Урок онлайн. Макроэволюция, ее доказательства

Макроэволюция.

Процесс образования из видов новых родов, из родов – новых семейств и т. п. называют макроэволюцией. Она происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению.


Макроэволюция – надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри его популяций. Однако принципиальных отличий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюционных процессов лежат микроэволюционные. В макроэволюции действуют те же процессы - борьба за существование, естественный отбор и связанное с ними вымирание. Макроэволюция носит дивергентный характер, так же как и микроэволюция.

Сравнительно-анатомические
 

Рудименты – органы, которые были хорошо развиты у древних эволюционных предков, а сейчас они недоразвиты, но полностью еще не исчезли, потому что эволюция идет очень медленно. Например, кита – кости таза. У человека:
волосы на теле,
третье веко,
копчик,
мышца, двигающая ушную раковину,
аппендикс и слепая кишка,
зубы мудрости.

Атавизмы – органы, которые должны находиться в рудиментарном состоянии, но из-за нарушения развития достигли крупного размера. У человека – волосатое лицо, мягкий хвост, способность двигать ушной раковиной, многососковость. Отличия атавизмов от рудиментов: атавизмы – это уродства, а рудименты есть у всех.

Гомологичные органы – внешне отличаются, потому что приспособлены к разным условиям, но имеют сходное внутреннее строение, поскольку возникли из одного исходного органа в процессе дивергенции. (Дивергенция – процесс расхождения признаков.) Пример: крылья летучей мыши, рука человека, ласта кита.

Аналогичные органы – внешне похожи, потому что приспособлены к одним и тем же условиям, но имеют разное строение, потому что возникли из разных органов в процессе конвергенции. Пример: глаз человека и осьминога, крыло бабочки и птицы.

Конвергенция – процесс схождения признаков у организмов, попавших в одинаковые условия. Примеры:
водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) имеют сходную форму тела;
быстро бегающие позвоночные имеют мало пальцев (лошадь, страус). 

Эмбриологические доказательства.

В эмбриональном (зародышевом) развитии организмы имеют признаки своих эволюционных предков. Например,

• все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы);
• двуслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным;
• близкородственные организмы имеют сходные стадии зародышевого развития (сходную последовательность закладки органов);
• зародыш человека покрыт шерстью, имеет хвост – это говорит о происхождении человека от животных.

Существует общий план строения позвоночных, что свидетельствует о единстве их происхождения. Убедительные доказательства степени родства между организмами представляет эмбриология, изучающая зародышевое развитие организмов. Еще Ч. Дарвин отметил наличие взаимосвязей между индивидуальным развитием организмов (онтогенезом) и их эволюционным развитием (филогенезом). Эти связи были подробно изучены последующими исследователями. 

Сходство зародышей. Подавляющее большинство организмов развиваются из оплодотворенного яйца. Проследим последовательные стадии развития зародышей рыбы, ящерицы, кролика, человека. Удивительное сходство зародышей касается формы тела, наличия хвоста, зачатков конечностей, жаберных карманов по бокам глотки . Во многом сходна на этих стадиях внутренняя организация зародышей. У всех сначала имеется хорда, а затем позвоночник из хрящевых позвонков, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у рыб, вспомните курс зоологии), одинаковое строение почек и др.


  Сравнение зародышей позвоночных на разных стадиях развития.

По мере развития сходство между зародышами ослабевает и начинают все более четко проявляться черты тех классов, к которым они принадлежат. У ящерицы, кролика и человека зарастают жаберные карманы; у зародыша человека особенно сильно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности, а у зародыша рыбы – плавники и т. п. По ходу эмбрионального развития последовательно происходит расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат.


Изложенные факты говорят о происхождении всех хордовых от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.

Биогенетический закон. Основываясь на приведенных выше, а также множестве других факторов, во второй половине XIX в. немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель установили закон соотношения онтогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), или, короче, онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Приведем несколько примеров. У всех без исключения позвоночных животных в онтогенезе закладывается хорда – признак, который был свойствен их отдаленным предкам. У головастиков бесхвостых земноводных (лягушки, жабы) развивается хвост. Это – повторение признаков их хвостатых предков. Личинки многих насекомых имеют червеобразную форму (гусеницы бабочек, личинки мух и т. д.). В этом следует усматривать повторение черт строения их червеобразных предков.

