Rozwój biologiczny człowieka od poczęcia do śmierci - ebook

Przedmowa do wydania dziewiątego

Historia życia osobniczego, jedyna i niepowtarzalna, rozpoczyna się podczas zapłodnienia, w chwili połączenia informacji zawartej w komórkach płciowych – męskiej i żeńskiej. Powstaje program zawierający instrukcję rozwoju dla danej jednostki, wykrojony z programu dla gatunku, do którego owa jednostka należy. Programu, który powstawał w ciągu milionów lat ewolucji, podobnie jak analogiczne programy dla innych organizmów żywych, np. wierzby, myszy domowej czy szympansa. Zapłodnienie jest momentem przełomowym w ciągłym procesie życia, bowiem dzieli je na odcinki reprezentujące poszczególne jednostki.

Trzeba w tym miejscu nadmienić, że jak się wydaje, promesa na nowe życie wydawana jest wcześniej, z chwilą, gdy człowieka dosięgnie strzała Amora (grec. Eρως Érōs, łac. Amor, bóg miłości, pragnienie, pożądanie). Ci, którzy tego doświadczyli znają konsekwencje, zarówno psychoemocjonalne, fizjologiczne, jak i w końcu biologiczne, bo na świecie pojawia się nowa istota. I choć stan ten opiewany słowem, muzyką, obrazem wydaje się wyjątkowy, w biologii opisany jest zbiorem reakcji biochemicznych, ewolucyjnie najstarszych i powszechnych wśród organizmów żywych. Bezsprzecznie, zdolność do rozmnażania się jest podstawową właściwością wszystkich organizmów żywych. Umożliwia ich trwanie i kontynuację gatunku, stanowi podstawę procesu życia.

Pomijając humorystyczny akcent, niniejsza książka wypełniona jest treścią odnoszącą się do różnych aspektów rozwoju osobniczego człowieka. Opisuje przebieg wzrastania, różnicowania, osiągania stanu dojrzałości biologicznej (wyrażonej zdolnością do rozrodu) i starzenia się organizmu w cyklu życia – od poczęcia do śmierci. Wyjaśnia mechanizmy sterujące tymi procesami. Ukazuje różnorodność indywidualnych dróg rozwoju na tle jedności zapisanej w ewolucyjnie uformowanym wzorcu charakterystycznym dla gatunku. Wyjaśnia biologiczne, społeczne i kulturowe źródła zróżnicowania cech na wszystkich poziomach organizacji biologicznej.

Główny jej cel pozostaje niezmienny, począwszy od lat 70. XX w., daty ukazania się pierwszego wydania Rozwoju biologicznego człowieka autorstwa profesora Napoleona Wolańskiego, a jest nim próba odpowiedzi na pytania: jak to się dzieje, że z pojedynczej komórki, zapłodnionej komórki jajowej rozwija się w pełni dojrzały organizm zdolny do zapoczątkowania nowego życia? Jakie muszą być spełnione warunki, by proces rozwoju przebiegał bez zakłóceń? Dlaczego człowiek starzeje się? Czy śmierć jest nieunikniona? Czy można stworzyć warunki, by życie trwało nieskończenie? I bardziej szczegółowe, dlaczego tak długo po urodzeniu jesteśmy bezradni, zdani na opiekę dorosłych? Czy tak długie dzieciństwo zwiększa nasze dostosowanie, sukces ewolucyjny gatunku? Jakie nowe trendy obserwujemy we wzorcu naszego rozwoju? Jakie czynniki leżą u ich podłoża – biologiczne, społeczne czy kulturowe? Dlaczego w okresie młodzieńczym bez specjalnego namysłu podejmujemy działania, które stanowią zagrożenie dla zdrowia, a czasami wręcz dla naszego życia? Dlaczego tyle czasu poświęcamy na opiekę i wychowanie potomstwa? Czy i jakie to ma znaczenie dla jednostki, populacji, gatunku? Pytania postawione przed laty przez Profesora nie tracą na swej aktualności, bowiem, choć dokonał się niewyobrażalny postęp w nauce i wiele tajemnic zostało uchylonych, to rodzą się nowe pytania, na które nie zawsze potrafimy udzielić jednoznacznej i kompletnej odpowiedzi.

W ciągu ponad czterech dekad profesor Napoleon Wolański opublikował osiem wersji książki, ostatnie ósme wydanie ukazało się w 2012 roku. Zasługi Profesora na polu krzewienia wiedzy o rozwoju człowieka są nie do przecenienia. To w pierwszym wydaniu sprzed ponad 40. lat i kolejnych wydaniach książki, Profesor tłumaczył teoretyczne koncepcje oraz złożoność zjawisk i procesów rozwojowych, wiążąc różne jego aspekty (np. regulacje endokrynne, funkcjonalne, fizjologiczne i biologię) w jedną zintegrowaną całość, tak jak w rzeczywistości przebiega rozwój osobniczy człowieka. Książka ta stanowiła (i mamy nadzieję dalej będzie stanowiła) biblię dla auksologów o podstawie biologicznej, medycznej, humanistycznej, czy nauk o kulturze fizycznej. Wiele pokoleń studentów, w tym niżej podpisana, kształciło się korzystając z wiedzy zgromadzonej na łamach książki Profesora.

Obecne dziewiąte, wspólnie opracowane wydanie książki, pt. Rozwój biologiczny człowieka od poczęcia do śmierci, z podkreślonym zakresem trwania życia osobniczego od poczęcia do śmierci, jest podręcznikiem akademickim adresowanym do studentów kierunków studiów z obszaru nauk przyrodniczych, medycznych i nauk o zdrowiu, nauk o kulturze fizycznej, nauk humanistycznych i społecznych oraz wszystkich zainteresowanych zmianami fizycznymi dokonującymi się w czasie życia osobniczego człowieka.

