Глава № 10: Эволюционное учение (стр. 1 )

Глава № 10: Эволюционное учение

Глава № 10: Эволюционное учение

Под эволюцией понимают процесс исторического развития органического мира. Сущность эволюционного процесса состоит в непрерывном приспособлении живых организмов к меняющимся условиям окружающей среды, появлении новых видов и групп. Существование эволюции подтверждается множеством фактов из разных областей биологии.

52. Доказательства эволюции

Данные палеонтологии

Палеонтология – наука о вымерших организмах прошлых эпох – даёт большое количество доказательств эволюционного процесса.

Ископаемые переходные формы – это организмы, которые сочетают признаки более древних и молодых групп. Представитель переходной формы – первоптица археоптерикс. Он имел признаки птиц и рептилий: хвост был длинным, челюсти с зубами, но в то же время имелись хорошо развитые перья, а передние конечности были крыльями.

Зверозубая рептилия: переходная форма междурептилиями и млекопитающими

       Палеонтологические ряды – это эволюционно связанные друг с другом последовательные переходы ископаемых форм. Классический пример: эволюционный ряд лошади, созданный на основе изучения конечностей вымерших форм (рис.). При сравнении далёкого предка, жившего около 50 млн. л. н., и современной лошади между ними не прослеживается связи: у древнего предка хорошо развиты четыре пальца, а у современной лошади всего один средний, покрытый копытом. Однако нахождение других ископаемых форм показало последовательную цепь изменений конечностей и редукцию всех пальцев, кроме центрального. Так предки лошади приспосабливались к жизни в условиях саванны и быстрому бегу. Подобный ряд впервые был описан в середине ХIХ в. основателем эволюционной палеонтологии .

Данные биогеографии

Географическое распределение животных и растений на земном шаре можно объяснить лишь с эволюционных позиций. Чем дольше были изолированы отдельные участки суши друг от друга, тем глубже различия в их растительном и животном мире.

       По сходству и различию в географическом распространении организмов выделяют несколько биографических областей (рис.).

       

а).Палеарктическая: охватывает Европу, Северную Африку, Японию, Часть Азии.

б). Неоарктическая: Северная Америка.

в). Эфиопская: включает Африку южнее Сахары и о. Мадагаскар.

г). Индомалайская: объединяет южную Азию и Малайский архипелаг.

д).Неотропическая: занимает Южную и Центральную  Америки.

е). Австралийская: включает Австралию, Новую Зеландию, Новую Гвинею, Тасманию.

Каждая из областей имеет свой набор флоры и фауны, но между ними есть и общие черты.

Пример: животные миры Палеарктики и Неоарктики имеют много общего: олени, волки, лисы, медведи, зайцы и другие виды живут на территории обеих областей. В то же время фауны Неоарктической и Неотропической областей значительно отличаются, хотя области соединены Панамским перешейком. Только в Южной Америке можно встретить ленивцев, муравьедов, птиц гоацинов с когтями на пальцах крыльев; здесь же живёт огромное количество видов змей и других пресмыкающихся, которые не встречаются на других континентах. В чём причина таких различий? Геологические исследования показывают, что Евразия  (Палеарктика) отделена от Северной Америки (Неарктики) узким Беринговым проливом, который появился несколько десятков тысяч лет назад. Поэтому фауны этих областей весьма близки. Панамский перешеек, соединяющий Северную Америку с Южной, возник около 15 млн. л. н., до этого материки были разделены широким проливом, мешавшим миграции организмов. Интересна флора и фауна островов, которая целиком зависит от происхождения острова. Чем древнее остров (то есть чем раньше он отделился от материка), тем больше отличий в составе его организмов. Пример - о. Мадагаскар, который отделился от Индии 90 млн. л. н. и за это время приблизился к африканскому континенту. Но на острове нет типичных для африканского континента крупных копытных: антилоп, быков, зебр, нет крупных хищников: гиен, львов, леопардов, отсутствуют ядовитые змеи. За столь длительное время  в результате эволюции на нём появилось огромное количество эндемичных (живущих только здесь) видов хамелеонов, птиц, лягушек.

