Урок 2. Доказательства эволюции
Доказательства существования эволюционного процесса учёные получили из достоверных данных эмбриологии, морфологии, сравнительной анатомии, систематики, палеонтологии, биогеографии, молекулярной биологии.
Все доказательства эволюции можно сгруппировать по направлениям:
1. Эмбриологические доказательства эволюции.
2. Морфологические доказательства эволюции (сравнительно-анатомические или сравнительно-морфологические).
3. Палеонтологические доказательства эволюции.
4. Биогеографические доказательства эволюции.
5. Молекулярно-биологические доказательства эволюции.
Эмбриологические доказательства эволюции.
На поразительное сходство эмбрионов позвоночных животных было обращено внимание многих исследователей задолго до Ч. Дарвина. Отечественные и зарубежные ученые глубоко изучили сходства начальных стадий эмбрионального развития животных.
Карл Бэр в 1828 году открыл закон зародышевого сходства, согласно которому на начальных этапах эмбрионального развития зародыши животных разных видов сходны по своему строению. Особенное сходство стадий эмбрионального развития наблюдается в пределах отдельных типов или классов.
В процессе онтогенеза повторяются многие черты строения предковых форм: на ранних стадиях – более отдалённых предков, на поздних стадиях – близких предков. У всех позвоночных на определённой стадии развития существует хорда, у многих насекомых — личиночная стадия (гусеница – личинка).
Подобное сходство эмбриональных стадий объясняется единством происхождения всех живых организмов.
В 60-е годы XIX века Э. Геккель и Ф. Мюллер независимо друг от друга сформулировали биогенетический закон, который описывает онтогенез (индивидуальное развитие) как краткое и сжатое повторение филогенеза (исторического развития вида).
В начале XX века биогенетический закон был развит и уточнён российским учёным А.Н. Северцовым, который установил, что в эмбриогенезе повторяются признаки зародышей, а не взрослых особей.
Морфологические доказательства эволюции основываются на присутствии у многих живых организмов гомологичных, рудиментарных и атавистических органов.
Гомологичные органы – это органы, имеющие сходный план строения, выполняющие как сходные, так и различные функции и развивающиеся из сходных зачатков. Изучение анатомии конечностей млекопитающих позволило установить их сходный план строения и формирования.
Рудиментарные органы (лат. rudimentum – зачаток, первооснова) – это органы, утратившие в филогенезе своё значение и функцию и остающиеся у организмов в виде недоразвитых образований. Рудиментарные косточки на месте тазового пояса у китообразных, рудиментарные задние конечности питона указывают на происхождение от типичных четвероногих. Рудиментами человека являются: копчиковые позвонки, мигательная перепонка (остаток третьего века), остатки волосяного покрова по всему телу, аппендикс – отросток слепой кишки, сильно развитые ушные мышцы, позволяющие двигать ими.
Атавистические органы (лат. atavus – предок) – это органы (или структуры), показывающие «возврат к предкам», в норме не встречающиеся у современных форм.
Атавизмами человека являются: многососковость, гипертрихоз (обильное оволосение тела и лица), случаи рождения детей с небольшим мягким хвостиком, полидактилией (многопальцевость) кистей и стоп.
Отличия рудиментов от атавизмов:
1) рудименты встречаются у всех особей популяции, атавизмы – у отдельных индивидов;
2) рудимент всегда имеет определённую функцию, атавизм не имеет специальных функций, важных для вида.
Палеонтологические доказательства эволюции.
Палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. Богатейший палеонтологический материал — одно из наиболее убедительных доказательств эволюционного процесса, длящегося на нашей планете уже более 3 миллиардов лет. Нахождение и изучение ископаемых переходных форм позволяет составить палеонтологические эволюционные ряды организмов.
Ископаемые переходные формы – формы организмов, сочетающие признаки более древних и молодых групп. Находки и описание таких форм позволяют восстанавливать филогенез отдельных групп животных (например, ихтиостега – ископаемая форма, связывающая рыб с наземными позвоночными; археоптерикс – переходная форма от рептилий к птицам юрского периода).
Палеонтологические ряды – это ряды ископаемых форм, связанные друг с другом в процессе эволюции и отражающие ход филогенеза.
В.О. Ковалевский (известный русский зоолог середины XIX века, основоположник эволюционной палеонтологии) определил задачи эволюционной палеонтологии:
— отыскать связи между ископаемыми формами для установления их родства;
— изучать эволюцию ископаемых организмов как процесс, в котором морфологические изменения связаны с функциональными изменениями, с изменениями в условиях жизни и с геологическими преобразованиями.
Биогеографические доказательства эволюции.
Распространение животных и растений по поверхности нашей планеты, сравнение флоры и фауны различных материков, островов, выявление реликтовых растений и животных разных природных зон указывает на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционными изменениями видов. Примером является Австралия, где на протяжении более 120 млн. лет после отделения от остальных материков происходило формирование сумчатых и клоачных млекопитающих.