Pragniemy podkreślić, że biologiczne aspekty rozwoju człowieka są takie same, niezależnie od tego, czy kierunek studiów wpisuje się w zakres nauk przyrodniczych, medycznych i nauk o zdrowiu, nauk o kulturze fizycznej czy humanistycznych lub społecznych. Od Czytelnika zależy, które treści wybierze jako bardziej przydatne w toku studiów, choć naszym zdaniem nie ma mniej lub bardziej ważnych. Wszystko, co piszemy w tym podręczniku stanowi jedną logiczną całość, ważną do poznania i zrozumienia złożoności zjawisk rozwojowych człowieka. Bez poznania, choćby w zarysie, ewolucyjnych podstaw formowania się wzorca rozwoju człowieka, nie zrozumiemy jego specyfiki, a w konsekwencji nie do końca zrozumiemy zachowania człowieka, w szczególności jego zwierzęcą naturę oraz wzajemne przenikanie biologii i kultury w każdej z indywidualnych historii życia. Dalej, bez poznania zachodzących w toku życia osobniczego zmian w strukturze i funkcji poszczególnych organów, narządów i całych układów, anatomia człowieka dla studentów medycyny, nauk o kulturze fizycznej, nauk o zdrowiu czy biologii człowieka będzie statyczną topografią a nie dynamicznym, całościowym obrazem organizmu złożonego z szeregu wzajemnie powiązanych i zintegrowanych w całość podjednostek, których poprawne funkcjonowanie zapewnia zdrowie, sprawność biologiczną, społeczną oraz wysoce satysfakcjonującą jakość życia. Tak więc zachęcamy do przeczytania wszystkich rozdziałów tego podręcznika, choć ostateczną decyzję pozostawiamy Czytelnikom.

Równocześnie pragniemy dodać, że wprawdzie naszym celem jest przedstawienie aktualnej wiedzy na temat różnych aspektów rozwoju biologicznego człowieka w okresie od poczęcia do śmierci oraz wyjaśnienie mechanizmów procesów rozwojowych dla lepszego zrozumienia ewolucyjnie uformowanego wzorca rozwoju charakterystycznego dla gatunku Homo sapiens, indywidualnej zmienności, międzyosobniczych różnic i ich biologicznych, społecznych i kulturowych uwarunkowań, ale nie aspirujemy do wyczerpania wszystkich zagadnień w ramach tej tematyki. Zadbaliśmy jednak o to, aby służyć Czytelnikom za przewodników w zakresie, w jakim badania i dyskurs naukowy pogłębiają naszą wiedzę o człowieku.

Szczególnej uwadze polecamy nowe treści książki. W rozdziale 3 obszernie omówiliśmy przełomowe dla biologii osiągnięcia związane z poznaniem ludzkiego genomu czy molekularnych mechanizmów epigenezy. Owa wiedza pozwala lepiej zrozumieć procesy różnicowania komórkowego w początkowych etapach ontogenezy, biologiczny wymiar kompleksowej relacji matka-płód, dziedziczenia cech nabytych w ontogenezie, mechanizmów stanowiących podstawę plastyczności fenotypowej w przystosowaniu się organizmu do zmieniającego się środowiska.

W rozdziale 5 wyjaśniliśmy specyfikę ludzkiego wzorca wzrastania i cech historii życia na tle innych naczelnych, co pozwala lepiej zrozumieć bezradność ludzkich niemowląt, ogrom nakładów rodzicielskich w opiekę i wychowanie potomstwa oraz znaczenie długiego życia kobiet po zakończeniu okresu rozrodczego (po menopauzie). Sporo uwagi poświęciliśmy okresom przejściowym, z dzieciństwa do dorosłości (okres młodzieńczy i dorastania zwany adolescencją), przejścia menopauzalnego u kobiet i środkowej fazie życia zapoczątkowującej okres starości u kobiet i mężczyzn. Środkowa faza życia wydaje się ubocznym produktem ewolucji człowieka związanym z wydłużeniem trwania jego życia. Na koniec omówiliśmy okresy krytyczne w ontogenezie człowieka w nowym ujęciu proponowanym w epidemiologii auksologicznej.

W książce odwołujemy się do wyników badań antropologii biologicznej, auksologii i biogerontologii. By miały one znaczenie poznawcze, powinny być przeprowadzone zgodnie z procedurami przedstawionymi w metodologii badań. W rozdziale 9 omówiliśmy szczegółowo najważniejsze aspekty strategii badań ontogenetycznych człowieka. Jesteśmy przekonani, że te nowo wprowadzone do książki treści z metodologii i metod badań będą pomocne wszystkim przygotowującym badania naukowe oraz raporty z tych badań.

