Наследственность и рост. Развитие коры головного мозга. Принципы эволюции
СОДЕРЖАНИЕ: Определение наследственности как передачи родительских признаков детям. Исследование генетики роста, расы и экологические условия. Характеристика процесса развития головного мозга: рост мозга и развитие интеллекта. Влияние экологии и принципы эволюции.Министерство образования и науки Украины
ЗАПОРОЖСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра биологии
Контрольная работа
Из дисциплины: «Основы биологии и генетики человека»
Вариант № 5
Выполнила:
студентка группы ГПз 220
Черкасова М.П.
Проверила:
преподаватель кафедры правоведения
Тарасова Г. В.
Запорожье 2010
План
1. Наследственность и рост. Генетика роста. Расы и экологические условия
2. Рост мозга. Развитие коры головного мозга. Развитие интеллекта. Эмоциональное развитие
2.1 Функциональные блоки мозга
2.2 Эмоциональное развитие
3. Принципы эволюции. Эволюция и экология
Использованная литература
1. Наследственность и рост. Генетика роста. Расы и экологические условия
На рост и развитие человека оказывают влияние многочисленные факторы, среди которых можно выделить эндогенные (или наследственные) и экзогенные (или средовые).
Экзогенные факторы - социально-экономические, психологические, климатические и экологические детерминанты роста и развития человека. Особое внимание уделяется экологическим и социально-экономическим.
Наследственностью называется передача родительских признаков детям. Некоторые наследственные качества (форма носа, цвет волос, глаз, очертания лица, музыкальный слух, певческий голос и др.) не требуют для своей фиксации использования каких-либо приборов, другие, связанные с цитоплазмой и ядерной ДНК (обменом веществ, группой крови, полноценностью набора хромосом и др.), предполагают проведение достаточно сложных исследований.
Рост и развитие ребенка зависят от полученных наследственных задатков, однако велика роль и окружающей среды. Принято различать благоприятную и неблагоприятную (или отягощенную) наследственность. Задатки, обеспечивающие гармоничное развитие способностей и личности ребенка, относятся к благоприятной наследственности. Если для развития этих задатков не будут созданы соответствующие условия, то они угасают, не достигая уровня развития одаренности родителей. Например, не развивается певческий голос, музыкальный слух, способности к рисованию и т. д.
Отягощенная наследственность не всегда может обеспечить нормальное развитие ребенка даже в хорошей среде воспитания. Обычно она является причиной аномалий (отклонений от нормы) и даже уродств, а в ряде случаев и причиной длительной болезни и смерти. Помимо этого, причиной аномалий у детей может быть алкоголизм родителей и вредность их профессии (например, работа, связанная с радиоактивными веществами, ядохимикатами, вибрацией).
Однако наследственность, особенно неблагоприятную, не следует считать чем-то неизбежным. В некоторых случаях она поддается коррекции и управлению. Например, разработаны способы лечения гемофилии – введение специфического белка крови.
Рождения детей с неблагоприятной наследственностью можно избежать, проконсультировавшись у врачей-генетиков. В частности, такие консультации способствуют предупреждению близкородственных браков, являющихся причиной рождения аномальных детей.
Своевременное выявление у детей унаследованных признаков позволяет направить одних детей в спецшколы для одаренных, других – во вспомогательные школы. Дети с умственными и физическими аномалиями (умственно отсталые, глухие, слепые) во вспомогательных школах приобщаются к общественно полезному труду, овладевают грамотой и повышают свое интеллектуальное развитие. Огромная заслуга в исправлении неблагоприятной наследственности у детей принадлежит олигофрено-, сурдо– и тифлопедагогике.
