Общие закономерности биологической эволюции

Основные положения эволюционного учения.

Лекция. Доказательства эволюции органического мира.

Цель: систематизация знаний для сравнения различных доказательств макроэволюции, делать выводы и обобщения на основе сравнения и анализа

Задачи: познакомить с доказательствами макрозволюции, строением и функционированием современной системы растений и животных; воспитание уважительного отношения к окружающему миру, культуры общения. Формировать умение работать рационально, планомерно, контролировать и анализировать итоги своей работы.

План.

1.Макроэволюция.

2.Общие закономерности биологической эволюции.

1.Макроэволюция – эволюция крупных систематических групп (надвидового ранга).

Доказательства макроэволюции:

Эмбриологические – зародыши организмов многих систематических групп сходны между собой, причем, чем ближе организмы, тем до более поздней стадии развития сохраняется сходство зародышей.

Мощные доказательства в пользу теории Дарвина предоставляет наука о зародышевом развитии организмов – эмбриология.

Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. Вначале зародыш однослойный, затем он проходит стадии, когда состоит из двух и трех слоев, затем идет формирование органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных, безусловно, свидетельствует о единстве их происхождения.

Особенно отчетливо это наблюдается в пределах отдельных типов и классов. Например, на ранних стадиях развития у зародышей позвоночных животных, таких как рыба, тритон, ящерица, курица, кролик и человек, наблюдается поразительное сходство. Это выражается, в частности, в том, что все без исключения формы позвоночных животных имеют на определенной стадии развития зародыша жаберные щели.

На основании данных эмбрионального развития немецкие ученые Фриц Мюллер и Эрнст Геккель во второй половине 19 века установили закон соотношения более известный под названием биогенетического закона.

Каждая особь в процессе индивидуального развития повторяет историю развития своего вида. Онтогенез – краткое повторение филогенеза.

Палеонтологические – найдены ископаемые переходные формы между многими систематическими группами. Для некоторых видов построены филогенетические ряды – последовательности предков.

Биологический прогресс – результат успеха в борьбе за существование.

Отсутствие необходимого уровня приспособленности приводит к биологическому регрессу – уменьшению численности, сокращению ареала, снижению числа систематических групп более низкого ранга.

В соответствии с разнообразными преобразованиями строения организмов в процессе эволюции выделяют три главных направления, каждое из которых ведет к биологическому прогрессу:

1) Ароморфоз (от греч. Айро – поднимаю, морфа – образец, форма) означает усложнение организации, поднятие ее на более высокий уровень. Примеры ароморфозов: появление живорождения, способность поддерживать постоянную температуру тела.

2) Идиодаптация – (от греч. Идиос – особенность, адаптация – приспособлении) – приспособление к специальным условиям среды, полезное в борьбе за существование, но не изменяющее уровня организации. Примеры идиодаптации: многообразные приспособления к перекрестному опылению цветка насекомыми или ветром, защитная окраска животных. Крайняя степень приспособления к очень ограниченным условиям существования носит название специализации (пример – хамелеон).

3) Общая дегенерация – упрощение организации – морфофизиологический регресс – ведет к исчезновению органов активной жизни (пример – паразиты).

Общие закономерности биологической эволюции

1) дивергенция – результат действия естественного отбора в форме группового отбора Сохраняются или устраняются виды, роды, семейства и т.д.). Как указывал Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергенировать могут не только виды, виды, но и роды, семейства, отряды. Органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение независимо от выполняемой ими функции, называют гомологичными. Примеры – усики гороха, иглы кактуса, колючки кактуса.

Сравнительно – анатомические доказательства. Например, строение передних конечностей всех наземных позвоночных мало отличается друг от друга. И рука человека, и ласты кита, лапы крота и крокодила, крылья птиц и летучих мышей – все это лишь модификации одного и того же плана строения конечности.

Органы, которые развиваются из одинаковых эмбриональных зачатков и имеют, по-видимому, общее историческое происхождение, но порой разные функции, называются гомологичными.

По наличию у организмов разных групп гомологичных органов и по тем изменениям, которые эти органы претерпели, судят о степени родства между этими группами. В основе изменений органов лежит приспособленность к среде обитания.

