Что общего у чешуи пера и волоса

Опубликовано: 17.09.2024

Группа ученых из Швейцарии сумела доказать, что волосы, чешуя и перья гомологичны и произошли от общего предка — рептилии. Теоретические предпосылки и результаты экспериментов были подробно освещены на страницах журнала Science Advances и кратко — в пресс-релизе, представленном от имени Университета Женевы. Сегодня мы расскажем о том, что послужило доказательством столь смелого утверждения и какой вывод для дальнейших исследований позволяет сделать проделанная работа.

Большинство млекопитающих, птиц, рептилий легко распознать по волосам, перьям и чешуе, соответственно. Тем не менее, отсутствие у ископаемых переходных форм между чешуйками и волосками и существенные различия в их морфогенезе и белковой композиции стали причиной споров относительно их потенциальной общей родословной, ведущихся в течение многих десятилетий.

Ученым давно известно, что волосы млекопитающих и перья птиц развиваются из первобытной структуры плакоды — своеобразного утолщения эпидермиса со столбчатыми ячейками, уменьшающие скорость их пролиферации и вырабатывающие специфические гены. Это наблюдение, опять таки, провело грань между сторонниками единого предка у птиц и млекопитающих и противников такого предположения, утверждающих что те и другие — это абсолютно разные виды с различной родословной. При этом сторонники последней версии как-то закрыли глаза на то, что она вынуждает принять тот факт, что два совершенно разных, по их утверждениям вида «изобрели» плакоду независимо друг от друга.

В 2015 году ученые из Йельского университета (США) опубликовали статью, в которой продемонстрировали, что чешуя, волосы и перья на раннем этапе развития имеют общую молекулярную подпись. Опубликованные результаты вновь подлили масла в огонь давнего спора существующего между двумя школами эволюционистов. Приверженцы одной из которых продолжали отстаивать жизненность гипотезы о том, что идентичные молекулярные подписи свидетельствуют об общем эволюционном происхождении придатков кожи, а сторонники другой, что для развития разных придатков кожи в ходе эволюции на каком-то этапе одни и те же гены были использованы повторно.

Точки над «И»

Последняя работа биологов Николя Ди-Пой (Nicolas Di-Poï) и Мишель Милинкович (Michel C. Milinkovitch) из отдела генетики и эволюции Университета Женевы (UNIGE) и Швейцарского института биоинформатики (SIB) позволила положить конец этой многолетней дискуссии. Ученые доказали, что чешуя у рептилий развилась из плакоды с анатомическими и молекулярными подписями, аналогичными подписям плакод птиц и млекопитающих на ранних стадиях развития.

В ходе исследований были проанализированы морфологические и молекулярные характеристики кожи в процессе эмбрионального развития крокодилов, змей и ящериц. «Наше исследование не только дает новые молекулярные данные, которые дополняют работу американской команды, но и выявляет ключевые микроанатомические факты», — объясняет Мишель Милинкович. — «Действительно, мы определили у рептилии новые молекулярные подписи, идентичные тем, которые наблюдаются при развитии волосков и перьев, а также наличие плакоды анатомической формы, схожей с формой плакоды млекопитающих и птиц. Это указывает на то, что три типа придатков кожи являются гомологичными: чешуя — у рептилий, перья — у птиц, и волосы — у млекопитающих, несмотря на их очень разные конечные формы, эволюционировали от их общего предка, рептилии».

Ключевой ген развития придатков кожи

На следующем этапе исследования авторы работы изучили бородатых драконов, представленных тремя формами. Первая форма — это обычный дикий вид, вторая форма характеризуется меньшими размерами, а третья, в свою очередь, мутировала по двум направлениям со множеством различных дефектов, включая полное отсутствие чешуи. Сравнивая геномы трех рассмотренных подвидов бородатых драконов, ученые сумели определить дефектный ген, который повлек за собой известное разнообразие форм. Это эктодисплазин-А (EDA), мутация которого в конечном счете повлекла за собой освобождение одной из форм бородатых драконов от чешуи.

«Мы определили, что своеобразный внешний вид этих голых ящериц происходит из-за нарушения работы Ectodysplasin-A, гена, мутация которого в организме человека и мышей, как известно, генерирует значительные отклонения в развитии зубов, желез, ногтей и волос», — пояснил Мишель Милинкович. На основании данных исследований и сравнительного анализа швейцарские ученые показали, что у ящериц с мутированным геном EDA структура плакоды нарушается, точно так же, как у млекопитающих или птиц, пораженных подобными мутациями в том же гене не могу развиваться из плакод собственные волосы или перья. Эти данные все вместе когерентно указывают на общее происхождение чешуи, перьев и волос.

Получив столь убедительные свидетельства единства происхождения, ученые намерены продолжить исследования, определить и описать те механизмы, которые лежат в основе развития специфической формы кожных придатков. Это, в свою очередь, позволит дать ответ на другой важнейший вопрос: каким образом древнейший чешуйчатый кожный покров дал начало существующему морфологическому разнообразию чешуи, перьев и волос. «Эти исследования, как мы надеемся, дополнят наше понимание физических и молекулярных механизмов, порождающих сложность и многогранность жизни в ходе эволюции» — резюмировал Малинкович.