Квалифицированные педагоги в спецшколах совершенствуют математические, музыкальные и другие задатки детей, что связано с огромным трудом по их развитию. Педагог должен знать, что родители часто видят у своего ребенка необыкновенные способности, хотя на самом деле он может иметь весьма скромные задатки. Поэтому очень важно вовремя подсказать родителям, как развивать в ребенке ту склонность, которая выявляется у него и которую он, может быть, унаследовал от дедов, а не от родителей. Такое проявление способностей связано с особенностью наследственности: ее длительной устойчивостью, когда признаки передаются на протяжении многих поколений и не всегда проявляются в первых поколениях (это так называемая рецессивная наследственность).
Взаимоотношения организма со средой. Основоположник русской физиологии И.М. Сеченов писал, что «организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен, поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него». Следовательно, вне природы и социальной среды, по сути дела, нет и человека.
И.П. Павлов, развивая это положение, пришел к выводу, что о человеке необходимо говорить как о целостном организме, который тесно взаимосвязан с внешней средой и существует только до тех пор, пока сохраняется уравновешенное состояние его и окружающей среды. В связи с этим все рефлексы рассматривались Павловым как реакции постоянного приспособления к внешнему миру (например, приспособление человека к разным климатическим условиям или разной среде обитания).
Таким образом, развитие человека нельзя адекватно оценить без учета той среды, в которой он живет, воспитывается, работает, без учета тех, с кем он общается, а функции его организма – без учета гигиенических требований, предъявляемых к рабочему месту, домашней обстановке, без учета взаимоотношений человека с растениями, животными и др.
Человек - социальное существо, особенности его биологического развития часто определяются социально-экономическими факторами, хотя нередко и опосредованно. Дети из более обеспеченных слоев населения по ряду антропометрических признаков опережают сверстников на протяжении всего развития. Одна из важнейших причин морфофункциональных различий - это питание, поскольку недоедание приводит к задержке роста. Задержка в росте связана с высокой частотой заболеваний в семьях с худшими социально-гигиеническими условиями. Предполагается, что организм девочек более защищен от воздействия многих неблагоприятных факторов.
Неблагоприятные психологические воздействия могут вызвать некоторую задержку роста. Под воздействием эмоционального стресса происходит задержка секреции гормона роста. Подобные стрессы часто испытывают дети из неблагоприятных семей.
Под воздействием различных социально-экономических условий по-разному происходит половое развитие детей: чем лучше условия жизни, тем быстрее протекают процессы созревания. У детей из обеспеченных семей несколько раньше происходит смена зубов.
Половое созревание детей быстрее происходит в странах умеренного климата, а на севере и у экватора сроки его более поздние. Климатические факторы почти не оказывают влияния на рост и развитие, если условия обитания не являются экстремальными (тропическая зона и высокогорье). Так, негры-нилоты в любом возрасте имели сравнительно меньший вес по отношению к длине тела, чем жители умеренного и холодного климата. Для высокогорья характерны замедленные процессы роста и развития.
Эндогенные факторы. Важной проблемой антропологических исследований является оценка регулирующего онтогенез действия генов. Установлена связь между типом телосложения человека и особенностями скелетного и полового созревания. Вероятно, гены, определяющие телосложение человека, оказывают действие и на темпы онтогенеза.
Существуют расовые различия, мало подверженные влиянию экзогенных факторов. Сюда относятся различия между расами по пигментации кожи, форме волос, толщине губ, форме носа, проявляющиеся уже в утробном периоде. Расовыми могут быть и антропометрические признаки, например, соотношение длины ноги и длины туловища. Негры опережают европеоидов по скелетной зрелости, начиная с рождения до 3-х лет. Постоянные зубы прорезываются у негроидов в среднем на год раньше, чем у европеоидов. Возраст первой менструации не связан с расой. Некоторые вторичные половые признаки, (например, третичный волосяной покров), однако, связаны с расой.
При малых возрастных изменениях признака расовые отличия не могут сильно меняться с возрастом. Если признак сильно меняется с возрастом, то наибольшие отличия между большими расами приурочены к разным периодам. У монголоидов и европеоидов отличия по некоторым признакам с возрастом уменьшаются, а у европеоидов и негроидов увеличиваются.
