Развитие на Животните : Ние сме просто "тръби"

Ти си чудо! Знаеш ли това? Днес ще говорим за развитието на животните и чудото на живота. Процесът, през който животните преминават, за да се превърнат от сперматозоид и яйцеклетка до многоклетъчен организъм, е невероятен. Не, не е просто невероятен. Удивително, трансцедентно великолепно е. Великолепно! Ние всички сме нещо като тръби. Не е яко. Знам. При животните наблюдаваме всякакви различни форми, размери и интелигентност. И заради безкрайната ни мъдрост ние, хората, сме измислили система за класифициране на животните в зависимост колко близки са едно до друго. Днес ще говорим за някои разлики между животните на ниво тип. Което се е случило в ранните фази на развитие. Това е така, защото много големи решения се взимат в краткото време на оплождане на яйцеклетката от сперматозоида. И това как се полага тази ранна ембрионална основа определя какъв вид удивително многоклетъчно същество ще бъдеш накрая. Или пък не толкова удивително. Здравейте, водни гъби. Животинските типове варират от много прости, като водните гъби, до по-сложни видове. Признаци на сложност при животните включват: симетричност, брой органи, специализираност на клетките. Водната гъба например е голяма бъркотия по отношение на симетрията и реално няма никакви органи. Всъщност, ако сложиш жива водна гъба в блендер и оставиш смутито от гъбата за една нощ, като се събудиш сутринта, ще откриеш, че оцелелите клетки са се намерили една друга и се трансформират отново във водна гъба. Опитай нещо такова с друго животно. Всъщност, не. Недей да пробваш това с което и да е друго животно! Мисълта ми е, че повечето животни са много по-сложни от гъбите. И сложността при животните зависи от това какво се случва през първите часове на развитието. И ето едно ясно правило. Колкото по-сложно е животното, толкова повече то прилича на тръба, обвита с различни слоеве. И тук си казваш: "Ъъ, Ханк, какво?" Ето какво се случва. Важен индикатор за това колко комплексна е една форма на живот, е това колко тъканни пласта създава в най-ранните си стадии на развитие. Водните гъби образуват само един. Медузите и коралите образуват два слоя, а всички по-сложни животни образуват три. Ранните фази на развитие си приличат при всички животни. Спомни си, че сперматозоидите и яйцеклетките са гамети, хаплоидни клетки, които носят само единични хромозоми. След като сперматозоидът оплоди яйцеклетката, двете хаплоидни клетки обединяват информацията си и формират зигота. Една красива диплоидна клетка с два комплекта хромозоми, които съдържат всички инструкции, необходими за създаването на нов живот. Което, разбира се, е жестоко. Прескачаме до час и половина след оплождането, където зиготата е започнала дробене и чрез митоза се получават две, четири, осем, 16 клетки, докато имаме плътна топчица от 32 клетки. Това всъщност е морула. Поне според този пич. Морула. И морулата изглежда като малина или черница, откъдето и идва името от латински. Ммм, сочно. Морулов пай. О, не. Ще ни забранят в училищата. Със създаването на още клетки, това топче започва да отделя секрет, който оформя празно място в центъра. Това довежда до образуване на куха сфера от клетки, наречена бластула. Внимавай сега, защото тук стигаме до сериозната работа. Повечето животни, за които се сещаш, имат уста, нали така? И по същия признак повечето от тях имат анус. И давай, приготви си кикотенето, защото ще казвам анус доста често в това видео. Например сега. Анус. Повечето животни имат уста и анус. Само момент – освен ако не си водна гъба. Гъбите нямат уста или анус. Има и други животни като актиниите, медузите и коралите, които имат само един отвор, който служи и за уста, и за анус. Не се ли радваш, че сме малко по-сложни от това? Струва си, да се отбележи, че имат радиална симетрия. Всичките им части излизат радиално от централна точка. Това е тяхната уста/анус. И това е малко по-сложно от това да нямаш никаква симетрия като гъбите, но съвсем малко. Имам предвид – анусът и устата им са в едно. По-сложните животни, с изключение на бодлокожите като морската звезда и морските таралежи, имат двустранна симетрия. Имаме двустранни тела, които изглеждат еднакво от двете страни. И нещо друго общо е, че имаме анус на различно място от устата ни. Това разделение е ключово, защото означава, че ние, като животни, сме построени около тръба, хранопровода – с устата в единия край и ануса в другия. Процесът на оформяне на хранопровода се нарича гаструлация и това е голяма работа. Когато оставихме малката бластула, тя просто беше малка кръгла куха топка от клетки. Гаструлацията започва, когато започне да се образува вдлъбнатина в бластулата. Това място, където бластулата започва да се вгъва навътре, се нарича бластопора. При животните с уста и анус в едно развитието спира дотук. Затова те имат само една дупка за всичките дейности. Но при всички други вгъването продължава, докато гънката не стигне до другия край и не създаде кух наниз от клетки. Сега имаме гаструла. Две различни неща могат да се случат, в зависимост от това какво животно ще се получи: Или животно, чиято уста е