Интересно, что ранее, изучая способность хамелеона менять свой цвет, Мишель Малинкович сумел объяснить природу этого удивительного явления активной перестройкой пространственной структуры нанокристалов кожи.

_{С полным текстом научной публикации можно ознакомиться здесь}

Волосяной покров

Шерстный (волосяной) покров — характерная черта облика млек опитающих. Волосы — тоже роговое производное эпидермального слоя кожи. Однако развитие волоса в эмбриогенезе начинается иначе, чем чешуи и пера. Плотный участок эпидермальных клеток приоб ретает цилиндрическую форму и не выпячивается наружу, а на оборот, погружается в мезодермальную часть кожи. Крайние клет ки участвуют в образовании влагалища волоса (фолликула) и саль ных желез, а расположенные по центру превращаются в зачаток самого волоса. Клетки зачатка волоса ороговевают .

Шерстный покров состоит из волос различного типа. Основ ные из них — это пуховые волосы, или подшерсток, остевые воло сы, или ость, чувствующие волосы, или вибриссы.

Основу шерстного покрова у большинства видов млекопитаю щих составляет подшерсток. Между пуховыми сидят жесткие остевые волосы. Именно они создают цветность шерстного покрова. У ведущих подземный образ жизни кротов, слепышеи, цокоров остевые волосы вовсе отсутствуют. У многих копытных, ластоно гих подшерсток имеется у детенышей, а затем он сменяется жес ткими остевыми волосами (например, у северного оленя, котика и др ). Шерстный покров периодически меняется: звери линяют. Белк и, песцы, лисицы, кроты сменяют мех дважды в год. Другие же виды линяют только один раз в год: начав менять шерстный покров весной, они полноценно обрастают новой шерстью к осени (суслики). У человека волосы растут всю жизнь, прирастая в день в среднем на 0,35 мм.

Шерстный покров, как и перья, образование полифункцио нальное. Большинство видов млекопитающих окрашено невзрач но, это скрывает их в местах обитания. В редких случаях окрас и длина шерстного покрова отражает половой диморфизм (у неко торых хищных, приматов). Велико значение шерстного покрова в термоизоляции тела. У северных видов его густота и высота существенно меняются по сезонам.

Особую категорию волос представляют вибриссы: очень длин ные жесткие волосы, выполняющие осязательную функцию. Они сидят чаще на голове (так называемые «усы»), на нижней части шеи, на груди, а у некоторых лазающих древесных форм (напри мер, у белки) и на брюхе. В основании волосяного мешка чувству ющего волоса и в его стенках располагаются мякотные нервные волокна, воспринимающие соприкосновение стержня вибриссы с посторонними предметами. Вибриссы снабжены поперечнополосатой мускулатурой и иннервируются на голове ветвями тройничного нерва.

Видоизменениями волос являются щетина, иглы. Роговым про изводным эпидермиса у китообразных являются пластины китового уса.

Перьевой покров

Тело птицы покрыто перьями. Развитие перьев в онтогенезе птиц указывает на их тесную генетическую связь с чешуями рептилий. Как и зачаток роговой чешуи, зачаток пера возникает в виде бугорка соединительнотканного слоя кожи, пок рытого снаружи эпидермисом. По мере роста бугорок отклоняется назад, а его основание опускается в глубь кожи, образуя влагалище будущего пера и его сосочек, обильно снабжае мый кровью, через который происходит питание растущего пер; Эктодермальная часть зачатка, разрастаясь, дифференцируется на продольное утолщение — будущий стерженъ и два продольных киля этого утолщения, которые позднее распадаются на бородки опахала.

Перья у птиц дифференцированы на контурные, пуховые, соб ственно пух, нитевидные, щетинки. Они располагаются на теле не равномерно, а участками — птерилиями. Такое их распределение не ограничивает свободу движения птицы. Перья регулярно сменяются. Перьевой покров — образование многофункциональное. Его окраска скрывает птицу от взора хищника или, наоборот, демон стративна в половых играх. Структурно и механически (распуша ясъ) он участвует в терморегуляции. И наконец, главное — перь евой покров обеспечивает птице возможность движения в воздухе.

Край крыла образован маховыми перьями: первостепенные махо вые прикрепляются к кисти, второстепенные — к предплечью, третьестепенные — к плечу. Стабильное количество 10—12 первостепенных маховых является систематическим при знаком отряда. Несущую плоскость хвоста образуют рулевые пе рья. Их число тоже регламентировано.

Роговые производные кожных покровов

Роговые производные эпидермиса — приобретения наземных позвоночных животных. Их основное назначение — предохране ние тела от иссушения и защита от повреждений. Эмбрионально роговая чешуя закладывается как выпячивание эпидермиса с ме зодермальным сосочком внутри. Такое сочетание тканей сохраня ется и у взрослых животных.

Утолщения рогового слоя есть на теле жаб в виде бородавок или участков сплошного покрова. На теле рептилий образуется сплошн ой покров из роговых чешуй или щитков.

