Тема 13.. Основные подходы к решению проблемы соотношения онто- и филогенеза.

 История проблемы. Дискуссия о соотношении “структура-функция” (Ж. Кювье) и “структура-формообразование” (Ж. Сент-Илер). Эволюция идеи.

Филогенез как совокупность отобранных онтогенезов.

 Архетипы, узлы сходства. Понятие филэмбриогенеза. Гетерохронии, их типы: акселерация, педоморфоз (прогенез), неотения, гиперморфоз (анаболия). Роль гетерохроний в филогенезе.

Соотносимость процессов онто- и филогенеза, в основе которых лежат бифуркационные динамические структуры.

Лабораторные работы (лабораторный практикум)

Лабораторные занятия проводятся в специально оборудованных лабораториях с применением необходимых средств обучения (лабораторного оборудования, образцов, нормативных и технических документов и т.п.).

При выполнении лабораторных работ проводятся: подготовка оборудования и приборов к работе, изучение методики работы, выполнение учебного задания.

 

№№ и названия тем	Цель и содержание лабораторной работы	Результаты лабораторной работы

Лабораторная работа № 1. Половые клетки

1. Строение яйцеклеток беззубки. 2. Строение яйцеклеток лягушки 3. Фолликулы млекопитающего 4. Строение сперматозоидов Изучение строения половых клеток. Описание строения половых клеток (рисунки и комментарии).

Лабораторная работа № 2. Гаметогенез

1. Семенник (развитие сперматозоидов) 2. Деление созревания в яйцеклетке. 3. Синкарион.   Изучение морфологии гаметогенеза. Описание различных стадий оо- и сперматогенеза.

Лабораторная работа № 3. Раннее развитие амфибий.

1. Дробление. 2. Гаструляция. 3. Нейруляция. Изучение феноменологии развития представителей данной группы животных. Описание основных этапов развития этих животных.

Лабораторная работа № 4. Раннее развитие птиц.

1. Дробление. 2. Гаструляция. 3. Нейруляция. 4. Образование зародышевых оболочек. Изучение феноменологии развития представителей данной группы животных. Описание основных этапов развития этих животных.

Лабораторная работа № 5. Раннее развитие млекопитающих.

1. Развитие зародыша в матке. 2. Строение плаценты. 3. Строение пуповины. 4. Эмбриональное развитие человека.   Изучение феноменологии развития представителей данной группы животных. Описание основных этапов развития этих животных.

Лабораторная работа № 6,7. Органогенез

1. Формирование осевого скелета. 2. Формирование опорно-двигательного аппарата. 3. Формирование органов пищеварительной системы. 4. Формирование органов дыхательной системы. 5. Формирование органов кровеносной системы. 6. Формирование органов нервной системы.     Изучение феноменологии органогенеза Описание основных этапов развития этих систем

Лабораторная работа № 8. Раннее развитие многоклеточных

1. Типы дробления. 2. Типы гаструляционных процессов. 3. Нейруляция. Изучение данных процессов Описание данных процессов

 

     

 

Тематика курсовых/ контрольных работ/рефератов

1. Организм как открытая самоорганизующаяся система..

2. Явление воспроизводства; самовоспроизводство.

3. Понятие о развитии; самоорганизация.

4. Жизненный цикл одноклеточного организма.

5. Многообразие жизненных циклов многоклеточных.

6. Размножение: понятие, происхождение, эволюция, основные формы.

7. Происхождение и эволюция полового размножения.

8. Развитие организма из гамет без оплодотворения.

9. Эволюция бесполого размножения.

10. Дифференциация как основная проблема современной биологии.

11. Открытие эмбриональной регуляции.

12. Взаимодействие части и целого – основа формирования и жизнедеятельности многокле

точного организма.

13. Морфогены: открытие, природа, механизм действия.

14. Место морфогенентических тканевых взаимодействий в онтогенезе.

15. Современные представления о биологическом морфогенезе.

16. Теория эмбрионального поля.

17. Роль механических деформаций в онтогенезе.

18. Преобразования симметрии в ходе биологического морфогенеза.

19. Гомеозисные гены и их роль в онтогенезе.

20. Биогенетический закон и его место в современной биологии.

