Полезное

Календарь
Июнь
Пн   5 12 19 26
Вт   6 13 20 27
Ср   7 14 21 28
Чт 1 8 15 22 29
Пт 2 9 16 23 30
Сб 3 10 17 24  
Вс 4 11 18 25  

Основные закономерности изменчивости: дивергенция, конвергенция, параллелизм



Скачать: Основные закономерности изменчивости: дивергенция, конвергенция, параллелизм

Содержание реферата

1. Введение
2. Теория естественного отбора Дарвина-Уоллеса
3. Факторы эволюции
   1) популяции и генофонды
   2) мутации - элементарный эволюционный материал
   3) конвергенция, дивергенция, параллелизм - формы эволюции
   4) видообразование
4. Доказательства эволюции
Заключение
Список литературы

1. Введение

Понятие эволюция означает постепенный, закономерный переход из одного состояния в другое. Под биологической эволюцией понимают изменение популяций растений и животных в ряду поколений, направляемое естественным отбором. Существующие сейчас разнообразные живые организмы произошли от других, чаще всего более простых, организмов путем постепенных изменений, накапливающихся в последовательных поколениях.
Никакая другая теория не может объяснить, как возникло существующее ныне многообразие форм жизни. Представление об эволюции могло бы логично и естественно вытекать из понимания основ генетики; однако в истории науки оно складывалось иначе: к концепции эволюции привели многочисленные наблюдения, касавшиеся свойств и различий (как морфологических, так и функциональных) между разнообразными видами животных и растений, встречающимися в разных частях света. Ответ на вопрос - как возникли эти сходства и различия, получил Чарльз Дарвин, благодаря глубокой проницательности, которую он обнаружил при сопоставлении разнообразных фактических данных. Эти данные он собирал, путешествуя в качестве натуралиста на небольшом корабле «Бигль», который отправился в пятилетнее плавание вокруг света с целью составить гидрографические карты для Британского флота. Дарвин попал на этот корабль почти случайно.В свое время он начинал заниматься медициной, но бросил ее и стал изучать теологию, которой также не особенно интересовался. Зато он увлекся естественными науками и собирал коллекции жуков, моллюсков и ракушек. В Кембридже Дарвин некоторое время изучал биологию и геологию. Также познакомился с натуралистом профессором Генсло; благодаря его содействию он в 22 года получил место на корабле «Бигль».
Судно медленно плыло вдоль восточного, а затем западного побережья Южной Америки; Дарвин часто сходил на берег и совершал путешествия в глубь страны, где он ловил рыбу, охотился и занимался сбором растений и животных, а также различных ископаемых остатков.
В процессе своих тщательных наблюдений Дарвин обратил внимание на то, что, например, на восточном побережье Южной Америки встречаются совсем иные виды растений и животных (в частности, птиц), чем на западном.
Затем «Бигль» направился к Галапагосским островам, лежащим к западу от Эквадора. Дарвина поразило разнообразие видов рыб и гигантских черепах, обитавших на отдельных островах. Именно эти наблюдения и заставили его в конце концов отвергнуть теорию божественного творения и искать собранным фактам иное объяснение.
Мысль о естественном отборе зародилась у Дарвина вскоре после возвращения в Англию, то есть еще в 1836 году, однако он потратил около 20 лет на обобщение и осмысливание огромной массы фактических данных, в результате чего возникло «Происхождение видов».
Со времени появления этого труда и обоснованной в нем теории происхождения видов эволюция все в большей мере становится доступной для причинного анализа.
Подходящие для жизни условия создались на Земле лишь на определенном этапе ее истории, и тогда живое должно было развиться из неживого. У истоков биологического развития стояли мельчайшие, очень просто устроенные агрегаты. Из самых приспособленных среди них через непрерывную цепь поколений развилось все существующее ныне многообразие организмов. Отдельные онтогенезы в этой цепи складываются в единую последовательность, называемую гологенией, отдельные жизненные циклы - в историческую причинную цепь. Эволюционное развитие не поворачивает вспять, это исторически необратимый процесс.