Поверхность тела гекконов, агам, хамелеонов, гаттерий по крывает примитивная бугорчатая роговая чешуя. На теле настоя щих ящериц и змей чешуя расположена черепицеобразно или ря дами. Голова змей и многих ящериц покрыта упоря доченными рядами роговых щитков. Их расположение учитывает ся при систематической характеристике видов. Видоизме ненные роговые щитки на хвосте гремучей змеи образуют «погремушку». Роговой покров подвержен смене: у змей, оттор гаясь вначале в области челюстей, он сползает с тела полностью, «чулком», у ящерицы отделяется участками. У некоторых репти лий под роговыми чешуями есть окостенения мезодермального слоя кожи.

Тело крокодилов, панцирь черепах и броненосцев покрыто с поверхности роговыми щитка ми. Щитки и чешуйки сохраняются на ногах птиц, на хвостах некоторых млекопитающих (крысы, бобры и др.).

Видоизменениями рогового покрова следует считать роговые чехлы на челюстях — клювы. Они свойственны черепахам, некото рым вымершим рептилиям, однопроходным млекопитающим и, наконец, всем птицам. Многообразие форм клювов птиц отража ет специфику их кормодобывающей де ятельности.

Роговые структуры располагаются на конечностях — когти, ногти, роговые пе репонки и складки на пальцах птиц, по дошвенные подушечки у млекопитающих, кожные гребешки на лапах приматов, копыта на концах пальцев копытных млекопитающих.

К роговым производным эпидермиса относятся также перьевой покров птиц и шерстный (волосяной) покров млекопитающих.

Производные кожных покровов

Производные кориума — чешуя рыб, покровные окостенения скелета, костные пластины рептилий, костные рога копытных. Остановимся на них подробнее.

Тело современных рыб покрыто костной чешуей. В коже хрящевых рыб образуется плакоидная чешуя. Она состоит из остеодентина — вещества, близкого к дентину зубов. Остеодентин — плотное органическое вещество, не имею щее клеточной структуры. Он формируется в кориуме и отличает ся от кости включением в его слои солей извести. Снаружи зубец чешуи покрыт тонким слоем эмали (витродентином), производным клеток эпидермиса.

На челюстях акул плакоидная чешуя укрупняется и выполняет функцию зубов (кожные зубы). Изношенные зубы сбрасываются и замещаются новыми. На поверхности тела некоторых скатов от дельные чешуи разрастаются в шиповатые структуры.

Тела относительно небольшой группы современных костных рыб (панцирников, многоперов) покрывает ганоидная чешуя — производное только мезодермального слоя кожи. Ее нижние слои строятся из настоящей костной ткани (покровное окостенение), а поверхность формируется из остеодентина, свойс твенного плакоидной чешуе. В ганоидной чешуе остеодентин лежит слоями, нарастая одновременно снизу и сверху.

У современных костистых рыб чешуя костная . Чешуйк и формируются из мезодермальных склеробластов. Они лежат в кожных карманах, черепицеобразно налегая друг на друга. Костные чешуйки могут быть округлыми (циклоидныё) или зазубренн ыми (ктеноидныё). Ряды бляшек на теле осетровых рыб и мелкие чешуйки на их теле — это тоже костная чешуя.

Костная и ганоидная чешуя — образования постоянные и не сменяются. На протяжении жизни рыбы чешуи увеличиваются в размерах. Скорость их нарастания неодинакова в разные сезон ы, что послужило разработке методики определения возраста рыбы по шлифам чешуи путем подсчета нарастающих в ней слое в.

Панцирь черепах является уникальным наружным ске летом среди всех наземных позвоночных. Он со стоит из выпуклого овального спинного щита — карапакса и плос кой брюшной пластины — пластрона. По бокам обе части соеди нены костными перемычками. Для головы, конечностей и хвоста панцирь имеет переднее и заднее отверстия.

Наконец, следует упомянуть о рогах копытных — костных вы ростах на лобных костях. Парные костные выросты образуются при участии особого кожного окостенения, которое прирастает к мозговому черепу. Как правило, костные рога отра стают у самцов оленей. К примеру, длина рогов у пятнистого оленя может достигать 93 см. Рога у обоих полов свойственны северному оленю. Костные рога вследствие разрушения костной ткани их основания периодически сбрасываются. Число отростков на рогах измен чиво у разных видов: у пятнистого оленя их в норме 4, может быть 6, марала — 6 — 7.

У полорогих копытных костные выросты на лбу невелики и покрыты постоянными толстыми роговыми чехлами. Уникальным исключением является вилорог , теряющий роговой чехол ежегодно. У жирафа костные рога одеты мягкой кожей. У оленей кожа с волосами покрывает только молодые рога (панты), а затем она отмирает и отпадает.

Строение кожи позвоночных животных

Кожа позвоночных (хордовых) двухслойная: она состоит из наружного эпидермиса и внутреннего кутиса.

Между эпидермисом и следующим, соединительнотканным, слоем кожи — кутисом — лежит базальная мембрана, образованная чаще эпителиальной, но отчасти и соединительной ткан ью.

