ЭНЦИКЛОПЕДИЯ

Зародышевое развитие

Прежде чем человек появляется на свет, он проходит долгий путь развития. Целых 9 месяцев нужно для того, чтобы из крошечной, невидимой простым глазом клетки сформировались внутренние органы, кости, мышцы, кровеносная и дыхательная системы, мозг. И не только сформировались, но стали активно работать, чтобы новорожденный мог двигаться, сосать, глотать, дышать.

Жизнь начинается с того момента, как сольются в единое целое материнская и отцовская зародышевые клетки. В этих клетках, как в любой другой клетке живого организма, имеется ядро. С той самой минуты, как объединятся вместе два ядра — материнское и отцовское, и начинается развитие будущего человека.

Клетка с двумя слившимися ядрами называется зигота. В ней — весь будущий человек, а если говорить точнее — вся программа его развития, включая цвет его глаз и волос, особенности телосложения и даже свойства характера. Вся эта программа закодирована, выражаясь языком математиков, в особых частицах клеточного ядра, имеющих форму нитей, — хромосомах. У каждого животного вида строго определенное число хромосом. Так, у некоторых червей их 2, у крошечных морских животных радиолярий — 1600, а у человека — 46. В зиготе содержится 46 хромосом: 23 отцовские и 23 материнские. Поэтому человек похож на своих родителей: он наследует и отцовские и материнские характерные признаки.

В каждой хромосоме человека содержатся десятки тысяч генов. Это особые частички, состоящие из небольших групп атомов. Вот в них то и заключена вся программа развития человека.

Образовавшаяся из двух клеток зигота сразу начинает развиваться. Первый этап развития — деление на две части, образуются две клетки. Через 10 ч — новое деление клеток, их становится четыре. Затем они делятся снова и снова, через 7 дней их уже около 100. Это скопление клеток весит меньше 1 г и имеет размеры всего 0,2 мм. Оно похоже на тутовую ягоду и носит специальное название — морула.

Как питается зародыш на этой самой ранней стадии развития? Ведь он очень быстро развивается: непрерывно делятся клетки, расходуется анергия, а где же ее источник? В самом начале деления зародыш получает питательные вещества из самой клетки. Но вот клеток уже 100, собственные запасы питания израсходованы. И тут на помощь приходит организм матери: он питает зародыша, доставляя ему все необходимое для роста и развития. И не только питает, но еще и предохраняет от вредных влияний внешнего мира — микробов, вызывающих болезни, сотрясений и толчков, создает благоприятную температурную среду.

Превратившись в скопление шаровидных клеток, зародыш плотно прикрепляется к внутренней поверхности матки — органа в полости таза, где происходит его развитие. Клетки, расположенные на поверхности зародыша, выделяют особое вещество, которое растворяет материнские ткани в месте прикрепления зародыша, и он медленно погружается в стенку матки. Начинается новый способ питания зародыша. Теперь питательные вещества ему приносит материнская кровь, которая омывает его со всех сторон.

Одновременно с ростом зародыша образуется и растет специальный орган, без которого его развитие просто невозможно. Это так называемая плацента, или детское место. Оно соединяет организм развивающегося зародыша и матери. Через плаценту к зародышу поступают питательные вещества и кислород, необходимые для его развития; здесь обезвреживаются ядовитые вещества и образуются новые, без которых не может быть роста; наконец, особые клетки плаценты препятствуют проникновению большинства микробов.

Итак, через неделю после образования зародыша начинает развиваться детское место. Оно развивается значительно быстрее плода и уже через 3 месяца полностью сформировывается. Сначала на поверхности зародыша, погруженного в стенку матки, появляются небольшие выросты. Затем, по мере того как зародыш увеличивается в размерах, выросты на его наружной поверхности исчезают, а на внутренней, соприкасающейся с материнскими кровеносными сосудами, рост их продолжается. Эти выросты, или ворсинки, как их называют, становятся похожими на ствол дерева с отходящими от него ветками. В стволе и ветвях образуются кровеносные сосуды, которые тесно соприкасаются с сосудами матери. Несмотря на этот тесный контакт, кровь матери и плода никогда не смешивается, их разделяет один слой клеток — тонкий, но очень надежный барьер против вредных веществ и микробов.