2. Теория естественного отбора Дарвина - Уоллеса

Объяснение основного механизма эволюции, предложенное Дарвином и Уоллесом, сводится к следующим положениям.
1. Любой группе животных и растений свойственна изменчивость. Дарвин и Уоллес считали изменчивость одним из свойств, внутренне присущих живым организмам. Теперь различаются наследственные и ненаследственные изменения. Для эволюции важны только наследуемые изменения, возникающие в результате мутаций. Только естественный отбор изменений, основанных на генетических различиях, может повлиять на характер последовательных поколений данной популяции.
2. Число организмов каждого вида, рождающихся на свет, больше того их числа, которое может найти себе пропитание, выжить и оставить потомство; тем не менее численность каждого вида в естественных условиях довольно постоянна. Поэтому следует предполагать, что большая часть потомства в каждом поколении гибнет. Если бы все потомки какого-либо вида выживали и размножались, то весьма скоро они вытеснили бы все другие виды на земном шаре.
3. Поскольку рождается больше особей, чем может выжить, существует конкуренция за пищу и местообитания. Это может быть активная борьба на жизнь или на смерть или же менее явная, но действенная конкуренция, как, например, при переживании растениями и животными засухи, холода и иных неблагоприятных условий.
4. Наследственные изменения, облегчающие организмам выживание в определенной среде, дают им преимущество перед другими, менее приспособленными организмами. Концепция выживания наиболее приспособленных представляет собой ядро естественного отбора Дарвина и Уоллеса.
5. Выживающие особи дают начало следующему поколению, и таким образом «удачные» изменения передаются потомству.
Все это ведет к тому, что каждое новое поколение оказывается все более приспособленным к своей среде, а по мере изменения среды возникают дальнейшие приспособления. В результате многолетнего воздействия естественного отбора отдаленные потомки могут оказаться настолько несхожими со своими предками, что их можно будет выделить в самостоятельный вид. Дарвин и Уоллес допускали также, что у животных и растений могут быть такие изменения, которые в данных условиях среды не приносят организму ни пользы, ни вреда; эти изменения не подвержены прямому влиянию естественного отбора - и передача их последующим поколениям определяется случайным образом.
Теория естественного отбора, выдвинутая Дарвином, была настолько разумна и хорошо обоснована, что большинство биологов очень скоро признали ее. Однако были и возражения против этой теории. Первое состояло в том, что она не может объяснить причин появления у организмов многих структур, кажущихся бесполезными. Еще одно возражение заключалось в том, что новые изменения должны утрачиваться в результате «растворения» при скрещивании обладающих ими особей с другими особями, не имеющими этих изменений. Теперь известно, что, хотя при сочетании с некоторыми другими генами фенотипическое выражение данного гена может измениться, сам этот ген не изменяется и действие его может вновь проявиться в последующих поколениях. Кроме того, биологи поняли, что реальная физическая борьба между животными или конкуренция за пространство, солнечный свет или воду между растениями имеют, вероятно, менее важное значение, чем это считал Дарвин.

3. Факторы эволюции

1) Популяции и генофонды

Эволюция каждой данной формы живых организмов происходит на протяжении многих поколений; за это время отдельные особи рождаются и умирают, но популяция сохраняет известную непрерывность. Таким образом, эволюционирующей единицей оказывается не особь, а популяция. Популяция сходных особей, живущих на ограниченной территории и скрещивающихся между собой, называется генетической популяцией.
Более крупной категорией является вид, состоящий из ряда слабо разграниченных генетических популяций.
Относительные частоты генов в популяции остаются постоянными из поколения в поколение, если:

1) популяция достаточно велика;
2) отсутствует отбор, благоприятствующий определенным аллелям или направленный против них (то есть скрещивания происходят случайным образом);
3) не возникает мутаций;
4) не происходит миграции или, наоборот, иммиграции особей.

Эта стабильность частоты генов в популяции определяется законом Харди-Вейнберга.
В эволюции же существенно именно то, что эта частота постепенно изменяется, когда равновесие Харди-Вейнберга нарушено либо мутационным процессом, либо неслучайным, избирательным воспроизведением особей, либо случайными изменениями частоты генов, если популяция очень мала.
Одно из важных положений популяционной генетики, очень важное для понимания эволюции, состоит в том, что каждая популяция характеризуется определенным генофондом. Каждая особь в популяции уникальна и обладает специфическим генотипом. Если генофонд популяции остается из поколения в поколение неизменным, то говорят, что данная популяция находится в генетическом равновесии.
В эволюционирующей популяции генофонд может изменяться за счет:

1) мутаций;
2) гибридизации, то есть притока генов из какой-то другой популяции;
3) естественного отбора.