Эпидермис представлен цилиндрическими клетками и происх одит из эктодермы зародыша. Эпидермис у позвоночных — всегда многослойная ткань, не имеющая кутикулы. У низших позвоночных (круглоротых, рыб, амфибий) эпидермис отграничен от подстилающей его соеди нительной ткани базальной мембраной — бесструктурной переп онкой, которая выделяется сов местно эпидермисом и кутисом . У рыб и личинок амфибий верхний слой эпидермиса (как и у личинок ланцетника) образует на поверхности тонкую пористую каемку, которую считают остатк ом общего мерцательного покрова передковых форм. У современных взрослых амфибий под слоем эпид ермиса обильно ветвятся крове носные капилляры, через них осущ ествляется кожное дыхание (газ ообмен между кровью и окружаю щей средой). Эпидермис богат многоклеточными железами. Их секрет создает на поверхности кожи жидкостную пленку, котор ая препятствует иссушению пок ровов и делает возможным газ ообмен. Благодаря чему амфибии способны выходить на сушу.

Эпидермис рептилий, птиц, млекопитающих — ткань многослойная и достаточно сложная . Его нижний базальный мальпигиев слой в течении всей жизни продуцирует новые слои клеток, поэтому нарушения эпидермиса у них легко восстанавливаются. Верхний слой эпидермиса — роговой — состои т обычно из клеток уплощенной формы. Кровеносных сосудов эпидерм ис не имеет.

Эпидермис дает начало различным роговым производным в виде роговых чешуй и щитков, перьев, волос, копыт, когтей, ногтей, полых рогов, перепонок. В эпидермисе развиваются и разнообразные кожные железы . Наконец, клетки глубоких слоев эпидермиса нередко содержат красящие вещества. Вмест е с пигментами кутиса они обусловливают окраску тела животн ого.

Кутис — внутренний волокнистый слой кожи позвоночных. Его называют также кориум, дерма, собственно кожа. В эмбриоген езе кутис развивается из мезодермального зачатка — кожного листка сомита. Слой кутиса (дермы), как правило, толстый и со ставляет основную часть кожи. В этом слое плотно переплетаются волокна соединительной ткани. Дерма придает коже прочность и эластичность. В кутисе развиваются разнообразные окостенения: чешуя рыб, покровные окостенения скелета, костные рога коп ытных, костные пластины и панцири некоторых рептилий и мле копитающих. У млекопитающих в кутис погружены основания кожных желез, волосяные сумки, у птиц — перьевые фолликулы.

В наружной части кутиса располагаются нервные окончания тепловых и осязательных рецепторов. Здёсь ветвится сложная сеть кровеносных и лимфатических сосудов, находятся пигментные клетки.

Более глубокая часть кутиса имеет рыхлую структуру и служит основным местом образования жировой ткани — подкожной жир овой клетчатки. Здесь накапливается жир — термоизоляционный и питательный материал тела животного. Большой толщины этот слой достигает у морских млекопитающих — китов и дельфинов.

Кожные покровы животных

По кровы животного защищают его тело от механических повреждений, препятству ют проникновению в организм животного бактерий, микроорга низмов, химических веществ. Они ограничивают тело животного и вместе с мускулату рой придают ему форму и удерживают внутренние органы. Покровы участвуют в регуляции вод ного баланса, защищая тело и от потери воды, и от чрезвычайно го ею насыщения. Благодаря наличию специализированных струк тур, желез и обильной гиперемии кровеносными сосудами кожа участвует в дыхании и выведении конечных продуктов.

Кожа и ее производные пигментированы. Окраска тела также многофункциональна: она делает одних животных незаметными, других — демонстративными. Пигменты кожи защищают тело жив отного от избыточного проникновения ультрафиолетовых лучей.

Кожа снабжена нервными окончаниями и специализирован ными рецепторными образованиями, которые осуществляют сенс орную функцию при общении животного со средой. Видимо, нес лучайно большинство органов чувств эмбрионально возникает из специализированных участков наружных покровов зародышей. Производные кожи принимают участие также в формировании органов передвижения (перепонки на лапах, между конечностя ми и телом, маховые и рулевые перья), служат для хватания, борьб ы, защиты (роговые рога, щитки, острые выросты).

--> -->Меню сайта -->

--> -->Статистика -->

--> -->Форма входа -->

Эпидермис млекопитающих образует различные роговые производные. В первую очередь, это волосяной покров, который для представителей данного класса столь же характерен, как покров из перьев для птиц или чешуйчатый покров для рептилий. Он выполняет теплоизолирующую функцию, защищает кожу от повреждений, намокания (у полуводных зверей) и некоторых паразитов, улучшает аэро- и гидродинамические свойства тела, обеспечивает видоспецифичность окраски, маскировку и цветовую демонстрацию (для некоторых видов или в определенное время года), служит осязательным рецептором.

У большинства млекопитающих волосы растут на всем теле за исключением губ и участка на конце морды вокруг ноздрей (в этом случае его называют носовым зеркалом), а у некоторых видов — и подошв. Лишь немногие млекопитающие вторично, полностью или частично, утратили мех. В большей или меньшей степени волосяной покров редуцирован у ластоногих, особенно это заметно у моржа (Odobenus rosmarus), в наименьшей мере — у ушастых тюленей (Otariidae), которые более чем другие ластоногие связаны с сушей. Почти полная редукция кожной растительности наблюдается у китообразных; у белухи (Delphinapterus leucas) и нарвала (Monodon monoceros) она совсем отсутствует. Из рукокрылых голой кожей обладает ошейниковая летучая мышь (Chiromeles torquatus), у которой сохранился лишь ошейник из редких волос. Виды, имеющие почти голую кожу, известны и среди грызунов — например, голый землекоп (Heterocephalus glaber).