Tak pokrótce przedstawiają się uaktualnienia, uzupełnienia i nowe treści merytoryczne dziewiątego wydania książki. Przechodząc do strony formalnej – została ona podzielona na rozdziały, w których omawiane treści przedstawiamy w głównej części tekstu oraz w ujętych w ramkę blokach tematycznych. Bloki służą rozwinięciu, uzupełnieniu, przedstawieniu wybranych aspektów omawianego zagadnienia i są wartościowym dodatkiem do głównych treści. Szarym tłem wyróżniliśmy definicje ważnych pojęć i terminów. Wiele z nich powtórzyliśmy w dołączonym na końcu książki słowniku, który zmodyfikowaliśmy zgodnie z aktualnym stanem wiedzy oraz dodaliśmy pojęcia i terminy wprowadzone do niniejszego wydania. Każdy rozdział kończy się podsumowaniem oraz wskazaniem literatury, która pozwoli bardziej dociekliwym studentom poszerzyć swoją wiedzę o interesujące ich szczegóły. W wyborze kierowaliśmy się tym, by publikacje odpowiadały omawianemu przez nas zagadnieniu oraz by były dostępne. Zmuszeni byliśmy pominąć niektóre archiwalne publikacje ważne z punktu widzenia historii badań, ale uczyniliśmy to, aby zapoznać Czytelnika z aktualnym stanem wiedzy; przeszłość pozostawiamy badaczom historii nauki. Ostatecznie krytyczną analizę zasobów literaturowych pozostawiamy studentom. Większość wybranych przez nas pozycji to literatura w języku angielskim. W ten sposób staraliśmy się, by nasz podręcznik spełniał jeden z efektów kształcenia, jakim jest czytanie ze zrozumieniem tekstów w językach kongresowych, wśród których dominuje język angielski.

Mamy świadomość, że niektóre treści będą się dezaktualizować wobec lawinowo przyrastającej wiedzy weryfikującej dotychczasowe ustalenia, w szczególności wiedza odnosząca się do molekularnych podstaw procesów rozwojowych. Prawdę powiedziawszy doświadczamy tego w każdym momencie czasowym rozwoju nauki. Podręczniki są świadkami tego procesu, stąd potrzeba aktualizacji, co niniejszym czynimy.

Niniejsze wydanie opatrzyliśmy uporządkowanym alfabetycznie indeksem rzeczowym, który w naszym zamyśle ma pełnić funkcję wyszukiwarki i ułatwić lekturę. Mamy nadzieję, że nasza książka spełni oczekiwania Czytelników.

Maria Kaczmarek i Napoleon Wolański

Poznań-Warszawa, wrzesień 2018 r.Spis bloków

2.1. Rozwój biologiczny człowieka: koncepcja, definicja, zasady, cechy rozwoju

3.1. Genom człowieka

3.2. Kamienie milowe w rozwoju badań epigenetycznych

3.3. Gemeliologia – nauka o bliźniętach

3.4. Czynnik matczyny i rola cech matki w rozwoju potomstwa

3.5. Wiek rodziców a rozwój dziecka

3.6. Przekazywanie sygnałów ze środowiska do komórki:

receptory komórkowe

4.1. Budowa kości

4.2. Rozwój tkanki kostnej

4.3. Zmiany budowy mięśni poprzecznie prążkowanych w czasie

4.4. Formowanie się krzywizn kręgosłupa i postawy ciała

4.5. Krew

4.6. Skład pierwiastkowy organizmu człowieka

4.7. Funkcje nerek i pęcherza

4.8. Przewodzenie impulsów

4.9. Rola hormonów w regulacji rozwoju osobniczego

4.10. Hormonalna regulacja pokwitania

5.1. Charakterystyka ludzkich gamet

5.2. Zarodek ludzki

5.3. Łożysko

5.4. Zróżnicowanie przebiegu dojrzewania płciowego

5.5. Telomery a proces starzenia się

6.1. Dymorfizm płciowy cech morfologicznych i fizjologicznych

7.1. Badania różnic sezonowych rozwoju

8.1. Tendencja przemian w cechach morfologicznych i sprawnościowych

9.1. Strategie badań ontogenetycznych – przykładSymbole i skróty

ACTH (adrenocorticotropic hormone) hormon adrenokortykotropowy

ADH wazopresyna

ALT (alternative lenghtening of telomeres) alternatywne wydłużanie telomerów

AS (adolescent growth spurt) odpowiednik → PHV (peak height velocity) i SPWC (skok pokwitaniowy wysokości ciała)

ATP adenozynotrifosforan

ATPaza fosfohydroliza → ATP, enzym katalizujący reakcję ATP z H₂O

BCMI (body cell mass index) wskaźnik masy komórkowej ciała

BMI względna masa ciała, tzn. wyrażona w proporcji do powierzchni ciała (masa ciała w kg, wysokość ciała w m²)

BMP (bone morphogenetic protein) białka morfogenetyczne kości

BMR (basal metabolic rate) podstawowa przemiana materii (PPM)

CpG (CpG islands) regiony w genomie o podwyższonej zawartości dinukleotydów 5’–CpG–3’ w stosunku do przeciętnej dla całego genomu

DC (bliźnięta) dwukosmówkowe

DCS długość ciemieniowo-siedzeniowa

DNA kwas deoksyrybonukleinowy

cDNA – komplementarny DNA

mtDNA (DNA mitochondrialny) kwas deoksyrybonukleinowy zawarty w mitochondriach (w odróżnieniu od zawartego w jądrach komórek)

DNMT (deoxyribonucleic acid methyltransferase) enzym metylotransferaza DNA-metylotransferaz (DNMT)

DZ (bliźnięta) dwuzygotyczne, dwujajowe

ECW (extracellular water) woda zewnątrzkomórkowa

EGF (epidermal growth factor) czynnik wzrostowy naskórka

EQ (encephalization quotient) współczynnik encefalizacji

ERV (expiration reserve volume) wydechowa objętość zapasowa

ERV (endogenous retroviruses) endogenne retrowirusy

f (frequency) częstość, w fizjologii zazwyczaj dotyczy oddechów

FM (fat mass) masa tłuszczowa

FFM (fat-free-mass) – masa ciała beztłuszczowego w sensie chemicznym

FSH (follicle stimulating hormone) hormon folikulotropowy, folikulotropina

FSH-RH (follicle stimulating hormone–releasing hormone) hormon uwalniający folikulotropinę

