Принципы и факторы анатомической изменчивости

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Особенности анатомической изменчивости

1.1 Положение человека в системе животного мира

1.2 Человек и высшие человекообразные обезьяны

1.3 Особенности строения человека в связи с трудовой деятельностью

2. Факторы анатомической изменчивости

3. Принципы анатомической изменчивости

Заключение

Литература

Введение

Собственная родословная всегда интересовала людей больше, чем происхождение растений и животных. Долгое время научные знания были слишком отрывистыми и неполными, чтобы решить проблему происхождения человека. Лишь в 1857 году Ч.Дарвин высказал гипотезу, а в 1871 году в своем труде «Происхождение человека и половой отбор» убедительно доказал, что люди произошли от обезьяны, хотя и сейчас невозможно с полной уверенностью сказать, от каких именно обезьяноподобных предков произошел человек.

Непрерывность жизни имеет генетический характер, ведь наследственность и изменчивость поддерживают стабильность свойств и способность организмов к изменчивости. Однако генетическая непрерывность жизни связана не только с наследственностью и ее изменчивостью. Она связана также со средой, в которой живут и развиваются организмы. Именно в ходе роста и развития организма происходит реализация неповторимой наследственной программы (генотипа) в ее внешнее проявление (фенотип) под воздействием и контролем разнообразных и всегда уникальных факторов среды.

Изучение факторов и принципов развития анатомической изменчивости, роста и развития является актуальным в условиях активного изменения как окружающей, так и социальной среды, что может повлечь за собой серьезные изменения, а может даже и отклонения, в анатомической изменчивости организма человека.

Цель исследования: изучить принципы и факторы анатомической изменчивости.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

Охарактеризовать особенности анатомической изменчивости;

Определить факторы анатомической изменчивости

Выявить принципы анатомической изменчивости.

1. Особенности анатомической изменчивости

Индивидуальная анатомическая изменчивость - термин и понятие в морфологию в 1926 ввели советские топогрофоанатомы и хирурги В.Н. Шевкуненко (1872-1952) и Ю.А. Филипченко.

Обозначает совокупность всех возможных вариантов строения органа, системы органов или всего организма, заключённых между двумя крайними формами, в пределах которых все проявления изменчивости трактуются как норма, в отличие от тех вариантов строения, которые находятся вне крайних форм и могут трактоваться как аномалия или патология.

1.1 Положение человека в системе животного мира

Человек имеет очень древнюю эволюционную родословную. В числе все более и более древних предков оказываются: низшая обезьяна, полуобезьяна, низшее плацентарное млекопитающее, примитивное сумчатое млекопитающее, однопроходное млекопитающее, пресмыкающееся, земноводное, двоякодышащая рыба, ганоидная рыба, примитивное хордовое животное типа ланцетника, общий предок ланцетника и асцидий в виде беспозвоночного. В самом же начале животного мира стоят первые живые существа, которые являются, таким образом, исходным пунктом развития и для человека. Человеческая яйцеклетка некоторым образом напоминает об этой первоначальной ступени филогенетической эволюции.

По строению и расположению своих органов человек относится к классу млекопитающих. Наиболее существенные признаки, присущие как человеку, так и млекопитающим, -- это млечные, сальные и потовые железы, волосяной покров тела, специализированные зубы (резцы, клыки, предкоренные и коренные), четырехкамерное сердце и левая дуга аорты, легочное дыхание, наличие диафрагмы, высокоразвитый головной мозг, внутриутробное развитие зародыша, вскармливание детеныша молоком. И у человека, и у животных единые звенья тканевого обмена веществ, сходным образом осуществляются рост и индивидуальное развитие, единый для всего органического мира принцип хранения и реализации генетического кода и др. Максимальное сходство человека обнаруживается с представителями семейства человекообразных обезьян, или антропоидов: гориллой, шимпанзе, орангутангом, гиббоном.

Почти невозможно отличить зародыши человека, приматов и других позвоночных животных на ранних этапах развития. У эмбриона человека образуются хорда, жаберные борозды, жаберные дуги и соответствующая сеть кровеносных сосудов подобно тому, как это имеет место у древнейших акуловых рыб. Некоторые особенности «рыбьей стадии» развития могут проявиться у человека в виде атавизмов. Пример -- шейные фистулы, сообщающиеся с глоткой. В процессе эмбрионального развития у человека появляется, а затем исчезает, ряд других подобных признаков, но некоторые из них сохраняются в виде рудиментов, указывая на явную связь с животным миром. К их числу относятся: копчик -- остаток хвоста, выраженный в позвоночнике эмбриона в возрасте 1,5--3 месяцев внутриутробного развития, наружный волосяной покров, червеобразный отросток слепой кишки, подкожные мускулы, которые развиты у человека только на лице и в виде рудимента имеется подкожная ушная мышца и др. Всего у человека насчитывается более 90 рудиментов.

От пресмыкающихся человек унаследовал ряд признаков, которые обнаруживаются преимущественно в утробный период, например, в развитии головного мозга, строении и характере причленения конечностей у плода нескольких месяцев.

Характер распределения волос на теле плода группами -- по три и пять штук в известной степени соответствует способу расположения чешуи на кожном покрове древних рептилий, послуживших предками млекопитающих. В числе более поздних предков человека были древние млекопитающие, о чем свидетельствует еще большее количество фактов. Так, головной мозг человеческого плода на ранних ступенях развития своей гладкой поверхностью и примитивностью строения сильно напоминает мозг современных низших млекопитающих (эти особенности унаследованы человеком, вероятно, от их мезозойских форм).

