Біологія розвитку

БІО­ЛО́ГІЯ РО́ЗВИТКУ  — біо­логічна дисципліна, що ви­вчає закономірності індивідуального роз­витку живої системи. До зав­дань Б. р. належать дослідже­н­ня сутності й причин заплідне­н­ня, структурно-функціон. змін в організмі, генет. і молекуляр. подій, що їх контролюють; закономірностей детермінації, диференціації та регенерації клітин і тканин, до­зріва­н­ня й старі­н­ня особин, при­стосува­н­ня їх до умов довкі­л­ля тощо. Початки знань про особливості індивід. роз­витку тварин ві­домі ще зі Стародав. Єгипту, Вавилону, Індії, Китаю, Греції. Але перші узагальне­н­ня знань повʼязані з іменами Гіп­пократа (преформізм: у зародку заздалегідь утворені й ви­значені всі особливості майбутнього організму, від­бувається лише його ріст без диференціації) та Аристотеля (епігенез: організм зароджується із без­структур. маси, з якої послідовно формуються нові частини зародка). Їхні натурфілософ. вче­н­ня по­всюдно поширилися в епоху Від­родже­н­ня, коли вина­йде­н­ня й за­стосува­н­ня мікро­скопа (Л. Гук, А. Левенгук, 17 ст.) в наук. дослідже­н­нях дало змогу від­крити й описати статеві клітини. У звʼязку з цим на позиціях креаціонізму в 17 ст. від­родилася ідея преформації (А. Гал­лер, Ш. Бонне): зародки всіх поколінь у мініатюр. ви­гляді закладені в яєчниках першої самиці в момент створе­н­ня. У 2-й пол. 18 ст. їй була проти­ставлена більш об­ґрунтована теорія епігенезу К. Вольфа (1759): кожний орган утворюється з неорганізованої суб­станції й роз­вивається як ново­утворе­н­ня. Ця теорія, не­зважаючи на її примітивізм і механістичність, зумовила пере­хід до нового світо­гляду в біо­логії.