О флоре и фауне прошлого Земли свидетельствуют так называемые реликтовые формы или реликты – это виды с признаками, характерными для давно вымерших организмов (рис.). Известным реликтом является гаттерия – единственный представитель отряда клювоголовых из класса пресмыкающиеся, она жила ещё в юрском и меловом периодах. Сейчас она обитает на нескольких островах Новой Зеландии и имеет ряд примитивных признаков: остатки хорды между позвонками, наличие на брюхе тонких косточек (брюшных рёбер) и др. Другие реликты: латимерия, гинкго.

Морфологические доказательства

Морфология – это учение о форме и строении живых организмов. Особенно важны данные сравнительной анатомии, так как она позволяет получать данные о строении различных органов и систем в разных систематических группах.

Гомология

Органы, которые имеют общий план строения, и развиваются из общих эмбриональных зачатков, называют гомологичными. Пример: гомологичные конечности позвоночных. Они состоят из сходных элементов: лопатки, костей плеча, предплечья и кисти. Все эти элементы происходят из одних и тех же частей эмбрионов, независимо от того, к какому классу принадлежит организм, то естьих гомология основана на общем происхождении (рис.). Конечности животных могут выполнять разные функции: служить для плавания, прыжков, бега, полёта, поэтому их размеры, отношение частей и форма могут  разные. Гомологичными являются клубень картофеля, корневище и луковица, так как эти органы растений происходят из побега. Гомологичны усики гороха, колючки кактуса и иглы барбариса, ибо являются видоизменениями листа.

Установление гомологии позволяет сделать вывод о родстве исследуемых организмов. Например, изучение конечностей разных отрядов млекопитающих показывает, что в прошлом все они имели общего предка, а различия связаны с эволюционными приспособлениями к разным местообитаниям.

53. Доказательства эволюции

(продолжение)

Аналогия

Аналогия – это явление сходства органов, основанное не на происхождении, а на основе выполнения сходных функций. Обычно аналогичные органы значительно отличаются друг от друга по строению. Таковы, например, крылья бабочек и птиц: у первых они развиваются как боковые выросты тела, у вторых – как видоизменённые конечности. Но иногда сходство бывает значительным:строение глаза наземных позвоночных и головоногих моллюсков очень близко, у представителей обеих групп животных есть сетчатка, роговица, хрусталик и другие части. Но анализ эмбрионального развития указывает на их аналогию. У позвоночных глаз развивается из переднего отдела нервной трубки, а у моллюсков – из покровной эпидермы. Аналогичные органы есть и у растений (рис.):

Сравнительная таблица по гомологичным и аналогичным органам:

Признак	Гомологичные органы	Аналогичные органы
Происхождение	Общее	Различное
Строение	Общее	Различное, реже - сходное
Функции	Сходные	Сходные
Примеры	Конечности позвоночных, челюсти и ходильные ноги насекомых, усики гороха и колючки кактуса.	Конечности позвоночных и членистоногих, глаза позвоночных и моллюсков, жабры рыбы и рака.

  Рудименты и атавизмы

Среди сотен органов встречаются те, которые недостаточно развиты: лишены каких-либо частей, не могут активно работать. Такие органы называют рудиментарными (рудиментами).

У китообразных на месте заднего пояса конечностей есть несколько небольших косточек. Это рудименты тазовых костей, которые хорошо развиты у наземных, активно бегающих позвоночных. Значит, предками современных китов были какие-то сухопутные животные. У новозеландского киви, африканских и австралийских страусов от настоящих крыльев остались едва заметные рудиментарные выросты, хотя их далёкие предки летали. Много рудиментарных органов есть у человека (рис.). Например, ушные мышцы; у многих животных они развиты хорошо, что позволяет им направлять ушную раковину в сторону звука. Рудиментарен слепой вырост толстой кишки – аппендикс, который хорошо развит у ряда растительноядных млекопитающих, в нем происходит переваривание трудноусвояемой пищи. 

Органы, которые существовали у предков данного вида и появляются лишь у некоторых современных особей вида, называют  атавистичными или атавизмами. У человека атавизмами являются: хвост, мощный волосяной покров, наличие нескольких пар сосков (рис.). У лошади вместо одного крупного среднего пальца, покрытого копытом, иногда развиваются все пальцы. Возникновение атавизмов в онтогенезе объясняется тем, что гены, ответственные за данный признак, сохраняются в эволюции вида миллионы лет, но не работают. Однако возможна активация этих генов по неизвестным пока причинам и развитие признака–атавизма.