В период утробного развития у млекопитающих имеется сплошной эмбриональный пух, или лануго (lanugo foetalis), который затем сменяется постоянным волосяным покровом. Важно заметить, что эмбриональным слоем пуха обладают и виды, практически лишенные волосяного покрова во взрослом состоянии (китообразные, слоны, бегемоты), что дополнительно указывает на вторичный характер его утери.

Схема строения волоса (по Сапину и Биличу, 2007):
1 — волосяная сумка; 2 — кора волоса; 3 — мозговое вещество волоса; 4 — кутикула; 5 — наружное корневое влагалище; 6 — два слоя внутреннего корневого влагалища; 7 — волосяная воронка; 8 — базальный (ростковый) слой эпидермиса; 9 — роговой слой эпидермиса; 10 — сальная железа; 11 — мышца, поднимающая волос; 12 — луковица волоса; 13 — сосочек волоса. В отдельном волосе различают нижнюю вздутую часть — луковицу и выдающийся над поверхностью кожи длинный цилиндрический стержень. Нижняя часть стержня вместе с луковицей образует корень волоса. Нежная ткань луковицы не может удерживать растущий стержень, поэтому внутри нее имеется волосяная сумка с двумя вложенными друг в друга тонкостенными влагалищами. Наружная поверхность сумки образована волосяным мешочком, или фолликулом (folliculus pili) — соединительной тканью, являющейся производным дермы. Затем следует прозрачная стекловидная оболочка. Изнутри волосяную сумку выстилает наружное волосяное влагалище, представляющее собой впячивание росткового слоя эпидермиса. Оно медленно выдвигает из сумки внутреннее влагалище, которое надето на волос и плотно сцеплено с ним благодаря рельефу его внешнего слоя. Ближе к выходу из сумки внутреннее влагалище, состоящее из особого кератина, переваривается симбиотическими бактериями. В дно волосяной сумки вдается очень маленький волосяной сосочек, образованный дермой и служащий местом входа в волос питающих его тончайших капилляров. Ближе к выходу сумка образует свободное щелевидное пространство, куда открывается проток сальной железы (иногда 2-3 желез). Ее секрет которой смазывает волос, сообщая ему большую прочность и водоупорность, а также способствуют сохранению им эластичности. В волосяной сумке расположены и окончания чувствующих нервов, проникающие сюда через волосяной сосочек. К нижней части волосяного мешка снаружи прикрепляются пучки гладких мышечных волокон (musculas arrectores pilorum), сокращением которых волос, имеющий обычно несколько наклонное положение, может быть выпрямлен и приподнят. Это движение и обусловливает ощетинивание, особенно выраженное у животных с длинной шерстью или гривой.

Структура стержня волоса. В самом волосе различают 3 слоя. Поверхность волоса покрыта тонкой чешуйчатой кожицей, или кутикулой (cuticula), образованной одним или несколькими слоями плоских ороговевших клеток. Они либо опоясывают стержень волоса сплошными кольцами, либо располагаются по поверхности частично перекрывающими друг друга подобно черепице или только соприкасающимися чешуйками. В соответствии с этим чешуйчатый слой называют кольцевидным, черепицеобразным или мостовидным. Чешуйчатый слой защищает волос от разного рода физико-химических воздействий. Под поверхностным слоем расположен плотный корковый слой (cortex) — он состоит из вытянутых по продольной оси волоса и прочно спаянных между собой веретеновидных ороговевших клеток. Этот слой обусловливает крепость и упругость волоса. Центральную часть волоса занимает рыхлая сердцевина (medulla), состоящая из расположенных поперек продольной оси волосяного стержня сплющенных ороговевших клеток, которые разделены воздушными промежутками. В основании и вершине зрелого волоса сердцевина вообще отсутствует и на ее месте образуется канал. Особенно большое количество воздуха содержится в волосах обитателей районов с холодными зимами; это увеличивает теплоизолирующие свойства их волосяного покрова. Морфологическая структура волос у разных групп млекопитающих довольно резко отличается, в частности характерные очертания кутикулярных клеток могут служить четким систематическим признаком.

Типы строения кутикулярного слоя волоса:
1 — кольцевидный; 2 — черепицеобразный; 3 — мостовидный. Волос млекопитающих — сложное многоклеточное образование, что отличает его от «волоса» беспозвоночных животных, представляющего собой кутикулярный вырост одной клетки. Происхождение волоса остается загадкой, его, в отличие от птичьего пера, не удается вывести из чешуи. Перо проходит в своем развитии стадию выпячивания эпидермиса в виде сравнительно тонкостенного колпачка, заполненного богатой капиллярами мякотью дермы. При закладке волоса клетки эпидермиса перемещаются противоположным образом — они впячиваются в дерму и оставляют на поверхности узкую, но глубокую впадину, на дне которой начинают энергично делиться. По мере своего роста волосяной зачаток все глубже погружается в дерму. Нижняя сторона зачатка вогнута и образует впадину, куда входит развивающийся волосяной сосочек — единственный принадлежащий дерме компонент. Разрастаясь и дифференцируясь, эпидермальный зачаток дает начало основанию волоса — волосяной луковице. Наружные слои зачатка формируют волосяную сумку и сальные железы, из его внутренних слоев образуется собственно волос. Рост волоса происходит за счет интенсивного деления базальных клеток волосяной луковицы. Вершина растущего волоса выдвигается из волосяной сумки. Последовательно оттесняемые кверху, клетки волоса постепенно ороговевают. Они прочно склеиваются между собой, переполняются белком кератином, получают вкрапления пигмента, отмирают и высыхают. Таким образом, весь волос, кроме луковицы, представляет собой мертвое образование. С прекращением роста волоса его луковица зарастает, спадает с сосочка и ороговевает. Наконец, волос выпадает. Новый волос возникает уже на другом сосочке, образующемся, впрочем, в старой волосяной сумке.