Наряду с генами, ответственными за особенности телосложения, видовую и расовую принадлежность человека, существуют, видимо, гены, общие у членов одной семьи и определяющие фамильное сходство.
Близнецовый метод оценки наследственных влияний в онтогенезе. Доля влияния генетических и средовых факторов на конкретные проявления роста и развития организма изменяется от признака к признаку.
Установить меру наследственной обусловленности различных особенностей растущего организма позволяет близнецовый метод, открытый в 1875 г. Ф.Гальтоном.
Близнецы бывают однояйцевые, или монозиготные (МЗ), и двуяйцевые, или дизиготные (ДЗ). Первые имеют одинаковую наследственность, вторые генетически отличны как любые братья и сестры в пределах семьи. Условия среды для обеих пар близнецов сходные, хотя и не идентичные. При сравнении степени внутрипарных различий между монозиготными и дизиготными близнецами удается установить долю наследственных влияний на проявление в онтогенезе того или иного признака. У монозиготных сестер возраст менархе отличается в среднем на 2 месяца, а у дизиготных - на 10 месяцев. Этот факт указывает, что данный признак развития в большой степени контролируется генами.
Генетическая обусловленность роста и развития на разных этапах онтогенеза. Генетический контроль действует на протяжении всего периода роста. Однако не все гены активны к моменту рождения, а проявляются лишь в последующие годы, в соответствующих условиях.
Наследственная обусловленность роста и развития организма во внутриутробный период малозначима. Во внутриутробном периоде монозиготные близнецы могут значительно отличаться по весу и другим параметрам тела. Эти отличия не обусловлены генетической природой, а связаны с неравномерностью питания близнецов от плаценты. Существуют признаки, которые генетически строго контролируются у новорожденных.
В дошкольный период жизни генетически строго контролируется длина тела, ширина таза у мальчиков и ширина плеч у девочек.
В течение школьного периода жизни уровень генетических влияний на длину и вес тела, окружность груди, как у мальчиков, так и у девочек с возрастом повышается.
Что касается функциональных признаков, то они менее обусловлены генетически, чем признаки морфологические.
Исключение составляют чисто человеческие особенности, определяющие такие качества как двуногое хождение или речевая артикуляция.
Взаимодействие наследственных и средовых факторов и их влияние на рост, и развитие организма.
Своеобразно изменяется у близнецов характер электроэнцефалограмм, наследственная обусловленность которых понижается в четвертый-шестой, десятый-двенадцатый и девятнадцатый-двадцать первый годы и нарастает в промежуточных возрастах. Данные изменения связаны не только с эндокринными перестройками, но и действием социальных факторов -воспитания, обучения, социального положения.
Уровень генетического контроля морфологических и физиологических признаков снижается в период полового созревания.
Поэтому предполагают, что в первый год жизни и в период полового созревания ребенок испытывает сильное и определяющее влияние окружающей среды, а генетика отходит на второй план.
Этот вывод находит объяснение в особенностях антропогенеза. Принципиально новые условия родоразрешения у древнейшего человека с высокой вероятностью гибели новорожденного и прямоходящей матери требовали максимальной притирки плода к условиям организма матери, поэтому генетический контроль должен был быть минимальным.
2. Рост мозга. Развитие коры головного мозга. Развитие интеллекта. Эмоциональное развитие.
2.1 Функциональные блоки мозга
Дифференциация систем мозговой коры происходит постепенно, и это приводит к неравномерному созреванию отдельных мозговых структур, входящих в три функциональных блока мозга. При рождении у ребенка практически полностью сформированы подкорковые образования и близким к завершению является созревание проекционных областей мозга, в которых заканчиваются нервные волокна, идущие от рецепторов, относящихся к разным органам чувств (анализаторным системам), и берут начало моторные проводящие пути. Указанные области выступают материальным субстратом всех трех блоков мозга. Но среди них наибольшего уровня зрелости достигают структуры первого блока мозга (блока регуляции активности мозга). Во втором (блоке приема, переработки и хранении информации) и третьем (блоке программирования, регуляции и контроля деятельности) блоках наиболее зрелыми оказываются только те фрагменты коры, которые относятся к первичным нолям, осуществляющим прием приходящей информации (2-й блок) и выступающим выходными воротами двигательных импульсов (3-й блок) .