GH (growth hormone) hormon wzrostu (hormon somatotropowy, somatotropina); dawniejszy skrót hGH – ludzki hormon wzrostu (human growth hormon)

GHR (growth hormon receptor) receptor hormonu wzrostu

GHBP (growth hormone binding proteins) hormon wzrostu łączący (wiążący) białka

GHRIH (growth hormone release-inhibiting hormone) somatostatyna, hormon hamujący uwalnianie hormonu wzrostu (somatotropiny), inny skrót SRIH

GHRH (growth hormone releasing hormone ) hormon uwalniający hormon wzrostu (somatotropinę), somatoliberyna

GnRH (gonadotropin-releasing hormone) gonadotropowy hormon uwalniający

GPFs (growth promoting factors) czynniki promujące wzrastanie

h2 (heritability) współczynnik odziedziczalności

Hb hemoglobina

HbF hemoglobina płodowa

Hct hematokryt, procentowy wskaźnik objętości krwinek w osoczu

HDL cholesterol o dużej gęstości (korzystny dla organizmu)

HEP (Human Epigenome Project) projekt poznania epigenomu człowieka

HGP (Human Genome Project) projekt mapowania ludzkiego genomu

HRQOL (Health-Related Quality Of Life) jakość życia zależna od zdrowia

ICW (intracellular water) woda zewnątrzkomórkowa

IGF (insulin-like growth factor) – insulinopodobne czynniki wzrostowe → somatomedyny

IRV (inspiration reserve volume) wdechowa objętość zapasowa

LBM (lean-body-mass) masa ciała szczupłego, masa ciała bez tłuszczu, w sensie tkanki tłuszczowej

LBW (low birth weight) niska masa urodzeniowa

LDL choresterol o niskiej gęstości (niekorzystny w nadmiarze)

LGC (latent growth curve) model równań strukturalnych z ukrytymi zmiennymi

LH (luteinizing hormone) hormon luteinizujący (lutropina)

LHRH (luteinizing hormone releasing hormon ) hormon (czynnik) uwalniający hormon luteinizujący

MC (bliźnięta) jednokosmówkowe

Me mediana

MLM (maximum likelihood method) metoda największej wiarygodności

MM (muscle mass) masa mięśniowa

MSH (melanocyte stimulating hormon) hormon melanotropowy

mtDNA → DNA mitochondrialny

MZ (bliźnięta) jednozygotyczne, jednojajowe

MV (minute volume) dowolna spoczynkowa wentylacja płuc

MVV (maximal voluntary ventilation) maksymalna dowolna wentylacja minutowa

MSH (melanocyte stimulating hormon) hormon melanotropowy

PCM (protein-calorie malnutrition) niedożywienie białkowo-kaloryczne → PEM

PCR (polymerase chain reaction) reakcja łańcuchowa polimerazy

PEM (protein-energy malnutrition) niedożywienie białkowo-energetyczne → PCM

PHV (peak high velocity) skok pokwitaniowy wysokości ciała → SPWC

Pmt pomenstrualne tygodnie; miara zaawansowania ciąży oraz rozwoju zarodka i płodu

Q (heart output) pojemność minutowa serca

QOL (quality of life) jakość życia

RNA kwas rybonukleinowy

RT (reverse transcryptase) odwrotna transkryptaza

SD (standard deviation) → odchylenie standardowe

SEE (standard error of estimate) wartość błędu standardowego

SEM (structural equation modeling) model równań strukturalnych

SDM skok drugiej młodości

SGA (small for gastation age) noworodek zbyt mały względem czasu trwania ciąży

SHH (sonic hedgehog homolog) białko z rodziny Hedgehog, pełni kluczową rolę w regulacji organogenezy

SM somatomedyny, insulinopodobne czynniki wzrostowe → IGF

SMM (segment muscle mass) masa mięśni w poszczególnych segmentach

SP skok pokwitaniowy → AS

SPP (mid-growth spurt) skok przedpokwitaniowy, skok przedszkolny, skok szkolny

SPWC skok pokwitaniowy wysokości ciała → PHV

SRIH → GHRIH

SS somatostatyna, hormon (czynnik) hamujący wydzielanie hormonu wzrostu (somatotropiny) → GHRIH

STH somatotropina, hormon somatotropowy, hormon wzrostu → GH

SV (stroke volume) objętość wyrzutowa serca

TBW (total body water) całkowita zawartość wody w ciele

TEM (technical measurement error) techniczny błąd pomiarowy

TGF (transforming growth factor) transformujący czynnik wzrostu

TO (take off ) początek skoku pokwitaniowego

TRH (thyrotropin releasing hormone) hormon uwalniający tyreotropinę

TSH (thyroid stimulating hormone) hormon tyreotropowy

VC (vital capacity) pojemność życiowa płuc

VLBW (very low birth weight) bardzo niska masa urodzeniowa

Vt (tidal volume) objetość oddechowa płuc

WHR (waist-hip ratio) wskaźnik talia-biodra; stosunek obwodu talii do obwodu bioder

WHtR (waist-height ratio) wskaźnik talia- -wysokość ciała; stosunek obwodu talii do wysokości ciała

Xic (X-inactivation center) centrum inaktywacji chromosomu X

(arithmetic mean) średnia arytmetycznaRozwój jako przedmiot badań naukowych

P rzez większość okresu istnienia ludzkości wiedza wynikała z gromadzenia prostych obserwacji. Obecnie dla jej pomnożenia i zweryfikowania stosowane są coraz lepsze przyrządy i sposoby. Nawet jeśli idzie o to, co nazwać można poznaniem logicznym, stosowany jest złożony aparat pojęciowy matematyki, a wykorzystywane komputery w pewnym stopniu są protezą naszej pamięci i wyobraźni.