Для понимания эволюционного процесса интерес представляют флора и фауна островов, оказавшихся полностью зависящими от истории происхождения этих островов.
Реликтовые формы – это ныне живущие виды с комплексом признаков, характерных для давно вымерших групп организмов прошлых эпох Земли (например, гаттерия, латимерия (целкант), гинкго двулопастный).
Молекулярно-биологические доказательства эволюции.
Реконструкция истории жизни на основе молекулярных данных показывает, что вся земная жизнь представляет собой единое филогенетическое древо и все современные виды связаны неразрывными нитями родства. Используя ДНК, мы можем проанализировать сходство и различия между генами, давно вымерших видов в ископаемых останках и современных организмов.
Исходя из данных такого анализа, все живые организмы имеют одинаковые механизмы записи, передачи и считывания наследственной информации:
1) записывание в последовательности нуклеотидов ДНК (РНК у некоторых вирусов);
2) передача из поколения в поколение благодаря механизму репликации;
3) транскрипция в последовательность нуклеотидов и-РНК;
4) трансляция в последовательность аминокислот в белках с использованием одного и того же генетического кода.
Это свидетельствует о том, что все ныне живущие на Земле организмы происходят от одного общего предка.
В геноме каждого вида записана генетическая история, летопись его эволюции. Сравнение генов разных видов дает ключ к построению единой родословной всего живого на Земле.
В большинстве случае гены передавались без изменений, но изредка возникали случайные изменения – мутации. Многие мутации представляют собой замены одних нуклеотидов на другие. Мутации возникают во время репликации ДНК, следовательно, чем больше поколений прошло со времени дивергенции двух видов от общего предка, тем больше случайных замен нуклеотидов может накопиться в геномах следующих поколений. Соответственно, тем больше аминокислот отличают один и тот же белок у этих видов. Общий предок человека и мартышки существовал более 30 млн. лет назад, а общий предок человека и кошки — более 80 млн. лет назад.
Основные свидетельства эволюции
Доказательства эволюции
Доказательства эволюции — научные данные и концепции, подтверждающие происхождение всех живых существ на Земле от общего предка. Количественная оценка различий между видами по множеству генов позволяет построить генеалогическое древо, показывающее родство различных таксонов (видов, отрядов, семейств, классов), и определить относительное время их дивергенции на основе морфологических, эмбриологических и палеонтологических данных.
Благодаря этим доказательствам основы эволюционного учения получили признание в научном сообществе, а ведущей системой представлений о процессах видообразования стала синтетическая теория эволюции.
Источник
3. Сравнительно-анатомические доказательства
Живые переходные формы — это современные организмы, имеющие в своём строении признаки разных систематических групп.
Например, у ланцетника однослойный кожный эпителий, сегментация мышц, органов выделения и размножения показывают его сходство с беспозвоночными, а наличие хорды, нервной трубки и жаберных щелей — сходство с позвоночными.
Растущие в тропических лесах саговники имеют в своём строении признаки папоротников и голосеменных. Крупные сложные листья и плавающие жгутиковые сперматозоиды — общие черты с папоротниками, но образование семян сближает саговниковых с голосеменными.
Гомологичные органы — органы, имеющие сходное происхождение и строение, но выполняющие разные функции.
Эти органы развиваются из одинаковых зачатков, занимают на теле одинаковое место, но внешне различаются. Позволяют установить родственные связи между организмами.
- передние конечности млекопитающих (крыло летучей мыши, грудной плавник кита, роющая конечность крота, рука человека);
- видоизменения листьев у растений (колючки кактуса, ловчие листья росянки, усики гороха, почечные чешуи, сочные чешуи луковиц).
Аналогичные органы — органы, имеющее разное происхождение и строение, но выполняющие одинаковые функции и обладающие внешним сходством.
Аналогичные органы формируются из разных зачатков у неродственных групп организмов. Могут занимать на теле разное положение, но похожи внешне, так как формировались в одинаковых условиях. Доказывают направленное действие естественного отбора.
- крылья насекомых и птиц;
- передние конечности крота и медведки;
- жабры многощетинковых червей, ракообразных и рыб;
- бивни моржа и слона;
- колючки кактусов и боярышника.
Рудименты — недоразвитые органы современных организмов, которые были хорошо развиты у предков.
Рудименты сохраняются на протяжении жизни у всех особей вида, но особого значения не имеют. Доказывают родственные связи между организмами.
- аппендикс, третье веко, копчик у человека;
- зачатки костей задних конечностей у китов;
- редуцированные глаза у кротов;
- зачаточные крылья у нелетающих птиц;
- жужжальца у двукрылых.
Возникают у отдельных особей вида как отклонения в развитии. Доказывают, что в генотипе современных организмов сохранились гены предков, отвечающих за развитие этих признаков.
- избыточный волосяной покров, хвост, многососковость у человека;
- трёхпалые конечности у лошади;
- ноги у безногих ящериц и змей.
Источник