21. Соотношение онто- и филогенеза: современные представления. 

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

 

Литература

Основная

1. Белоусов Л. В. Основы общей эмбриологии. Учебник. М.,: Наука, 2005, 368 с.

2. Голиченков В. А., Иванов Е. А., Никерясова Е. Н. Эмбриология. Учебник. М.: Изд. Центр «Академия», 2004, 224 с.

3.  Корочкин Л. И. Биология индивидуального развития. Учебник. М.:: Изд-во МГУ, 2002, 264 с.

Дополнительная

1. Айзенштадт Т. В. Цитология оогенеза. - М: Наука, 1984, 247 с.
2. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. Пер. с англ. - М.: Мир, 1995.
3. Баглай Е. Б. Формирование представлений о причинах индивидуального развития (Исторический очерк). - М.: Наука, 1979, 155 с.
4. Белоусов Л. В. Биологический морфогенез. - М.: Изд-ву МГУ, 1987, 200 с.
5.  Белоусов Л. В. Основы общей эмбриологии. Учебник. - М.: Изд-во МГУ, 1993, 304 с.
6. Газарян К. Г., Белоусов Л. В. Биология индивидуального развития животных: Учебник для биол. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1983, 287 с.
7. Гилберт С. Ф. Биология развития. В 3-х т. М.: Мир, 1992-1994.
8. Гинзбург А. С. Закономерности оплодотворения у животных. М.: Знание, 1977.
9. Дыбан А. П. Раннее развитие млекопитающих. - Л.: Наука, 1988, 228 с.
10. Иванова-Казас О. М., Кричинская. Курс сравнительной эмбриологии беспозвоночных животных: Учебник. Л.: Изд-во ЛГУ, 1988, 352 с.
11. Игнатьева Г. М. Ранний эмбриогенез рыб и амфибий (сравнительный анализ временных закономерностей развития). - М.: Наука, 1979, 176 с.
12. Корочкин Л. И. Биология индивидуального развития. М., изд-во Моск. ун-та, 2002, 263 с.
13. Мина М. В., Клевезаль Г. А. Рост животных: Анализ на уровне организма. - М.: Наука, 1976, 291 с.
14. Михайлов А. Т. Эмбриональные индукторы. - М.: Наука, 1988, 216 с.
15. Нидхэм Дж. История эмбриологии. М.: Гос. изд-во иностранной лит-ры, 1947, 343 с.
16. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. - М.: Мир, 1979, с.
17. Объекты биологии развития. - М.: Наука, 1975, 579 с.
18. Практикум по эмбриологи: Учеб. пособие. (Под ред Ивановой -Казас О. М.). - Л.: Изд-во ЛГУ, 1986, 232 с.
19. Практикум по эмбриологии. Под ред. Голиченкова В. А. М., Academia, 2004.
20. Рэфф Р., Кофмэн Т. Эмбрионы, гены и эволюция. - М.: Мир, 1986, 404 с.
21. Саксен Л., Тойвонен О. Первичная эмбриональная индукция. - М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963, 343 с.
22. Светлов П. Г. Физиология (механика) развития. Т.1,2. - Л.: Наука, 1988.
23. Современные проблемы оогенеза. - М.: Наука, 1977, 314 с.
24. Сперматогенез и его регуляция. Под ред. Даниловой Л. О. - М.: Наука, 1983, 232 с.
25. Токин Б. П. Общая эмбриология: Учеб. пособие. 4-е изд. - М.: Высш. шк., 1987, 480 с.

 

7.2. Материально-техническое обеспечение дисциплин

1) Для чтения лекций по данной дисциплине необходимы:

2) проекционное оборудование для демонстрации иллюстраций (мультимедийный комплекс или диапроектор);

3) при их отсутствии – демонстрационные таблицы.

Для выполнения лабораторных работ по данной дисциплине необходимы:

1) световые учебные микроскопы;

2) штативные лупы;

3) осветительные приборы;

4) готовые гистологические препараты;

5) влажные препараты.

 

Для этих занятий студенты должны иметь:

1) альбомы (тетради) для выполнения рисунков и ведения записей;

2) соответствующие письменные принадлежности.