К концу третьего месяца жизни плацента похожа на круглую губку. Одна сторона ее, обращенная к матери, имеет множество ворсинок, в которых проходят кровеносные сосуды. Другая — обращенная к будущему человеку — покрыта гладкой тонкой прозрачной оболочкой. Эта оболочка переходит с плаценты и окружает весь плод целиком. Он находится как бы в середине наполненного жидкостью прозрачного шара. Мелкие сосуды плаценты сливаются в более крупные и в конце концов объединяются в три довольно крупных кровеносных сосуда. Эти сосуды, покрытые, как футляром, студенистой массой, направляются к плоду. По двум из них течет кровь, содержащая питательные вещества и кислород, а по третьему, лежащему посередине, кровь поступает от зародыша к матери, и он таким образом выделяет ненужные ему вещества.

Начальные стадии развития человека. Дробление клетки: 1 — две клетки; 2 — шесть клеток; 3 — пятьдесят восемь клеток.

Что же происходит с самим зародышем? Мы оставили его, когда он представлял собой скопление круглых клеток, похожее на тутовую ягоду. Деление клеток продолжается, число их увеличивается. Но процесс развития усложняется; помимо увеличения числа клеток начинает меняться форма зародыша. Клетки, лежащие в глубине, раздвигаются, внутри морулы образуется шаровидная полость, в которой скапливается светлая жидкость. Большинство клеток перемещается к одному из полюсов шара и образует так называемый зародышевый узелок. На следующей стадии развития изменяется шаровидная форма: одна сторона шара втягивается внутрь и получается двухстенный мешок — гаструла.

Интересно, что есть целый ряд простейших морских животных, которые заканчивают свое развитие на стадии гаструлы: внутренняя стенка ее превращается в желудок для переваривания пищи, отверстие мешка становится ртом. А для человека гаструла — это только самая начальная ступень развития.

Следующая ступень — зародышевый пузырек. Он быстро увеличивается в размерах, как за счет скопления в нем жидкости, так и за счет роста зародышевого узелка, который увеличивается и становится плоским. В нем уже можно различить три слоя скопления клеток: их называют зародышевыми листками. Эти листки лежат один на другом. Внутренний слой называется энтодерма, средний — мезодерма, наружный — эктодерма. Все это происходит в течение первого месяца развития зародыша.

Стадия трех зародышевых листков.

В начале второго месяца начинается формирование внутренних органов и всех частей тела из зародышевых листков. Из наружного листка развиваются мозг и нервная система, все органы чувств, кожа, ногти, волосы, глаза, слуховой аппарат, из внутреннего — органы пищеварения, а из среднего — сердце, кровеносная и лимфатическая системы, кроветворные органы, кости, мышцы, почки и почти вся половая система.

Развитие плода — сложный процесс. В нем как бы повторяется в убыстренном темпе бесконечно длинный путь развития жизни на Земле — от простейших организмов к человеку. Обратите внимание на сходство зародыша человека и животных на ранних стадиях развития (см. рис. на стр. 29).

Процесс развития зародыша изучает наука эмбриология (от латинских слов «эмбрион» — зародыш, «логос» — наука). Большую помощь ученым-эмбриологам оказал фотограф одной из клиник Стокгольма — Л. Нильсон. Много лет он конструировал микрокамеры и микроосветители и наконец добился своего — сделал аппарат, с помощью которого получил уникальные кадры, отображающие развитие плода в материнском организме. Посмотрите на одну из фотографий — это четырехмесячный зародыш.

Четырехмесячный зародыш человека. (Фотография.)

В течение первого месяца жизни зародыш вырастает до размеров ногтя мизинца. У него появляются зачатки рук и ног, а кроме того, две пары жабер и хвост.