Эволюция в результате естественного отбора означает, что особи с определенными признаками оставляют больше выживающих потомков и вносят соответственно больший вклад в генофонд следующего поколения, чем особи, обладающие иными признаками. Новые наследственные изменения возникают главным образом в результате мутаций. Если организмы с новой мутацией выживают и оставляют в среднем больше выживающих потомков, чем организмы без этой мутации, то в последующих поколениях генофонд популяции будет постепенно изменяться - частота этих мутантных аллелей будет возрастать.
При воспроизведении небольших популяций значительную роль в определении состава последующих поколений может играть чистая случайность.
Равновесие генофонда популяции может смещаться без участия отбора, в результате случайных процессов, которые были описаны С. Райтом как дрейф генов.
Разнообразие живых организмов создается за счет таких факторов эволюции, как мутационный процесс дрейфа генов и обмен генами между различными популяциями вследствие миграции особей и гибридизации. Хотя эти процессы носят в основном случайный характер, главная особенность эволюционного процесса состоит в стремлении организмов приспосабливаться к окружающей среде с тем, чтобы выжить и оставить потомство.
Процесс дифференциального воспроизведения может быть неслучайным в отношении следующих параметров:

1) соединение мужских и женских гамет;
2) образование жизнеспособных зигот;
3) развитие и выживание зигот вплоть до достижения взрослого состояния, в котором они сами способны производить потомство.

Неслучайное воспроизведение обычно приводит к неслучайным, направленным изменениям в генофонде, ведущим в свою очередь к неслучайной, направленной эволюции. В природе скрещивание редко бывает совершенно случайным. У многих видов существуют вполне определенные специфические формы брачного поведения. Это один из факторов, обусловливающих дифференциальное воспроизведение на основе неслучайного скрещивания. Дарвин назвал этот эволюционный фактор половым отбором. Это лишь один из видов естественного отбора.
Любой организм, для того чтобы достигнуть половой зрелости и принять участие в размножении, должен быть способен противостоять действию разнообразных факторов физической среды - таких, как солнечные лучи, температура, сила тяжести и другие. Кроме того, каждому организму приходится жить среди других организмов и вступать с ними в конкуренцию, чтобы добыть себе пищу и не быть съеденным самому. Растениям приходится конкурировать между собой за жизненное пространство, солнечный свет, воду и неорганические соли. Каждому из них постоянно угрожают животные, которые могут съесть его, прежде чем оно успеет достигнуть зрелости и дать споры или семена для следующего поколения.
Аналогичным образом на животных оказывает давление необходимость избежать врагов и добыть себе пищу. Любое приспособление, облегчающее организму добывание пищи и спасение от врагов, может играть важную роль в его дифференциальном воспроизведении. Существует множество различных способов, позволяющих облегчить процесс воспроизведения; столь же многочисленными могут быть и способы действия естественного отбора.