 

7.3. Методические указания студентам

Теоретический курс

Для успешного освоения теоретического курса по данной дисциплине в ходе лекций рекомендуется вести их систематическое и полное конспектирование. При этом следует уделять основное внимание усвоению логики изложения того или иного явления или протекания того или иного процесса, а также верной регистрации фактических данных. При серьёзных затруднениях в реализации этих требований следует обратиться к преподавателю.

 

При самостоятельном освоении тех или иных разделов дисциплины следует стремиться уяснить назначение тех или иных структур, биологических явлений и процессов, проследить их формирование в ходе онтогенеза.  Спецификой овладения настоящей дисциплины является то, что она рассматривает не многократно повторяющиеся в процессе жизни организма, а единовременные, сменяющие друг друга процессы, формирующие те структуры и явления, которые обеспечивают поддержание жизнедеятельности.

Итогом должно стать понимание единства всех происходящих в организме процессов, эволюционной динамики становления многообразия биологических форм.

Для этого необходимо:

1) в начале изучения какой-либо проблемы чётко сформулировать вопрос, на который в результате этого изучения должен быть получен ответ;

2) уяснить исходные теоретические посылки;

3) подобрать (уяснить) необходимые для решения задачи фактические данные;

4) формализовать последовательность решения проблемы;

5) чётко сформулировать окончательный вывод;

6) оценить его достаточность, доказательность;

7) выявить возможные недостатки данного решения и

8) наметить возможные пути их устранения.

 

          При изучении настоящей дисциплины (как, впрочем, и всех иных биологических дисциплин) необходимо учитывать возможно полно бесконечное многообразие форм жизни, сам факт существования которых доказывает их адаптивную успешность.

 

Разделы и темы для самостоятельного изучения	Виды и содержание самостоятельной работы
Раздел 1. Определение содержания предмета
1. Введение	Работа с учебной литературой.
2. История учения об индивидуальном развитии	Работа с учебной литературой.
3. Основные понятия	Работа с учебной литературой.
Раздел 2. Феноменология онтогенеза
4. Предзародышевое развитие	Работа с учебной литературой, препаратами.
5. Раннее эмбриональное развитие	Работа с учебной литературой, препаратами.
6. Раннее развитие хордовых	Работа с учебной литературой, препаратами.
7. Органогенез у хордовых животных	Работа с учебной литературой, препаратами.
8. Постэмбриональное развитие	Работа с учебной литературой, препаратами.
9. Метаморфоз	Работа с учебной литературой.
Раздел 3. Механизмы развития
10. Механика развития	Работа с учебной литературой.
11. Онтогенез как целостный процесс. Морфогенеза   морфогенеза.	Работа с учебной литературой.
12. Рост животных	Работа с учебной литературой.
Раздел 4.
13. Соотношение онто- и филогенеза  соотношения   отои филогенеза	Работа с учебной литературой.

 

Результаты самостоятельной работы контролируются преподавателем и учитываются при аттестации студента (зачет, экзамен). При этом могут проводиться: тестирование, экспресс-опрос на семинарских и практических занятиях, заслушивание докладов, проверка письменных работ и т.д.

О форме, содержании и основных вопросах подобного рода мероприятий студенты оповещаются заранее.

 

Лабораторный практикум

 

Необходимое для проведения этих занятий материально-техническое обеспечение указано в соответствующем разделе (8.2).

В начале работы необходимо удостовериться в исправности оборудования (микроскопа и осветительного прибора), при необходимости протереть оптику микроскопа (и изучаемый препарат) мягкой салфеткой. В случае отсутствия или неисправности оборудования следует обратиться к преподавателю или лаборанту.

Работу с препаратом следует начинать с рассмотрения его при малом увеличении, и лишь при необходимости пользоваться б о льшими увеличениями. По завершении работы револьвер микроскопа следует привести в нейтральное положение. Если в работе используется масляная иммерсия, по её окончании объектив и препарат следует протереть салфеткой, смоченной бензином.

Препараты хрупки, и потому работа с ними требует аккуратности и осторожности!

Полученные студентами в ходе занятий результаты оформляются в виде морфологических рисунков и схем с соответствующими комментариями. Техническое их исполнение (не качество!) не имеет принципиального значения. Однако настоятельно рекомендуется выполнять рисунки простым карандашом (что упрощает внесение исправлений) на бумаге, специально предназначенной для рисования. Текстовые комментарии оформляются в традиционной форме.