2) конвергенция – в одинаковых условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное строение. Примеры: хамелеоны – агамы. Органы, выполняющие сходные функции, но имеющие принципиально различное строение и происхождение, называют аналогичными (жабры рака и рыбы).

Аналогичные органы – это результат другого эволюционного процесса – конвергенции. Наличие так называемых рудиментарных органов – это еще одно свидетельство в пользу эволюции, которое дает нам сравнительная анатомия. Рудиментарные органы – это недоразвитые органы предков. Например, только в теле человека их несколько десятков, таких как аппендикс или мышцы, способные двигать ушную раковину.

Бывает, правда, что у некоторых живых существ рудиментарные органы вдруг достигают нормальных размеров. Возврат к строению органа предковых форм называют атавизмом.

Например, время от времени у человека появляются хвостатые дети. У лошадей рождаются жеребята с сильно развитыми вторым и четвертым пальцем.

3) параллелизм – эволюционное изменение, результатом которого является образование сходных признаков у родственных организмов. Пример: млекопитающие китообразные и ластоногие перешли к обитанию в водной среде и приобрели ласты.

К общим правилам эволюции групп организмов относится правило ее необратимости. Пример: примитивные амфибии – рептилии.

Немало доказательств дает изучение флоры и фауны различных континентов. Эта группа доказательств эволюции органического мира называется биогеографическими доказательствами. Не менее интересные данные дает нам фауна и флора островов. Здесь четко прослеживается тенденция: чем древнее остров и чем более значительна водная преграда, тем больше обнаруживается отличий. Фауна Мадагаскара резко отличается от фауны Африки. Когда мы говорим «Африка», то невольно представляем неисчислимые стада антилоп, буйволов, слонов, за которыми охотятся львы или леопарды. Ничего этого на острове Мадагаскар нет, но здесь сохранилось огромное разнообразие полуобезьян или лемуров. В этом отношении Мадагаскар больше походит на полуостров Индостан. Некоторые ученые предполагают, что это является доказательством существования в глубокой древности материка, который они и называют Лемурия.

Классическим стал пример фауны Галапагосских островов, которую изучал ещё Дарвин во время знаменитого путешествия на корабле «Бигль». Эти острова населены, главным образом, птицами. Так вот, оказалось, что лишь 15% - птицы с ближайшего к Галапагосам континента – Южной Америки. 85% видов птиц – это эндемики, то есть виды, которые нигде на земном шаре не встречаются. Дарвин описал эволюцию южноамериканских вьюрков, которая имела место на Галапагосских островах. У этих видов имелись разные по форме и назначению клювы. Дарвин объяснял эти отличия географической изоляцией и приспособлением к условиям жизни на островах, которые довольно сильно отличались.

Другие доказательства эволюционного процесса.

В последние годы теория эволюции получила подтверждение и на молекулярном уровне. Современные методы биохимии, молекулярной биологии и генетики позволяют исследовать различия в строении молекул разных организмов. Вначале удалось изучить последовательности белков разных организмов. Оказалось, что и на молекулярном уровне сохраняются те же тенденции, что наблюдаются на уровне анатомическом и эмбриологическом, то есть, чем ближе друг к другу по происхождению организмы, тем ближе химическое строение их белков. Например, у человека и шимпанзе аминокислотные замены в главнейших белках наблюдались в 10% случаев, а с гориллами разница составляла уже 15%.

Изучение ДНК различных организмов дает сходные результаты, то есть, чем дальше друг от друга в эволюционном отношении отстоят виды, тем меньше наблюдается гомологии в строении генов.

Таким образом, современная наука накопила немало доказательств в пользу протекания эволюционного процесса путем естественного отбора, так как изложенные факты предсказываются теорией Дарвина. В то же время современная теория эволюции смогла объяснить те факты и разрешить те трудности, которые во времена Дарвина наука не могла объяснить.

Вопросы для самоконтроля:

1.Что такое макроэволюция?

2.Какие доказательства макроэволюции дают нам палеонтологические данные? Приведите примеры филогенетических рядов.

3.В чём взаимосвязь между онтогенезом и филогенезом?