Последовательные фазы роста волоса. Красным цветом отмечено внутреннее эпителиальное влагалище корня, синим цветом — его наружное эпителиальное влагалище. (По Фольмерхаус и Фравейн, 2003.) Волосы млекопитающих неоднородны. В зависимости от гистологического строения, размеров и формы они могут быть разделены на две основные категории: ость и пух. Остевые, или покровные, волосы (шерсть) характеризуются длинным и толстым, прямым или слегка изогнутым стержнем, обычно имеющим в концевой части расширение — гранну. У остевых волос хорошо развита сердцевина, состоящая из нескольких рядов клеток; тип их кожицы черепицеобразный. Помимо остевых волос, у многих млекопитающих имеются реже расположенные, но более длинные направляющие волосы, возвышающиеся над общим меховым покровом. Пуховые волосы (подшерсток) наименьшие по размерам; они очень тонкие, мягкие и многочисленные. Обычно они волнообразно изгибаются и обладают слабо развитой сердцевиной с одним рядом четкообразно расположенных клеток либо совсем лишены ее; кожица у них кольцевидного типа. Волосы подшерстка собраны в более или менее плотные группы вокруг оснований остевых волос. Иногда присутствуют также промежуточные волосы, занимающие переходное положение между остью и пухом. Независимо от принадлежности к той или иной категории волосы весьма разнообразны как по форме стержня, так и по характеру его изогнутости. Волосы, круглые на поперечном срезе, чаще бывают прямыми и торчащими. Волосы, которые овальны или сплющены на срезе, легче сгибаются и нередко образуют волнистый или курчавый шерстный покров.

Слева — схематическое изображение основных категорий волос:
I — направляющие волосы; II — остевые волосы; III — пуховые волосы; 1 — прикорневая зона; 2 — основание волоса; 3 — переходная зона; 4 — гранна; 5 — кончик волоса.
Справа — пучки волос и двухъярусность шерстного покрова:
1 — пуховые волосы, 2 — остевые волосы. Основные функциональные значения шерсти — предохранение подшерстка и кожи от различных внешних механических воздействий и придание телу определенной окраски. Шерсть защищает животное от палящего солнца и леденящего ветра, способствует постепенному испарению пота в пустыне и предотвращает намокание во время дождя или при нырянии. Вопреки распространенному мнению, водоотталкивающие свойства шерстному покрову (как и перьям птиц) придает не столько гидрофобная жировая смазка, сколько сформированная волосами структура — «решетка». Вдавливаясь в ее ячейки, поверхностная пленка окружающей воды даже при хорошем смачивании ости образует выпуклые по направлению к поверхности кожи мениски (а не вогнутые, как в стеклянных капиллярах), которые поэтому не втягивают, а выталкивают воду. Подшерсток образует эффективный теплоизоляционный слой.

Особенно мощный подшерсток из извитых волос развивается у одетых густым мехом водных млекопитающих — выхухоли (Desmana moschata), бобра (Castor fiber), выдры (Lutra lutra), норки (Mustela lutreola) и др. Возвышающиеся над подшерстком остевые и направляющие волосы имеют копьевидную форму; в воде их верхняя часть отклоняется в противоположную движению сторону и ложится на пружинящий слой пуховых волос. Поэтому волосяной покров этих животных образует пружинящую (демпфирующую) систему, аналогичную упругой коже китообразных. Специальное назначение имеют сильно удлиненные волосы некоторых млекопитающих, образующие хвостовой пучок (служит для обмахивания тела), гриву, баки, бороду (защищающие лицевые части, шею) и т. п.

Схема положения волос у водных, покрытых мехом млекопитающих на суше (А) и при плавании и нырянии (Б) (по Наумову и Карташеву, 1979):
1 — остевые и направляющие волосы, 2 — пуховые волосы. Для большинства млекопитающих характерна двухъярусность меха, слагающегося из шерсти и подшерстка. При дополнительном наличии промежуточных волос возникает трехъярусность меха. У небольшой части млекопитающих волосяной покров преимущественно или полностью состоит из волос лишь одной категории. Так, кроты (Talpinae) и слепыши (Spalacinae) имеют хорошо развитый подшерсток и почти полностью лишены остевых волос. Наоборот, у взрослых оленей (Cervidae), свиней (Suidae) и настоящих тюленей (Phocidae) подшерсток редуцирован и покров состоит главным образом из остей (у молодых особей этих зверей подшерсток развит хорошо). Отсутствие ярусности (как и безволосость) — результат редукции ранее существовавшего полного волосяного покрова.