Главными требованиями к результатам (рисунку) являются их правильность (достоверность) и понятность для возможного читателя.

Задачей лабораторных занятий по данной дисциплине является изучение процессов, обеспечивающих воспроизводство многоклеточных животных, а также морфологии различных этапов онтогенеза, их преемственности.

Таким образом, в ходе занятия недостаточно срисовать увиденное, а необходимо в конечном итоге понять суть изменений, происходящих в организме в ходе его формирования.

Все полученные результаты (рисунки) должны быть зачтены преподавателем. В ходе итогового занятия проверяется (зачитывается) знание всех изученныхна занятиях препаратов. И лишь при учёте этих результатов выводится итоговая оценка по данной дисциплине.

На кафедре имеются необходимые методические рекомендации для выполнения тех или иных лабораторных работ, которые при необходимости нужно спросить у лаборанта.

В случае невозможности отработки студентом занятий в рамках расписания учебных занятий необходимо их отработать во внеучебное время. Для чего необходимо обратиться к лаборанту, обеспечивающему лабораторные занятия по данной дисциплине.

7.4. Методические рекомендации преподавателю

1. Изучив глубоко содержание учебной дисциплины, целесообразно разработать матрицу наиболее предпочтительных методов обучения и форм самостоятельной работы студентов, адекватных видам лекционных и лабораторных занятий.

2. Необходимо предусмотреть развитие форм самостоятельной работы, выводя студентов к завершению изучения учебной дисциплины на её высший уровень.

3. Пакет заданий для самостоятельной работы следует выдавать в начале семестра, определив предельные сроки их выполнения и сдачи. Задания для самостоятельной работы желательно составлять из обязательной и факультативной частей.

4. Организуя самостоятельную работу, необходимо постоянно обучать студентов методам такой работы.

5. Вузовская лекция – главное звено дидактического цикла обучения. Её цель – формирование у студентов ориентировочной основы для последующего усвоения материала методом самостоятельной работы. Содержание лекции должно отвечать следующим дидактическим требованиям:

- изложение материала от простого к сложному, от известного к неизвестному;

- логичность, четкость и ясность в изложении материала;

- возможность проблемного изложения, дискуссии, диалога с целью активизации деятельности студентов;

- опора смысловой части лекции на подлинные факты, события, явления, статистические данные;

- тесная связь теоретических положений и выводов с практикой и будущей профессиональной деятельностью студентов.

Преподаватель, читающий лекционные курсы в вузе, должен знать существующие в педагогической науке и используемые на практике варианты лекций, их дидактические и воспитывающие возможности, а также их методическое место в структуре процесса обучения.

В лекционном курсе желательно прочитать четыре-пять классических монологических лекций, одну-две лекции-визуализации, одну лекцию-провокацию.

Данное соотношение различных лекций позволяет внести разнообразие в процесс обучения студентов, поддержать их высокую активность на лекционных занятиях, ослабить влияние отрицательных сторон лекции.

6. При изложении материала важно помнить, что почти половина информации на

лекции передается через интонацию. Учитывать тот факт, что первый кризис внимания студентов наступает на 15-20-й минутах, второй – на 30-35-й минутах. В профессиональном общении исходить из того, что восприятие лекций студентами младших и старших курсов существенно отличается по готовности и умению.

7. При организации лабораторных занятий следует:

- контролировать техническую оснащённость занятий;

- увязать тематику лабораторных работ с вопросами, рассматриваемыми в теоретическом курсе;

- делать основной упор на практическую составляющую эти занятий;

- выстроить их последовательность по степени усложнения исследовательской задачи;

- чётко сформулировать задачи учебного исследования;

- постоянно контролировать ход выполнения задания;

- регулярно производить проверку полученных результатов.

8. При проведении аттестации студентов важно всегда помнить, что систематичность, объективность, аргументированность – главные принципы, на которых основаны контроль и оценка знаний студентов. Проверка, контроль и оценка знаний студента, требуют учета его индивидуального стиля в осуществлении учебной деятельности. Знание критериев оценки знаний обязательно для преподавателя и студента.