2) Мутации - элементарный эволюционный материал

Термин «мутация» ввел голландский ботаник Гуго де Фриз - один из трех ученых, вторично открывших законы Менделя.
Бесчисленные эксперименты по скрещиванию растений и животных, проведенные после 1990 года, показали, что мутации происходят постоянно и что их фенотипические эффекты могут иметь приспособительное значение и способствовать выживанию. С развитием теории гена термин мутация стали использовать для обозначения внезапных, скачкообразных случайных изменений в генах (или хромосомах), хотя еще до сих пор его иногда применяют для обозначения новых типов растений и животных. У кукурузы и плодовой мушки, особенно широко используемых в генетических экспериментах, описаны сотни мутаций. Мутации плодовой мушки чрезвычайно разнообразны: они затрагивают окраску тела, которая бывает всевозможных оттенков - от желтой до коричневой и от серой до черной; окраску глаз, которые бывают красными, белыми, коричневыми или пурпурными; форму крыльев, которые могут быть смятыми, закругленными, укороченными или отсутствуют вовсе, и т. д.
Раньше среди биологов шли горячие споры по вопросу о том, является ли эволюция результатом естественного отбора или мутаций. Теперь ясно, что естественный отбор может действовать лишь в том случае, если в результате мутаций возникла возможность приспосабливаться к среде различными путями. В возникновении новых видов растений и животных участвуют как мутационный процесс, так и естественный отбор в форме дифференциального размножения.
Некоторые мутации приводят к едва заметным изменениям в строении или функциях организма; другие вызывают какое-нибудь значительное применение на одной из ранних стадий развития, в результате чего получается нежизнеспособный урод, который очень быстро погибает. Крупное изменение иногда может привести к возникновению формы, способной в результате этого изменения найти себе место в какой-либо новой среде.
Некоторые мутации, называемые хромосомными, сопровождаются видимым изменением структуры одной хромосомы или общего числа хромосом в клетке; это может выражаться либо в добавлении лишней хромосомы или утраты одной из хромосом обычного диплоидного набора, либо в удвоении или утроении всего комплекса, в результате чего возникают организмы, называемые полиплоидами.
Полиплоидные растения и животные обычно бывают более крупными и мощными, чем их родительские формы. Изменения в числе хромосом чаще встречаются у растений, чем у животных, так как благодаря некоторым особенностям размножения растений у них эти изменения могут легко передаваться потомству.
Мощность и крупноплодность некоторых культурных сортов томатов, кукурузы, пшеницы и других растений объясняется тем, что они представляют собой полиплоидные формы.
Изменения в структуре отдельных хромосом могут состоять в выпадении или удвоении небольшого участка хромосомы, а также в повороте небольшого или значительного участка на 180 градусов, так, что его концы меняются местами; иногда происходит обмен участками между двумя негомологичными хромосомами. Любое из этих изменений может сопровождаться фенотипическими изменениями и наследоваться в соответствии с законами Менделя. Многие признаки, которые прежде приписывали генным мутациям, на самом деле обусловлены хромосомными мутациями. Мутации, не сопровождающиеся видимым изменением структуры хромосом, называют точковыми или генными мутациями; они связаны с каким-либо изменением последовательности нуклеотидов в ДНК того или иного гена.
Как генные, так и хромосомные мутации можно вызывать искусственно при помощи ряда разнообразных факторов (рентгеновские и ультрафиолетовые лучи; альфа-, бета- и гамма-излучение; нейтроны; низкие и высокие температуры; некоторые химические вещества, например, азотные аналоги иприта, алкилирующие агенты и эпоксиды). Космические и иные естественные излучения, падающие на Землю, могут быть причиной некоторой части наблюдаемых спонтанных мутаций; другие мутации могут возникать в результате случайных «ошибок» в процессе репликации генов. И хромосомные, и точковые мутации происходят как в естественных популяциях, так и в лабораторных линиях. Частота их достаточно велика, чтобы ими можно было объяснить скорость эволюционных изменений. Однако мутации, возникающие как в естественных, так и в искусственных условиях, в большинстве случаев являются «вредными», то есть приводят к таким фенотипическим изменениям, которые уменьшают шансы на выживание. Современные растения и животные представляют собой результат длительного процесса естественного отбора, сохранявшего наиболее благоприятные мутации; они хорошо приспособлены к своей среде.

