В сравнительной анатомии и физиологии

Средние века были шагом назад в истории развития эволюционного учения, господствовали догматические метафизические представления о неизменности живого и целесообразности как результате мудрости творца.

В конце 17 – начале 18 веков исследования ученых приводят к ломке догматов и застывших представлений об абиогенезе. Термин «эволюция» введен в 1762 году Шарлем Боннэ.

Окончательно доказал невозможность самозарождения жизни в современных условиях Пастер в 1861. Отрицание старой теории абиогенеза привело к формированию представлений о вечности жизни во Вселенной, возникла гипотеза панспермии (Аррениус).

В 18 веке возникает, а в 19 активно развивается идея об изменяемости видов (Бэкон, Бюффон), закладываются основы классификации живого мира (Линней). Ломоносов, Кант, Дидро разработали вопрос о влиянии фактора времени, т.е. Земля существовала гораздо более длительный период времени, чем это предполагалось ранее. Однако единой системы взглядов не было.

Впервые ее попытался создать Жан-Батист Ламарк (1744-1829). Считается первым эволюционистом. Расположил живые организмы в ряд от простейших до сложных и высказал идею о том, что низшие постепенно усложнялись, превращаясь в высшие.

Основные положения теории Ламарка:

1. Творец Вселенной создал лишь материю и законы, постоянно действующие в природе, а потом не вмешивался в дела Природы.

2. Ступени, на которых располагаются живые существа – результат прогрессивной эволюции, усложнения форм жизни.

3. Эволюция – длительный исторический процесс, изменения протекают очень медленно, незаметно для человека.

4. Существует два фактора эволюции: влияние внешней среды и тенденция к совершенствованию (целесообразности), которая дана богом.

Предпосылками возникновения дарвинизма в18-19 веках стало развитие промышленности и торговли, приведшее к расширению знаний о возможностях селекции животных, о живых существах разных континентов; в различных областях биологии накопилось большое количество фактов, свидетельствующих о единстве всего живого и изменчивости видов.

Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882) сделал гениальное обобщение этих фактов. В 1859 году вышла его труд «Происхождение видов путем естественного отбора», который стал переворотом в естествознании. Эволюционное учение Ч. Дарвина включает 3 основных раздела:

· рассмотрение совокупности доводов, подтверждающих историческое развитие организмов;

· положения о движущих силах эволюции (наследственность, изменчивость, естественный отбор, борьба за существование);

· представления о путях эволюционных преобразований (основной – дивергенция).

Классический дарвинизм – учение о макроэволюции - об эволюции крупных групп организмов в течение геологических периодов на обширных территориях, т.е. о процессе формирования таксонов надвидового ранга (не может быть исследован экспериментально).

Микроэволюция – эволюция вида, изучает изменения, приводящие к его дифференцировке вплоть до образования новых видов.

8.2. Доказательства эволюции

1. В области генетики, цитологии, биохимии – доказательства единства происхождения живого мира:

o сходный химический состав и соотношение биогенных элементов, причем все эти элементы есть и в неживой природе;

o одинаковые принципы строения и функционирования белков и нуклеиновых кислот, в т.ч. генетическое кодирование, механизмы биосинтеза, энергетические циклы;

o клеточное строение всех живых существ, одинаковые механизмы деления клеток.

2. В палеонтологии

На основе изучение ископаемых остатков (в т.ч. методами радиоактивных изотопов) создана шкала геологического времени – история Земли разделена на эры, периоды, эпохи, которые существенно отличались соотношением между сушей и морями, климатом. Это приводило к смене флор и фаун, изменениям в структуре биогеоценозов.

Катархей (ранее 3,5 млрд лет назад)– не было жизни.

Архей (3,5 млрд. лет назад) – возникновение жизни (первичные прокариоты, цианобактерии, начало формирования кислородной оболочки), существование единого материка – Пангеи, который затем разделился.

Протерозой (2,6 млрд. лет назад) – возникновение всех типов беспозвоночных, жизнь в воде (медузы, водоросли, плеченогие, членистоногие, простейшие, беспозвоночные). Насыщение воздуха кислородом, образование озонового слоя – защиты от излучения – возможность выхода на сушу.

Палеозой (570 млн. лет назад) – 6 периодов (кембрий, ордовик, силур, девон, карбон, пермь), появление первых позвоночных, расцвет амфибий, выход животных на сушу в результате поднятия платформ и увеличения площади суши.