 

II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения текущего контроля и промежуточной аттестации

Порядок проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по настоящей дисциплине проводится в строгом соответствии с Положением о проведении текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации студентов в Пермском государственном университете (см. данное Положение на сайте ПГУ).

Вопросы для входного контроля

(в форме устного опроса)

1. Что означает «открытая самовоспроизводящаяся самоорганизующаяся система»?

2. Что такое жизненный цикл организма?

3. Какие существуют формы размножения организмов?

4. Что такое онтогенез, каковы его особенности по сравнению с развитием неживых объектов?

5. Что такое генотип и фенотип?

6. Что такое половой процесс и каковы его формы?

7. Что такое партеногенез, гермафродитизм?

8. Изложить схему мейоза.

9. Каковы особенности сперматогенеза и оогенеза?

10. Что такое эмбрион и личинка?

11. Что такое дробление?

12. Что такое гаструляция, её типы?

13. Кто такие Protostomia и Deuterostomia, каковы особенности их развития?

14. Что такое нейруляция?

15. Кто такие Anamnia и Amniota? Каковы особенности их развития?

16. Каковы особенности развития плацентарных млекопитающих?

17. Что такое метаморфоз?

18. Что такое дифференциация, детерминация, потенция в онтогенезе?

19. Каков возможный принцип клеточной дифференциации?

20. Связаны ли онтогенез и филогенез?

Примерный перечень вопросов к текущему контролю (выборочно).

(в форме устного опроса)

1.   В чём состоит идея преформизма?

2. В чём состоит идея эпигенеза?

1. В чём причина монополии преформизма в естествознании XVI в.?
2. Сформулируйте основные эмбриологические идеи К. Э. фон Бэра.
3. В чём причин кризиса эволюционного метода в эмбриологии конца XIX в.?
4. В чём специфика экспериментального метода в эмбриологии?
5. Каково соотношение преформизма и эпигенеза в контексте современной науки?
6. Каковы основные (атрибутивные) свойства организма?
7. Что такое самоорганизация и чем она обеспечивается в организме?
8. Что такое воспроизводство и размножение; каково их соотношение и основные формы?
9. В чём биологический смысл половой дифференциации организмов?
10. Воспроизведите модель универсального автомата Д. Фон Неймана и объясните его с точки зрения биологии.
11. Каковы пространственные и временные параметры индивида?
12. В чём биологических наличия в жизненном цикле организма га- и диплоидных, одно- и многоклеточных фаз?
13. Укажите основные этапы онтогенеза многоклеточного организма.
14. Каков адаптивный смысл запрограммированной биологической смерти многоклеточного организма?
15. Укажите основные периоды гаметогенеза и их обусловленность.
16. Каковы основные различия оо- и сперматогенеза и какова их обусловленность?
17. Укажите основные процессы, происходящие в ходе оплодотворения?
18. Какие известны вам варианты активации половых клеток без оплодотворения?
19. Каковы особенности делений дробления и какова их обусловленность?
20. Укажите основные типы дробления.
21. Сформулируйте теорию зародышевых листков.
22. Укажите основные типы гаструляционных процессов.
23. Опишите основные особенности развития рыб.
24. Каковы основные особенности развития амфибий?
25. Какова обусловленность особенностей развития Amniota?
26. Опишите развитие птиц.
27. Каковы особенности развития млекопитающих?
28. Опишите развитие нервной системы и органов чувств позвоночных.
29. Опишите развитие органов пищеварительной системы и органов дыхания позвоночных.
30. Опишите развитие опорно-двигательного аппарата позвоночных животных.
31. Опишите развитие органов мочеполовой системы.
32. Докажите, что онтогенез представляет собой последовательность дифференциаций.
33. На основании экспериментальных данных сформулируйте закон Г. Дриша.
34. Приведите экспериментальные данные, позволившие Г. Шпеману от крыть явление эмбриональной индукции.
35. Опишите характер взаимодействия между индуктором и мишенью в ходе эмбриональной индукции.
36. Укажите известные вам виды индукционных взаимодействий.
37. Каковы возможные механизмы эмбриональной индукции?
38. Объясните необходимость доказательства того, что онтогенез – целостный процесс, и обоснуйте этот тезис.
39. В чём состоит основное изменение, происходящее с организмом в ходе онтогенеза и в чём его внешнее проявление?
40. В чём состоит идея теории физиологических градиентов?
41. На чём основана и каковы основные положения теории физиологических градиентов?
42. Какое место находит теория самоорганизации в современной эмбриологии?
43. Каковы основные виды роста организма?
44. Обоснуйте и выведите уравнения мультипликативного роста (С. Броди и Л. фон Берталанфи).
45. Объясните биологический смысл изменения пропорций организма в ходе роста и выведите уравнения, описывающие аллометрический рост.
46. Объясните идею А. Н. Северцова о том, что филогенез представляет собой отобранные онтогенезы.
47. Как менялось в науке нового времени понимание соотношения онто- и филогенеза?
48. Что такое гетерохронии? Укажите их основные типы.