Жабры вскоре превращаются частично в ткани лица и уши, а частично в зобную и щитовидную железы — очень важные для дальнейшей жизни органы. Хвостовой отросток быстро редуцируется — подвергается обратному развитию, и от него остается несколько копчиковых позвонков.

На 18-й день развития начинает биться сердце. Оно развивается из среднего зародышевого листка и сначала имеет вид обыкновенной трубки, расположенной сразу за головным концом зародыша. Затем сердечная трубка быстро растет в ширину и изгибается, в ней появляются перегородки, стенки ее утолщаются и покрываются мышцами. Интересно, что по мере того как развивается сердце, оно бьется все медленнее. У зародыша второго месяца жизни сердце сокращается 170 раз в минуту, в 5 месяцев число сердечных сокращений уменьшается до 150, а в 8—9 месяцев частота сердцебиений уже 120—140 ударов в минуту. Это в два раза чаще, чем у взрослого человека. По отношению к размерам зародыша второго месяца жизни сердце у него очень большое. Если сравнить соотношение размеров сердца и тела у взрослого и у зародыша, то у последнего оно в 9 раз больше.

Сходство ранних стадий развития человека, рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих, обезьян: 1 — рыба; 2 — саламандра; 3 — черепаха; 4 — птица; 5 — свинья; 6 — обезьяна; 7 — человек.

К двум месяцам развития зародыш достигает 3 см. Он напоминает очертаниями человека, правда еще очень отдаленно. Хорошо различимы голова, которая составляет около 1/3 всего тела, а также руки и ноги. Сначала это просто небольшие выросты, как ласты у моржа, но уже через неделю легко можно различить пальцы рук и ног.

Внутренние органы вэтот период формируются и быстро растут. Пищеварительная система, как и сердце, сначала имеет вид трубки, полой внутри, и проходит вдоль всего тела. Кишечная трубка очень быстро растет в длину, обгоняя рост зародыша, и вскоре начинает петлеобразно изгибаться. Затем образуется расширение одной из петель — это будущий желудок. В виде выроста на стенке кишки возникает печень. К четвертому месяцу развития, формирование пищеварительного аппарата заканчивается.

Легкие зародыша образуются из переднего конца кишечной трубки. К концу четвертого месяца они уже достаточно развиты, однако мало похожи на легкие взрослого человека или ребенка. В них нет воздуха, ведь зародыш не дышит и его легкие напоминают мягкие спавшиеся мешки.

Нервная система, самая сложная из всех систем человеческого организма, начинает свое развитие также в виде простой трубки. Из переднего головного отдела трубки формируются мозг, глаза, а также сложный аппарат, воспринимающий звуки, и особый орган, благодаря которому человек сохраняет равновесие в любом положении тела. Часть нервной трубки позади ее головного конца дает начало спинному мозгу и нервам, идущим к мышцам и внутренним органам.

Развитие головного мозга — очень сложный процесс. Сначала образуются из нервной трубки три мозговых пузыря. Самый большой — первый, из него развивается кора больших полушарий головного мозга. Мозговые пузыри растут неравномерно. Передний растет быстрее всех, и строение его все усложняется. Окончательное формирование мозга происходит уже после рождения ребенка. Это и понятно, ведь мозг наиболее сложный орган человека, который управляет его движениями, слаженной работой всех внутренних органов, и, наконец, самое важное, мозг — это наша способность мыслить, творить, чувствовать. Развитие и совершенствование мозга выдвинуло человека среди животных и сделало его хозяином животного и растительного мира.

К трем месяцам плод вырастает до 8 см. У него есть все внутренние органы, нервы, мышцы и мягкие легко гнущиеся кости. В начале третьего месяца определяется его пол.

Еще через месяц размеры плода увеличиваются в два раза, достигая 16 ом, а вес — 120 г. Это уже крошечный человечек. Он двигается, шевелит ручками и ножками, даже морщится. Кожа его настолько тонка, что через нее просвечивают поверхностные сосуды, отчего она кажется багрово-красного цвета. Подкожный жировой слой у зародыша почти совсем не развит, кожа плотно обтягивает мышцы и кости лица, что придает зародышу старческий вид.