Jednak współczesne odkrycia nie są logiczną konsekwencją tego co wiemy, do tego doszły już miliony badaczy i myślicieli przed nami. W odkrywaniu nowych prawd bardziej pomaga ignorancja niż świadomość znanych prawidłowości, bowiem ich uwzględnianie nie pozwala na większą swobodę wyobraźni.

Badaniu podlega wszystko, świat miniony i współczesność – a nawet w sposób naukowy można starać się przewidzieć przyszłość. Dokonuje tego futurologia, która ma niebagatelne znaczenie. Przewidując bowiem to, co mogłoby się zdarzyć, gdyby utrzymany był dotychczasowy kierunek i przyspieszenia zachodzących przemian, można przyszłość naszą kształtować. Można nawet pewnym niekorzystnym zmianom zapobiec.

Niestety nasza wyobraźnia jest niekiedy ułomna i nie potrafimy przewidzieć nawet ubocznych skutkόw własnych poczynań. Skutkuje to niekorzystnymi zmianami o znaczeniu indywidualnym, lokalnym, ale co gorsza, także globalnym. Lokalne i regionalne zmiany powoduje nasza działalność, w szczególności produkcyjna. Zmiany globalne wynikają z przenoszenia się na duże odległości zanieczyszczeń wόd i atmosfery. Zanieczyszczenia gleby, wody i powietrza wpływają na zanieczyszczenia żywności. Na przebieg rozwoju człowieka wpływają zarówno bezpośrednio zanieczyszczenia powietrza, którym oddychamy i wody, którą pijemy oraz żywności, którą spożywamy.

Nie tylko z nawyku porządkowania, ale i z przyczyn czysto praktycznych nauka dzielona jest na szereg dyscyplin. W naukach biologicznych podziału tego dokonuje się przeważnie według przedmiotu badań lub według charakteru badanych procesów, czemu zazwyczaj podporządkowane są metody badań. Podział według przedmiotu uwzględnia, idąc od organizmów najprostszych ku bardziej złożonym, mikrobiologię, botanikę, zoologię i antropologię. Bardziej dokładne podziały, jakie stosują te dyscypliny względem swego zakresu zainteresowań, obejmują na przykład w ramach zoologii protozoologię, parazytologię, entomologię, ichtiologię, ornitologię, prymatologię itd. Antropologia, która dotyczy jednego tylko gatunku, dzieli się według innych zasad. Podział ma miejsce według zjawisk, których dotyczy poznanie naukowe.

Na podstawie charakteru zjawisk i rodzaju procesów zachodzących w organizmach żywych większość subdyscyplin dzielonych jest na morfologię zajmującą się strukturami (w tym makroanatomię i mikroanatomię, pierwsza zwana jest po prostu anatomią, druga histologią). Z anatomii wydzielana bywa biomechanika (lub kinezjologia, czyli nauka o ruchu) zajmująca się mechanicznymi przemieszczeniami części ciała (szczególnie kończyn – ruchami lokomocyjnymi). Odrębnym działem jest fizjologia, zajmująca się czynnościami poszczególnych układów i tkanek, wreszcie biochemia i biofizyka zajmujące się procesami zachodzącymi na poziomie molekularnym i submolekularnym.

Wymienione powyżej dziedziny są już obecnie powszechnie akceptowane, aczkolwiek był okres, gdy histologia jako odrębna dziedzina nie istniała, a biomechanika była traktowana jako anatomia funkcjonalna (dynamiczna).

Wraz z postępem wiedzy istnieje tendencja do dalszego wyodrębniania dyscyplin naukowych, jest to zjawisko naturalne i w miarę gromadzenia się wiedzy szczegółowej zapewne powstawać będą nowe subdyscypliny, jak i dziedziny międzydyscyplinarne. Być może, że powstawać będą też nowe działy nauki zajmujące się systematyzacją wiedzy na poziomie bardziej ogólnym niż omawiane dziedziny, jednak będące czymś więcej niż np. biologią ogólną. Już dzisiaj odczuwane są skutki hermetycznego podziału poszczegόlnych nauk, w wyniku czego ograniczony zostaje odbiόr i wykorzystanie ich wynikόw.

Dokonywane współcześnie podziały oparte są na różnych kryteriach (tab. 1.1). Wyodrębnia się więc szereg dyscyplin, które można nazwać monograficznymi lub systemowymi. Opisują one pewien zakres zagadnień w sposób wyczerpujący bez względu na podmiot badań i szukają pewnych systemów w przejawach życia i sposobie bytowania organizmów żywych. Dziedzinami takimi są genetyka i ekologia w aspekcie zmienności, a ewolucjonizm i auksologia w aspekcie wymiaru czasu. Wszystkie cztery wymienione nauki są stosunkowo młode, najstarsza z nich ewolucjonizm liczy niewiele ponad półtora wieku, w gruncie rzeczy od powstania teorii doboru naturalnego. Mniej niż wiek liczy genetyka. Niedawno jeszcze ekologia nie była pojęciem ściśle sprecyzowanym – natomiast auksologia jest produktem drugiej połowy XX wieku i nadal jest na etapie formowania ogólnych teorii rozwoju. Czymże są więc te dziedziny w systemie nauki.