 

Вопросы к экзамену (зачёту)

1. Преформизм и эпигенез: антитеза, её эволюция. Сегодняшнее состояние проблемы.

2. Основные этапы развития биологии онтогенеза (история эмбриологии).

3. Вклад российских учёных в развитие эмбриологии.

4. Базовые концепции эмбриологии: преформизм и эпигенез, «законы К. Бэра», эквифинальность, клеточная теория, тория зародышевых листков, биогенетический закон.

5. Организм. Его свойства, особенности.

6. Понятие об индивидуальном развитии организма, его особенностях. Генотип и фенотип. Эквифинальность. Индивид, его пространственные и временные границы.

7. Жизненный цикл организма: смена фаз, основные процессы, их биологический смысл и значение.

8. Основные варианты жизненного цикла многоклеточных.

9. Понятие о воспроизводстве. Специфика и происхождение воспроизводства организма, его формы.

10. Половое размножение: понятие, механизмы. Половые клетки: их происхождение, назначение, особенности. Пол как биологическое явление, его происхождение и эволюция.

11.  Обособление линии половых клеток в онтогенезе. Теория непрерывности зародышевой плазмы. Происхождение обязательной биологической смерти многоклеточных.

12.  Основные этапы онтогенеза многоклеточных организмов.

13.  Гаметогенез, его этапы; основные различия в ходе спермато- и оогенеза.

14. Сперматогенез. Строение сперматозоида.

15.  Оогенез. Типы питания яйцеклеток. Строение яиц, их классификация.

16.  Мейоз; его особенности в спермато- и оогенезе.

17.  Оплодотворение. Активация яйцеклетки. Развитие из гамет без оплодотворения.

18.  Дробление, его виды, закономерности. Типы строения бластул.

19.  Гаструляция. Типы гаструляционных процессов. Образование мезодермы. Теория зародышевых листков. Образование целома.

20.  Раннее развитие рыб.

21.  Раннее развитие амфибий.

22.  Раннее развитие Amniota, его особенности. Провизорные органы, их происхождение, строение, функции.

23.  Раннее развитие рептилий и птиц.

24.  Раннее развитие млекопитающих.

25.  Развитие органов нервной системы позвоночных.

26.  Развитие осевого скелета и конечностей позвоночных.

27.  Развитие органов кровеносной системы позвоночных.

28.  Развитие органов мочеполовой системы позвоночных.

29.  Развитие органов пищеварения и дыхания позвоночных.

30.  Дифференциация как основа онтогенеза. Детерминация. Её осуществление на разных этапах онтогенеза.

31.  Детерминация на начальных этапах онтогенеза. Эмбриональная регуляция. Закон Г. Дриша.

32.  Первичная эмбриональная индукция, её открытие, механизмы.

33.  Морфогенетическое тканевое взаимодействие как универсальный способ дифференциации. Индуктор и мишень. Место каждого из них в индукции.

34.  Возможные механизмы эмбриональной индукции. Морфогены.

35.  Проблема целостности онтогенеза; основные подходы к её решению.

36. Теория физиологических градиентов.

37.  Модели диссипативных структур.

38.  Рост. Его виды, их исходные уравнения.

39.  Мультипликативный рост.

40.  Аллометрический рост. Его биологический смысл. Градиенты роста.