Регенерация как процесс адаптации к окружающей среде

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ЛИЦЕЙ №1 п. НАХАБИНО
РЕГЕНЕРАЦИЯ КАК ПРОЦЕСС АДАПТАЦИИ К
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
(СТЕНДОВАЯ РАБОТА)
Автор работы:
Кухарева Татьяна Игоревна
Ученица «10А» класса
E-mail: [email protected]
телефон: +7(985)305-19-28
Научный руководитель:
Лукуткина Ольга Анатольевна
учитель биологии
Нахабино 2013
Регенерация как процесс адаптации к окружающей среде на примере
представителей различных живых организмов.
I. Что такое регенерация.
Регенерацией называется восстановление организмом утраченных
частей на той или иной стадии жизненного цикла. Регенерация,
происходящая в случае повреждения или утраты какого-нибудь органа или
части организма, называется репаративной. Регенерацию в процессе
нормальной жизнедеятельности организма, обычно не связанную с
повреждениями или утратой, называют физиологической.
В каждом организме на протяжении всей его жизни постоянно
идут процессы восстановления и обновления. У человека, например,
постоянно обновляется наружный слой . Птицы периодически сбрасывают
перья и отращивают новые, а млекопитающие сменяют шерстный покров.
У листопадных деревьев листья ежегодно опадают и заменяются свежими.
Такие процессы носят название физиологической регенерации.
Репаративной называют регенерацию, происходящую после повреждения
или утраты какой-либо части тела. Выделяют типичную и атипичную
репаративную регенерацию.
При типичной регенерации утраченная часть замещается путем
развития точно такой же части. Причиной утраты может быть внешнее
воздействие (например, ампутация), или же животное намеренно отрывает
часть своего тела (аутотомия), как ящерица, обламывающая часть своего
хвоста, спасаясь от врага.
При атипичной регенерации утраченная часть замещается структурой,
отличающейся от первоначальной количественно или качественно. У
регенерировавшей конечности головастика число пальцев может оказаться
меньше исходного, а у креветки вместо ампутированного глаза может
вырасти антенна.
2
1. Регенерация инфузории трубача.
Инфузория трубач — излюбленный объект для экспериментальных
исследований по регенерации. Многочисленными опытами была доказана
высокая регенеративная способность трубачей. Инфузорию тонким
скальпелем можно разрезать на множество частей, и каждая из них через
короткое время (несколько часов, иногда сутки и более) превратится в
пропорционально построенного, но маленького трубача, который затем в
результате энергичного питания достигает типичного для данного вида
размера. Для завершения восстановительных процессов в регенерирующем
кусочке должен быть хотя бы один сегмент четковидного макронуклеуса.
2.Регенерация гидры.
Установлено, что гидра обладает очень высокой способностью к
регенерации. Так, при разрезании тела гидры поперек на несколько частей
каждая из них восстанавливает и «голову» и «ногу», сохраняя исходную
полярность, т.е. рот и щупальца развиваются на той стороне, которая была
ближе к оральному концу тела, а стебелек и подошва — на аборальной
стороне фрагмента. При этом целый организм может восстанавливаться из
отдельных совсем небольших кусочков тела, составляющих менее 1/100
первоначального объема целой гидры. Восстановление происходит также
из кусочков щупалец и даже из взвеси клеток. При этом сам процесс
регенерации не сопровождается усилением клеточных делений и
представляет собой типичный пример морфаллаксиса.
3
3.Регенерация у плоских червей (на примере белой планарии).
Чемпионами в регенерации являются плоские черви планарии: если
планарию разрезать надвое, то каждая из половин восстановит
недостающую часть. Однако даже среди них не все полностью владеют
искусством регенерации: некоторые, к примеру, могут восстановить хвост,
но не способны вырастить голову.(На 2 картинке видно, что у отрезанной
части появились глаза)
3.Регенерация у тараканов.
Тараканы обладают невероятными регенеративными способностями.
Они могут выжить после сильного удара, только если им удастся добраться
до воды. Именно вода обеспечивает высокую регенерацию тараканьего
организма.
4. Регенерация у аксолотля.
Что там хвост, как у некоторых ящериц: аксолотль успешно отращивает
новую полностью функциональную лапку, взамен отсечённой, скрупулёзно
воссоздавая все косточки, все мускулы, кожу, сосуды, нервные волокна...
4
На это уходит лишь три недели. Повреждённые лёгкие или спинной мозг
также у данных саламандр (да и у ряда других), реконструируются
замечательно. И шрамов не остаётся. Один из опытов, проведенный в 1925
году, показал, что жабры и часть хвоста, отрезанные у аксолотля 17.01.1925
полностью регенерировали к 22.04.1925.
5.Регенерация у рептилий (на примере ящерицы).
Ящерица — яркий пример регенеративных способностей организма.
Спасаясь от врагов, она способна отбросить хвост. Но отброшенная часть
тела уже не будет полноценной. В хвосте не будет позвонков, и вновь
отбросить его ящерица уже не сможет. Регенерировавший хвост более
подвержен влиянию внешних факторов — например, у многих ящериц
хвост мутирует, раздваиваясь на конце.
5
6. Регенерация у оленя.