Двухъярусный мех ушастого тюленя отличается большой густотой. Каждый пучок волос, помимо остевого волоска, может включать до 50 пуховых волосков, повышающих теплоизоляцию. (По Уленбрук, 2009.) Волосы обычно располагаются на теле в определенном порядке — либо равномерно поодиночке (например, у коровы (Bos primigenius taurus), лошади (Equus ferus caballus)), либо более или менее сложными группами с различным числом и локализацией отдельных волосков (свиньи (Suidae), хищные и др.). Как правило, волосы закреплены в коже не перпендикулярно ее поверхности, а направлены вершинами в определенную сторону, так что более или менее плотно прилегают к коже. Такой наклон мехового покрова — ворс — способствует обтеканию тела потоками воздуха и воды. Господствующее направление ворса — от головы к хвосту либо от спины к брюху. Характер ворса меняется в тех местах, где кожа часто подвергается образованию складок и растяжению. На некоторых участках шерсть образует завихрения.

Ворс тесно связан с образом жизни и характером движения. Так, у ленивцев, постоянно висящих на деревьях вниз спиной, волосы уложены в направлении от брюха к спине, что можно связать как с силой тяжести, так и с «причесывающим» влиянием дождей. У типичных землероев — кротов (Talpa), слепышей (Spalax), слепушонок (Ellobius) — очень низкий и бархатистый мех расположен вертикально, что дает возможность зверькам быстро двигаться в узких подземных ходах как вперед, так и назад, не оборачиваясь. Сходный волосяной покров имеют обитатели густых травянистых зарослей и подстилки (землеройки). То или иное расположение волос строго специфично для каждого вида млекопитающих и служит хорошим систематическим признаком и показателем филогенетических отношений.

У двупалого ленивца Гоффмана (Choloepus hoffmanni) волосы уложены в брюшно-спинном направлении. Наибольшего развития волосяной покров достигает у млекопитающих арктических и умеренных областей, для которых его теплоизолирующие свойства имеют особо важное значение. Густой мех имеют некоторые тропические формы (обезьяны, ленивцы), но у них главное значение приобретает защита от проливных дождей и укусов насекомых (безволосые тропические животные — слоны, носороги и др. — хорошо защищены от насекомых грубой толстой кожей). В зависимости от климатических условий, мест обитания и особенностей образа жизни высота волос и степень опушенности отдельных участков тела у разных видов не одинакова. У белок (Sciurus) и других древолазаюших млекопитающих наиболее длинные волосы располагаются на спине, крестце и хвосте, у настоящих норников — сусликов (Spermophilus), сурков (Marmota) — на боках, у лисиц (Vulpes) — на лопатках, у зайцев (Lepus) — на брюхе; у роющих видов длина волос по всему телу одинакова. Имеются различия и в распределении плотности (густоты) волосяного покрова. Снашивающийся мех нуждается в смене, которая происходит либо постепенно, либо в определенное время года, когда в процессе линьки сменяется весь или почти весь шерстный покров. В результате сезонных линек у млекопитающих арктических и умеренных областей зимний мех становится гуще и теплее, а летний оказывается не столь густым. Мех росомахи (Gulo gulo) обладает уникальной особенностью — не покрывается инеем на морозе.

Окраска волос далеко не всегда зависит от окраски кожи. Как правило, в клетках сердцевины и коркового слоя волос содержатся пигменты из группы меланинов. Они поступают из пигментных клеток дермы и в зависимости от комбинации создают различные оттенки коричневого, черного и рыжеватого тонов. Содержащиеся в волосе пузырьки воздуха ослабляют интенсивность окраски; если воздушных полостей много, то темная окраска выглядит серой, а в отсутствие пигмента они создают серебристо-белую окраску. Седение волос при старении обуславливается тем, что клетки сердцевинного слоя частью превращаются в фагоциты, поедают пигмент и, выходят из волоса в кожу, уносят его. Помимо ослабления пигментации, обесцвечивание волос связано с увеличением содержания в них воздуха. (Отметим также, что по истечении определенного времени меланины разрушаются — именно этим обусловливается блеклый окрас дошедших до нас ископаемых волос). Окраска шерсти, как правило, является покровительственной. Она нередко подвержена значительным сезонным изменениям; так, различные арктические животные зимой покрыты белым мехом, хорошо сливающимся со снежным покровом и делающим их незаметными, а перелиняв, покрываются темным летним мехом. Иногда окраска участвует в формировании вторичных половых признаков. Кроме того, окрас подвергается внутривидовой изменчивости. Периодически волосяной покров меняется — происходит линька.

Различия в рисунке на крупе разных особей зебры Греви (Equus grevyi) — пример внутривидовой изменчивости в окраске. Уход за мехом, от состояния которого зависит, выживет ли зверь, осуществляется с помощью зубов, когтей или ногтей. Так животное избавляется от грязи, колтунов и эктопаразитов, а кроме того, распределяет по волоскам секрет сальных желез. Некоторые млекопитающие производят взаимную чистку не только с целью поддержания гигиены, но и как проявление родительской заботы о потомстве, а также для установления близких контактов в размножающейся паре или иерархии внутри группы.