Другие зоны коры, обеспечивающие сложную переработку информации как в пределах одного анализатора, так и идущую от разных анализаторов, к этому времени не достигают еще достаточного уровня зрелости. Это проявляется в маленьком размере входящих в них клеток, недостаточном развитии ширины их верхних слоев (выполняющих ассоциативную функцию), в относительно маленьких размерах занимаемой ими площади и недостаточной миелинизации их элементов.
Затем в период от 2 до 5 лет идет активное созревание вторичных, ассоциативных полей мозга, часть которых (вторичные гностические зоны анализаторных систем) находится во втором блоке, а также в третьем блоке (премоториая область). Эти структуры обеспечивают процессы перцепции в пределах отдельных модальностей и выполнение последовательности действий. Следующими созревают третичные, ассоциативные поля мозга: сначала заднее ассоциативное (теменно-височно-затылочная область, ТПО) и затем, в последнюю очередь, переднее ассоциативное (префронтальная область) поле. Третичные поля занимают наиболее высокое положение в иерархии взаимодействия различных мозговых зон, и здесь осуществляются самые сложные формы переработки информации. Задняя ассоциативная область обеспечивает синтез всей входящей разномодальной информации в надмодальиое целостное отражение окружающей субъекта действительности во всей совокупности ее связей и взаимоотношений. Передняя ассоциативная область отвечает за произвольную регуляцию сложных форм психической деятельности, включающую выбор необходимой, существенной для этой деятельности информации, формировании на ее основе программ деятельности и контроль за правильным их протеканием.
Таким образом, каждый из трех функциональных блоков мозга достигает полной зрелости в разные сроки и созревание идет в последовательности от первого к третьему блоку. Это путь снизу вверх — от нижележащих образований к вышележащим, от подкорковых структур к первичным полям, от первичных полей к ассоциативным. Повреждение при формировании какого-либо из этих уровней может приводить к отклонениям в созревании следующего в силу отсутствия стимулирующих воздействий от нижележащего поврежденного уровня.
2.2 Эмоциональное развитие
Эмоции – это психическое состояние, которое отражает отношение человека к происходящему вокруг него и к себе лично. Часто эмоциями называют то, что регулирует поведение человека. Например, тревога и страх защищают нас от опасности, скука и разочарование позволяют отказаться от ненужной и бесполезной деятельности, таким образом, экономя силы, а что-то интересное способствует приливу сил, отодвигает усталость, вызывает удовольствие. Но это только одна сторона медали. Другая заключается в том, что еще наши эмоции воздействуют на окружающих нас людей положительно, отрицательно или нейтрально.
Эмоции, которые испытывает ребенок с первых минут появления на свет, и его развитие очень тесно взаимосвязаны. На основе положительных эмоций развиваются движения, речь, память. А первые эмоциональные проявления малыша, такие, как крик или улыбка, являются его средством общения со взрослым человеком. Причем можно смело заявить, что для нормального развития ребенка необходимым условием являются именно положительные эмоции.
Чтобы дети своевременно развивались, необходимо не только вовремя их кормить, одевать по погоде, обеспечивать хороший гигиенический уход, но еще и правильно организовывать, то время, когда они бодрствуют. Когда ребенок не спит, очень важно поддерживать его в радостном и бодром настроении, часто общаться с малышом, создавать условия для игры: игрушки должны соответствовать возрасту, игры – развитию, и площадь для движения должна быть достаточной.
