登陆注册
5935000000018

第18章 生物的个体发育与遗传因素

生物的个体发育是指多细胞生物体从受精卵开始,经过细胞分裂、组织分化、器官形成,直到性成熟等过程。

对于进行有性生殖的生物来说,个体发育的起点是受精卵。那么,一个小小的受精卵是怎样发育成为一个性成熟个体的呢?

原来,从受精卵形成胚胎,然后胚胎再逐渐生长发育成为个体,这一过程称为个体发育。个体发育从生长、发育、成熟到形成下代的卵细胞或精子,直至个体逐渐衰老死亡,而构成个体发育史。从形态上看,个体发育过程要依次经历生长、分化和形态发生。

1.被子植物的个体发育

被子植物的个体发育过程可以大致分为种子的形成和萌发、植株的生长和发育等阶段。

种子的形成和萌发是在被子植物的双受精完成以后,一般说来,花被和雄蕊首先凋谢,柱头和花柱也随之萎缩,只有子房还在继续生长发育着。在子房的胚珠里面,受精卵逐渐发育成胚,而受精的极核逐渐发育成胚乳。

对于不同的被子植物而言,其胚的发育也不同,但发育的过程大体相同,下面以荠菜为例来说明。荠菜的受精卵经过短暂的休眠以后,便开始进行有丝分裂。在第一次分裂形成的两个细胞中,靠近珠孔的一个叫做基细胞,另一个叫做顶细胞。顶细胞经过多次分裂,形成球状胚体。基细胞经过几次分裂,形成一列细胞,构成胚柄。胚柄能够从周围组织中吸收并运送营养物质,供球状胚体发育。研究还表明,胚柄能产生一些激素类的物质,有利于胚体的发育。在胚体发育完成后,胚柄也就退化消失了。

球状胚体顶端两侧的细胞分裂速度比较快,因此便形成了两个突起,这两个突起逐渐发育成两片子叶。两片子叶之间的一些细胞发育成胚芽,胚体基部的一些细胞发育成胚根,而胚芽与胚根之间的细胞则形成胚轴。在这样的情况下,子叶、胚芽、胚轴和胚根就构成了荠菜的胚。

胚乳的发育是指受精的极核不经过休眠,就开始进行有丝分裂,经过多次分裂形成大量的胚乳细胞。这些胚乳细胞构成了胚乳。

多数双子叶植物在胚和胚乳发育的过程中,胚乳逐渐被胚吸收,营养物质储存在子叶里,这样就形成了无胚乳种子,如大豆、花生和黄瓜等。多数单子叶植物在胚和胚乳发育的过程中,胚乳不被胚吸收,这样就形成了有胚乳的种子,如小麦和玉米等。

在胚和胚乳发育的同时,珠被发育成种皮。这样一来,整个胚珠就发育成种子。与此同时,子房壁发育成果皮,整个子房就发育成果实。果实和种子成熟以后,便从母体上脱落下来。如果遇到合适的环境条件,种子就会萌发并长成幼苗(有些植物的种子需要经过一段时间的休眠才能萌发)。

植株的生长和发育是指幼苗经过一段时间的生长,成为一株具有根、茎、叶三种营养器官的植株。植株生长发育到一定阶段,就开始形成花芽,接下来便是开花、结果。花芽的形成,标志着生殖生长的开始。对于一年生植物和二年生植物来说,在植株长出生殖器官以后,营养生长就逐渐减慢甚至停止。对于多年生植物来说,当它们达到开花年龄以后,每年营养器官和生殖器官仍然生长发育。其中营养器官的生长发育包括:根和茎顶端分生组织的活动,使茎不断长高,根不断伸长。与此同时,由于茎和根的形成层的活动,使茎和根不断长粗。这多年生植物就逐年长大。

2.高等动物的个体发育

高等动物的个体发育可以分为胚胎发育和胚后发育两个阶段。胚胎发育是指受精卵发育成为幼体。胚后发育是指幼体从卵膜孵化出来或从母体内生出来以后,发育成为性成熟的个体。蛙是大家都熟悉的一种卵生动物,下面以蛙为例来讲述高等动物的个体发育。

蛙的胚胎发育一般是在春季,因为在温度适宜时,雌蛙和雄蛙抱对,将卵细胞和精子排在水中,并且在水中完成受精。受精卵的上端是动物极,下端是植物极。靠近动物极的半球叫做动物半球,颜色较深(含色素颗粒),里面含卵黄少,比较轻些。靠近植物极的半球叫做植物半球,颜色较浅,里面含有丰富的卵黄,比较重些。这样一些特点,使受精卵的动物半球朝上,可以吸收大量的太阳辐射能,从而保证受精卵发育所需的温度条件。

3.高等动物个体发育过程(以蛙为例)

动物卵细胞的富含原生质的一端。动物的卵多呈球形,由于卵内所含细胞质、细胞器、核糖体、卵黄、色素粒及糖原颗粒等物质的不均匀分布而表现出极性,分为动物极和植物极。营养物质(卵黄)较少、卵裂速度较快的一极称为动物极。细胞核偏位于动物极。与动物极相对的一端含较多的卵黄颗粒或卵黄小板、卵裂速度较慢的一极称植物极。由于卵黄较其他细胞的比重大,植物极总是向下。从动物极到植物极的中轴线称为卵轴,卵内各种物质往往沿卵轴形成梯度分布。