3) Конвергенция, дивергенция, параллелизм - формы эволюции

Вследствие постоянной конкуренции за пищу и жизненное пространство каждая группа организмов стремится распространиться и занять как можно больше различных местообитаний. Подобная эволюция из одной предковой формы множества разнообразных форм, занимающих различные местообитания, называется адаптивной радиацией; она явно выгодна, поскольку позволяет организмам использовать новые источники пищи и избегать некоторых врагов. Классическим примером адаптивной радиации может служить эволюция плацентарных млекопитающих; все их современные формы произошли от примитивного насекомоядного существа с пятью пальцами на коротких ногах, ступавшего на землю всей подошвой. Среди этих форм есть собаки и олени, приспособленные к наземной жизни, для которой важно уметь быстро бегать; белки и приматы, приспособленные к жизни на деревьях; летучие мыши, проникающие в воздушную среду; бобры и тюлени, ведущие земноводный образ жизни; такие чисто водные животные, как киты, дельфины и морские коровы, и, наконец, ведущие подземный образ жизни кроты, гоферы и землеройки.
Из признаков, подвергшихся изменениям, можно назвать число и форму зубов, длину и число костей в скелете конечностей, число мышц и места их прикрепления, густоту и окраску шерсти, длину и форму хвоста; все эти изменения способствовали адаптации к той или иной среде.
В более раннее геологическое время происходила сравнимая по масштабам адаптивная радиация пресмыкающихся. Но возможна и радиация меньшего масштаба, как, например, дифференциация дарвиновских вьюрков на Галапагосских островах, лежащих к западу от Эквадора. Некоторые из них - наземные птицы, питающиеся главным образом семенами, другие кормятся в основном кактусами, третьи перешли к жизни на деревьях и питаются насекомыми. У всех этих форм отмечаются эволюционные изменения в величине и форме клюва.
Сущность адаптивной радиации состоит в развитии из общей предковой формы множества разнообразных форм, каждая из которых по-своему специализируется, приспосабливаясь к своему местообитанию.
Адаптивную радиацию, при которой один предковый тип дает начало нескольким линиям организмов, различным образом приспособленным к разным условиям жизни, можно назвать дивергентной эволюцией. Довольно часто встречается и противоположное явление - конвергентная эволюция, когда у двух или нескольких не родственных между собой групп в результате адаптации к сходным условиям среды вырабатываются более или менее сходные особенности. Например, эволюция привела к развитию крыльев не только у птиц, но и у некоторых млекопитающих (летучих мышей) и рептилий (птерозавров), а также у насекомых.
Очень сходные обтекаемые контуры тела, спинные и хвостовые плавники и ластовидные передние и задние конечности развились у дельфинов (которые относятся к млекопитающим), у ныне вымерших ихтиозавров (которые были пресмыкающимися) и у рыб, как хрящевых, так и костных. У кротов и гоферов в процессе адаптации к подземному образу жизни выработалось сходное строение передних и задних ног, приспособленных для рытья, хотя кроты относятся к насекомоядным, а гоферы - к грызунам. Глаз кальмара и глаза низших позвоночных, например рыб, также очень сходны по своему строению, хотя пути их эмбрионального развития весьма различны.
Кроме принципов конвергенции и дивергенции, в развитии групп выделяется еще один, промежуточный принцип параллелизма, или параллельного развития. Дивергенция осуществляется на основе эволюции гомологических органов, конвергенция - на основе эволюции аналогичных органов; параллелизм - конвергенция, осуществляющаяся на основе эволюции гомологичных органов. Параллелизм обычно понимается как процесс развития группы, связанной с независимым приобретением сходных признаков и свойств, развивающихся на основе гомологичных зачатков.
Сходство осевого скелета ихтиозавра и дельфина - параллелизм (развивается на основе явно гомологичных зачатков позвоночного столба), и сходство в строении зубной системы этих форм - параллелизм (зубы у обеих групп развиваются на основе гомологичных зачатков). Классический пример параллельного развития дает филогения непарнокопытных, эволюционировавших в Артогее, и южноамериканских литоптерн, одновременно с ними осваивавших ту же адаптивную зону в Южной Америке. Это пример синхронного параллелизма, в ряде других случаев наблюдается асинхронный параллелизм и конвергенция (например, в случае сходства ихтиозавров и дельфинов). Во всех полно изученных палеонтологических группах встречаются поразительные примеры широкого распространения явлений параллельного развития. Саблезубость независимо возникла у сумчатых кошек, в разных семействах хищных млекопитающих и, наконец, в разных подсемействах кошачьих. Параллельные преобразования на основе гомологических рядов изменчивости Н. И. Вавилова установлены для пищеварительной системы грызунов, моллюсков.