Видоизменениями толстых и круглых на срезе остевых волос являются щетина и иглы. Щетина — переходный тип между волосами и иглами. Она обычна у млекопитающих, обладающих иглистым панцирем, наибольшего же развития достигает у тенреков (Tenrecidae) и свиней (Suidae). Так, щетина кабана (Sus scrofa) представляет собой прекрасную броню, по которой соскальзывают шипы растений во время передвижения через густые заросли. Иглы образуют своего рода колючий защитный панцирь у ехидн (Tachyglossidae), ежей (Erinaceidae), дикобразов (Histricidae), древесных дикобразов (Erethizontidae) и др.; они характеризуются мощным развитием коркового слоя, врастающего продольными перегородками в сердцевину, прочностью, большой упругостью и очень острой вершиной. Обычно иглы сосредоточены на спинной стороне туловища, тогда как на брюхе имеются грубые волосы. Между ними и настоящими иглами на теле животного можно найти целый ряд переходов.

Иглистый панцирь обыкновенного ежа (Erinaceus europaeus). вперед

Точки над «И»

Ключевой ген развития придатков кожи

_{С полным текстом научной публикации можно ознакомиться здесь}

Science Advances 24 Jun 2016:
Vol. 2, no. 6, e1600708
DOI: 10.1126/sciadv.1600708

На этом всё, с вами был Dronk.Ru. Не забывайте возвращать деньги за покупки в Китае и подписываться на наш блог, будет ещё много интересного.

325
30/06/2016

Тест «Классификация», составленный немецким психологом Рудольфом Амтхауэром, поможет проверить способность мозга к классификации и обобщениям, оценить вашу способность выносить суждения и то, как быстро вы умеете решать задачи.

Joy-pup.com предлагает вам проверить свои способности и узнать насколько богат ваш запас знаний из разных областей. Готовы проверить себя? Тогда приступим!

Правильные ответы ждут вас в конце.

Правила теста

Два слова объединены общим смыслом, принадлежностью к одному классу понятий. Его-то и нужно постараться передать одним, в крайнем случае двумя словами.

Пример : пшеница, овес – ?
Ответ : зерновые.
Или : хлеб, масло – ?
Ответ : пища.

Вопрос № 1

а) Плоды.
б) Десерт.
в) Натюрморт.

Вопрос № 2

а) Отдых.
б) Стимуляторы.
в) Вред здоровью.

Вопрос № 3

а) Инструменты.
б) Устройства.
в) Приборы.

Вопрос № 4

а) Органы чувств.
б) Части лица.
в) Сенсорная система.

Вопрос № 5

а) Повторение.
б) Воспроизведение.
в) Отражение.

Вопрос № 6

а) Творчество.
б) Произведение искусства.
в) Занятие творчеством.

Вопрос № 7

Вопрос № 8

а) Зародыши.
б) Ботаника.
в) Зарождение организма.

Вопрос № 9

а) Атрибуты.
б) Признак.
в) Символы.

Вопрос № 10

а) Рыбы.
б) Водные животные.
в) Рыбалка.

Вопрос № 11

а) Органические потребности.
б) Желание.
в) Чувства.

Вопрос № 12

а) Живые организмы.
б) Природа.
в) Экология.

Вопрос № 13

а) Инструменты.
б) Металлические изделия.
в) Предметы.

Вопрос № 14

а) Расположение.
б) Положение в пространстве.
в) Указатели.

Вопрос № 15

а) Пожелания (санкции).
б) Религиозные действия.
в) Требования.

Вопрос № 16

а) Обучение.
б) Педагогика.
в) Меры воспитания.

Правильные ответы

а) Яблоко, земляника – это плоды.
б) Сигарета, кофе – это стимуляторы.
в) Часы, термометр – это приборы.
а) Нос, глаза – это органы чувств.
в) Эхо, зеркало – это отражение.
б) Картина, басня – это произведение искусства.
а) Громко, тихо – сила.
а) Семя, яйцо – это зародыши.
в) Герб, флаг – это символы.
б) Кит, щука – это водные животные
а) Голод, жажда – это органические потребности.
а) Муравей, осина – это живые организмы.
б) Нож, проволока – это металлические изделия.
б) Наверху, внизу – это положение в пространстве.
а) Благословение, проклятие – это пожелания (санкции).
в) Похвала, наказание – это меры воспитания.

Подсчитайте правильные ответы и перейдем к результатам теста

1 – 5 из 16
Тренируйте мозг
В сложных ситуациях вы можете завязнуть в мелочах, не увидев главного. Вам не хватает системной тренировки ума и умения воспарить над несущественными деталями. Возможно, вы просто слишком творческая личность, у которой с каждым предметом связаны свои ассоциации, не укладывающиеся в общий ряд.

6 – 11 из 16
Ваш мозг в хорошей форме
Вы способны быстро оценивать ситуацию, но не всегда видите ее во всей полноте. Чем меньше попаданий, тем сильнее у вас склонность к спешке или неумение отбрасывать ненужные подробности. Если вы нашли у предметов общее, но это какие-то иные качества, значит, творческая жилка у вас пересиливает аналитическую. Дайте себе больше времени на решение важных для вас проблем.

11 – 16 из 16
Поздравляем, у вас блестящие способности к классификации!
Кроме прочего, вы способны мгновенно проанализировать самую сложную ситуацию, и именно вы – мозговой центр при ее решении.

Читайте также: