Млекопита́ющие (лат. Mammalia) — класс позвоночных животных, основной отличительной особенностью которых является вскармливание детёнышей молоком[1]. Класс входит в кладу Synapsidomorpha надкласса четвероногих. По оценкам биологов, известно от 5000[2] до 5500 видов млекопитающих[3]), среди них — и вид Человек разумный (лат. Homo sapiens). На территории России (2002 г.) обитает до 380 видов[4].

Млекопитающие распространены почти повсеместно. Произошли от высокоразвитых синапсид в конце триаса. К млекопитающим относят ныне живущих однопроходных, сумчатых и плацентарных, а также большое число вымерших групп. В настоящее время класс млекопитающих подразделяют на 29 отрядов, 153 семейства и 1229 родов[5].

 

Внешний вид млекопитающих весьма разнообразен, но в целом соответствует характерному и для других четвероногих плану строения. Анатомия и физиология млекопитающих характеризуется наличием тех же функциональных систем, что и у прочих четвероногих. Однако многие из этих систем достигли высокого уровня развития, так что данный класс среди позвоночных считают наиболее высокоорганизованным. Приспособления млекопитающих к жизни в различных средах обитания весьма разнообразны, их поведение отличается сложностью и многообразием. Они занимают доминирующие позиции среди наземной фауны (в водной среде они уступают лишь лучепёрым рыбам). Млекопитающие играют большую роль в жизни и хозяйственной деятельности человека: их используют в животноводстве, в научных исследованиях в качестве лабораторных животных, как ездовых животных и содержат в качестве домашних питомцев.

Латинское наименование Mammalia представляет собой производное от лат. mamma — «грудь, вымя»[6] (дано в связи с наличием молочных желёз у всех млекопитающих)[7]. Такой же смысл имеют фр. mammifères, исп. mamíferos, итал. mammiferi, порт. mamíferos, эспер. mamuloj (англ. mammals — заимствование из латыни). Значение «вскармливающие молоком» имеют названия нем. Säugetiere, нидерл. zoogdieren, рус. млекопитающие; значение «сосущие молоко» — названия польск. ssaki, укр. ссавці. Изучением млекопитающих занимается наука териология (маммалиология)[8].

Работа мышц

Мышцы, сокращаясь или напрягаясь, производят работу. Она может выражаться в перемещении тела или его частей. Такая работа совершается при поднятии тяжестей, ходьбе, беге. Это динамическая работа. При удерживании частей тела в определенном положении, удерживания груза, стоянии, сохранении позы совершается статическая работа. Одни и те же мышцы могут выполнять и динамическую, и статическую работу.

Схема работы мышц
работа мышц
Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы.

Движение в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Их называют мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели. Например, при сгибании руки двуглавая мышца плеча сокращается, а трехглавая мышца расслабляется. Это происходит потому, что возбуждение двуглавой мышцы через центральную нервную систему вызывает расслабление трехглавой мышцы.

Скелетные мышцы прикрепляются с двух сторон от сустава и при своем сокращении производят в нем движение. Обычно мышцы, осуществляющие сгибание, - флексторы - находятся спереди, а производящие разгибание - экстензоры - сзади от сустава. Только в коленном и голеностопном суставах передние мышцы, наоборот, производят разгибание, а задние - сгибание.

Тяга икроножной мышцы
Тяга икроножной мышцы. Схема, показывающая действие икроножной мышцы при подъеме на пальцах.
Мышцы развивают большую силу по принципу рычага:
1 - Исходное положение при опоре на всю стопу;
2 - Момент подъема на пальцы ног: а,б - точки приложения сил, в - точка опоры.

Мышцы, лежащие снаружи (латерально) от сустава, - абдукторы - выполняют функцию отведения, а лежащие кнутри (медиально) от него - аддукторы - приведение. Вращение производят мышцы, расположенные косо или поперечно по отношению к вертикальной оси (пронаторы - вращающие внутрь, супинаторы - кнаружи). В осуществлении движения участвует обычно несколько групп мышц. Мышцы, производящие одновременно движение в одном направлении в данном суставе, называют синергистами (плечевая, двуглавая мышцы плеча); мышцы, выполняющие противоположную функцию (двуглавая, треглавая мышца плеча), - антагонистами. Работа различных групп мышц происходит согласованно: так, если мышцы-сгибатели сокращаются, то мышцы-разгибатели в это время расслабляются.

Схема нервного импульса
схема нервного импульса
"Пускают" мышцы в ход нервные импульсы. В одну мышцу в среднем поступает 20 импульсов в секунду. В каждом шаге, например, принимает участие до 300 мышц и множество импульсов согласует их работу.

Количество нервных окончаний в различных мышцах неодинаково. В мышцах бедра их сравнительно мало, а глазодвигательные мышцы, целыми днями совершающие тонкие и точные движения, богаты окончаниями двигательных нервов. Кора полушарий неравномерно связана с отдельными группами мышц. Например, огромные участки коры занимают двигательные области, управляющие мышцами лица, кисти, губ, стопы, и относительно незначительные - мышцами плеча, бедра, голени. Величина отдельных зон двигательной области коры пропорциональна не массе мышечной ткани, а тонкости и сложности движений соответствующих органов.

Каждая мышца имеет двойное нервное подчинение. По одним нервам подаются ипмульсы из головного и спинного мозга. Они вызывают сокращение мышц. Другие, отходя от узлов, которые лежат по бокам спинного мозга, регулируют их питание.

