периодов времени. Продолжительность жизни здесь выступает как обобщенный показатель жизнеспособности. В-третьих, свой вклад вносит изучение распределения по планете долгожителей.

Влияние социально-экономических условий на длительность жизни может быть оценено путем сравнения названного показателя для одной и той же популяции (например, население страны).

Рекомендуем посмотреть лекцию "5 Семантика в различных культурных традициях".

Вопросы для беседы

1. Какие критические периоды различают в онтогенезе человека?

2. Чем характеризуется каждый критический период?

3. Какие структурные нарушения называют врожденными пороками развития?

4. Охарактеризуйте процесс роста человека.

5. Каково влияние факторов окружающей среды на рост и развитие организма?

Поделитесь ссылкой:

Популярные услуги

Рост, развитие и старение в различных экологических условиях

Рекомендуемые материалы

Рекомендуемые лекции