在地球上,有重力场的环境中,蛙的受精卵的发育过程由于受重力作用的影响,使受精卵的卵黄分布不均匀,卵黄在上部分布较少,形成动物半球;而下部卵黄分布较多,形成植物半球。从而使植物半球的比重比动物半球的比重大。

受精卵开始发育时,首先进行细胞分裂,这叫做卵裂。第一次卵裂是沿着从动物极到植物极的卵轴方向进行的。第二次卵裂的方向也是这样,但是分裂面与第一次的相互垂直。第三次卵裂的方向是与卵轴相互垂直的,但分裂面稍稍偏向动物极一侧。在这样的情况下,受精卵经过三次卵裂就形成了具有8个细胞的胚胎,上面的4个细胞较小,下面的4个细胞较大。

卵裂继续下去,由于动物半球的细胞分裂较快,所以其细胞的数量较多,但是细胞的体积较小。植物半球由于含卵黄较多,细胞分裂较慢,因而细胞的数量较少,细胞的体积较大。卵裂进行到一定时期,细胞增多,胚胎就形成了一个内部有腔的球状胚。这个时期的胚胎叫做囊胚,囊胚内的腔叫做囊胚腔。由于动物半球的细胞分裂较快,因此,新产生的细胞就向下推移,覆盖在植物半球细胞的外面。与此同时,植物半球的一些细胞开始陷入囊胚腔内,其周围的一些植物半球的细胞也被卷入到囊胚腔中。这样一来,囊胚腔也就缩小了。在内陷细胞之间出现了凹陷,形成一个新腔,叫做原肠腔。随着凹陷的向内逐渐推进,原肠腔逐步扩大,囊胚腔进一步缩小。处于这一时期的蛙胚,也就具有了三个胚层:外胚层、中胚层和内胚层。这三个胚层也叫做原肠胚。

原肠胚的外胚层由仍然包在胚胎表面的动物半球细胞构成,内胚层由内陷的植物半球细胞构成,中胚层位于外胚层与内胚层之间。这三个胚层继续发育,经过组织分化、器官形成,最后发育成为一个完整的幼体——蝌蚪。

那么,早期的动物胚胎的各个部分,分别发育成动物体的哪些器官、系统呢?1925年,德国动物胚胎学家福格特想出了一个巧妙办法。他用无毒的染料将琼脂薄片染上颜色,再将薄片紧贴在早期原肠胚的表面。经过一段时间,一些胚胎细胞就被染上了颜色。由于所用的颜料不会影响胚胎的正常发育,这样,在胚胎发育的晚期,通过解剖观察染色细胞位于什么器官,就知道形成这个器官的原始细胞在早期胚胎上的位置了。近年来,动物胚胎学家用同位素标记等方法研究原肠胚三个胚层的发育,同样取得了理想的效果。研究结果表明,原肠胚的外胚层发育成神经系统、感觉器官、表皮及其附属结构;中胚层发育成骨骼、肌肉以及循环、排泄、生殖系统等;内胚层发育成肝、胰等腺体,以及呼吸道、消化道的上皮。

爬行类、鸟类和哺乳类等动物,在胚胎发育的早期,从胚胎四周的表面开始,形成了围绕胚胎的胚膜。胚膜的内层,叫做羊膜。羊膜呈囊状,里面充满了液体,叫做羊水。羊膜和羊水不仅保证了胚胎发育所需的水环境,还具有防震和保护作用。因此,使这些动物增强了对陆地环境的适应能力。

当胚胎发育完成以后,胚后发育便开始了,许多动物的幼体在形态结构和生活习性上都与成体差别较小,因此,幼体不经过明显的变化就逐渐长大成为成体,如爬行动物、鸟类和哺乳动物。对于这些动物来说,胚后发育主要是指身体的长大和生殖器官的逐渐成熟。有些动物的幼体与成体,在形态结构和生活习性上都有明显的差异,如蛙。这类动物在胚后发育的过程中,形态结构和生活习性都要发生显著的变化,而且这些变化又是集中在短期内完成的。这种类型的胚后发育过程叫做变态发育。

同类推荐
  • 影响中国学生的经典成语故事之四

    影响中国学生的经典成语故事之四

    成语是语言中经过长期使用、锤炼而形成的固定短语,它是比词的含义更丰富而语法功能又相当于词的语言单位,而且富有深刻的思想内涵,简短精辟易记易用。并常常附带有感情色彩,包括贬义和褒义,当然,也有中性的。“影响中国学生的经典成语故事”汇集了众多的成语,详细地讲解了其释义及相关出处,使读者在增长知识的基础上、享受阅读带来的乐趣。
  • 潘宫的预言5:人鱼岛的黑暗旅舍