Genetyka zajmuje się zjawiskami dziedziczenia, to jest sposobem przekazywania i przejawiania się substancji stanowiących informację, a odpowiedzialnych za powtarzalność budowy i funkcji organizmów rodzicielskich i potomnych. Dotyczy to zarówno najprostszych przejawów życia, jak i bardzo złożonych organizmów – od wirusów i bakterii, poprzez rośliny i zwierzęta aż do człowieka (w tym genetycznych uwarunkowań jego inteligencji). W badaniach stosowane są tu metody morfologiczne, fizjologiczne i biochemiczne.

Tabela 1.1. Podział nauk biologicznych według przedmiotu, poziomu organizacji badanych podmiotόw i kierunków badań, oraz miejsce w nim nauki o rozwoju (auksologii)

Ekologia jest nauką o stosunkach zachodzących między organizmem i populacją a środowiskiem, w którym występuje. Głównym problemem badań jest system interakcji między organizmami i ich środowiskiem. Ekologia stosuje rόwnież wiele metod badawczych. Obydwie te dziedziny wiedzy szeroko wykorzystują metody matematyczne. Ekologia stosuje monitorowanie środowiska i organizmów w nich żyjących i na tym tle dokonuje modelowania złożonych stosunków panujących w ekosystemach. Bada relacje, jakie zachodzą między organizmami żywymi tego samego i innych gatunków oraz warunkami środowiskowymi, symulując zmiany związków elementów systemu i badając ich oczekiwany ilościowy wpływ na składowe tego systemu.

Ewolucjonizm traktuje o powstaniu życia, mechanizmach ewolucji i filogenetycznych przemianach (rozwoju rodowym), jakim ulegają organizmy żywe, o formowaniu się nowych gatunków (specjacji) i ich adaptacji do określonego zespołu warunków środowiskowych (ekosystemu, biomu).

• Auksologia, czasami nazywana auxanologia (grec. αὔξω, auxō, lub αὐξάνω, auxanō, „rosnąć” i -λογία, -logia słowo, mowa, nauka), jest wielodyscyplinarną nauką o wzrastaniu i rozwoju w życiu osobniczym organizmu. Auksologia człowieka jest nauką integrującą biologię człowieka, medycynę wieku rozwojowego, genetykę, pedagogikę i psychologię oraz nauki o kulturze fizycznej.

Biologia ontogenezy człowieka jest jej naukową podstawą. Bada ona zmiany, jakie zachodzą w organizmie od chwili jego poczęcia do uzyskania dorosłości, dotyczy więc rozwoju progresywnego w ontogenezie. Jej kontynuację stanowi gerontologia, która bada procesy starzenia się i zmiany prowadzące do naturalnej śmierci. Gerontologia dotyczy więc procesów regresu i inwolucji zachodzących w ontogenezie. Trudno jest jednak rozdzielić w czasie proces rozwoju progresywnego od regresywnego, bowiem poszczególne właściwości organizmu rozwijają się niekiedy jedynie do okresu dojrzewania, a inne nawet do 40–50 roku życia i wówczas zaczyna się ich regres. Stąd całość zmian ontogenetycznych bywa przedmiotem zainteresowania auksologii. Przedmiotem badań auksologii i gerontologii są zarówno zwierzęta, jak i człowiek. W badaniach stosowane są metody histologiczne, anatomiczne (z pewną specyfiką, jaką tworzą w badaniach człowieka metody pomiarowe ciała – antropometria), fizjologiczne i biochemiczne.

Współcześnie auksologia człowieka uległa pewnym przeobrażeniom i traktowana jest jako nauka o czynnikach, mechanizmach i przebiegu progresywnym rozwoju człowieka w procesie ontogenezy oraz o sposobach umacniania zdrowia i metodach kontroli rozwoju biologicznego, psychicznego i społecznego. Natomiast gerontologia traktowana jest jako odrębna nauka o biologicznych, psychicznych i społecznych procesach starzenia się i przejawach starości.

Ponadto, poza wspomnianymi biologicznymi, psychicznymi i społecznymi aspektami rozwoju osobniczego włączana jest także promocja zdrowia oraz metody kontroli zmian jakie zachodzą w ontogenezie, ważne dla działań profilaktycznych. Stan zdrowia jest jednym z kryteriów oceny stanu biologicznego osobnika, a stan rozwoju psychofizycznego jest pozytywnym miernikiem zdrowia. Zrozumiałe są więc wzajemne powiązania między tymi zjawiskami i działami nauki.

Odrębne części tych czterech dziedzin poświęcone są człowiekowi, a to ze względu na jego specyficzną rolę w świecie zwierząt. Genetyka człowieka nie różni się jednak zasadniczo od genetyki zwierząt, a genetyka medyczna nie jest dyscypliną naukową, a rejestrem patologicznych odchyleń o podłożu genetycznym we właściwościach organizmu (fizycznych i psychicznych) człowieka. Znacznie bardziej różni się od ekologii innych zespołów organizmów żywych – ekologia człowieka. Jest bowiem nauką międzydyscyplinarną, opiera się zarówno na badaniach biomedycznych, socjologicznych i etnograficznych. Określa się ją jako naukę o człowieku i jego kulturze jako dynamicznym elemencie ekosystemόw. Ekologia człowieka nie jest częścią ekologii ogόlnej czy biologicznej, ta bowiem nie uwzględnia kulturowej strony zjawisk przystosowania. Nisza człowieka stanowi sieć zarόwno biologicznych, jak i kulturowych jego związkόw ze środowiskiem, w tym sposób jego eksploatacji.

