Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.
Доказательства эволюции
1. Все организмы, будь то вирусы, бактерии, растения, животные или грибы, имеют удивительно близкий элементарный химический состав.
2. У всех организмов особо важную роль в жизненных явлениях играют белки и нуклеиновые кислоты, которые построены всегда по единому принципу и из сходных компонентов. Высокая степень сходства обнаруживается не только в строении биологических молекул, но и в способе их функционирования.
3. Принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот едины для всего живого.
4. У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки.
5. Большинство организмов имеют клеточное строение.
Факт единства происхождения живых организмов был установлен на основе эмбриологических исследований, в основе которых лежат данные науки эмбриологии.
1. Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки.
2. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, образование двух- и трехслойного зародышей, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.
С особой отчетливостью сходство эмбриональных стадий выступает в пределах отдельных типов и классов. Так, на ранних стадиях развития у зародышей позвоночных (рыбы, ящерицы, кролика, человека) наблюдается поразительное сходство: все они имеют головной, туловищный и хвостовой отделы, зачатки конечностей, по бокам тела – зачатки жабр.
По мере развития зародышей черты различия выступают все более явственно. Причем вначале проявляются признаки класса, к которому относятся зародыши, затем признаки отряда и на еще более поздних стадиях ― признаки рода и вида.
Основываясь на приведенных выше, а также множестве других фактов, немецкие ученые Ф.Мюллер и Э.Геккель во второй половине XIX в. установили закон соотношения онтогенеза, который получил название биогенетического закона.
Каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез).
Проще говоря: онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза.
Однако за короткий период индивидуального развития особь не может повторить все этапы эволюции, которая совершалась тысячи или миллионы лет. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов.
Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами.
Так, в онтогенезе млекопитающих и рыб имеется этап, на котором у зародышей образуются жаберные дуги. У зародыша рыбы на основании этих дуг образуется орган дыхания ― жаберный аппарат. У млекопитающих из дуг развиваются совершенно иные органы (хрящи гортани и трахеи).
Это является основой закона зародышевого сходства К. Бэра.
сходство ранних этапов развития зародышей разных групп животных на ранних стадиях эмбрионального формирования.
В основе морфологических доказательств лежат данные науки сравнительной анатомии.
Сравнительно-анатомические исследования показали, что строение передних конечностей некоторых позвоночных (например, ласты кита, лапы крота, крокодила, крылья птицы, летучей мыши, руки человека) несмотря на выполнение совершенно разных функций в принципиальных чертах строение сходны.
Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие срастаться, относительные размеры костей могут меняться, но их гомология, т. е. сходство, основанное на общности происхождения, совершенно очевидна.
Наличие у организмов разных групп (классов, семейств и т.д.) гомологичных органов дает возможность установить степень родства между ними, проследить их эволюцию. Видоизменение органов, имеющих общее происхождение, объясняется дивергенцией по признаку строения данного органа в связи с приспособлением к среде обитания.
Гомологичные органы
Разное: функции
Образуются в результате дивергенции
Пример:
Крыло птицы и ласта кита = гомология
Почему?
Строение и происхождение СХОДНОЕ = есть плечо, предплечье, запястье и пястье, образованные костями, которые развиваются из мезодермы и т. д.
Функции РАЗНЫЕ = крыло приспособлено для полета, ласта – для плавания.
Также можно встретить аналогию и гомологию растений, обратите внимание на теорию по видоизмененным органам (Царство Растения. Вегетативные органы)
Аналогичные органы
Аналогичные органы возникли в результате конвергенции — схождения признаков и не свидетельствуют о родстве между организмами.
Разное: строение, происхождение (развиваются из разных эмбриональных зачатков)
Образуются в результате конвергенции
Пример:
Крыло птицы и крыло бабочки = аналогия
Почему?
Строение и происхождение РАЗНОЕ = крыло птиц развивается из скелета, крыло бабочки из складок наружных покровов.
Функции СХОДНЫЕ = приспособление к полету.
Некоторые органы или их части не функционируют у взрослых животных, т. к. утратили свое значение в ходе эволюции — это рудиментарные органы, или рудименты.
Наличие рудиментов также, как и гомологичных органов, свидетельствует об общности происхождения живых форм.
Например, задние конечности у кита, скрытые внутри тела, ― рудимент, доказывающий наземное происхождение его предков.
Рудиментарные органы человека: мышцы, двигающие ушную раковину, рудимент третьего века, аппендикс, копчик.
Примеры рудиментов
У некоторых организмов рудиментарные органы могут развиваться до органов нормальных размеров. Такой возврат к строению органа предковых форм называют атавизмом.
Среди тысяч однопалых лошадей изредка попадаются особи, у которых развиты маленькие копытца II и IV пальцев.
Атавизмы человека: рождение детей с первичным волосяным покровом, с длинным хвостиком, многососковость.
Примеры атавизмов
Сравнительно-анатомические исследования показали существование форм, сочетающих в себе признаки нескольких крупных систематических единиц.
