Эмбриология

Эмбриология (от эмбрион и ...логия) — в узком смысле наука о зародышевом развитии, в широком — наука об индивидуальном развитии организмов (онтогенезе).

Эмбриология животных и человека изучает:

Исторический очерк

Эмбриологические исследования в Индии, Китае, Египте и Греции известны с V века до нашей эры. Гиппократ (с последователями) и Аристотель изучали развитие зародышей многих животных, особенно кур, а также человека.

Существенный сдвиг в развитии эмбриологии произошёл в середине XVII века с появлением работы Уильяма Гарвея «Исследования о зарождении животных» (1651 год). Большое значение имела работа Каспара Фридриха Вольфа «Теория зарождения» (1759 год), идеи которой были развиты в трудах Христиана Пандера (представление о зародышевых листках) и Карла Эрнста фон Бэра (открытие и описание яйцеклетки человека и млекопитающих, детальное описание основных этапов эмбриогенеза ряда позвоночных, выяснение судьбы зародышевых листков и так далее).

Фундамент эволюционной сравнительной эмбриологии, основанной на теории Чарльза Дарвина и обосновывающей родство животных разных таксонов, заложили Александр Ковалевский и Илья Мечников. Экспериментальная эмбриология (первоначально — механика развития) своим развитием обязана работам Вильгельма Ру, Ханса Дриша, Ханса Шпемана и Дмитрия Филатова.

В истории эмбриологии долгое время длилась борьба между сторонниками эпигенеза (У. Гарвей, К. Ф. Вольф, Х. Дриш и другие), считавшими, что организм развивается из недифференцированной массы, и преформизма (М. Мальпиги, А. Левенгук, Ш. Бонне и другие), полагавшими, что организм предобразован в половых клетках.

Основные направления

В зависимости от задач и методов исследования различают:

  • Общую эмбриологию — изучает общие закономерности развития.
  • Сравнительную эмбриологию — на её данных в значительной степени строится естественная система животных, особенно в высших её разделах.
  • Экспериментальную эмбриологию — с помощью удаления, пересадки и культивирования вне организма зачатков органов и тканей изучает причинные механизмы их возникновения и развития в онтогенезе.
  • Популяционную и экологическую эмбриологию.

Данные эмбриологии имеют большое значение для медицины и сельского хозяйства. В последние десятилетия на стыке эмбриологии с цитологией, генетикой и молекулярной биологией сформировалась биология развития.

Эмбриология растений (фитоэмбриология)

Это частная дисциплина в рамках морфологии растений, изучающая образование и закономерности развития зародыша. У голо- и покрытосеменных рассматривают процессы онтогенеза, происходящие в семяпочке или цветке, а также изучают строение и развитие гаметофитов, половых клеток и зигот.

История

Накопление сведений началось в древности. В XVI–XVIII веках основное внимание было направлено на установление пола у цветковых растений, начатое в опытах по гибридизации (Йозеф Кёльрейтер) и перекрёстному опылению (Кристиан Шпренгель) и завершённое раскрытием его значения (Чарльз Дарвин).

Первое микроскопическое описание яйцеклетки и зародышевого мешка у цветковых предпринял Марчелло Мальпиги (1675 год), а открытие эндосперма в семени принадлежит Неемии Грю (1672 год). Как самостоятельная дисциплина эмбриология растений начала формироваться лишь в середине XIX века, что было связано с разработкой клеточной теории, эволюционной теорией Дарвина и совершенствованием микроскопической техники.

К началу XX века были сделаны фундаментальные открытия:

  • Закономерности развития мужского гаметофита у голо- и покрытосеменных (Вильгельм Гофмейстер, Владимир Беляев).
  • Развитие пыльцевой трубки (Джованни Амичи).
  • Основные звенья мейоза в спорогенных клетках (описаны В. И. Беляевым).

Спорные вопросы макроспорогенеза и двойного оплодотворения у покрытосеменных были разрешены трудами Эдуарда Страсбургера, Ивана Горожанкина и Сергея Навашина.

Современная проблематика

В результате классических исследований сложилась современная проблематика, включающая важные этапы онтогенеза:

  • Развитие пыльника и микроспорогенез.
  • Формирование из микроспор мужского гаметофита (пыльцевого зерна).
  • Образование пыльцевой трубки.
  • Макроспорогенез и образование из макроспоры зародышевого мешка — женского гаметофита.
  • Двойное оплодотворение.
  • Развитие эндосперма и зародыша.

Помимо этого, большое значение для генетико-селекционных работ имеет изучение причин стерильности гамет и зигот, апомиксиса, полиэмбрионии, партенокарпии.

Вопросы развития генеративных органов у низших групп (водоросли, лишайники, грибы), не имеющих зародыша, длительное время не рассматривались. Однако в последние десятилетия наблюдается большой интерес к их изучению с позиций фитоэмбриологии.

Сравнительная эмбриология растений занимается как изучением и сравнением особенностей развития эмбриональных признаков у представителей различных таксонов, так и сопоставлением характера чередования поколений в цикле развития. Результаты этих работ играют огромную роль в решении спорных вопросов систематики растений и при построении филогенетических систем.