Основной отличительный признак оленей — рога. Почти у всех оленейсамцов есть рога, а у карибу и у королевского оленя рога имеют и самки. У
оленей рога не пустотелые, как у коров,а имеют ячеистую структуру.
Каждую весну у оленя-самца вырастает новая пара рогов, а каждую зиму,
по окончании брачного сезона, он их теряет. У некоторых разновидностей
оленя рога представляют собой одиночные отростки, а у других на каждом
роге может быть до одиннадцати ответвлений. В первый год жизни на лбу
у оленя появляются две кнопкообразные выпуклости. Они называются
«ножками», и олень их никогда не теряет. Когда рога растут, они покрыты
чувствительной кожей, которая называется «бархатом». Ее пронизывают
кровеносные сосуды, которые питают рога и наращивают кость. Когда рога
достигают полного размера, через два или четыре месяца после этого
кровоснабжение перекрывается из-за появления у основания рогов кольца.
От этого рога высыхают и в конце концов отпадают. Обычно олень трется
рогами о деревья и этим ускоряет их отпадение.
6
7.Регенерация у человека.
У человека известно только два вида клеток, которые могут
регенерировать, - это клетки крови и клетки печени. Но здесь принцип
регенерации иной. Когда эмбрион млекопитающего развивается, немножко
клеток остается в стороне от процесса специализации. Это -стволовые
клетки. Они обладают способностью пополнять запасы крови или
отмирающих клеток печени. Костный мозг тоже содержит стволовые
клетки, которые могут становиться мышечной тканью, жиром, костями или
хрящами - в зависимости от того, какие питательные вещества им даются.
Также к регенерации способны эпителиальные клетки человека — они
регулярно обновляются.
8.Регенерация у растений.
Регенерация у растений может происходить на месте утраченной части
(реституция) или на другом месте тела (репродукция). Весеннее
восстановление листьев опавших осенью - естественная регенерация типа
репродукции. Обычно, однако, под регенерацией понимают лишь
восстановление насильственно утраченных частей. При такой регенерации
организм, прежде всего, использует основные пути нормального развития.
Поэтому регенерация органов у растений происходит преимущественно
путём репродукции: отнятые органы компенсируются развитием
существующих или образующихся вновь метамерных заложений. Так, при
отрезании верхушки побега усиленно развиваются боковые побеги.
Растения или их части, развивающиеся не метамерно, легче регенерируют
путём реституции, как и участки тканей. Например, поверхность ранения
может покрыться так называемой раневой перидермой; рана на стволе или
ветке может зарубцеваться наплывами. Размножение растений черенками простейший случай регенерации, когда из небольшой вегетативной части
восстанавливается целое растение.
Широко распространена регенерация и из отрезков корня, корневища
7
или слоевища. Можно вырастить растения из листовых черенков, кусочков
листа (например, у бегоний). У некоторых растений удавалась регенерация
из изолированных клеток и даже из отдельных изолированных
протопластов, а у некоторых видов сифоновых водорослей - из небольших
участков их многоядерной протоплазмы. Молодой возраст растения
обычно способствует регенерации, но на слишком ранних стадиях
онтогенеза орган может оказаться неспособным к регенерации.
Интересные факты о регенерации.
1.Необычные для млекопитающих способности к регенерации тканей
обнаружены у иглистых мышей, обитающих в Африке и на Ближнем
Востоке. Кожа этих грызунов в 20 раз менее прочная, чем у обычных
мышей, поэтому зверьки легко сбрасывают её в случае опасности. Через
некоторое время на месте раны вырастает новая кожа с полноценными
волосяными луковицами.
2.Стебелёк водоросли ацетабулярии достигает в длину 6 см, а шляпка —
диаметра 1 см. При этом ацетабулярия состоит из единственной клетки с
одним клеточным ядром. Водоросль часто повреждается прибоем, но
может регенерировать все свои части, кроме ядра, которое расположено в
прикреплённой к камням ножке.
8
3.У омаров происходит регенерация глаз, если он их потеряет.
4.Зуб — единственный орган у человека, неспособный к регенерации.
5.Полип гидра обладает высокой регенерационной способностью. Если
рассечь гидру на две части, то они обе регенерируют до взрослой гидры.
Доказано, что гидры теоретически бессмертны.
6.Если тело взрослой губки продавить через сетчатую ткань, то все клетки
отделятся друг от друга. Если затем поместить их в воду и перемешать,
полностью разрушив все связи между ними, то спустя некоторое время они
начинают постепенно сближаться и воссоединяются, образуя целую губку,
сходную с прежней.
Использованные материалы:
1.Ru.vlab.wikia.ru – ст. Регенерация
2.Www.zooeco.com – регенерация гидры.
3.Copulenta.computerra.ru – Регенерация планарии.
4.Dic.academic.ru – Регенерация инфузорий.
5.Arosh.at.ua – Регенерация аксолотля.
6. Энциклопедия «Все обо всем» - ст.»Почему олени сбрасывают рога?»
7.Www.krugosvet.ru – регенерация у растений.
8.Nlo-mir.ru – Регенерация у человека.
9.Информация, представленная в Биологическом музее им. К.А.
Тимирязева.
10. Www.musey-factov.ru – Интересные факты о регенерации.
9