Понятно, что в процессе развития ребенка происходят изменения не только в психической или интеллектуальной сфере, но и в эмоциональной. Буквально с каждым прожитым днем у ребенка возрастает способность не только сознавать, но и контролировать свои эмоции, меняются его взгляды на отношения с окружающими и на мир в целом.
Надо помнить, что качественное развитие эмоциональной сферы детей не происходит само по себе. В последнее время дети вместо общения со сверстниками и взрослыми много времени проводят около телевизора или компьютера. Просто многие взрослые в силу своей занятости или каких-то других обстоятельств даже не задумываются о том, что именно общение в значительной степени обогащает эмоциональную сферу и каким образом оно влияет на жизнь и развитие малыша. Наверное, из-за этого наши дети стали менее отзывчивы к чувствам других. Работа, направленная на эмоциональное развитие детей, независимо от того, проводится ли она родителем или педагогом, дома или в детском учреждении, очень важна и актуальна.
наследственность рост мозг эволюция
3. Принципы эволюции. Эволюция и экология
Существуют два твердо установленных положения относительно живой природы: во-первых, в ней заключено богатейшее разнообразие животных, растений и микроорганизмов, а во-вторых, все живые организмы, по-видимому, хорошо приспособлены к тому, чтобы решать проблемы, встающие перед ними в той среде, в которой они обитают. Можно представить себе, что либо все признаки живых организмов постоянны и оставались таковыми с тех пор, как зародилась жизнь, либо эти признаки способны изменяться и их разнообразие и адаптивность прогрессивно развертывались с течением времени. Этот последний динамический процесс теперь называют эволюцией. Относительно механизмов эволюции высказывались различные предположения— от вмешательства богов до естественного отбора. Последняя точка зрения, впервые высказанная Дарвином, в настоящее время занимает господствующее положение, и цель этой книги состоит в том, чтобы суммировать ту сложную совокупность мыслей и фактов, которые оказались с ней связанными, особенно за последние сто лет. Однако для того чтобы сделать это должным образом, необходимо оценить исторические и философские предпосылки, на фоне которых Дарвин совершил переворот в науке, а поэтому в настоящей главе будет дан краткий исторический обзор и сделаны некоторые замечания философского характера.
Выражение «nullae speciae novae» было чрезвычайно ходовым у первых систематиков, в том числе у Линнея (1707— 1778). Считалось, что виды созданы творцом, как это описано в Книге Бытия, и поэтому они неизменны. Считалось также, что» они так хорошо приспособлены ко всем превратностям своей повседневной жизни потому, что, создавая их, творец предусмотрел соответствие каждого из них его особым функциям в природе. Джон Рей (Ray, 1627—1705)—священник, естествоиспытатель и один из первых систематиков — видел в приспособленности видов доказательство существования творца, а позднее Уильям Пэйли (William Paley, 1743—1805) придал этой «аргументации от плана строения» (Argument from Design) еще большую определенность. Животные и растения, утверждали они, — это удивительные механизмы, более удивительные, чем любая из машин, сконструированных человеком. (Позднее появилась более утонченная версия этой аргументации, в которой на первый план выдвигалась гармоничность формы, а не ее полезность. Эти две точки зрения соответственно получили названия идеалистической и утилитарной.)
Однако креационистская позиция породила ряд биологических и даже теологических и философских проблем. Так, например, было обнаружено много ископаемых остатков организмов, которые более не существуют на Земле, а между тем нельзя было представить себе, чтобы совершенные создания всемогущего творца могли когда-либо устареть. Чтобы выйти из этого затруднительного положения, Кювье (Cuvier, 1769—1832), чрезвычайно влиятельный французский биолог, выдвинул теорию катастроф. В результате ряда катаклизмов, одним из которых был всемирный потоп, некоторые из созданных творцом видов были уничтожены. Еще одно затруднение порождали признаки, казавшиеся бесполезными, поскольку опять-таки едва ли можно было допустить, что из рук сверхразумного создателя могло выйти нечто несовершенное. Пытаясь объяснить существование таких бесполезных признаков, Бюффон высказал предположение, что Высшее существо создало совершенные типы, воплощенные в первоначальных видах, от которых впоследствии в результате процесса гибридизации и вырождения возникли новые виды. Так, предполагалось, что осел — это выродившаяся лошадь, а обезьяна — выродившийся человек. Но это означало отказ от допущения неизменности видов, и концепция nullae speciae novae исчезла из последнего пересмотренного издания линнеевского труда «Systema naturae». («Аргументация от плана строения» грешит также более глубокими теологическими и философскими недостатками, относящимися к происхождению разного рода несовершенных признаков и к образу творца как некоего человекоподобного конструктора, но этих вопросов мы касаться не будем.)