Основи класич. дослідж. в галузі ембріології в Київ. університеті заклав О. Ковалевський. Сут­тєвий вплив на роз­виток ембріолог. досліджень у цьому Університеті справили О. Сєверцов та його учні І. Шмальгаузен, М. Вос­кобойников та ін. У Харків. університеті ембріолог. дослідж. проводили П. Степанов, О. Брандт, В. Рейнгард, М. Кащенко. Першу працю з ембріології в Україні опублікував 1845 О. Нордман. Вчені України зробили значний внесок в опис ембріонал. роз­витку тварин різних таксоном. груп. Перші ретельні дослідж. роз­витку губок виконав І. Мечников. Результати його дослідж. згодом дали під­ставу для виділе­н­ня губок у само­стійний тип багатоклітин. організмів і ві­діграли велику роль у роз­роблен­ні теорії походже­н­ня багатоклітин­них. Основи вче­н­ня про ембріонал. роз­виток пред­ставників різних класів кишковопорожнин­них заклали О. Ковалевський, І. Мечников, О. Коротнєв, В. Заленський. Класичні дослідже­н­ня ембріонал. роз­витку плоских червів провели І. Мечников, В. Заленський, С. Пере­яславцева. 1892 С. Пере­яславцева дослідила процеси дробле­н­ня й утворе­н­ня зародкових листків у турбелярій Чорного м. І. Мечников і В. Заленський поклали початок ви­вчен­ню ембріонал. роз­витку немертин. Харків. дослідник Г. Радкевич ви­вчав ембріогенез круглих червів (1871). Ембріонал. роз­виток кільчастих червів в Україні ви­вчали І. Мечников, О. Ковалевський, В. Заленський, М. Бобрецький, В. Репʼяхов, П. Бучинський, О. Коротнєв та ін. У праці «Эмбриологические ис­следования червей и членистоногих» (1872) О. Ковалевський від­крив у олігохет телобластичний спосіб роз­витку мезодерми і вперше встановив утворе­н­ня у ан­нелід зародкових листків, гомологічних зародковим листкам хребетних. Велике значе­н­ня у створен­ні основ порівнял. ембріології мали роботи О. Ковалевського, І. Мечникова, В. Заленського, В. Рейнгарда, В. Репʼяхова, О. Коротнєва, присвячені зародковому роз­витку й пере­творен­ню личинки моховаток. Проведено роботи з ви­вче­н­ня ембріології членистоногих (В. Рейнгард, Я. Лебединський, П. Бучинський та ін.), ембріонал. роз­витку ракоподібних (І. Мечников, В. Рейнгард, С. Пере­яславцева, Я. Лебединський, П. Бучинський). Завдяки дослідже­н­ням різних ракоподібних встановлено широку амплітуду типів дробле­н­ня яєць і від­мін­ності способів гаструляції. На­прикінці 19 ст. зʼясовано, що характеристики організму формуються по­ступово на під­ставі успадкованої інформації, яка міститься в хромосомах (у процесі формотворе­н­ня здійснюється диференціація організму на під­ставі геномної інформації з появою якісно нових ознак і властивостей), але за браком фактичного матеріалу неможливо було ви­значити, як саме геном контролює роз­виток. Видатний нім. ембріолог В. Ру вважав, що в хромосомах яйцеклітини лінійно пред­ставлені ознаки всього організму, які внаслідок клітин. поділів нерівномірно роз­поділяються в дочірніх клітинах. Г. Дріш встановив, що кожна клітина, яка походить із зиготи, зберігає потенційну можливість роз­витку, а пізніше нім. ембріолог Т. Бовері довів, що нормал. роз­виток залежить від нормал. роз­поділе­н­ня хромосом під час поділу клітини. Класичні роботи Ґ. Менделя та Т. Морґана продемонстрували наявність у хромосомах генів і стали основою створе­н­ня хромосом. теорії спадковості. У 1930-х рр. вчені Г. Шпеманн та Г. Мангольд від­крили «організаційні центри» в ембріонах. Ембріогенез стали тлумачити як по­ступову появу в зародку щоразу нових «індукторів» роз­витку, які ви­значають і спрямовують роз­виток тих чи ін. його зон. Було зʼясовано взаємозалежність та диференціацію частин ембріона, його інтеграцію на кожній стадії роз­витку. Теорія ембріонал. індукції залишається й досі предметом щонай­активніших досліджень у Б. р. Революція в молекуляр. біо­логії в серед. 20 ст. дала змогу по­глибити ви­вче­н­ня молекуляр. та субклітин. основ індивід. роз­витку. Сьогодні можливе дослідже­н­ня ролі окремих генів, поведінки клітин і між­клітин. сигналізації у ви­значен­ні заг. плану будови тіла та особливостей диференціації клітин в ембріогенезі; скла­да­н­ня карт презумптивних органів на ран­ніх етапах онтогенезу; зʼясува­н­ня причин втрати тотипотентності клітин та можливість клонува­н­ня як окремих клітин, так і цілих організмів. Нині Б. р. набуває швидкого роз­витку, зумовленого вина­йде­н­ням нових дослід. технологій молекуляр., клітин. біо­логії та генетики, які допомагають знаходити від­повіді на про­блемні пита­н­ня.

У Б. р. великий внесок зробили М. Кольцов, І. Шмальгаузен, І. Філіпченко, Д. Філатов, М. Завадовський, праці яких заклали основи ви­вче­н­ня причин­них механізмів індивід. роз­витку вже в перші десятиріч­чя 20 ст. В довоєн­ні роки виникли школи й великі колективи наук. спів­робітників, які роз­робляли про­блеми Б. р. Їхні праці були ві­домі в усьому світі. У воєн­ні та повоєн­ні роки, коли світ. наука досягла значних успіхів у галузі молекуляр. біо­логії й молекуляр. генетики, а пізніше й у Б. р., від­повід­ні дослідже­н­ня в СРСР не набули роз­витку з ідеолог. причин. У період хрущов. «від­лиги» почався роз­виток Б. р. в СРСР, зокрема академік Б. Астауров багато зробив для від­новле­н­ня досліджень індивід. роз­витку й 1967 очолив у системі АН СРСР Ін­ститут біо­логії роз­витку, якому на­дано імʼя М. Кольцова. Про­граму сучас. курсу «Біо­логія роз­витку» вперше роз­робили Б. Новиков і Т. Детлаф. В Україні Б. р. як синтетичну науку ви­вчають у різних н.-д. установах і викладають на біол. ф-тах університетів.

Літ.: Нейфах А. А., Тимофеева Н. В. Молекулярная биология процес­сов развития. Москва, 1977; Зус­сман М. Биология развития / Пер. с англ. Москва, 1977; Светлов П. Г. Физиология (механика) развития. Ленин­град, 1978; Развитие биологии на Украине. Т. 1. К., 1985; Гилберт С. Биология развития / Пер. с англ. Москва, 1995.

С. М. Гарматіна

Завантажити статтю