Нервные сигналы, управляющие движением и питанием мышцы, согласуются с нервной регуляцией кровоснабжения мышцы. Получается единый тройной нервный контроль.

Для тонкого управления мышечной активностью необходима регуляция напряжения, развиваемого каждой отдельной мышцей. Такая регуляция осуществляется одним из двух способов (или одновременно обоими):

1. Может изменяться число мышечных волокон, возмуждающихся в каждый данный момент. Развиваемая мышцей сила будет тем больше, чем больше будет число стимулированных волокон, и наоборот. Так обычно обстоит дело в скелетных мышцах.

2. Может изменяться частота нервных импульсов, приходящих к мышечным волокнам. Таким образом, более частая стимуляция тоже будет приводить к увеличению развиваемой мышцей силы.

Сокращение мышц в организме происходит плавно и координированно. Это обеспечивается асинхронным сокращением разных групп мышечных волокон в мышцах-антагонистах.

Спадкова мінливість обумовлена ​​виникненням різних типів мутацій і їх комбінацій в подальших схрещуваннях. 

У кожній досить тривало існуючої сукупності особин спонтанно і ненаправленої виникають різні мутації, які надалі комбінуються більш-менш випадково з різними вже наявними в сукупності спадковими властивостями.

Мінливість, обумовлену виникненням мутацій, називають мутаційної, а обумовлену подальшим перекомбінірованієм генів в результаті схрещування -комбінаційної.

 

1. Комбинативная мінливість

Комбинативная мінливість - мінливість, яка виникає внаслідок рекомбінації генів під час злиття гамет. Основні причини:

незалежне розбіжність хромосом під час мейозу;
випадкова зустріч статевих гамет, а внаслідок цього і поєднання хромосом під час запліднення;
рекомбінація генів внаслідок кроссинговера.

2. Мутаційна мінливість

Мутаційна мінливість - мінливість, викликана дією на організм мутагенів, внаслідок чого виникають мутації (реорганізація репродуктивних структур клітини). Мутагени бувають фізичні (радіаційне випромінювання), хімічні (гербіциди) і біологічні (віруси).

Основні положення мутаційної теорії розроблені Гуго де Фріз у 1901-1903 рр.. і зводяться до наступного:

Мутації виникають раптово, стрибкоподібно, як дискретні зміни ознак.
На відміну від неспадкових змін мутації являють собою якісні зміни, які передаються з покоління в покоління.
Мутації виявляються по-різному і можуть бути як корисними, так і шкідливими, як домінантними, так і рецесивними.
Ймовірність виявлення мутацій залежить від числа досліджених особин.
Подібні мутації можуть виникати повторно.
Мутації ненаправлений (спонтанні), тобто мутувати може будь-яка ділянка хромосоми, викликаючи зміни як незначних, так і життєво важливих ознак.

Майже будь-яка зміна в структурі або кількості хромосом, при якому клітина зберігає здатність до самовідтворення, обумовлює спадкове зміна ознак організму. За характером зміни геному, тобто сукупності генів, укладених в гаплоїдному наборі хромосом, розрізняють генні, хромосомні і геномні мутації.

 

3. Роль в еволюції

На спадкової мінливості засноване все розмаїття індивідуальних відмінностей, які включають:

Як різкі якісні відмінності, не пов'язані один з одним перехідними формами, так і чисто кількісні відмінності, створюючі безперервні ряди, в яких близькі члени ряду можуть відрізнятися один від одного як завгодно мало;
Як зміни окремих ознак і властивостей (незалежна мінливість), так і взаємозв'язані зміни ряду ознак (корелятивна мінливість);
Як зміни, які мають пристосувальне значення (адаптивна мінливість), так і зміни "байдужі" або навіть знижують життєздатність їх носіїв (неадаптивна мінливість).

Всі ці типи спадкових змін складають матеріал еволюційного процесу (див. Мікроеволюція). В індивідуальному розвитку організму прояв спадкових ознак і властивостей завжди визначається не тільки основними, відповідальними за дані ознаки і властивості генами, але і їх взаємодією з багатьма іншими генами, складовими генотип особини, а також умовами зовнішнього середовища, в якій протікає розвиток організму.

Незаперечно важлива точність при передачі генетичної інформації в ряді поколінь, проте надмірна консервація генетичної інформації, що містяться в окремих генетичних локусах, може бути шкідливою для організму і виду в цілому.

Еволюційно сформовані відносини між точністю функціонування генетичних систем і частотою помилок, що виникають при відтворенні генетичної інформації окремих генетичних локусів, чітко збалансовані між собою, і вже встановлено, що в ряді випадків є регульованими. Запрограмовані і випадкові успадковані зміни геному, звані мутаціями, можуть супроводжуватися колосальними кількісними та якісними змінами в експресії генів.

 

4. Приклади норми генетичних змін

- Одним з механізмів, що лежать в основі виникнення різноманітності антитіл, є запрограмовані зміни генів імуноглобулінів, які закріплюються в геномі лімфоцитів в результаті їх відбору в онтогенезі.

- Високий темп змін деяких генетичних локусів у паразитичних організмів, наприклад, у трипаносом, в результаті яких змінюється структура антигенних детермінант на поверхні їх клітин, необхідний для їх виживання, тому що допомагає цим організмам уникнути нейтралізуючого дії імунної системи організму-господаря.

- Абсолютний консерватизм у передачі генетичної інформації по вертикалі зробив би неможливим Філогенетичне розвиток організмів, їх еволюційні перетворення, які призвели, в кінцевому рахунку, до того різноманітності біологічних видів, яке сьогодні спостерігається в природі.