БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

22. РОСТ И РАЗВИТИЕ

22.1. Что такое рост?

Способность к росту — одна из главных характеристик всех живых организмов. Нередко рост представляют себе просто как увеличение в размерах; однако, серьезно обдумав такое определение, приходится признать его неверным. Так, например, размеры растительной клетки могут увеличиться за счет осмотического поглощения воды, но этот процесс иногда оказывается обратимым и, следовательно, его нельзя считать истинным ростом. Определенное число делений зиготы сопровождается только увеличением числа клеток, а не увеличением общих размеров (объема или массы) раннего зародыша. Этот процесс, названный дроблением, представляет собой результат деления клеток, но без последующего увеличения размеров дочерних клеток. Однако он включает развитие, и поэтому его все же следует рассматривать как рост.

Развитие так тесно связано с ростом, что для описания процессов, которые обычно считают ростом, часто пользуются выражением «рост и развитие». Развитие можно описать как возрастание сложности.

Рост многоклеточного организма, начинающийся с одной клетки, принято делить на три стадии:

1) деление клеток — увеличение числа клеток в результате митоза и деления цитоплазмы;

2) увеличение размеров клеток — необратимый процесс, происходящий в результате поглощения клетками воды или синтеза в них живого материала;

3) дифференцировка клеток — специализация клеток (рост в широком смысле включает также и эту стадию развития клеток).

Каждый из этих процессов может, однако, быть отделен от других во времени. Выше мы уже приводили пример с дроблением. Возможно также увеличение размеров клеток без изменения их числа, как, например, в зоне растяжения клеток выше кончика корня и ниже верхушки побега у высших растений. У одноклеточных организмов, таких как бактерии, клеточное деление приводит к репродукции (но не к росту) данной особи и к росту численности популяции.

Все это затрудняет определение роста. Согласно одному приемлемому объяснению, рост — это необратимое увеличение сухой массы протоплазмы. Определив сухую массу, мы можем пренебречь кратковременными колебаниями содержания воды в организме, особенно характерными для растений. Определив живой материал, мы можем пренебречь неживым материалом, например, неорганическим известняком в кораллах.

Во всех стадиях роста участвуют биохимические процессы. Во время роста информация, заключенная в ДНК, реализуется в синтезе определенных белков, в том числе ферментов. Ферменты регулируют активность клетки. Они вызывают изменения, которые в конечном счете приводят к изменению общей формы и структуры как отдельных органов, так и организма в целом. Этот процесс известен под названием морфогенеза и на него оказывают влияние как окружающая среда, так и гены данного организма.

Рост бывает положительным и отрицательным. При положительном росте синтез материалов (анаболизм) преобладает над их распадом (катаболизм), тогда как при отрицательном ростекатаболизм преобладает над анаболизмом. Например, в процессе прорастания семени и образования проростка происходит увеличение числа клеток и их размеров, сырой массы, длины, объема и сложности формы, однако в то же самое время сухая масса может фактически уменьшиться, так как при этом расходуются запасенные родительским растением питательные вещества. Таким образом, согласно принятому определению, в прорастание входит некоторый период отрицательного роста, который становится положительным лишь после того, как в проростке начинается процесс фотосинтеза и синтеза собственной «пищи».