 |
Доказательства эволюции органического мира
|
|
|
|
Эволюцией называется необратимый процесс развития любой системы, в результате которого возникают новые структуры и новые функции.
В биологии термин «эволюция» (от лат. evolutio – раз-витие, развертывание) впервые использовал швейцарский натуралист Шарль Бонне в 1762 г. в одной из эмбриологических работ.
По современным представлениям, биологическая эволюция – это необратимое и, в известной мере, направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом.
Таким образом, само понятие «эволюция» включает, как минимум, два момента: адаптациогенез и формирование таксонов.
Существуют многочисленные доказательства эволюции органического мира Земли, которые одновременно являются и методами изучения эволюции.
К классическим доказательствам эволюции относятся:
1. палеонтологические,
2. сравнительно-анатомические
3. сравнительно-эмбриологические.
1. Палеонтологические. Ранее существовавшие организмы оставляют после себя различные формы ископаемых остатков: окаменелости, отпечатки, скелеты, следы деятельности. По этим остаткам можно проследить изменение групп организмов во времени. Реконструированы филогенетические ряды лошадиных, хоботных, некоторых моллюсков. Обнаружено множество переходных форм между современными группами организмов. Однако из-за неполноты палеонтологической летописи не всегда удается реконструировать ход эволюции.
Вам уже известно, что палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов и устанавливает их сходство и различия с современными организмами. Палеонтологические данные позволяют узнать о растительном и животном мире прошлого, реконструировать внешний облик вымерших организмов, обнаружить связь между древнейшими и современными представителями флоры и фауны.
|
|
|
Убедительные доказательства изменений органического мира во времени дает сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох. Оно позволяет установить последовательность возникновения и развития разных групп организмов. Так, например, в самых древних пластах находят остатки представителей типов беспозвоночных животных, а в более поздних пластах – уже и остатки хордовых. В ещё более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на современные.
Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы между древнейшими и современными группами организмов, в других – реконструировать филогенетические ряды, т.е. ряды видов, последовательно сменяющих один другой
.
Ископаемые переходные формы. На берегах Северной Двины была найдена группа зверозубых рептилий. Они совмещали признаки млекопитающих и пресмыкающихся. Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника и конечностей, а также в делении зубов на клыки, резцы и коренные.
Большой интерес с эволюционной точки зрения представляет находка археоптерикса. Это животное величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло ещё черты пресмыкающихся.
Признаки птиц: задние конечности с цевкой, наличие перьев, общий вид. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов.
Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слабо развиты грудная кость (без киля), грудные мышцы и мышцы крыльев. Позвоночник и ребра не являлись жесткой костной системой, устойчивой при полёте, как у современных птиц. Археоптерикса можно считать переходной формой между пресмыкающимися и птицами. Переходные формы сочетают в себе одновременно признаки, как древних, так и более эволюционно молодых групп.
|
|
|
Ещё одним примером служат ихтиостеги – переходная форма между пресноводными кистеперыми рыбами и земноводными.
Филогенетические ряды. По целому ряду групп животных и растений палеонтологами удалось воссоздать непрерывные ряды форм от древнейших до современных, отражающие их эволюционные изменения. Отечественный зоолог В.О. Ковалевский (1842 – 1883) воссоздал филогенетический ряд лошадей, передающем последовательные изменения этих животных, видно, как по мере перехода к быстрому и длительному бегу уменьшалось число пальцев на конечностях и одновременно увеличивались размеры животного. Эти изменения явились следствием изменений образа жизни лошади, перешедшей на питание исключительно растительностью, в поисках которой было необходимо перемещаться на большие расстояния. Считается, что на все эти эволюционные преобразования ушло 60 – 70 млн лет.
Рис. Археоптерикс и его отпечаток на камне (слева)
2. Сравнительно-анатомический. Системы органов современных организмов образуют ряд последовательных изменений. Например, на современных организмах можно проследить судьбу отдельных костей мозгового и висцерального черепа.
К сравнительно-морфологическим доказательствам близки сравнительно-биохимические. Например, на современных организмах можно проследить изменение структуры гемоглобина. Однако в этих рядах имеются и пробелы, поскольку далеко не все переходные формы дожили до нашего времени.
3. Сравнительно-эмбриологические. В ходе эмбрионального развития у зародышей часто наблюдаются черты сходства с зародышами предковых форм. Например, у всех позвоночных на ранних стадиях развития появляются внутренние жабры (или их зачатки – жаберные карманы).
Убедительные доказательства степени родства между организмами представляет эмбриология, изучающая зародышевое развитие организмов. Ещё Ч. Дарвин отметил наличие взаимосвязей между индивидуальным развитием организма (онтогенезом) и их эволюционным развитием (филогенезом). Эти связи были подробно изучены последующими исследователями.
|
|
|
Подавляющее большинство организмов развиваются из оплодотворенного яйца. Проследим последовательные стадии развития зародышей рыбы, ящерицы, кролика, человека. Удивительное сходство касается формы тела, наличие хвоста, зачатков конечностей, жаберных карманов по бокам глотки. Во многом сходна на этих ранних стадиях и внутренняя организация зародышей. У всех сначала имеется хорда, затем позвоночник из хрящевых позвонков, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у рыб), одинаковое строение почек и др.
По мере развития сходство между зародышами ослабевает, все более четко проявляются черты тех классов, к которым они принадлежат. У ящерицы, кролика и человека зарастают жаберные карманы; у зародышей человека особенно сильно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности, а у зародышей рыбы – плавники. По мере эмбрионального развития последовательно происходит расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат.
Изложенные факты говорят о происхождении всех хордовых от одного «ствола», который в ходе эволюции распался на множество «ветвей».
На основании закона зародышевого сходства К.Бэра был сформулирован биогенетический закон Мюллера–Геккеля, который в краткой формулировке гласит: «Онтогенез (индивидуальное развитие) есть быстрое и краткое повторение филогенеза (исторического развития)». Однако в этих рядах эмбрионального развития сходство между зародышами лишь самое общее, проявляются не все признаки. Например, у зародышей амнион (рептилий, птиц и млекопитающих) не появляются наружные жабры, характерные для личинок анамний (рыб и земноводных), а развитие жаберных щелей останавливается на стадии жаберных карманов. Поэтому биогенетический закон в трактовке Мюллера-Геккеля носит ограниченный характер.
|
|
|
В ходе эволюции наблюдаются эволюционные преобразования процессов онтогенеза, связанные с адаптациями взрослых (половозрелых) организмов. В ходе таких преобразований могут появляться новые органы, но могут и утрачиваться старые органы (полностью или превращаться в рудименты). При этом могут изменяться: начальная масса зачатка органа, место и время закладки органа.
Эти преобразования могут происходить на разных стадиях онтогенеза:
на самых ранних (закладка хорды, нервной трубки);
средних (закладка чешуи у рыб, перьев у птиц, видоизменение побегов растений);
поздних (редукция хвоста у головастиков, формирование четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих, изменение формы листьев).
При изменениях органов на поздних стадиях онтогенеза и может действовать филогенетический закон.
В настоящее время для изучения эволюционного развития той, или иной группы организмов используется целый комплекс методов:
1. биогеографические,
2. экологические,
3. генетические,
4. молекулярно-биологические,
5. иммунологические,
6. биохимические,
7. методы палеоэкологии,
8. сравнительной физиологии, этологии;
9. методы компьютерного моделирования.
|
|
|