отворът, оформен от бластопората – това са първичноустни – или на което анусът е структурата, изградена от бластопората. Това са вторичноустните. Познай от кой вид си? Запиши си го. Искам да видя предположенията. Хордовите – това са всички гръбначни, както и няколко наши роднини като морската звезда, са вторичноустни. Това значи, че сме били някога само отвор на дупе, прикрепен към малка топка клетки. И това включва теб и мен. Поздравления! Надявам се, ти става ясно, че формирането на храносмилателния тракт е първото нещо, което се случва при развитието на едно животно. И това става при всяко същество, независимо дали е бавноходка или бяла мечка. Или рапърът T-Pain. Чудото на живота! Дотук малкият кух наниз от клетки се състои от два пласта: външен слой, наречен ектодерма, и вътрешен слой, наречен ендодерма. Това са твоите зародишни слоеве. Тези организми, които спират развитието си в този момент с тази класическа уста/анус комбинация – остават само с два зародишни слоя. Те се наричат двупластови и са родени така. Което е нормално за тях. Но ние, по-сложните животни, чиито усти са отделни от анусите... Да! ...развиваме трети пласт тъкани, което ни прави трипластови. Тук ектодермата ще се превърне в кожата, нервите, гръбнака и голяма част от мозъка на животното, докато ендодермата ще образува храносмилателната система – хранопровода, стомаха, червата и пр. Освен това някои от клетките започват да се отделят между ендодермата и ектодермата и образуват друг слой, наречен мезодерма. Тези клетки накрая ще образуват мускулите, кръвоносната и репродуктивната системи. А при гръбначните – и повечето от костите. И как изглежда нашият ембрион сега? Яко! Оттук това малко приятелче ще продължи и изпълни съдбата си да бъде калинка или морж, или нещо друго. Сега изглежда добър момент да разгледаме напълно опроверганата теория, която биолозите днес отхвърлят страстно, но която всъщност е удобна за осмисляне на това как ембрионът на едно животно се развива напълно. Освен това е чудесна биолография! През средата на 19-и век немският зоолог Ернст Хекел опитва да докаже това, което днес посочваме като теория на рекапитулацията. В общи линии, и това не е никак просто, теорията на рекапитулацията твърди, че "онтогенезата повтаря филогенезата". Моля? С други думи, онтогенезата, или растежът и развитието на ембриона, повтаря или обобщава филогенезата, което е еволюционната история на вида. Това означава, че например човешкият ембрион през развитието си ще премине през еволюционните стъпки, отнели стотици милиона години на един едноклетъчен организъм да еволюира до напълно развит човек. Хекел е бил съвременник на Дарвин и трудът "Произход на видовете" му е оказал силно влияние, по-специално разделът, който отбелязва колко е яко, че всички ембриони на гръбначните си приличат доста, независимо дали са бозайници, птици или влечуги. Дарвин обаче предупреждавал, че това вероятно не е добър начин да се реконструира историята на еволюцията. Той просто мислел, че ембрионалните прилики са доказателство за общ произход на видовете. Хекел изглежда бил твърде припрян. Той чул първата част от идеята на Дарвин, но не и останалото, така че се впуснал и бързо написал две книги за това как развитието на ембриона наподобява еволюционното развитие на възрастните от вида. Което е точно това, което Дарвин казва, че не се случва. Както и да е, Хекел прекарал доста време, гледайки ембриони и наблюдавал, че процепи във врата на човешкия ембрион наподобяват хрилете при рибите. И заключил, че това значи, че сме имали прародител, подобен на риба в някакъв момент. Нарисувал е множество фигури на различни животински ембриони в различни стадии на развитието, за да докаже теорията си. И неговите илюстрации на ембриони започнали да си проправят път в учебници по целия свят. Хекел е точно типът човек, който наистина ядосва учените, защото обичащите науката премислят нещата и откриват всички слаби места на една идея, преди да започнат да публикуват книги за нея. А Хекел издавал том след том и не след дълго всичките "данни", които събрал, убедили доста други хора, в това число и Дарвин, че е надушил нещо. Но накрая се оказало, че Хекел e подправял рисунките си на ембриони, за да накара данните да паснат на рекапитулационната му теория, вместо да направи теорията да пасне на данните. Но по това време вече всички са знаели за теорията и ако има нещо по-трудно от това да научиш хората нещо, то това е да ги отучиш нещо. И сме тук сега, почти 150 години по-късно, все още говорим за теория на рекапитулацията. Но това не е толкова заради инат спрямо лошата идея, отколкото заради факта, че реално звучи логично, ако не се приема буквално. В някакъв момент от ембрионалното развитие човек наистина има хрилни процепи като риба и опашка като куче или прасе, или ягуар, и пръсти с ципа като жаба. И докато не е истина, че всяка зигота възпроизвежда цялата животинска еволюция, начинът, по който едно животно се развива, ни напомня, че всъщност сме роднини с други хордови животни. И започваме просто като тръбичка – уста на единия край и анус на другия. Което е супер удивително.