Proces filogenetycznego formowania się człowieka, podobnie jak i dział antropologii i ewolucjonizmu zajmujący się tym problemem nazywamy antropogenezą. W zasadzie jest on o tyle szczególnym działem ewolucjonizmu, że dotyczy ostatniego etapu ewolucji, który trwa w chwili obecnej (czy też jak twierdzą niektóre teorie, uległ u człowieka zahamowaniu); mówiąc o formach stojących na szczycie drabiny ewolucyjnej twierdzi się, że formy te wobec rozwoju kultury, jako wytworu tak znacznie rozwiniętego mózgu, są inną jakością w świecie ożywionym.

W mniejszym stopniu odrębnym działem nauki wydaje się być wiedza o rozwoju osobniczym człowieka. Jej wyjątkowość stanowi raczej to, że żadnym innym gatunkiem z punktu widzenia procesów rozwoju ontogenetycznego nie zajmujemy się tak intensywnie jak człowiekiem Stąd zresztą auksologia bywa rozumiana jako nauka o ontogenezie wyłącznie człowieka, a poznanie tych procesów u innych organizmów żywych jest mniej zaawansowane niż u form ludzkich, podczas gdy akurat odwrotnie ma się rzecz odnośnie genetyki, ekologii czy ewolucjonizmu.

Istnieją spory co do tego, czy auksologia jest rzeczywiście odrębną dziedziną wiedzy, podobnie jak genetyka, ekologia czy ewolucjonizm. Otóż wydaje się, że jej specyfika wynika z tak dalece odrębnej metodologii, że góruje ona nad metodyką (techniką) badań. To co jest aksjomatem dla fizjologa, czy morfologa zajmującego się człowiekiem dorosłym, jest wprost nie do przyjęcia dla specjalisty zajmującego się rozwojem (auksologa). Fizjolog stara się ustalić pewne wzorce, normy działania organizmu. Auksolog doskonale wie, że to co jest normą w pewnym okresie ontogenezy, nie jest nią w poprzednim i następnym. Zdarza się, że to, co w pewnym okresie rozwoju mogłoby być uznane za zaburzenie, anomalię czy wręcz patologię, w innych okresach rozwoju tego samego osobnika może okazać się w pełni normalne i prawidłowe. Przykładem tego może być postawa ciała: to co uznawano za wady (poduszka tłuszczowa stopy) w okresie niemowlęcym, okazywało się etapem przejściowym, typ postawy koguciej we wczesnym okresie pokwitania zanika wraz z kształtowaniem się proporcji w napięciu antagonistycznych grup mięśni, itp. Zdarzało się, że korygując te zmiany jako wady, doprowadzano do powstawania patologii w kolejnych okresach rozwoju.

Zróżnicowanie cech w populacji ludzi dorosłych jednej płci układa się w symetryczny obraz rozkładu normalnego (krzywej Gaussa). Dla zjawisk rozwojowych typowe jest wydłużenie z tej części rozkładu, w której przeważa liczba osobników o wartościach cechy większych od przeciętnych (asymetria dodatnia) lub mniejszych od przeciętnych (asymetria ujemna).

Zjawiskom rozwojowym towarzyszy określona tendencja rozwojowa, która jest prawidłowością ogólną (dotyczy nie tylko organizmów żywych, ale także procesów produkcyjnych, zjawisk ekonomicznych itd.). Przejawia się zwiększeniem przyrostów w tych samych okresach dla utrzymania tego samego tempa procentowego powiększania się (np. wymiarów ciała), zwiększaniem dyspersji wraz ze zwiększaniem średniego wymiaru itd. Te i podobne zjawiska muszą być wyeliminowane w obserwacjach nad rozwojem dziecka, aby spośród licznych matematycznych prawidłowości rozwoju wyodrębnić typowe dla człowieka. Stąd łatwiej jest auksologowi opanować nowe metody badawcze, np. fizjologii, chodzi tu bowiem o nauczenie się pewnych technicznych czynności, niż dobremu nawet fizjologowi, który prowadził badania nad osobami dorosłymi, przejść na sposób myślenia auksologa, posługującego się zupełnie inną metodologią, co wymaga nieomal zmiany równej zmianie światopoglądu. Powiedzieć tak można bez przesady, gdyż współczesny rozwój nauki wymaga w całości nowego spojrzenia na świat, wymaga zrozumienia jego stałych przemian i roli badacza jako kontrolera, lecz i częstokroć stymulatora tych zmian. Auksologia tę rolę, nie tylko informacyjną, lecz i światopoglądową spełnia zarówno względem nauk biologicznych, jak i społecznych, szczególnie jednak w psychologii i socjologii. Auksologia zajmuje się wzrastaniem i rozwojem jako immanentną właściwością organizmów żywych i relacjami ze środowiskiem zewnętrznym. Rozpatruje rozwój jako funkcję czasu. Sam zaś proces rozwoju osobniczego z punktu widzenia strategii ewolucyjnej jest sposobem na przeżycie osobnika (uzyskanie samodzielności jego organizmu) i gatunku (uzyskania zdolności do rozrodu i wychowania nowych pokoleń). Ontogeneza każdego osobnika i pokolenia jest więc cyklem w istnieniu i ewolucji gatunku.