4) Видообразование

Единицей классификации как для растений, так и для животных служит вид. Вид - это популяция особей, обладающих сходными морфологическими и функциональными признаками, имеющих общее происхождение и в естественных условиях скрещивающихся только между собой.
Близкие виды группируются в следующую, более высокую систематическую единицу - род. Научные названия растений и животных состоят из двух латинских слов, означающих род и вид. Эта система именования организмов, называемая биноминальной (двуименной), была впервые последовательно использована шведским натуралистом Карлом Линнеем. Подобно тому, как виды объединяются в роды, близкие роды группируются в семейства, семейства - в порядки или отряды, порядки - в классы, а классы - в типы. Таким образом, тип - самая крупная из основных таксономических единиц растительного и животного мира, а вид - самая мелкая единица.
Решить проблему видообразования - значит объяснить, каким образом элементарные эволюционные изменения в популяции могут в конце концов приводить к образованию новых видов, родов, семейств и отрядов и как возникают преграды, препятствующие скрещиванию между зарождающимися видами. Если скрещивания между отдельными подгруппами в пределах данной популяции становятся все более и более редкими, а получающиеся от этих скрещиваний гибриды - все менее плодовитыми, эти подгруппы в конце концов превращаются в отдельные виды. Всякий фактор, затрудняющий скрещивание между группами или организмами, называется изолирующим механизмом. Один из самых обычных видов изоляции - это географическая изоляция, при которой группы родственных организмов бывают разделены какой-либо физической преградой, например морем, пустыней, ледником, горным хребтом или рекой. Так, две долины, расположенные недалеко одна от другой, но разделенные хребтом, покрытым вечными снегами, бывают населены специфичными для каждой из них видами растений и животных. Поэтому в горах на данную площадь обычно приходится больше разных видов, чем на такую же площадь на равнине. Например, в горах западной части США известно 23 вида и подвида кроликов, тогда как в более обширных равнинных областях Среднего Запада и востока США обитает только 8 видов.
Еще одним ярким примером влияния географической изоляции может служить фауна областей, разделенных Панамским перешейком. По обе стороны от перешейка типы и классы морских беспозвоночных представлены различными, хотя и близкими видами. Во время третичного периода в течение 16 миллионов лет между Северной и Южной Америкой не было связи, и поэтому морские животные могли свободно перемещаться из области нынешнего Мексиканского залива в Тихий океан и обратно. Появление Панамского перешейка привело к изоляции близкородственных групп животных, и современные различия между обеими фаунами - это результат накопления генетических различий в период этой изоляции.
Обычно географическая изоляция не бывает постоянной; поэтому разобщенные ранее группы могут снова встретиться и между ними может возобновиться скрещивание, если только за это время между ними не возникло генетической изоляции, то есть стерильности при скрещивании.
Различные расы человека - результат изоляции и накопления случайных мутаций; однако, поскольку межрасовая стерильность возникнуть не успела, расовые различия быстро сглаживаются, как только исчезают географические преграды. Генетическая изоляция бывает обусловлена мутациями, возникающими случайно, независимо от других мутаций, влияющих на морфологические или физиологические признаки. Поэтому в одних случаях она может наступить очень нескоро, когда длительная географическая изоляция уже создает заметные различия между двумя группами организмов, а в других случаях может возникнуть в пределах одной, в остальном гомогенной группы. Подобная мутация произошла, например, у одного вида плодовой мушки, в результате чего возникло две группы мушек, совершенно неотличимых внешне, но абсолютно стерильных при скрещивании друг с другом. Эти две группы изолированы генетически столь же эффективно, как если бы они обитали на разных материках.
В тех случаях, когда две группы животных, обитающие в одной и той же географической области, занимают различные местообитания, между ними возникает экологическая изоляция. Иногда экологическая изоляция обусловлена просто тем, что период размножения у двух групп приходится на несколько различное время года.
Эволюционную историю какой-либо группы организмов называют филогенезом. При решении многих биологических вопросов совершенно необходимо знать, какие организмы находятся в наиболее близком родстве между собой, то есть еще недавно произошли от общих предков, и какие имели общих предков лишь в далеком прошлом. Для того, чтобы установить филогенетические связи той или иной группы организмов, необходимо изучать как можно больше признаков этой группы и других близких форм, стараясь отыскать черты сходства или различия. Вначале исследователи ограничивались сравнением морфологических особенностей - строения скелета, расположения мышц и нервов и т. п. Сейчас появилась возможность сравнивать множество физиологических, биохимических, иммунологических и цитологических признаков и использовать результаты такого сравнения для проверки выводов, основанных на морфологических данных. Данные, полученные с помощью новейших, очень сложных методов биохимического анализа белков различных организмов, удивительно хорошо согласуются с картиной эволюционных отношений, установленных сто лет назад на основании сходства чисто морфологических черт, изучавшихся на макроскопическом уровне.