О родстве человека с низшими млекопитающими свидетельствуют и другие примитивные черты, обнаруживающиеся в его онтогении. Например, у человеческого шестинедельного зародыша формируются зачатки нескольких пар молочных желез вдоль млечных линий. По всему телу (кроме ладоней и подошв) развивается довольно густой, хотя и мелкий волосяной пушок. В ротовой полости на мягком небе образуются заметные валики, в ярко выраженной форме столь характерные для обезьян, хищных и других млекопитающих.

Подобная форма наружного уха свойственна человеческим плодам в возрасте 5 --6 месяцев и наследуется, очевидно, от ископаемой низшей обезьяны, в некоторых отношениях сходной с макаком и составляющей одно из звеньев нашей родословной. В случае неполной завернутости завитка раковины на его верхнебоковом участке образуется маленькое кожное разрастание в виде бугорка, получившего название «дарвинова».

К числу атавизмов от стадии млекопитающих относятся также: необычайно сильное развитие ушных мышц, позволяющее человеку двигать ушной раковиной; развитие морганьевых желудочков гортани на глубину свыше 1 см; лишние молочные железы, или соски; зачатки некоторых лишних зубов; чрезмерно сильная волосатость на теле и лице; хвостик. У каждого человека есть червеобразный отросток слепой кишки, или аппендикс: этот рудиментарный орган является неоспоримым свидетельством, что наши предки на ступени низших млекопитающих обладали довольно длинной слепой кишкой. У некоторых современных млекопитающих, например грызунов, копытных, в слепой кишке происходит энергичный процесс переваривания пищевых масс.

Аппендикс представляет собой один из многочисленных рудиментов человеческого тела. Чрезвычайно характерной особенностью рудиментов как остаточных органов является сильная изменчивость их формы, размеров и строения. Так, при средней длине 8 --9 см аппендикс у человека иногда достигает 20 --2 5 см, как у человекообразных обезьян; он бывает и сильно укорочен, до 1 --2 см, а в очень редких случаях и совсем отсутствует. Будучи богат лимфоидной тканью, особенно в молодом возрасте, червеобразный отросток, по-видимому, соответствует какому-то отделу слепой кишки других млекопитающих, не имеющих аппендикса.

Атавизмы (от лат. «атавус» -- предок) представляют собой признаки, отсутствующие у ближайших, но свойственные очень далеким предкам человека. Например, густой волосяной покров тела, появление дополнительных сосков у женщин и мужчин, случаи рождения людей с хвостом и др. Все эти факты в свое время дали основание Ч. Дарвину прийти к заключению, что человек и млекопитающие произошли от одного общего древнего предка. Благодаря развитию мимической мускулатуры антропоиды могут выражать общие эмоции: плач, смех, гнев или возбуждение и т.п. Антропоиды болеют многими инфекционными болезнями, присущими человеку (туберкулез, брюшной тиф, детский паралич, дизентерия и др.). Немалое родство человека с животными обнаружено и в области сравнительной патологии и паразитологии. Оказывается, что из 25 видов простейших, паразитирующих на обезьянах, 18 видов встречаются и у человека, в то время как у других млекопитающих животных эти паразиты не зарегистрированы.

В свое время Ч. Дарвин привел убедительные доказательства филогенетической общности эмоций и способов их выражения, посвятив им отдельное сочинение, тесно связанное с «Происхождением человека». В сочинении «Выражение эмоций у человека и животных», вышедшем в 1872 г., Дарвин с успехом показал, что по чертам элементарной психической деятельности и способам выражения ощущений человек, несомненно, генетически связан с обезьянами. Другой важный вывод состоит в том, что среди человеческих рас психических различий не существует.

Ч. Дарвин в свое время сделал вывод о том, что ни одна из современных человекообразных обезьян не является непосредственным родоначальником людей. Родословную человека составляет длинная цепь его предшественников, она уходит в глубину времен на десятки миллионов лет, и последним звеном перед первыми людьми была ископаемая человекообразная обезьяна. Неизвестный при жизни Дарвина ископаемый предшественник человека был обнаружен впоследствии, подтвердив научное предвидение ученого.

1.2 Человек и высшие человекообразные обезьяны

О родстве человекообразных обезьян (антропоидов) и человека свидетельствует сходство многих анатомических и физиологических особенностей. Впервые это установил соратник Ч. Дарвина - Томас Гексли. Проведя сравнительно-анатомические исследования, он доказал, что анатомические различия между человеком и высшими обезьянами менее значительны, чем между высшими и низшими обезьянами.

Во внешнем облике человека и человекообразных обезьян много общего: крупные размеры тела, длинные по отношению к туловищу конечности, длинная шея, широкие плечи, отсутствие хвоста и седалищных мозолей, выступающий из плоскости лица нос, сходная форма ушной раковины. Тело антропоидов покрыто редкой шерстью без подшерстка, через которую просвечивает кожа. Очень похожа на человеческую их мимика. Во внутреннем строении следует отметить сходное число долей в легких, число сосочков в почке, наличие червеобразного отростка слепой кишки, почти одинаковый узор бугорков на коренных зубах, сходное строение гортани и др.

Исключительно близкое сходство отмечается по биохимическим показателям: четыре группы крови, сходные реакции белкового обмена, заболевания. Человекообразные обезьяны в природе легко заражаются инфекциями от человека. Так, сокращение ареала орангутана на Суматре и Борнео (Калимантане) во многом связано со смертностью обезьян от туберкулеза и гепатита Б, полученных от человека. Неслучайно человекообразные обезьяны - незаменимые экспериментальные животные для изучения многих болезней человека. Человек и антропоиды близки также по числу хромосом (46 хромосом у человека. 48 - у шимпанзе, гориллы, орангутана), по их форме и размерам. Много общего в первичной структуре таких важнейших белков, как гемоглобин, миоглобин и др.

Однако между человеком и антропоидами есть и существенные различия, в большей степени обусловленные приспособленностью человека к прямохожденню. Позвоночник человека S-образно изогнут, стопа имеет свод, что смягчает сотрясение при ходьбе и беге. При вертикальном положении туловища таз человека принимает на себя давление внутренних органов. Вследствие этого строение его существенно отличается от таза антропоидов: он низкий и широкий, прочно сочленен с крестцом. Имеются существенные отличия и в строении кисти. Большой палец руки человека хорошо развит, противопоставлен остальным и очень подвижен. Благодаря такому строению кисти рука способна к разнообразным и тонким движениям. У антропоидов в связи с древесным образом жизни кисти рук крюкообразные, а тип стопы хватательный. При вынужденном передвижении по земле человекообразные обезьяны опираются на наружный край стопы, сохраняя равновесие с помощью передних конечностей. Даже горилла, которая ходит на всей стопе, никогда не находится в полностью выпрямленном положении.

Различия антропоидов и человека наблюдаются в строении черепа и мозга. Череп человека не имеет костных гребней и сплошных надбровных дуг, мозговая часть преобладает над лицевой, лоб высокий, челюсти слабые, клыки маленькие, на нижней челюсти имеется подбородочный выступ. Развитие этого выступа связано с речью. У обезьян, наоборот, сильно развита лицевая часть, особенно челюсти. Мозг человека в 2-2,5 раза больше мозга человекообразных обезьян. Теменные, височные и лобные доли, в которых расположены важнейшие центры психических функций и речи, у человека сильно развиты.

Для человека характерно ускоренное развитие на ранних стадиях эмбриогенеза. Объясняется это тем, что зародыш человека должен как можно скорее имплантироваться в стенку матки, так как его положение в матке в связи с выпрямленностью тела матери, характерной для человека, до фиксации ненадежно.

На более поздних стадиях пренатального онтогенеза наблюдается прогрессивное замедление развития человека. По сравнению с другими млекопитающими новорожденные у приматов малы и беспомощны, а человек при рождении отстает по уровню соматического развития от новорожденных обезьян. Новорожденный детеныш низшей узконосой обезьяны по своему физическому состоянию соответствует ребенку 3-4 лет, а шимпанзе - 4-5-месячному, хотя вес тела новорожденных у крупных антропоморфных обезьян относительно меньше, чем у человека. У человека он составляет 5,6% от веса тела взрослого, у орангутана - 4,1, у гориллы - 2,6, у шимпанзе - 4,0%.

Рост и развитие обезьян после рождения происходят быстрее, чем у человека. Детеныш мартышки в беспомощном состоянии бывает только в течение первых 2-3 месяцев, а детеныш шимпанзе - 5-6 месяцев.

У обезьян быстрее, чем у человека, происходит окостенение запястья и прорезывание зубов. Так, у гориллы кости запястья окостеневают к 3 годам, у человека - к 12-13 годам. Молочные зубы у макака прорезываются в промежутке от 0,5 до 5,5 месяцев, у шимпанзе - от 2,5 до 12,3, у гориллы - от 3 до 13, у человека - от 7,5 до 28,8. Постоянные зубы прорезываются у макака в промежутке от 1,8 до 6,4 лет, у шимпанзе - от 2,9 до 10,2, у гориллы - от 3 до 10,5, у человека - от 6,2 до 20,5 лет.

Обезьяны быстрее, чем люди, достигают половой зрелости: низшие обезьяны - к 3-6 годам, высшие - к 8-10. У человека лучше, чем у обезьян, выражен пубертатный скачок (ускорение роста в пубертатном периоде), который другим млекопитающим не свойствен вообще. Увеличение времени между окончанием вскармливания и половым созреванием и, как следствие этого, появление пубертатного скачка сыграли важную роль в процессе антропогенеза, так как тем самым увеличилось время для созревания ассоциативных зон коры больших полушарий, а также удлинился период детства, т.е. период обучения.

Общий рост у низших обезьян заканчивается к 7 годам, у крупных антропоидов - к 11, у человека - к 20 годам. У человека более длительны все периоды жизни, больше и общая ее продолжительность: низшие узконосые живут в среднем 25, антропоморфные - 35 лет…

С замедлением развития организма человека по сравнению с обезьянами связано то, что взрослый человек сохраняет некоторые "эмбриональные" признаки строения, т.е. такие, которые свойственны плодам человека и обезьян, но потом последними утрачиваются. Это явление получило название фетализации (foetus - плод). К таким признакам относятся некоторые особенности черепа человека, сближающие его с черепами человекообразных обезьян в плодном периоде и их юных форм: укороченный лицевой и крупный мозговой отдел, прямой выпуклый лоб, изогнутость основания черепа, сдвинутое вперед большое затылочное отверстие, тонкие стенки, слабо выраженный рельеф на поверхности костей, отсутствие сплошного костного валика над орбитами, широко раскрытая небная дуга, долгое сохранение швов.

Сходство человека с плодами антропоморфных обезьян мы находим также в некоторых признаках строения стопы (относительная толщина I плюсневой кости), в хорошо развитом большом пальце кисти, в большой ширине и изогнутости тазовых костей, в депигментации кожи, волос и глаз, отсутствии сплошного волосяного покрова, большой толщине губ и др.

Эти факты послужили основанием к созданию Л. Больком теории происхождения человека путем замедленного развития и сохранения во взрослом состоянии эмбриональных черт приматов. Причину ретардации развития человека Больк видел в деятельности эндокринных желез.

Развернутую критику теории Болька дал Я.Я. Рогинский. Наряду с критикой общетеоретических представлений Болька о том, что эволюция строения тела человека определялась только внутренними морфогенетическими причинами, Я.Я. Рогинский показал, что в процессе антропогенеза при запаздывании развития одних признаков имело место ускорение развития других. Так, крупный мозг человека является следствием как его более длительного роста, так и огромного ускорения роста после рождения: за первые два года жизни объем черепа гориллы увеличивается на 36% (от 280 до 380 см3), у шимпанзе на 33% (от 240 до 320 см3), у человека - на 227% (от 330 до 1080 см3).

У человека раньше, чем у высших обезьян, межчелюстная кость срастается с верхнечелюстной, очень рано (на 3-м месяце внутриутробной жизни) центральная кость запястья прирастает к ладьевидной (у обезьян они разделены всю жизнь или срастаются очень поздно), гораздо больше увеличивается длина ног, раньше и больше вырастают сосцевидные отростки черепа, раньше срастаются сегменты грудины и кости таза и пр.

Кроме того, направление и скорость изменения того или иного-признака могут быть неодинаковыми в разных периодах онтогенеза. В эволюции человека имело место и появление таких совершенно новых признаков, как наружный костный нос, подбородочный выступ, некоторые мимические мышцы, третья малоберцовая мышца и др.

Вместе с тем оказалось, что некоторые особенности строения тела человека, связанные с прямохождением, формируются на ранних этапах онтогенеза… Это показано для развития пяточной и таранной костей, а также для мускулатуры нижней конечности. Так, распределение скоростей роста мышц задней конечности, в отличие от мышц передней конечности, в постнатальном периоде у различных млекопитающих сходно. Это, видимо, объясняется большей однотипностью движений задних конечностей по сравнению с передними и большей их значимостью в локомоции…

Пропорции конечностей у человека и антропоморфных обезьян во взрослом состоянии различаются больше, чем у их плодов. У новорожденного человека руки относительно длиннее, а ноги короче, чем у взрослого, и этим он напоминает человекообразную обезьяну.

Показано, что в пренатальном онтогенезе млекопитающих конечности растут быстрее туловища, причем в росте конечностей наблюдается краниокаудальный градиент - передние конечности обгоняют в росте и развитии задние. В пределах каждой конечности дистальные отделы растут быстрее, чем проксимальные. Причем на ранних этапах утробного периода кисть растет "за счет" запястья и имеет короткие пальцы, на более поздних этапах усиленно растут пальцы. После рождения характер роста конечностей и их сегментов изменяется у различных млекопитающих по-разному в зависимости от их способа локомоции. У приматов после рождения конечности продолжают расти быстрее туловища, причем особенно разрастаются задние конечности; кисть и стопа относительно укорачиваются; кисть делается уже (только у гориллы, имеющей очень широкую кисть, она расширяется); увеличивается длина предплечья по отношению к длине плеча (кроме человека и гориллы, имеющих самое короткое среди приматов предплечье) и у большинства приматов - длина голени по отношению к длине бедра; относительная длина большого пальца кисти уменьшается у всех антропоморфных обезьян, кроме гориллы, у которой, как и у человека, она увеличивается.

В онтогенезе приматов наблюдаются два основных периода удлинения конечностей по отношению к туловищу: в середине утробного периода, когда особенно удлиняются передние конечности, и сразу после рождения, когда наиболее удлиняются задние конечности.

Это и объясняет, почему человек рождается относительно длинноруким и коротконогим и почему по пропорциям конечностей его плод сходен с антропоморфной обезьяной. Оказалось, что антропоморфные обезьяны приобретают свойственную им длиннорукость в первый период удлинения конечностей, усиливая характерный для этого периода градиент роста; человек же становится особенно длинноногим после рождения. Причем интермембральный индекс уменьшается в постнатальном периоде роста у всех приматов (кроме гиббонов, имеющих исключительно длинные руки): у мартышки - от 121 до 106, у шимпанзе - от 146 до 136, у человека - от 104 до 88.

Этот факт, наряду с некоторыми другими, привел Я.Я. Рогинского к формулировке положения о том, что пропорции тела у того или иного вида животных изменяются путем усиления или ослабления градиентов роста, характерных для большой группы, к которой относится данный вид. Это правило касается изменения и других признаков.

Так, у всех обезьян интенсивное нарастание веса мозга отмечается сразу после рождения. Именно в этот период формируется резкое различие по массе мозга между человеком и антропоморфными обезьянами за счет особенно большой скорости его роста у человека. После рождения усиленно формируется жевательный аппарат в связи с функцией жевания, и именно в этот период складывается различие между человеком и обезьянами по степени выраженности лицевого отдела черепа.

Существенные признаки отличия приводят к мысли, что современные человекообразные обезьяны не могли быть прямыми предками человека.

1.3 Особенности строения человека в связи с трудовой деятельностью

Главной движущей силой эволюции человека, начиная с момента возникновения древнейших людей и до появления человека современного тина, была трудовая деятельность. На эту особенность эволюции человека обратил внимание Ф. Энгельс в работе «Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека». Освобождение руки от функции опоры, по мнению Ф. Энгельса, было необходимым условием ее дальнейшего совершенствования. Рука стала совершенно особым органом защиты и нападения, действующим на расстоянии с помощью различных предметов. Кроме того, древнейший человек постепенно стал использовать руку для изготовления орудий труда. В процессе изготовления и употребления орудий труда рука совершенствовалась функционально и морфологически, что оказало влияние на весь организм. Результатом трудовой деятельности явились морфофизиологические особенности человека, высокоразвитая центральная нервная система, разделение функций нижних и верхних конечностей, неспециализированная рука. Кроме того, труд способствовал сплочению древних людей в коллективы, т. е. созданию общества взамен стада.

Общественный труд оказал большое влияние на развитие мозга и органов чувств. В ходе совместной трудовой деятельности возникала жизненная необходимость в обмене информацией. В процессе эволюции у предков современного человека произошли такие изменения голосового аппарата и мозга, которые способствовали появлению речи.

Сейчас мы перейдем к основным органам человека, сыгравшим важнейшую роль в его эволюции. К ним относятся: мозг, развившийся под влиянием труда и членораздельной речи; рука, преобразовавшаяся в орган труда; стопа, которая сформировалась под влиянием прямо хождения.

По Энгельсу, основным фактором, обусловившим развитие обезьяны в современного человека, был труд: «Сначала труд, а затем и вместе с ним членораздельная речь явились двумя самыми главными стимулами, под влиянием которых мозг обезьяны постепенно превратился в человеческий мозг,- который, при всем своем сходстве с обезьяньим, далеко превосходит его по величине и совершенству».

Можно утверждать, что мозг всех человеческих рас равно приспособлен к трудовой деятельности, что в нем на одинаково высоком уровне развития стоят те участки в лобной, височной и теменной долях, от которых зависит осуществление членораздельной речи.

По учению акад. И.П. Павлова, слова членораздельной речи входят в состав второй сигнальной системы, свойственной только человеку. Унаследованная же от далеких предков первая сигнальная система действительности является у человека общей с высшими животными, хотя и видоизменена в связи с развитием речи и сознания, свойственных всем человеческим расам.

Очень важным является, далее, участок коры, от которого зависит моторика пальцев рук. Он находится в нижней части передней центральной извилины, недалеко от двигательной речевой зоны. У всех человеческих рас этот участок занимает одинаково большое место, очень сильно развит, дифференцирован на отдельные «центры» для каждого пальца.

Шимпанзе имеет меньшую дифференциацию коры в участке, который связан с движением пальцев. Отдельные пальцы кисти шимпанзе и других обезьян не могут действовать так независимо друг от друга и исключительно точно, как у человека. Чтобы лучше понять это функциональное различие, обратимся к строению кисти шимпанзе и человека.

Будучи специализированным хватательным органом, кисть шимпанзе отличается сильным развитием в длину пальцев -- от второго до пятого: с их помощью обезьяна, как крюком, прочно цепляется за ветки во время быстрого передвижения по деревьям. Вся поверхность ладони и нижней стороны фаланг пальцев снабжена массой чувствительных нервных окончаний и сплошь покрыта узорами из папиллярных, или сосочковых, линий, препятствующих скольжению при охватывании веток.

Однако первый, или большой, палец очень мал, почти рудиментарен и слабо участвует в охватывании ветвей. Таким образом, кисть, специализированная как орган «руколетания», или брахиации, по ветвям деревьев, похожа на крюк.

Несмотря на резко выраженные особенности строения кисти шимпанзе, как ловкого брахиатора, легко подметить сильное сходство между ней и кистью человеческой руки, которая в своей основе тоже является хватательным органом. Как и шимпанзе, человек обладает плоскими ногтями. На его ладонях имеется сложный узор кожных папиллярных и флексорных линий, очень похожий на узор у шимпанзе.

Большой палец в составе кисти человека относительно и абсолютно очень сильно развит. Он хорошо противопоставляется остальным. Эта особенность вместе с тонкой дифференциацией движений пальцев характеризует кисть человека как орган труда. Кисть антропоидного предка человека, не успевшая еще чрезмерно специализироваться, позволила ему обратиться к трудовой деятельности, при которой обхватывание и удерживание предметов играют большую роль.

Рука человека, как указал Энгельс, есть не только орган труда, но и продукт его. В процессе эволюции она постоянно изменялась под влиянием все совершенствовавшегося труда. Анатомо-физиологические особенности, характеризующие ее приспособление к трудовой деятельности, передавались по наследству, развиваясь и накапливаясь от поколения к поколению.

Овладев новой, трудовой функцией, кисть человека сохранила первоначальные приспособления к обхватыванию предметов и лазанию, которые унаследованы от предков -- обезьян.

По строению кисти, -- важнейшему органу, отличающему человека от животных, -- ни одна современная раса не ниже и не выше других.

Рука и мозг развивались под могущественным влиянием социального фактора -- общественного труда. Но это развитие было бы невозможным, и путь к нему, а, следовательно, и к очеловечению, был бы закрыт, если бы рука у ближайшего предка человека не освободилась от функций поддерживания тела при передвижении по земле.

У шимпанзе кисти рук служат прежде всего как органы лазания по деревьям; стопы несут очень важную служебную роль, в особенности при медленном передвижении по деревьям и земле. В связи с этим стопы сохранили приспособления к обхватыванию ветвей с противопоставлением большого пальца остальным, а также к энергичному продвижению тела по земле при четвероногом способе ходьбы и бега (здесь отметим сильное развитие и крепость второго--пятого пальцев).

На первый взгляд, стопа шимпанзе очень похожа на кисть, так как большой палец далеко отстоит от остальных и способен им противопоставляться. Но уже наличие пятки указывает на то, что это не кисть, а стопа, хотя и приспособленная в первую очередь к обхватыванию ветвей.

Сходство между стопами шимпанзе и человека выражено и в наличии плоских ногтей на пальцах и в сильном развитии большого пальца, поскольку тяжесть тола этой обезьяны по большей части падает на задние конечности.

Относительная величина пальцев шимпанзе и человека различна. У шимпанзе на стопе, как и на кисти, самым длинным является третий палец (затем идут четвертый, второй, пятый и первый). У человека на стопе самый длинный палец либо первый (формула пальцев: 1>2>3>4>5) либо, реже, второй (2 > 1 > 3 > 4 > 5). На кисти человека пальцы по их длине идут в следующем порядке: 3 > 4 > 2 > 5 > 1, как и у обезьян, либо 3>2>4>5> 1. Развитие большого пальца па стопе шимпанзе несравненно сильнее, чем на его кисти.

Еще больше сходство между стопами шимпанзе и человека проявляется во внутреннем строении, например в наличии у человека рудимента мышцы, которая у антропоидов приводит большой палец к остальным. Эта мышца состоит из двух головок -- поперечной и косой. Особенно редуцировалась у человека первая из них, имеющая у обезьян большее функциональное значение.

Одним из самых резких отличий стопы человека является присутствие продольного свода, служащего опорой при стоянии и передвижении. Будучи одинаково хорошо развитым у всех человеческих рас, этот свод отсутствует у шимпанзе.

Стопа у представителей очень многих племен и народов, особенно в тропических и подтропических областях, нередко обладает хватательной способностью. Привыкнув с младенческого возраста передвигаться без обуви и захватывать пальцами стопы с земли камешки и прочие мелкие предметы, они ко взрослому состоянию приобретают особую ловкость, которая позволяет им пользоваться пальцами стопы при шитье, гребле на лодках и при многих других движениях. В результате такого длительного упражнения большой палец приобретает способность заметно отодвигаться в сторону от соседнего и крепче прижиматься к нему, а также начинает лучше сгибаться. Развивается заметная самостоятельность и ловкость также у остальных пальцев стопы.

Интересно в этой связи описание ловкости папуасов, которое дал Н. Н. Миклухо-Маклай: «Я видел, например, как они держали ногами самые различные предметы, поднимали их с земли, ловили в воде маленьких рыб, снимали более крупных с остроги и даже чистили бананы». У европейских и других народов, постоянно носящих обувь, при этом нередко тесную, стопа функционально и морфологически несколько отличается от стопы людей, живущих в условиях теплого климата, где ходьба босиком обычна. Однако строение и функции стопы у различных человеческих рас очень сходны, и вариации расового характера невелики по крайней мере в отношении прирожденного строения.

У неандертальцев стопа была меньше приспособлена к прямохождению, чем у любой современной расы. Это вполне согласуется с тем, что у них и позвоночный столб не имел столь ясно выраженных поясничного и шейного изгибов, которые характерны для всех современных человеческих рас. Позвоночник неандертальцев во многих отношениях был больше похож на позвоночник шимпанзе или другой человекообразной обезьяны, чем современного человека.

Подведем краткие итоги по данным, свидетельствующим о единстве и биологической равноценности рас современного человечества.

Головной мозг современных людей велик и обладает сильно развитыми лобными долями. По этим особенностям все современные расы одинаково отличаются не только от шимпанзе, но и от неандертальцев с их заметно слабее развитыми лобными долями.

Кисть шимпанзе отличается тем, что большой палец очень мал. У всех представителей европеоидной, негроидно-австралоидной и монголоидной больших рас он сильно развит и в равной мере способен к противопоставлению остальным пальцам.

Стопа людей всех рас с ее упругим сводом является опорным органом, а не хватательным, как у предков человека -- ископаемых обезьян, у которых большой палец хорошо противопоставлялся прочим, а стопа захватывала предметы, вероятно, почти с такой же ловкостью, как и кисть.

Следовательно, по строению таких важных органов, как мозг, кисть, стопа, прогрессивное развитие которых особенно характерно для эволюции человеческого тела, расы находятся на одинаково высоком уровне. В этом отношении, так же как и по другим существенным особенностям строения тела, современные человеческие расы равно удалены от типа своего ближайшего предка-неандертальца, а тем более от типа антропоида.

Единство современных рас в еще большей мере сказывается в сходстве многих биохимических признаков. Особенно ярко это проявляется в составе крови, которая у людей самых различных рас до сих пор практически неразличима, несмотря на применение наиболее тонких методов исследования.

Признание биологической равноценности человеческих рас делает недопустимым утверждение зарубежных расистов о том, что якобы негроидно-австралоидная, а по мнению других, монголоидная раса, является стадией в развитии европеоидной расы.

После рассмотрения вопросов, связанных с антропогенезом, будет вполне уместно перейти к рассмотрению процесса происхождения и развития человеческих рас.

анатомический изменчивость человек млекопитающие

2. Факторы анатомической изменчивости

Непрерывность жизни имеет генетический характер, ибо наследственность и изменчивость поддерживают стабильность свойств и способность организмов к изменчивости. Однако генетическая непрерывность жизни связана не только с наследственностью и ее изменчивостью. Она связана также со средой, в которой живут и развиваются организмы.

Все организмы живут и размножаются в среде, условия которой не безразличны для них. До тех пор, пока организм живет, его наследственность взаимодействует со средой. Внешняя вреда влияет на выражение наследственных признаков и определяет степень их проявления. Взаимодействие наследственности и среды определяет, каким организм является в данный момент и как он должен развиваться в будущем. Можно сказать, что наследственность предполагает, каким организм должен стать, но не каким он будет. То, каким организм станет в действительности, решается взаимодействием наследственности и среды.

Генотип организма определяют путем наблюдения его действия (реализации генетической информации) и влияния на фенотип в условиях определенной среды. Когда два или несколько организмов растут и развиваются в одинаковых условиях, но фенотипы их различны, то это означает, что такие организмы имеют разные генотипы. Строго говоря, фенотипы являются результатом взаимодействия различных генов (компонентов генотипа) между собой и генотипа со средой. Поэтому нельзя думать, что организм или какие-либо признаки организма зависят исключительно только от генотипа или только от среды. Два одинаковых генотипа могут развиваться в разных условиях и дать разные фенотипы. Точно так же два разных генотипа могут развиваться в условиях одинаковой среды и дать разные фенотипы. Кроме того, если организмы, развивающиеся в условиях сходной или неодинаковой среды, имеют сходные фенотипы, это еще не означает, что их генотипы одинаковы. В таких случаях часто имеет значение доминантность признаков, которая может осложнять установление генотипа.

Фенотип организма с определенным генотипом формируется не только под влиянием факторов среды, действующих в данное время, но и тех факторов, которые действовали ранее на протяжении всей жизни организма. В случае человека любой индивидуум с его физическими, анатомическими, физиологическими и психическими свойствами является продуктом роста и развития, детерминируемого определенным генотипом и осуществляющегося в условиях среды с определенной последовательностью различных факторов этой среды, включая социальные. Другими словами, каждый индивидуум представляет собой продукт его генотипа и жизненного опыта.

Наиболее демонстративно взаимодействие наследственности и внешней среды проявляется у однояйцевых (идентичных) близнецов. Многие наблюдения свидетельствуют о том, что жизнь и воспитание идентичных близнецов в различных семьях и в условиях разной среды всегда приводили к тому, что близнецы сохраняли фенотипическое сходство, но различались между собой как личности; пример, касающийся однояйцевых близнецов, свидетельствует о том, что наследственно задатки проявляются лишь в условиях определенной среды. В частности, на развитие умственных способностей человека, которые сами по себе детерминированы генетически, может оказывать влияние и среда.

Итак, хотя фенотип нельзя свести только к генотипу или среде, наследственность и среда постоянно взаимодействуют, определяя свойства организмов. Это, однако, не означает абсолютного влияния среды на проявление всех признаков. Известны отдельные признаки, развитие которых настолько сильно ограничено генотипом, что они не подвержены модификации ни одним из известных факторов среды. Однако есть признаки, которые зависят от внешней среды, например, уродства новорожденных в результате приема ядов или алкоголя беременными женщинами, но такие признаки не имеют прямого отношения к наследственности.

В биологии большое значение имеют вопросы, касающиеся природы изменчивости организмов и отношения изменчивости к наследственности, ибо причины различий между индивидуальными организмами не всегда одинаковы и могут быть обусловлены как факторами среды, так и факторами наследственности (генами).

Многочисленные исследования взаимодействия генотипа и среды на примере организмов многих видов показали, что для реакции определенного генотипа в ответ на фактор внешней среды всегда характерен диапазон, измеряемый количеством фенотипов, продуцируемых этим генотипом. Разнообразие фенотипов, возникающих в результате взаимодействия определенного генотипа с разными факторами среды (разными средовыми условиями), генетики называют нормой реакции этого генотипа.

Многие генетически детерминированные реакции организмов на внешние факторы среды имеют адаптивный характер, что обеспечивает жизнь и размножение организмов в колеблющихся условиях среды. Среди адаптивных реакций различают физиологический гомеостаз и гомеостаз развития. Физиологический гомеостаз -- это генетически детерминированная способность организмов противостоять колеблющимся условиям внешней среды. У млекопитающих, в том числе у человека, типичным примером физиологического гомеостаза является константность осмотического давления в клетках и концентрация водородных ионов в крови вследствие функционирования почек и наличия в крови буферных субстанций. Гомеостаз развития -- это генетически детерминированная способность организмов так изменять отдельные реакции, что функции организмов при этом в целом сохраняются. Например, выход из строя одной почки сопровождается тем, что остающаяся почка выполняет двойную нагрузку. Примером гомеостаза развития может быть также приобретение переболевшим организмом иммунитета против соответствующей инфекции.

Часто между физиологическим гомеостазом и гомеостазом развития очень трудно выявить различия, поэтому многие адаптивные реакции носят промежуточный характер. Примером такой адаптивной реакции является изменение количества эритроцитов в крови у людей в зависимости от пребывания их на той или иной высоте над уровнем моря. Количество эритроцитов у людей, живущих в разных высотных условиях, повышается по мере удаления от уровня моря. Это связано с тем, что уменьшение содержания кислорода в атмосфере вызывает интенсификацию его транспорта эритроцитами в результате увеличения количества последних. Возвращение человека из высокогорного района в район, лежащий на уровне моря, сопровождается снижением количества эритроцитов.

Оценка различных форм взаимодействия наследственности и среды позволяет считать, что наследуется генотип, но не фенотип, т. е. наследуются гены, но не свойства и признаки. Можно далее сказать, что свойства и признаки организмов формируются в процессе развития индивидуума, причем развитие находится под контролем генов и факторов среды. Последние могут изменять проявление признаков, определяемое нормой реакции. Следовательно, каждый признак организмов обусловлен как наследственностью, так и средой.

Каждый организм и его онтогенез уникальны и неповторимы по реализуемым в ходе процессов роста и развития наследственных программ и экологических условий, контролирующих онтогенез. Наследственная программа претворяется в ходе процессов роста и развития во внешние качества человека. Однако проявляемость действия генов зависит не только от внешней, но и от внутренней среды.

Среда, помимо её влияния на процессы раннего морфогенеза в совокупности с наследственной программой оказывает прямое формообразующее влияние на структуру организма посредством механизмов управления или неуправления органов.

Уровень функциональной активности - одна из причин, контролируемая и легко моделируемая естествоиспытателями. Однако необходимо иметь в виду, что:

- изменения, возникающие в результате внешнего стимулирования или угнетения функции органа, зависит от нормативных реакций организма на тренирующее воздействие и тем самым наследственно зависимым;

- изменения подобного рода, возникшие в ходе индивидуального развития, не закрепляются в наследственности и не передаются от родителей их потомкам;

- существует связь между дозой внешнего воздействия и его эффектом, в соответствии с которым максимальный эффект имеют нагрузки среднего уровня, тогда как слабые или сильные по своей интенсивности воздействий оказывают наименьшее влияние.

3. Принципы анатомической изменчивости

Анатомическая изменчивость детерминирована влиянием наследственности и среды. При этом важно не раздельное, а совместное рассмотрение этих факторов, анализ их взаимного действия (см. выше). Многообразие наследственных предпосылок и возможностей их реализации при создавшихся условиях среды определяет сложность проявлений анатомической изменчивости для разных структур организма, их нередкую согласованность. При этом для показателей КОАИ характерно то, что элементы структуры более изменчивы, чем структура в целом. Например, признаки, определяющие в совокупности длину тела, более изменчивы, чем длина тела в целом. Или: компоненты соматического типа (соматотипы) человека -- пропорции тела, развитие жироотложения и мускулатуры -- более изменчивы, чем соматотип в целом. Размах изменчивости измеряется сопряженностью ряда морфологических признаков друг с другом, существующими между ними корреляционными связями. Например, длина лучевой и локтевой, большеберцовой и малоберцовой костей изменяется согласованно, так как в противном случае нарушается единство костей предплечья или костей голени как биомеханических систем.

Анатомическая изменчивость отражает особенности и условия онтогенеза. Варианты КОАИ отражают этапы преобразования структур в эмбриогенезе. Преобразование органов детерминировано наследственностью.

Анатомическая изменчивость охватывает взаимодействие признаков между собой: так невозможно изменение одного из таких признаков и стабильность всех остальных. Взаимосвязь признаков может иметь как наследственную природу, так и возникать в ответ на внешнее воздействие.

Единство анатомической и функциональной изменчивости. Функциональная изменчивость не является предшественником анатомической, ведь всякое единство отвергает выявление первичного и вторичного.

Заключение

Человек - существо биологическое и социальное, что и определяет его особое положение в природе и качественно отличает от всех других организмов, Благодаря тому, что человек является биологическим существом, его эволюционное развитие подчиняется всем основным закономерностям наследственности и изменчивости. Реализация наследственной информации в условиях определенной внешней среды формирует биологическую природу человека - его строение и физиологию, создает материальные предпосылки для развития и мышления, способности мозга накапливать информацию.

Наиболее полное научное теоретическое обоснование и разрешение проблема индивидуальной анатомической изменчивости нашла в учении о крайних формах изменчивости органов и систем тела человека, созданном академиком В.Н. Шевкуненко, который заложили основу изучения научного подхода к выявлению закономерностей индивидуальной изменчивости.

Многочисленные исследования позволили накопить большое число анатомических фактов, подтвердивших существование индивидуальных различий в строении и топографии различных органов. В.Н. Шевкуненко сформулировал, что индивидуальной изменчивости подвержены все без исключения органы и системы человека, индивидуальные анатомические различия - не сумма случайностей, в основе своей они детерминированы законами онто- и филогенеза и формируются в процессе сложных взаимодействий развивающегося организма с факторами окружающей среды.

Литература

1. Анатомия человека. /Под ред. Сапина М.Р. В 2-х томах. - М.: Медицина, 1997.

2. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология. Учебное пособие для студентов педагогических вузов. - М.: Высшая школа, 1985, 384 с.

3. Курепина М.М. Анатомия человека. - М.: Просвещение, 1979.

4. Морфология человека: Учеб. пособие - 2-е изд., перераб. доп. / Под ред. Б.А. Никитюка, В.П. Чтецова. - М.: Изд-во МГУ, 1990.

5. Начала физиологии: Учебник для вузов / Под редакцией акад. А.Д. Ноздрачева. - СПб.: Издательство «Лань», 2001. - 1088 с.

6. Основы физиологии человека / Под ред. Б.И. Ткаченко.- Санкт Петербург: Международный фонд истории науки, 1994.- Т.2.- С. 12-54.

7. Пехов А.П. Биология с основами экологии. Серия «Учебники для вузов. Специальная литература» -- 2000.

8. Физиология человека / Под ред. Г.И. Косицкого. - М.: Медицина, 1985. - С.112-155, 466-468, 472-474.

9. http://www.fiziolog.isu.ru

Размещено на Allbest.ru