Pewne działy auksologii powstały wcześniej niż inne. Tak jest z embriologią, traktującą o rozwoju zarodka. Dział ten bardzo ważny dla wielu dziedzin biologii uzyskał w XX wieku bardzo istotny postęp wobec nowych technik badawczych (przede wszystkim ultrasonografii, lecz także tomografii komputerowej, które umożliwiły badania płodów przyżyciowo, w łonie matki). Wyjaśnienie mechanizmów formowania się zarodka, rozwoju poszczególnych narządów i dalszego przebiegu rozwoju płodu ma olbrzymie znaczenie dla medycyny. Dlatego też ten właśnie dział, mimo znacznie większych trudności w prowadzeniu badań, jest może nawet lepiej poznany niż inne łatwe do obserwacji okresy rozwoju ontogenetycznego. Bardzo dobrze postawione są od dawna badania dzieci i młodzieży w wieku szkolnym, przypuszczalnie ze względu na możliwość prowadzenia badań w szkole. Rozwόj fizyczny (somatyczny, zwykle wysokości i masy ciała, jego proporcji) jest znacznie lepiej udokumentowany, aniżeli rozwόj czynnościowy, oraz z nim powiązany rozwόj psychomotoryczny. Stosunkowo dużo wiadomo o rozwoju niemowląt w pierwszym roku po urodzeniu. Opóźnione w stosunku do osiągnięć w badaniach dzieci szkolnych są obserwacje dzieci w wieku 1– 6 lat. Dopiero ostatnie lata przyniosły tu nasilenie badań.

Wobec wydłużenia się trwania życia ludzkiego wraz z rozwojem ochrony zdrowia, zdobyczy socjalnych, racjonalnego żywienia rozwija się w szybkim tempie dział badań dotyczących starości. Gerontologia zajmuje się procesami inwolucyjnymi, które są także przejawami rozwoju – w danym przypadku o charakterze regresywnym.

Odpowiednio do tych dwóch działów auksologii, w medycynie wyodrębnione zostały działy zajmujące się zapobieganiem i leczeniem chorób dzieci – jest to pediatria oraz profilaktyką starości i leczeniem chorób w tym wieku – jest to geriatria. Te właśnie dwa działy medycyny stymulowały szybki rozwój badań naukowych w dziedzinie auksologii z jednej strony, a gerontologii z drugiej. Profilaktyka dorosłych to przede wszystkim właściwa opieka lekarska nad dzieckiem. Zmniejszenie nakładów na opiekę nad niedołężnymi osobami w wieku senioralnym może przynieść właściwa opieka lekarska w całym poprzednim jego życiu. Wreszcie zapobieganie stanom chorobowym jest tym skuteczniejsze, im we wcześniejszym wieku zostaje podjęte. W tym jednak celu konieczne jest prowadzenie badań nad prawidłowym przebiegiem rozwoju – wiedząc, co jest prawidłowością, można wnioskować o pojawieniu się zaburzeń i likwidując przyczyny, leczyć chorobę i jej skutki upośledzające działanie organizmu na przyszłość.

Podsumowanie

W rozdziale tym omówiliśmy przesłanki do naukowych badań procesu rozwoju biologicznego człowieka. Wymieniliśmy szereg dyscyplin naukowych, które zajmują się wyjaśnianiem natury i mechanizmów procesów rozwojowych człowieka, m.in.: antropologię, biologię i ekologię, genetykę, auksologię i gerontologię, dla których spoiwem jest ewolucjonizm.

Postęp w nauce sprawił, że pragniemy wiedzieć więcej i dogłębniej zbadać interesujące nas zjawisko, czy wyjaśnić mechanizm określonego procesu. Na niektóre z zadawanych pytań nie sposób odpowiedzieć w ramach jednej dyscypliny. Coraz częściej podejmuje się badania, które przekraczają granice dyscyplin, wówczas badacze łączą się w zespoły wielodyscyplinarne. W badaniach bardziej zaawansowanych metodologicznie stosują podejście transdyscyplinarne. Podejście to przyzwala na przekraczanie granic dyscyplin naukowych w kontekście badanego zagadnienia celem całościowego (holistycznego) poznania problemu. Auksologia człowieka, ze swoim całościowym rozumieniem procesów rozwojowych takie możliwości stwarza.

Literatura uzupełniająca

Tanner J.M. A History of the Study of Human Growth. Cambridge: Cambridge University Press, 1981.

To książka napisana przez pioniera i mistrza auksologii, z którego prac czerpaliśmy wzorce. Jest kroniką kolejnych szczebli zdobywania wiedzy o wzrastaniu i rozwoju człowieka w jej historycznym ujęciu. Tanner opisuje głównie dokonania brytyjskich i amerykańskich badaczy, ale jest to ze wszech miar pouczająca lektura o tym jak rodziła się myśl naukowa, jak zmieniały się pytania badawcze i co z tego wynikło dla lepszego zrozumienia rozwoju osobniczego człowieka. Warto przeczytać.

The Cambridge Encyclopaedia of Human Growth and Development. S.J. Ulijaszek, F.E. Johnson i M.A. Preece (red.). Cambridge: Cambridge University Press, 1998.

Nie należy przerażać się objętością tej książki, albowiem są to hasła encyklopedyczne, które można sobie wybierać w dowolnej kolejności i w zależności od zainteresowań. Polecamy hasła: auksologia, wzrastanie, rozwój i inne.

Auxology: Studying Human Growth and Development. M. Hermanussen (red). Schweizerbart Science Publishers, Stuttgart, Germany, 2013.

Rozdział o genezie auksologii człowieka i historii badań w ramach tej dyscypliny (7.1. A Short History of the Study of Human Growth, s. 132–138) stanowi interesujące studium zainteresowań wzrastaniem człowieka poczynając od obserwacji własnego dziecka po badania naukowe w ramach auksologii człowieka.