4. Доказательства эволюции

Факты, свидетельствующие об эволюции органического мира, чрезвычайно убедительны и многообразны - и говорят о том, что новые виды возникают из ранее существовавших в результате наследственных изменений. Эволюционная теория многих животных и некоторых растений подробно зафиксирована в так называемой палеонтологической летописи - в ископаемых остатках, которые служат прямым доказательством эволюции и позволяют восстановить детали филогенеза и взаимоотношения многих эволюционных линий. Во всех областях биологии большинство частных фактов приобретает смысл и значение в том случае, если рассматривать их в свете эволюционного развития организмов.
Ископаемыми остатками называют не только кости, раковины, зубы и другие сохранившиеся твердые части растений или животных, но и любые отпечатки и следы, оставленные некогда существовавшим организмом. Несмотря на множество найденных ископаемых животных и растений, до нас дошли остатки лишь небольшой части всех живших когда-либо организмов, а открыта и изучена пока лишь доля этих остатков.
Сбором и описанием обильных и разнообразных данных о живых существах прошлых времен занимается наука - палеонтология.
Современные организмы можно разделить на четко разграниченные группы только потому, что большинство промежуточных форм вымерло. Если бы все животные и растения, когда-либо населявшие земной шар, существовали до сих пор, то они образовали бы непрерывные ряды форм - от самых примитивных до самых сложных, и было бы очень трудно разбить органический мир на ясно очерченные группы. Ныне живущие виды кто-то назвал «островками жизни в океане смерти», их уподобляют также концевым побегам дерева, ствол и главные ветви которого исчезли.
Сравнивая строение той или иной системы органов у различных животных или растений, легко заметить, что в каждой группе организмов она построена по единому в своей основе плану. Такие сравнения очень полезны для выяснения эволюционных связей, но при этом следует сопоставлять только гомологичные органы. Гомологичными называют органы, сходные по общему плану строения, по своим взаимоотношениям с окружающими органами и тканями, по эмбриональному развитию, по иннервации и кровоснабжению. Передний ласт тюленя, крыло летучей мыши, передняя лапа кошки, передняя нога лошади и рука человека гомологичны друг другу, хотя на первый взгляд они несходны и приспособлены к выполнению совершенно разных функций. Все эти органы имеют почти одинаковое число костей, мышц, нервов и кровеносных сосудов, расположенных по одному и тому же плану, и пути их развития очень сходны. Наличие гомологичных органов, хотя бы и приспособленных для выполнения совершенно несходных функций, служит веским доводом в пользу общего происхождения этих организмов.
У большинства организмов (растений и животных) можно обнаружить органы или части органов, которые нередко бывают недоразвиты или же лишены какой-либо важной части по сравнению с гомологичными структурами у родственных организмов. У человека можно насчитать свыше 100 таких рудиментарных структур; к ним относятся червеобразный отросток слепой кишки, копчик (слившиеся хвостовые позвонки), зубы мудрости, третье веко, волосяной покров туловища и конечностей, мышцы, приводящие в движение уши.
Подобные рудименты представляют собой остатки органов, которые у соответствующей предковой формы были вполне развиты. Вследствие какого-то изменения в окружающей среде или в образе жизни вида определенный орган утратил значение для выживания и постепенно перестал функционировать.
Выводы об эволюционном родстве организмов могут основываться не только на морфологических сопоставлениях, но и на сравнении физиологических и биохимических особенностей. Особенно плодотворным в смысле выяснения родственных связей между животными оказалось изучение крови. Тысячи опытов с кровью различных животных позволили установить, что между белками крови всех млекопитающих имеется известное сходство. Как показывают эти определения, ближайшими «кровными родичами» человека являются человекообразные обезьяны; за ними следуют обезьяны Старого Света, цепкохвостые обезьяны Нового Света и долгопяты. Из всех приматов наиболее далеки от человека лемуры. Биохимическое родство множества различных животных очень хорошо совпадает с родством, установленным другими методами.
При сравнении различных ферментов разных организмов также выявился ряд сходств и различий, указывающих на определенные родственные взаимоотношения. Анализируя продукты выделения различных видов, можно получить сведения о родственных связях между ними.
Значение эмбриологических данных для изучения эволюции подчеркивал еще Дарвин. Их роль еще больше возросла с тех пор, как в 1866 г. Эрнст Геккель сформулировал «биогенетический закон»; согласно которому зародыши в процессе развития повторяют в несколько сокращенном виде эволюционный путь, пройденный их предками. Эта мысль, кратко выражаемая фразой «онтогенез повторяет филогенез», дала толчок эмбриологическим исследованиям и привлекла внимание к общему сходству между эмбриональным развитием и эволюционным процессом. В настоящее время известно, что зародыши высших животных сходны с зародышами низших форм. Ранние стадии развития зародыша удивительно сходны у всех позвоночных, и нелегко отличить зародыш человека от зародыша свиньи, цыпленка, лягушки или рыбы.
Селекция и разведение домашних животных и культурных растений, проводимые человеком на протяжении последних нескольких тысяч лет, дают представление о том, как могли действовать некоторые факторы эволюции.
Все современные породы собак происходят от одного или нескольких близких видов дикой собаки или волка, и тем не менее они резко различаются по многим признакам. Если сравнить размеры чау-чау и сенбернара или дога, форму головы бульдога и колли, пропорции тела спаниеля, таксы и южнорусской овчарки, то если бы эти породы были найдены в природе, их, несомненно, отнесли бы к разным видам. Однако, поскольку известно, что все собаки произошли от общих предков, и поскольку все они при скрещивании дают плодовитое потомство, их всех рассматривают как разные породы или разновидности одного и того же вида.
Растениеводы, создавшие современные сорта культурных растений, также получили огромное разнообразие имеющихся в настоящее время сортов путем селекции и скрещиваний одной или нескольких исходных форм. Например, дикая капуста является предком не только белокачанной капусты, но и таких не сходных между собой растений, как цветная капуста, кольраби, брюссельская капуста, брокколи и листовая капуста. Установлено, что культурные виды табака представляют собой результат скрещивания двух диких видов, а кукуруза происходит от теосинте (травянистое растение, встречающееся в диком состоянии в Андах и в Мексике).