Биогенетический закон приложим и к растениям. Из споры мха развивается сначала ветвящаяся нить, похожая на нитчатую водоросль. Это говорит о родстве наземных растений с водорослями.

Биогенетический закон, выражающий глубокую связь между онтогенезом и филогенезом, имел большое значение для выяснения родственных связей между организмами.

Палеонтологические доказательства.

Палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов и выявляет их сходство и различие с современными организмами. 

По ископаемым остаткам палеонтологи восстанавливают внешний вид и строение вымерших организмов, узнают о растительном и животном мире прошлого.

Сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох убедительно свидетельствует об изменении органического мира во времени. В самых древних пластах заключены остатки типов беспозвоночных, а в более поздних пластах – остатки типа хордовых. Позже на Земле появились позвоночные. В более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на современные.

Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы, в других – филогенетические ряды, т. е. ряды видов, последовательно сменяющих один другой.

1) Ископаемые остатки и отпечатки (окаменелости) древних организмов показывают, как шло их историческое развитие (эволюция).

2) Филогенетические ряды – это ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции.

3) Переходные формы (доказывают происхождение организмов):
кистеперая рыба латимерия – земноводных от рыб;
стегоцефал – пресмыкающихся от земноводных;
археоптерикс – птиц от пресмыкающихся.

Ископаемые переходные формы. На берегах Северной Двины была найдена группа зверозубых рептилий . Они совмещают признаки пресмыкающихся и млекопитающих. Такие организмы относят к переходным формам. Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника и конечностей, а также в делении зубов на клыки, резцы и коренные.

  Зверозубый ящер иностранцевия

 Большой интерес с эволюционной точки зрения представляет находка археоптерикса. Это животное величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло еще черты пресмыкающихся. Признаки птиц: сходство задних конечностей с цевкой, наличие перьев и общий вид. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов. Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слабо развиты грудная кость (без киля), мышцы крыльев и грудные. Позвоночник и ребра не являлись жесткой костной системой, устойчивой при полете, как у современных птиц.

 Археоптерикс и его отпечаток на камне (слева)

Филогенетические ряды. Палеонтологам удалось восстановить филогенетические ряды некоторых копытных, хищных, моллюсков и др. Примером может служить эволюция лошади [15]. Наиболее древний ее предок ростом с лисицу, с четырехпалыми передними конечностями, трехпалыми задними и бугорчатыми зубами травоядного типа. Жил в местностях с теплым и влажным климатом, грели трав и кустарников, передвигался скачками.

 Эволюция лошади

К концу неогена растительность стала более сухой и грубой; в открытых степных пространствах спасение от врагов можно было найти в быстром беге. других средств защиты у этих животных не было.

Борьба за существование и естественный отбор проходили в направлении удлинения ног и сокращения поверхности опоры – уменьшения количества пальцев, достигающих почвы, упрочнения позвоночника, что способствовало быстрому бегу. Изменение характера пищи повлияло на образование складчатых зубов. В результате произошла мощная перестройка организма этих животных.

 Несмотря на огромную неполноту, палеонтологическая летопись, дополняемая данными сравнительной анатомии и эмбриологии, позволяет ясно представить общую картину развития жизни на Земле. По мере перехода от более древних земных слоев к новым наблюдается постепенное повышение организации животных и растений, постепенное приближение фаун и флор к современным.   

Биогеографические 

• Флора и фауна (ФФ) вулканических островов очень бедна, потому что животным и растениям тяжело попасть с материка на новый остров; содержит много эндемиков (видов, обитающими только здесь).
• ФФ островов, отколовшихся от материка, очень похожа на ФФ материка; чем раньше произошло отделение – тем больше отличия.

Биохимические

Все живые организмы на Земле состоят в основном из белков; наследственная информация закодирована в нуклеиновых кислотах, одинаково происходят процессы репликации, транскрипции, трансляции, гликолиза и т.п. Всё это свидетельствует о единстве органического мира.