Плод окружен околоплодной жидкостью, наполняющей прозрачные оболочки. Он, как космонавт в космосе, свободно парит в этой жидкости, прикрепленный пуповиной к материнскому организму, и на него не действует сила земного притяжения.

На пятом месяце плод весит около 320 г, длина его — 24—26 см. У него увеличивается слой подкожного жира, кожа утолщается, кровь уже не так резко просвечивает через нее, морщины разглаживаются. Он активно двигается, производит дыхательные движения, при этом вдыхает околоплодную жидкость и тут же выбрасывает ее обратно. Все его тело в этот период помрыто тонкими нежными волосками, которые исчезают через 2 месяца.

Плод быстро растет и еще быстрее прибавляет в весе. К концу седьмого месяца он весит 1000— 1300 г и имеет длину 32—35 см. Он уже открывает и закрывает глаза.

В это время ребенок может выжить, если преждевременно появится на свет. Но такие недоношенные дети нуждаются в особом уходе, помощи врачей. Для них сконструированы специальные кроватки с обогревом и подачей кислорода, приборы для кормления. Ведь у этих детей легкие недоразвиты, они не умеют правильно дышать, не умеют сосать, глотать.

К концу восьмого месяца ребенок весит около 2000 г, длина его —. 42—45 см. Теперь, если он преждевременно родится, жизнь его вне опасности. Но такие дети требуют особых условий и постоянного наблюдения врачей. Они очень плохо переносят малейшее охлаждение, так как привыкли к постоянной температурной среде материнского организма, 37°. Нервная система у них еще не способна регулировать температуру тела, дыхание частое и неглубокое, потому что легкие не полностью расправились. Сосать они умеют, но глотают плохо. Голосовые связки у них слабые, и громкий крик не получается.

Недоношенных детей помещают в специальные палаты, похожие на операционные. Все там стерильно, ни один микроб не должен проникнуть к ребенку, организм которого еще не способен бороться с инфекцией. Врачи и медсестры, ухаживающие за детьми, ходят в специальных халатах, масках и шапочках. Температура воздуха в палатах 22—24°, кроватки снабжены обогревательными устройствами.

Наступает девятый, последний месяц жизни плода в материнском организме. Все органы у него нормально развились. Кожа стала гладкой, бело-розового цвета; подкожный жировой слой хорошо развит; он округляет формы туловища, лица, рук, ног. Мягкие хрящи ушей и носа уплотнились, выросли ногти на руках и ногах. Движения становятся активными. Наступает время покинуть материнский организм. Первый важный этап развития завершился, ребенок весит в среднем 3200—3800 г, длина его — около 50 см.

После рождения детскому организму нужно привыкнуть к новым условиям существования — сохранять постоянную температуру тела при любой погоде, переваривать пищу и т. д. Позднее ребенку предстоит научиться ходить и говорить. Но сначала самая важная задача — сделать первый в жизни вдох, расправить легкие, наполнить их воздухом. И вот новорожденный громко кричит, широко открыв рот, — первый вдох сделан, человек вступил в жизнь.

Интересно сравнить развитие человека с развитием животных. Самый первый этап — слияние двух клеток, образование зиготы и процесс дробления клеток — роднит человека не только со всеми без исключения животными, но и с некоторыми видами растений. Стадию трех зародышевых листков проходят зародыши очень многих животных и птиц. Дальнейшее развитие, до того как начнется формирование головного мозга, похоже на развитие зародышей всех млекопитающих. Важное отличие человека — длительный период формирования головного мозга.

Эмбриология, наука о развитии зародыша, неопровержимо доказала единство происхождения жизни на Земле. Русские ученые И. И. Мечников, А. О. Ковалевский, А. Н. Северцов создали эволюционное учение об эмбриогенезе — развитии и формировании зародыша. В наше время продолжается углубленное изучение закономерностей роста и созревания человека и животных.

Результаты этих исследований имеют важное значение для медицины. Зная механизм развития зародыша человека, врачи могут предотвратить многие нарушения в развитии, бороться с некоторыми наследственными болезнями.