Заключение

В настоящее время ясно, что первичным материалом для эволюции служат изменения в генах и хромосомах, что для зарождения нового вида необходима та или иная изоляция и что естественный отбор обеспечивает сохранение некоторых, но не всех возникающих мутаций. Существует пять основных закономерностей эволюции, признаваемых почти всеми учеными:

1. Эволюция происходит с разной скоростью в разные периоды. В настоящее время она протекает быстро, что выражается в появлении многих новых форм и вымирании многих старых.
2. Эволюция организмов различных типов происходит с разной скоростью. На одном полюсе находятся плеченогие: некоторые виды их совершенно не изменились по крайней мере за последние 500 миллионов лет - раковины ископаемых плеченогих, найденные в древних породах, совершенно идентичны раковинам современных видов. Другой полюс занимает человек: за последние несколько сот тысяч лет появилось и вымерло несколько видов гаминид. Вообще эволюция протекает быстрее при первом появлении нового вида, а затем, по мере стабилизации группы, постепенно замедляется.
3. Новые виды образуются не из самых высокоразвитых и специализированных, а, напротив, из относительно простых, неспециализированных форм. Так, например, млекопитающие произошли не от крупных динозавров, а от группы сравнительно мелких рептилий.
4. Эволюция не всегда идет от простого к сложному. Существует много примеров «регрессивной» эволюции, когда сложная форма давала начало более простым. Большинство паразитов произошли от свободноживущих предков, которые имели более сложную организацию, чем современные формы; многие бескрылые насекомые произошли от крылатых; безногие змеи - от рептилий, имевших конечности; киты, не имеющие задних конечностей, - от четвероногих млекопитающих.
5. Эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате процессов мутирования, дифференциального воспроизведения, естественного отбора.

Список литературы

1. Биология. М., «Мир», 1974.
2. Краткий очерк теории эволюции. М., 1977.
3. Основы общей биологии. М., Мир, 1982.
4. Очерк учения о популяциях. М., Наука, 1973.
5. Эволюционное учение. М., Высшая школа, 1976.



  © Реферат плюс


Поиск
Реклама

  © REFERATPLUS.RU  

Яндекс.Метрика