Мезозой (230 млн. лет назад) – 3 эры (триас, юра, мел), расцвет рептилий. Продолжается поднятие суши, тепло. Возникают и вымирают различные пресмыкающиеся. Растения становятся покрытосеменными, цветковыми, появляются древнейшие птицы.

Кайнозой (66 млн. лет назад) – 3 эры (палеоген, неоген, антропоген), расцвет млекопитающих. Возникновение морских и наземных организмов всех современных групп, птицы, млекопитающие. Человек как вид появился в кайнозойскую эру, конец третичного – начало четвертичного периода, мы живем в современную эпоху (около 11 тысяч лет с окончания последнего оледенения).

3. В биогеографии

В настоящее время на Земле выделяют 6 биогеографических зон, в которых обитают специфические (эндемичные) виды организмов.

В основе такого деления – научно доказанное предположение о том, что каждый вид возникал однажды в определенном месте (центр происхождения, теория Н.И.Вавилова), откуда расселялся, пока не встречал преграду (географическую, климатическую, пищевую).

Палеоарктическая область (Европа, Африка к северу от Сахары, часть Азии к северу от Гималаев). Основные биомы: тундра, хвойные леса, степи, лиственные леса, жестколистные леса, пустыни. Эндемичные виды: кроты, олени, овцы, козы, скворцы, сороки.

Неоарктическая область (Гренландия, Северная Америка). Основные биомы те же. Эндемичные виды: луговые собачки, опоссумы, скунсы, еноты, полярный заяц, медведь, лоси, олени. Четкая взаимосвязь с палеарктической областью указывает на то, что в прошлом существовал сухопутный мост.

Неотропическая область (Южная и Центральная Америка, юг Мексики). Основные биомы: тропический лес, степи (пампа), пустыни. Эндемичные виды: ламы, цепнохвостые обезьяны, тапиры, ленивцы, муравьеды, многие виды птиц.

Индо-Малайская область (Восточная, Индия, Цейлон, Индокитай, юг Китая). Основной биом: тропический лес. Широко представлены приматы, в т.ч. орангутанги, тигры, черная пантера, индийский слон, лианы, бамбук, черное дерево.

Эфиопская область (Африка к югу от Сахары, Мадагаскар). Основные биомы: тропический лес, саванна, пустыня; гориллы, шимпанзе, зебры, носороги, бегемоты, жирафы, львы, гиеновые собаки.

Австралийская область (Австралия, Новая Зеландия, Новая Гвинея) Основные биомы такие же. Утконос, кенгуру, коала, страус эму, какаду. Считается, что сохранение сумчатых в Австралии – результат ее обособления от Азии до возникновения высших млекопитающих.

4. В систематике ( науке о классификации)

Все живые существа можно объединить в иерархическую систему таксономических единиц (виды, роды, семейства, отряды (порядки), классы, типы (отделы), царства), связанных эволюционными отношениями.

Основы современной систематики были заложены Карлом Линнеем в середине 18 века. Различают два типа классификаций:

- искусственная (условная, утилитарная) на основе одного или нескольких легко обнаруживаемых признаков (например, по окраске, способу передвижения, ядовитости, месту обитания и т.д.);

- естественная – отражающая эволюцию, родственные связи, в виде генеалогического древа (плакат).

В настоящее время в науке используют фенотипическую – на основе современных данных о морфологическим, цитологическом и биохимическом сходстве между организмами) или филогенетическую (с использованием данных генетического анализа).

У многих форм наблюдается единство плана строения (например, скелеты позвоночных животных – лягушки и обезьяны), что указывает на родство особей.

Гомологичные органы – имеющих сходное строение, одинаковое положение в теле и развивающиеся из одинаковых эмбриональных зачатков у разных животных. Пример: ласт тюленя – крыло летучей мыши – передняя конечность лошади – рука человека (количество и форма костей, мышц, сосудов, нервов одинаково или близко).

Рудиментарные органы - утерявшие в филогенезе свое значение и функцию, оставшиеся в виде недоразвитых образований 9 у человека около 100.

Атавизмы – появление признаков, присущих далеким предкам и в норме не встречающееся у современных форм (обильная волосатость, хвост у человека)

Аналогичные – выполняющие одинаковые функцию, но не имеющие единства строения и происхождения (крылья насекомых и птиц).

Конвергентные – аналогичные органы и формы тела у организмов разных классов, живущих в одинаковых условиях (акула, ихтиозавр, дельфин)

Изучение строения и функционирования органов дыхания, пищеварения, кровообращения, выделения и др. свидетельствуют об эволюции. Особую ценность представляют формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Примеры: эвглена зеленая, ланцетник, яйцекладущие.