    潘宫的预言5:人鱼岛的黑暗旅舍

    根据人鱼长老提供的线索,斗鱼一行人空降到深山寻找古老的烽火台。还会有人记得几百年前签署的百卡斯协议吗?当他们踏进神秘的幽冥旅店,一个不可告人的罪恶计划随之启动。深夜里,窗外浮现出一张哭泣的婴孩面孔,声声惊魂,美貌的老板娘化身成手持利刃的冷血恶魔,张牙舞爪地命令伙伴们在善恶门之间作出决择。想不到这趟灵戒之旅,等待他们的终点竟然是死亡!究竟是谁暗中操纵了这场闹剧,无辜死亡的婴孩与巨蟒之间又有着怎样的联系?身陷重重疑团的伙伴们能否依靠他们的机智化凶险为夷?越来越多的消息表明,邪恶军团的侵略步伐加快了。勇敢的机动战士,继续加油吧!
  • 云上的绿叶(诗歌卷)

    云上的绿叶(诗歌卷)

    本书收录了中国当代儿童文学经典诗歌,包括别踩了这朵花、我们的土壤妈妈、小猪奴尼、马兰花等。
  • 科学家的故事

    科学家的故事

    为了捍卫真理、传播科学,许多科学家甚至献出了自己的生命。本书搜集整理了古今中外几十位著名科学家的故事,它将带你走进科学世界,了解科学家在求知的道路上不懈追求、勇于探索的精神。
  • 水浒传故事

    水浒传故事

    这是我国文学史上第一部描写农民起义的长篇小说。作者施耐庵目睹朝廷的黑暗、统治者的昏庸、政治的腐败和社会的不平,撰写《水浒传》以抒发胸中的愤慨。
热门推荐
  • 纹路

    纹路

    “你我生活两个世界,一个现实一个梦境,我愿与你相约,十八岁那年,你可穿越界壁,来此找我,带我到你的世界陪你体验红尘,穿越人海”
  • 祖晶

    祖晶

    天地初开,混沌为尊。一方被剖开折叠后的空间,一场延续了几纪元的恩怨,一个巨大无比的阴谋,随着法则之晶的悄然崩碎,开启了一段玄幻征途。
  • 噬灵化界

    噬灵化界

    万千世界,武破天下。逆境而上,噬灵无极。
  • 降妖伏魔异闻传

    降妖伏魔异闻传

    本小说吸收了诛仙、凡人修仙、斗破苍穹、仙剑和一些动漫游戏的一些成分结合自己的故事所写出来的小说,希望大家能喜欢,本小说主要是讲述的三个小鬼头韩天、李云、龙飞结拜成兄弟,然后经过各自的成长和一些经历,他们的爱恨情仇,以及真挚不变的兄弟情谊。
  • 故事与少年

    故事与少年

    这个世界没有花俏艳丽的魔法!亦没有通天达地的道人!这是一个失去了本源的世界,这是一个黑暗纪元的末世!是一个平稳安逸的时代!但......真的是这样吗?......来吧,少年!我给你讲一个故事吧!你的人生注定不平凡!
  • 霸道金主:女神求嫁

    霸道金主:女神求嫁

    未婚先孕,她受尽白眼和嘲讽,却从来没有后悔过。为了宝贝儿子的生活,机缘巧合下进入娱乐圈,凭借着一张脸她火速成为娱乐圈新贵。人红是非多,她还没来得及准备好怎么应付这些恶言恶语,一条修长的大腿伸了过来……男主:抱吧。女主:儿砸,叫爸。儿砸:......
  • 极品恶公子

    极品恶公子

    深山里的天才修行者赵无名、奉命下山保护庄氏集团的刁蛮千金,可是阴差阳错,好端端的贴身护卫却变成了大小姐的随从小弟,还被贯上了恶棍之名,从此开始了在不平等条约下的‘屈辱’生活。可是呢,身为一个修行者,怎么能眼睁睁地被小妮子欺负!于是,无名那反抗压迫的斗争,开始了……
  • 花开荼蘼,锦华安然

    花开荼蘼,锦华安然

    初恋的开始总是甜的,过程总是惶恐不安的。以为爱上了一个人,那个人就注定是你的全部,你的未来,所有人在一片晨雾中迷失了方向,失去了自我。跌跌撞撞,千百误会,最后的结局百般沧桑。爱情不是坚贞就能有美丽的结局,当最初四目中的爱意不再纯粹的时候,就注定只能是花开荼蘼。疼痛适应不过成长的一部分,在这个暗无天日的现实中,谁还能坚守瑾瑜之心,看着对方说一句“我还爱你”?待何时晨曦复,我依旧恋你,只是沦为彼此的花样年华。
  • 陆氏记

    陆氏记

    为了金钱奋斗了半辈子的陆铮,为了一抹倩影仇恨了半辈子的陆铮!此世他抛却了所有,只愿做个盛世白衣。可是人生真能如此美好吗?生为皇室,又岂能潇洒自在,且看皇室陆明铮如何抉择此世人生!
  • 花都雨少

    花都雨少

    主人公夏雨,从异世界打破了位面回到了地球,自己组建了异能小组,手控权利大于天,与夏雨作对就是与天作对。请关注《花都雨少》有意想不到的激情体验。