Например,
-
эвглена зелёная сочетает признаки растения (хлоропласты, фотосинтез) и животных (жгутики, светочувствительный глазок, подобие ротового аппарата);
-
ехидна и утконос стоят между пресмыкающимися и млекопитающими (откладывают яйца и выкармливают детёнышей молоком).
-
По ископаемым остаткам восстанавливают внешний вид и строение вымерших организмов;
-
Узнают о растительном и животном мире прошлого;
-
Сопоставляя, ископаемые остатки земных пластов из разных геологических эпох, делают вывод об изменении органического мира во времени.
-
Ископаемые остатки дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами.
Ч. Дарвин доказал историческое развитие живой природы, но в последующие годы сбор прямых и косвенных доказательств эволюции продолжается. Богатейший палеонтологический материал – одно из наиболее убедительных доказательств эволюционного процесса, длящегося на нашей планете уже более 3 миллиардов лет.
Палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. Благодаря палеонтологическим данным удалось установить переходные формы и филогенетические ряды.
Филогенетические ряды
Выдающиеся достижения в накоплении прямых доказательств эволюции принадлежит отечественным ученым, прежде всего В. О. Ковалевскому.
Работы В. О. Ковалевского были первыми палеонтологическими исследованиями, которым удалось показать, что одни виды происходят от других.
Исследуя историю развития лошадей, В. О. Ковалевский показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60-70 млн. лет назад в лесах.
Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличения размеров степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания ― степи.
Необходимость защиты от хищников и передвижение на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей ― уменьшению числа фаланг вплоть до одной.
Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.
В. О. Ковалевский обнаружил последовательные ряды ископаемых форм лошадиных, эволюция которых совершалась в указанных направлениях.
Переходные формы
Установление факта постепенного эволюционного развития в линиях невысокого систематического ранга (ряды ископаемых лошадей, слонов, моллюсков) показало существование преемственности между современными и ископаемыми видами. Особый интерес представляют ископаемые формы, сочетающие признаки древних и более молодых групп высокого систематического ранга. Такие формы называются переходными.
Переходные формы растений:
1. Псилофиты (ринофиты) = переходная форма от водорослей к наземным растениям
| Признаки водорослей | Признаки высших растений |
|---|---|
| ● Слабая дифференцировка тела | ● Примитивная покровная и проводящая ткань ● Разделение тела на надземную и подземную части |
2. Семенные папоротники = переходная форма от папоротников к семенным растениям (ближайший родственник — голосеменное)
| Признаки папоротниковидные | Признаки семенных |
|---|---|
| ● Лист = вайя | ● Наличие семени |
Переходные формы животных:
Переходные форму между рыбами и земноводными
1. Древние кистеперые рыбы
| Признаки рыб | Признаки земноводных |
|---|---|
| ● наличие боковой линии ● наличие плавательного пузыря и др. признаки | ● появление скелета и мышц в плавниках ● лёгочное дыхание |
2. Стегоцефал, ихтиостега
| Признаки рыб | Признаки земноводных |
|---|---|
| ● обтекаемая форма тела ● чешуя (у стегоцефала, возможно, была голая кожа) | ● рычажные конечности ● лёгочное дыхание |
Переходные форму между земноводными и рептилиями
3. Сеймурия и котилозавр (на экзамене обычно не спрашивают)
| Признаки рептилий |
|---|
| ● сухая кожа |
Переходная форма между рептилиями и птицами
4. Археоптерикс
| Признаки рептилий | Признаки птиц |
|---|---|
| ● челюсти с зубами ● хвостовой отдел позвоночника ● развитые пальцы на передней конечности ● брюшные рёбра | ● перьевой покров ● наличие крыльев ● цевка ● расположение пальцев на ногах |
Переходная форма между рептилиями и млекопитающими
5. Зверозубые ящеры
| Признаки рептилий | Признаки млекопитающих |
|---|---|
| ● сухая кожа ● конечности по бокам тела | ● дифференцированные зубы ● шерсть |
Существование переходных форм между разными типами, классами, отрядами показывает, что постепенный характер исторического развития свойствен не только низшим, но и высшим систематическим категориям.
Ярким свидетельством происшедших и происходящих эволюционных изменений является распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Сравнение животного и растительного мира разных зон дает богатейший научный материал для доказательства эволюционного процесса.
Для понимания эволюционного процесса интерес представляют флора и фауна островов. Состав их флоры и фауны полностью зависит от истории происхождения островов. Огромное количество разнообразных биографических фактов указывает на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционными изменениями видов.
Существуют виды-эндемики – проживающие только на определенной территории и виды-космополиты, распространенные на большей части Земли.
Примеры: кипарис, коала, утконос, кенгуру.
Космополиты – виды, обитающие на большей части обитаемых областей Земли.
Примеры: крапива, крысы, тараканы.
Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биографические зоны отражает процесс исторического развития Земли и эволюции живого.