Даже в средние века некоторые ученые считали сотворение мира, описанное в Книге Бытия, мифом. Августин (353—430) уподоблял труд создателя прогрессивному росту дерева; подобным же образом Фома Аквинский (1225—1274) рассматривал сотворение мира как процесс постепенного развертывания возможностей, заложенных творцом в материю.
Именно в этом смысле Шарль Боннэ (Charles Bonnet, 1720— 1793) впервые использовал термин эволюции (e-volvo — развертывать), перенося представление о прогрессивном эмбриогенезе (у отдельных особей) на развитие видов. Боннэ и Тревиранус (Treviranus, 1776—1853), прославившийся как создатель термина «биология», придерживались мнения, что план строения всех форм жизни содержался в виде зародышей в первом живом существе. Однако Боннэ представлял себе это развертывание как выполнение строго детерминированной программы изменений, тогда как Тревиранус рассматривал эволюцию как реализацию тех из бесчисленного множества возможных форм (запрограммированных в каждом организме творцом), которые будут обладать свойствами, необходимыми для того, чтобы выжить в изменяющемся мире. Таким образом, все ныне существующие и вымершие виды возникли в результате взаимодействия организма и среды.
Чарлз Дарвин (1809—1882) хотел дать объяснение органической эволюции, не прибегая ни в явной, ни в скрытой форме к таким субъективными и антропоморфистским представлениям. В своей книге «Происхождение видов» (впервые изданной Джоном Мерреем в 1859 г.) Дарвин заменил идею о направленной изменчивости (вызываемой «внутренним стремлением») идеей случайной изменчивости, передаваемой по наследству.
Кроме того, Дарвин считал, что та изменчивость, которая лежит в основе эволюции, слагается из очень небольших непрерывных отклонений от первоначальной формы. О допускал возможность крупных внезапных изменений, но считал, что они редки и в большинстве случаев ведут к уродствам.
Таким образом, суть дарвиновской теории механизма эволюции сводилась к следующему: 1) у особей в пределах каждого отдельного вида наблюдается значительная, но непрерывна изменчивость по морфологическим и физиологическим признакам; 2) эта изменчивость возникает случайным образом и наследуется; 3) популяции животных и растений обладают значительной способностью к увеличению; 4) однако необходимые им ресурсы ограничены, и поэтому особи данной популяции борются1 за собственное существование и за существование своих потомков; 5) поэтому только некоторые (те, кого Дарвин назвал наиболее приспособленными) выживают и оставляют потомков, обладающих теми же самыми признаками; 6) в результате такого естественного отбора наиболее приспособленных представители данного вида становятся все лучше и лучше адаптированными к окружающим условиям.
Использованная литература
1. Вилли К. Биология.- М.: Мир, 2008.- 808с.
2. Біологія / под. общ. ред. Проклова. Р.О..- К.: Вища школа, 2002.- 622с.
3. Біологія / Мамедова А.Д, Папирник А.Е.,Ольжич С.В. .- К: Благовіст, 2001.- 400с.
4. Гуляев Г. В. Генетика.- М.: Изд-во Колос, 2001.- 344с.
5. Гусева Н. М., Котик Т.С. Биология.- Запорожье: Премьер, 2001.- 175с.