Биология. В 3-х томах. Т. 3

Все стадии роста сопряжены с биохимической активностью. Особенно важная роль принадлежит белковому синтезу, так как в результате этого процесса заключенная в ДНК информация реализуется в форме синтезируемых клеткой ферментов. Ферменты регулируют функциональную активность клетки. Изменения, происходящие на клеточном уровне, приводят к изменению общей формы и структуры как отдельных органов, так и организма в целом — процесс, называемый морфогенезом.

Определение понятия "рост" должно удовлетворять критерию увеличения размеров, которое происходит у всех организмов — от одноклеточных до самых высокоорганизованных растений и животных, а также учитывать связанную с ростом метаболическую активность. Поэтому рост можно определить как необратимое увеличение сухой массы протоплазмы. Это в свою очередь отражает увеличение количества синтезированного белка и тот факт, что процесс белкового синтеза составляет основу роста.

Рост может быть положительным или отрицательным. Положительным рост бывает тогда, когда анаболизм преобладает над катаболизмом, а отрицательным — когда катаболизм преобладает над анаболизмом (см. гл. 11). Например, в процессе прорастания семени и образования проростка многие физические параметры — число клеток, их размеры, сырая масса, длина, объем, сложность формы — возрастают, а другие, такие как сухая масса,

уменьшаются. Согласно определению, прорастание в этом случае представляет собой, строго говоря, период отрицательного роста.

21.1. Измерение роста

Рост происходит на многих уровнях биологической организации — от уровня сообщества до молекулярного уровня. Во всех случаях график зависимости измеряемого параметра от времени представляет собой S-образную кривую роста. На рис. 21.1 приведено несколько кривых роста, полученных путем откладывания по оси ординат различных параметров (длина, высота, масса, площадь поверхности, объем, численность), а по оси абсцисс — времени. Такие кривые называют сигмоидными или S-образными.

Рис. 21.1. Кривые роста четырех разных организмов; основанные на шести различных параметрах. Во всех случаях кривые имеют S-образную форму. (Б — по Kreusler; В — по Tischendorf; Г — по Knopf.)

S-образную кривую можно разделить на четыре участка (рис. 21.2). Начальная фаза, или лаг-фаза, характеризуется незначительным ростом. Она переходит во вторую, логарифмическую, фазу интенсивного роста, в которой рост происходит по экспоненте. Во время этой фазы скорость роста достигает максимума и в любой момент пропорциональна количеству материала или числу уже имеющихся клеток или организмов.

Рис. 21.2. Типичная S-образная кривая роста, на которой видны четыре характерные фазы роста и точка перегиба, а — лаг-фаза; б — логарифмическая фаза; в — точка перегиба; г — фаза замедления; д — плато, или стационарная фаза

Во всех случаях экспоненциальный прирост наконец убывает, и скорость роста начинает снижаться. Точку, в которой это происходит, называют точкой перегиба. Третья фаза — это фаза замедления (самозамедления), во время которой рост ограничивается в результате влияния какого-либо внутреннего или внешнего фактора или взаимодействия того и другого. Конечная фаза-фаза плато

, или стационарная фаза. В этот период общий рост уже прекратился и рассматриваемый параметр остается постоянным. Характер кривой в этой фазе может несколько варьировать в зависимости от природы данного параметра, вида организма и внутренних факторов. В некоторых случаях может продолжаться незначительное восхождение кривой, до тех пор пока организм не погибнет; это наблюдается у листьев однодольных, у некоторых беспозвоночных, у рыб и у ряда рептилий и свидетельствует о положительном росте. У некоторых кишечнополостных кривая роста уплощается, что отражает отсутствие изменений в скорости роста, тогда как у других организмов кривые роста отклоняются вниз, что указывает на отрицательный рост. Последнее характерно для многих млекопитающих, в том числе для человека, и служит признаком физического старения.

21.1.1. Способы измерения роста