Общие закономерности роста и развития

Лекция 3(5,6) 

      5. Общие закономерности роста и развития.

      Организму человека, как и любому живому организму, присущи рост и развитие.

      Рост  — это количественное увеличение биомассы организма за счет увеличения геометрических размеров и массы отдельных его клеток или увеличения числа клеток благодаря их делению.

      Развитие — это качественные преобразования в многоклеточном организме, которые протекают за счет дифференцировочных процессов (увеличения разнообразия клеточных структур) и приводят к качественным и количественным изменениям функций организма.

      Взаимосвязь роста и развития проявляется, в  частности, в том, что определенные стадии развития могут наступать только при достижении определенных размеров тела. Так, половое созревание у девочек может наступить только тогда, когда масса тела достигнет определенной величины (для представителей европейской расы это около 48 кг). Активные ростовые процессы также не могут продолжаться на одной и той же стадии развития бесконечно.

      Дифференцировочные  процессы, или дифференцировка, — это появление специализированных структур нового качества из мало специализированных клеток-предшественниц. Наименее специализированной можно считать зиготу — зародышевую клетку, образующуюся в результате слияния материнской яйцеклетки с отцовским сперматозоидом. Первые этапы развития зиготы представляют собой простое увеличение числа неотличимых друг от друга клеток — сначала зигота делится на 2, потом каждая из них еще на 2, т.е. образуется 4 клетки, затем — 8, 16, 32 и т.д. Эти эмбриональные клетки называются бластомерами, они похожи, как две капли воды. Однако уже на стадии 32 бластомеров начинают выявляться некоторые особенности отдельных клеток, связанные с их местоположением.

      В последние десятилетия убедительно  показано, что дифференцировочные процессы не заканчиваются во внутриутробном периоде: многие ткани организма продолжают развиваться, в том числе и путем дифференцировочных процессов, вплоть до завершения полового созревания. Особенно длителен период созревания возбудимых тканей — нервной и мышечной.

      Ростовые  процессы ведут, как правило, к количественным, пропорциональным изменениям. Дифференцировочные процессы могут приводить к появлению качественных, непропорциональных изменений в деятельности физиологических систем организма.

      Энергетические  затраты в процессе роста и развития. Даже в период самого интенсивного роста на процессы роста расходуется не более 4—5 % суточного потребления энергии. Видимое глазу изменение размеров и пропорций тела на самом деле представляет собой достаточно легко (с точки зрения энергетики организма) реализуемый процесс. Совершенно иначе обстоит дело с дифференцировочными процессами, определяющими динамику качественного развития организма. Количество синтезов, которые протекают в процессе дифференцировок, возможно, не столь велико, но их энергетическая «цена» намного выше. Это связано с тем, что в процессе ростовых синтезов используются уже готовые, отработанные пути метаболизма, тогда как дифференцировочные процессы требуют организации новых метаболических путей.

      Количественные  и качественные изменения в деятельности физиологических систем. Все физиологические функции так или иначе связаны с размерами тела. Но при этом часть из них меняется в онтогенезе пропорционально изменениям массы тела, тогда как другие меняются пропорционально изменениям площади поверхности тела. Если же в ходе развития та или иная функция демонстрирует непропорциональное массе или площади поверхности изменение, то это свидетельствует о качественном преобразовании механизмов реализации данной функции.

      Чередование периодов роста и  дифференцировки служит естественным биологическим маркером этапов возрастного развития, на каждом из которых организм имеет специфические особенности. Иными словами, этапы онтогенеза — не абстракция, а совершенно реальная последовательность событий, неизменно повторяющаяся в процессе развития каждого индивидуума.

      Рост  и развитие протекают тем интенсивнее, чем моложе ребенок: рост при рождении удваивается к 4,5-5 годам; утраивается к 14-15 годам; в младшем школьном возрасте длина тела увеличивается в среднем на 4-5 см. В период полового созревания величина годового прироста длины — 6-8 см.

      В основе — закономерность скачкообразности развития, когда постепенное накопление количественных изменений в определенный момент переходит в новое качественное состояние (появление совершенной координации движений, более повышенного внимания, интереса к окружающему).

      Понятие о «скачке роста». В тех случаях, когда во множестве различных тканей организма одновременно наблюдаются ростовые процессы, отмечаются феномены так называемых «скачков роста». В первую очередь это проявляется в резком увеличении продольных размеров тела за счет увеличения длины туловища и конечностей.

      В постнатальном онтогенезе человека такие «скачки» наиболее ярко выражены

      в первый год жизни  (1,5-кратное увеличение длины и 3—4-кратное увеличение массы тела за год, рост преимущественно за счет удлинения туловища),

      в возрасте 5—6 лет (так называемый «полуростовый скачок», в результате которого ребенок достигает примерно 70 % длины тела взрослого, рост преимущественно за счет удлинения конечностей), а также

      в 13—15 лет (пубертатный скачок роста как за счет удлинения туловища, так и за счет удлинения конечностей).

      Впервые о скачке роста стало известно из исследований графа Ф. де Монбейяра, который в 1759—1777 гг. наблюдал за развитием своего сына, взвешивая его каждые полгода.

      В результате каждого скачка роста существенно меняются пропорции тела, все более приближаясь к взрослым. Кроме того, количественные изменения, выражающиеся в увеличении длины тела и изменении его пропорций, обязательно сопровождаются качественными изменениями функционирования важнейших физиологических систем, которые должны «настроиться» на работу в условиях новой морфологической ситуации.

      Гетерохронность (от греч. — другой, — время) — рост и развитие всех органов и физиологических систем организма детей и подростков происходит гетерохронно (то есть не одновременно и неравномерно). Порядок развития и совершенствования органов зависит от их «нужности» и «полезности» для организма ребенка. Так, например, сердце начинает работать на 3-й неделе пренатального развития, а почки формируются значительно позднее и вступают в действие только у новорожденного ребенка.

      П. К.Анохин: «Гетерохрония  является специальной  закономерностью, состоящей в неравномерном развертывании наследственной информации. Благодаря этой наследственно закрепленной особенности созревания обеспечивается основное требование выживания новорожденного — гармоническое соотношение структуры и функции данного новорожденного организма с внезапно возникающим воздействием на него экологических факторов».

      Особенности развития человека

• у человека периоды ускоренного роста чередуются с их замедлением;
• в первый год жизни и в период полового созревания идет наиболее интенсивный рост и развитие организма;
• во время роста изменяется соотношение длины головы и тела. У новорожденного оно составляет 1:4, у взрослого — 1:8;
• для развития мышления и двигательной активности очень важен период от 2 до 4 лет. «Маугли» — возвращенные в общество до этого периода — развиваются до нормального человека, а после этого периода — не могут стать полноценными людьми.

      В росте и развитии детей выделяют:

• первый период вытягивания — первый год жизни, длина тела ребенка возрастает на 25см, а его масса увеличивается на 6-7кг;
• первый период округления — 1-3 года, темпы развития снижаются;
• второй период вытягивания — 5-7 лет — новое нарастание темпов роста, прирост тела 7-10см;
• второй период округления — 7-10 лет — замедление роста;
• третий период вытягивания — с11-12до15-16 лет — возрастание темпов физического развития в период полового созревания;
• в последующие годы темпы физического развития снижаются. Рост у женщины останавливается к 18-22 годам, у мужчин — к 20-25 годам.

      Темпы полового развития и  биологически обусловленная  продолжительность  жизни. Некоторые представители вида Homo sapiens доживают в определенных условиях до 130—140 лет, сохраняя ясность мыслей и относительную трудоспособность. По мнению ряда энтузиастов, человек, если бы не был подвержен каким-то заболеваниям и порокам, мог бы жить до 200 и более лет. Надо признать, что, как ни привлекательны эти концепции, они не основаны на современном научном знании. Для млекопитающих, к которым относится и человек, характерна такая закономерность: средняя продолжительность жизни примерно в 5 раз больше, чем возраст наступления половой зрелости. По-видимому, это соотношение установилось в процессе естественного отбора как наиболее адекватное задачам популяционной репродукции. Отсюда следует, что естественный предел продолжительности жизни человека составляет примерно 16 х 5 = 80 лет. Всякий, кто живет дольше этого срока, с полным основанием может считаться долгожителем.

     Продолжительность жизни детерминирована геномом. На концах хромосомы имеются участки  – теломеры, длина которых укорачивается с каждым делением. Для каждой клетки предусмотрено своё количество делений.

     Следует подчеркнуть, что все приведенные  выше рассуждения имеют смысл только на популяционном уровне и никак не относятся к индивидуальным особенностям темпов биологического созревания. Специальные исследования не выявили значимых корреляций между скоростью полового созревания и временем жизни у отдельных людей. Жители южных стран обычно достигают половой зрелости на 1—2 года раньше, чем северяне, но это не значит, что они живут на 5—10 лет меньше.

     Только 15 % россиян доживают до биологической  старости. До биологической старости не доживают 85 % жителей России. Такие данные приводят эксперты Центра стратегических исследований МЧС. Согласно статистики, более 56 процентов смертей приходятся на социально-экономические причины, 20 % - на экологические. Пять процентов преждевременных смертей связаны с причинами природно-техногенного характера. Например, до 35 тысяч человек ежегодно гибнут в ДТП и до 20 тыс. - в пожарах.

     В последние десятилетия во всех развитых странах продолжительность жизни  поступательно увеличивается. Наряду с этим отмечено уменьшение продолжительности жизни в странах Африки и бывшего Советского Союза.  

      6. Индивидуальные различия, понятие «возраст развития».

     Индивидуальные  различия в процессе роста и развития могут варьироваться в широких пределах. Существование индивидуальных колебаний процессов роста и развития послужило основанием для введения такого понятия, как биологический возраст, или возраст   развития  (в отличие от паспортного возраста).

     Основными критериями биологического возраста считаются:

1. «внешний» критерий (кожные покровы);
2. «скелетная зрелость» (порядок и сроки окостенения скелета);
3. «зубная зрелость» (сроки прорезывания молочных и постоянных зубов);
4. степень развития вторичных половых признаков. Для каждого 
   из этих критериев биологического возраста — «внешнего», «зубного» и «костного» — разработаны оценочные шкалы и нормативные таблицы, позволяющие определить хронологический (паспортный) возраст по морфологическим особенностям.

      Самый простой, но и самый грубый способ оценки биологического возраста — по пропорциям тела — соотношению длины конечностей и туловища. Такая оценка может давать только очень грубый, приближенный результат, так как здесь вмешивается фактор биологического разнообразия, т.е. конституциональной принадлежности индивида. У потенциальных долихоморфов уже в детском возрасте ноги могут быть относительно длиннее, чем у их сверстников-брахиморфов, хотя скорость морфофункционального развития брахиморфов по многим показателям часто оказывается выше. Поэтому, судя по пропорциям тела, можно с уверенностью отнести ребенка только к той или иной возрастной группе, причем достаточно широкой.

      Костный возраст. Гораздо более точный результат дает исследование костного (скелетного) возраста. Оссификация каждой кости начинается с первичного центра и проходит через ряд последовательных стадий увеличения и формирования области окостенения. На практике наиболее часто для этих целей используют кисть и запястье (обычно левой руки). Сравнение полученной рентгенограммы со стандартами и балльная оценка степени развития многих костей позволяют количественно (в годах и месяцах) выразить полученный результат.